虚拟现实平衡训练联合运动训练对前交叉韧带重建术后的影响

金天福，李彦林

(昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南 昆明 650000)

前交叉韧带损伤是膝关节常见韧带损伤，主要采取重建术治疗，虽然能恢复膝关节稳定性，但因术后关节肿胀、疼痛及支具制动等因素，会造成患侧下肢股直肌肌力下降、萎缩，引起“股四头肌逃避步态”[1-2]。以往研究发现，平衡功能训练可有效改善前交叉韧带损伤术后患者本体感觉[3]；平衡功能的恢复是步行功能改善的基础，早期开展平衡功能训练是肢体障碍患者康复训练的重要内容之一[4-5]。近年来，随着科技及医疗技术发展，虚拟现实(virtual reality，VR)技术形成并广泛应用于患者的防跌倒和平衡能力训练[6]。本研究选取昆明医科大学第一附属医院2019年4月至2021年4月采取运动训练和VR平衡训练的112例前交叉韧带重建术后患者，对比分析VR平衡训练联合运动训练对前交叉韧带重建术后康复的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准：(1)经MRI诊断为前交叉韧带损伤；(2)均行前交叉韧带重建术，手术完成时间≥1周；(3)本研究经本院伦理委员会批准；自愿参与本次康复计划，签订同意书。排除标准：(1)并发其他损伤如膝关节半月板、骨关节软骨等；(2)双侧膝关节前交叉韧带同时重建；(3)未按计划完成康复训练；(4)合并其他急慢性严重疾病。

本研究共纳入112例患者，其中研究组56例，男30例，女26例，平均年龄(38.32±8.60)岁；对照组56例，男25例，女31例，平均年龄(40.00±9.35)岁；两组基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05，见表1)，具有可比性。

表1 两组基线资料比较

1.2 方法

1.2.1 对照组 采取常规运动训练连续8周，具体项目如下：(1)快速重心转移训练：取膝关节伸直位，重心从左右-前后过渡训练，随后取膝关节半屈位，重心从左右-前后过渡训练；15 min/次，2次/d，5 d/周。(2)平衡板训练：膝关节伸直0°位，根据患者实际情况必要时需佩戴膝关节支具，膝关节屈曲0°～30°展开平衡板动态训练，从双侧开始，随后患侧训练，先睁眼后闭眼；15 min/次，2次/d，5 d/周。(3)AIREX平衡垫训练：分别进行屈膝、直立姿势平衡垫训练；15 min/次，2次/d，5 d/周。

1.2.2 研究组 对照组基础上展开VR平衡训练，采用ITreadmail VR智能跑台系统(见图1)，连续训练8周，训练项目如下：(1)城市赛道。测力板上站立，双脚与肩同宽，手臂自然下垂；VR场景：驾驶汽车，规定时间内驾驶最远距离，通过前后位移动重心来控制车速，左右重心的位移来控制汽车方向，通过躲闪车道内来往车辆以训练其重心转移和重心平衡能力；15 min/次，2次/d，5 d/周。(2)撞击球训练。VR场景：对移动平板上出现的不同速度和方向的小球进行撞击，随后产生不同加速度和方向的测力板位移，训练中尽量保持身体稳定平衡，难度分为1～9级，根据患者实际情况选择等级，从双足站立逐渐过渡至单足站立；15 min/次，2次/d，5 d/周。(3)驾船竞赛。VR场景：患者驾驶小船，按照海面上的标记点路径行驶，要求以最短时间到达终点，患者可利用前后方向的重心变换以对小船后退、前进进行准确控制，左右重心变换控制左右转向；15 min/次，2次/d，5 d/周。

图1 VR平衡训练大体照

1.3 观察指标 (1)采用恐动症Tampa评分(Tampa scale of kinesiophobia，TSK)评估患者恐动心理，总分17～68分，大于37分即可诊断为恐动症，评分越高，则受试者恐动越严重；采用疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale，VAS)评估膝关节活动舒适度，总分0～10分，评分越低，受试者膝关节活动舒适度越高。(2)采用ITreadmail VR智能跑台训练系统(内含平衡功能评定系统)对人体压力中心(center of pressure，COP)时间稳定性、闭眼压力中心速度(closure pressure center velocity，COPS)、单腿COPS、稳定极限包络面积(center of pressure area，COPA)、膝关节反应时间进行评估并详细记录结果。(3)利用等速肌力测定仪测试下肢肌力情况，测试指标包括伸肌峰力矩(extensor peak moment，EPT)、屈肌峰力矩(flexor peak moment，FPT)以及膝关节屈/伸肌群峰力矩比值(hamstrings/quadriceps，H/Q)。(4)采用Holden步行功能分级(function classification，FAC)，共5级，等级越高，提示步行功能恢复越好；采用国际膝关节文献委员会(international knee documentation committee，IKDC)膝关节评估量表，包括膝关节韧带检查8项和膝关节评估10项，总分0～100分，评分越高，提示膝关节功能恢复越好。(5)采用关节活动量角器测量膝关节活动度(range of motion，ROM)，详细记录检测结果。(6)训练8周后进行患者康复效果满意度评估，采用医院自制的满意度调查表，包括躯体功能、心理精神、日常生活活动能力、生活质量四个方面，总分0～100分，评分越高提示患者康复效果满意度越高，>85分为十分满意，75～85分为满意，55～74分为一般，35～44分为不满意，<35分为非常不满意，总满意度=(十分满意+满意)/总例数×100.00%。

2 结 果

训练前两组TSK及VAS评分差异无统计学意义(P>0.05)；训练8周后两组TSK及VAS评分均低于训练前，且研究组低于对照组(P<0.05，见表2)。训练前两组IKDC评分、FAC分级差异无统计学意义(P>0.05)；训练8周后两组IKDC评分、FAC分均级高于训练前，且研究组高于对照组(P<0.05，见表2)。

表2 两组训练前后恐动程度、膝关节活动舒适度、膝关节功能比较

训练前两组下肢平衡控制能力差异无统计学意义(P>0.05)；训练8周后两组COP时间稳定性、闭眼COPS、单腿COPS、膝关节反应时间均低于训练前，且研究组低于对照组；训练8周后两组COPA均高于训练前，且研究组高于对照组(P