虚拟情景游戏训练改善膝骨关节炎患者全膝关节置换术后平衡功能及焦虑抑郁的效果

李 瑾，宋佳凝，郄淑燕

首都医科大学附属北京康复医院康复诊疗中心，北京 100144

膝关节承受人体大部分的重量，因此过度的重量负荷易引起膝关节变形、软骨纤维化等，最终导致膝骨关节炎。全膝关节置换术（total knee arthroplasty， TKA）可较好缓解膝骨关节炎患者的疼痛，提高其膝关节功能和日常生活活动能力。但术后长期康复过程单调，患者参与积极性低，仅31%的TKA术后患者坚持进行治疗师推荐的日常练习［1］。因此，患者术后常出现肌肉进一步萎缩，出现以焦虑、抑郁为主的负面心理情绪。

近年来多项研究证实，基于虚拟现实技术和运动训练的情景游戏能提高患者的康复训练积极性。Jack等［2］将基于计算机的桌面虚拟现实系统用于恢复中风患者的手功能，获得较满意效果。 O'Connor等［3］通过视频游戏改善了脊髓损伤患者的生理反应，并发现其中87%的参与者受到虚拟游戏训练激励而积极进行康复训练。Betker 等［4］的研究表明，交互式虚拟情景可激励参与者完成动态运动任务。冯永建等［5］的研究证实，TKA患者早期进行基于虚拟现实技术的康复训练可减轻早期疼痛，加快康复，促进膝关节功能的恢复。然而，虚拟情景游戏训练能否有效改善膝骨关节炎TKA术后患者下肢平衡功能与负面心理情绪，目前鲜见报道。

因此，本研究对此进行探讨，以期为优化TKA术后早期康复训练方法与思路提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2019年6月至2021年3月在首都医科大学附属北京康复医院接受TKA治疗的患者90例。纳入标准：（1）依据中华医学会2010年制定的《骨关节炎诊断及治疗指南》确诊为膝骨关节炎；（2）仅接受单侧TKA；（3）认知正常，可以正常进行康复训练；（4）既往无髋、膝关节手术史；（5）患者及家属对本研究知情，并签署知情同意书。排除标准：（1）合并肿瘤及其他严重器质性疾病；（2）患有严重心理或精神疾病；（3）存在沟通、交流障碍；（4）接受双侧TKA手术者。病例剔除与脱落标准：（1）不能按照医嘱进行康复治疗；（2）临床试验过程中出现不良反应，不宜继续进行者。根据患者入院先后顺序编号，采用随机数字表法将其分为研究组（n＝45）和对照组（n＝45）。研究组1例因在虚拟情景游戏训练中出现头晕而退出，对照组1例因个人原因转院治疗，最终共88例患者完成康复训练。本研究经医院伦理委员会审核批准（2019bkky-0017）。

1.2 干预方法对照组进行常规康复训练，主要包括早期（术后1周内）适度的股四头肌、腘绳肌等肌肉的适度长收缩练习及踝泵运动练习，被动屈伸训练、主动屈伸练习、下肢肌力与协调稳定的练习，通过言语刺激及视觉反馈指导患者进行静、动态平衡训练等。

研究组在对照组常规康复训练基础上，采用Doctor Kinetic情景互动康复系统中虚拟情景游戏训练。（1）虚拟健身：患者跟随虚拟健身教练完成踏步训练、侧跨步动作、弓步、上下楼梯等动作；（2）踩松鼠游戏：患者通过站立在指定位置，通过移动下肢踩到屏幕汇总的松鼠而得分；（3）滑雪游戏：患者双足分开与肩同宽模拟滑雪姿势，屈伸双膝控制滑雪速度，身体重心转移控制滑板行进方向，躲避滑道障碍以完成游戏积分。

两组患者均在治疗师指导、监督及保证安全下独立完成训练，根据康复评估结果调整训练强度。每次训练40 min，每天1次，6 d/周，治疗8周。

1.3 评价方法分别在康复训练前及训练2周和2个月后对两组患者膝关节功能、平衡功能，以及焦虑、抑郁水平进行评定。

采用美国膝关节协会评分（knee society score， KSS）评价两组患者的膝关节功能。KSS由疼痛、活动范围、稳定性和关节功能四部分组成，评分满分为100分，分数越高代表功能越好。采用Berg平衡量表（Berg balance scale，BBS）评定患者平衡功能［6］，包括坐站转移、无扶持站立、无扶持坐位等14项相关活动，分数越高表明平衡功能越好，36分及以下提示有100%跌倒危险。采用BIODEX平衡测试系统测量静态跌倒风险指数（static fall index，SFI）、动态跌倒风险指数（dynamic fall index，DFI）以及姿势稳定极限性（limit of stability，LOS），分数越低表明平衡能力越好，跌倒风险越小。

应 用 抑 郁 自 评 量 表（self-rating depression scale，SDS）和焦虑自评量表（self-rating anxiety scale，SAS）评价两组患者的抑郁、焦虑情况。SDS与SAS量表各包括20个项目，按照症状出现的频率采用4级评分，分值越高，抑郁、焦虑程度越重［7］。

1.4 统计学处理用Microsoft Excel 2010进行数据整理与绘图，用SPSS 22.0统计分析数据。年龄、体质量指数、病程、KSS、BBS、SFI、DFI、LOS评分以及SAS、SDS评分符合正态分布，采用±s表示，同时间组间比较采用t检验，组内不同时间比较采用重复测量方差分析；性别、手术侧别采用n(%)表示，组间比较采用χ2检验。检验水准（α）为0.05。

2 结 果

2.1 两组一般情况比较两组患者性别、年龄、体质量指数、病程、手术侧别差异均无统计学意义（表1）。

表1 两组患者一般资料比较n＝44

2.2 两组KSS评分的比较结果（表2）显示：两组患者训练前KSS评分差异无统计学意义，训练后KSS评分均增加，且训练后2个月KSS评分大于训练后2周（P＜0.05）。训练后2周和2个月，研究组KSS评分均大于对照组（P＜0.05）。

表2 两组患者训练前后膝关节功能评分比较n＝44，分

2.3 两组患者平衡功能比较结果（表3）显示：两组训练前BBS、SFI、DFI、LOS评分差异无统计学意 义；两组训练后BBS评分增加，SFI、DFI、LOS评分减小，且训练后2个月优于训练后2周（P＜0.05）。训练后2周和2个月，研究组BBS评分均大于对照 组，SFI、DFI、LOS评分均小于对照组（P＜0.05）。

表3 两组患者训练前后BBS、SFI、DFI、LOS评分比较n＝44，分

2.4 两组患者焦虑、抑郁评分比较结果（表4）显示：两组训练前SAS、SDS评分差异均无统计学意义，训练后降低，且训练后2个月低于训练后2周。训练后2周和2个月，研究组SAS、SDS评分均低于对照组（P＜0.05）。

表4 两组患者训练前后焦虑、抑郁评分比较n＝44，分

3 讨 论

虚拟现实技术借助计算机和传感技术构建一个与现实环境相似的虚拟环境，让参与者沉浸在虚拟境界中，通过语言、手势等方式安全地进行功能性交互运动训练。利用虚拟现实系统进行康复训练，即是让患者在虚拟环境中扮演一个角色，通过训练动作与之交互，虚拟环境及时给予患者评估和反馈。虚拟现实系统可为患者提供适配程度更好的训练模式，同时能降低患者对治疗人员及场地的依赖程度，在治疗过程中能根据患者情况调整虚拟环境使之与患者相适应，并通过传感和游戏使此过程更具趣味性和互动性，激发患者参与的积极性，使被动治疗变为主动治疗［8］。通过虚拟情景游戏训练，患者可以将习得的运动技能更好地迁移到现实环境中。此外，应用该技术可以减少真实环境由于错误操作导致的危险；同时，结合运动训练、心理治疗及功能测评，有利于制定个性化的康复训练方案。本研究表明，TKA术后早期，患者进行虚拟情景游戏训练后，BBS、SFI、DFI、LOS评分改善效果提高，有利于进一步强化患者的平衡功能、提高下肢运动能力。

膝骨关节炎晚期的首选治疗方案为TKA，而女性、较高的体质量指数和抑郁等是术后疼痛和僵硬风险增加的关键因素［9］。女性、较高年龄、医院焦虑抑郁量表（hospital anxiety and depression scale，HADS）抑郁评分≥8分、疼痛及僵硬等症状持续时间＞50个月预示患者对手术及康复治疗结果的期望值较低。因此，建议膝骨关节炎晚期患者不应延迟手术，避免患者的功能状态恶化。评价TKA术后关节功能的方法较多，本研究基于循证医学证据，选择用KSS评分对膝关节功能进行评定，结果表明，研究组训练后KSS评分大于对照组，提示虚拟情景训练能提高常规训练对患者膝关节功能的改善效果。

外科手术作为一种应激源，常引起患者生理和心理上的一系列反应，而术后强烈的负面情绪，如抑郁和焦虑，则会影响疾病的临床治疗，进而影响患者的康复和生活质量［10］。TKA术后疼痛与焦虑、抑郁情绪共存的患者比例较高，而焦虑、抑郁易对患者术后恢复造成不良影响［10］，轻者可表现为疼痛加重，重者可出现身体功能受限、肢体残疾［11-12］。 在接受TKA的患者中，焦虑症和抑郁症的患病率均超过20%［13］。此外，相关［14-15］表明，患者精神疾病的并存与其TKA术后短期和长期负面结果有关，使其肢体功能和生活质量下降、止痛药使用增加，这又进一步加重抑郁和（或）焦虑。因此，在术后采取有效措施消除患者的负性情绪具有重要意义。本研究中，两组间治疗后不同时间SAS、SDS差异均有统计学意义（P＜0.05），提示虚拟情景游戏训练能提高常规康复训练对TKA术后患者焦虑、抑郁状态的改善效果。

但是，焦虑与抑郁并非仅产生消极影响，合并有心理障碍的患者也表现出较低的住院死亡率和较短的住院时间。患有焦虑症等精神疾病的患者常更频繁地活动肢体，这可降低深静脉血栓形成的风险，从而降低住院死亡率［15］。而抑郁症患者常对疾病及手术效果更加担心，因而会主动接受更多的医疗关注和护理，这有利于改善预后［10］。因此，今后须进一步研究情绪、心理、手术结果和康复方案之间的关系。

综上所述，本研究表明，虚拟情景游戏训练可提高TKA术后患者的膝关节功能和平衡能力，改善其焦虑、抑郁情绪，值得临床推广。焦虑、抑郁状态影响TKA术后患者的预后，须加以重视，进而帮助术后疼痛等相关症状的缓解及生活质量的提高。

利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。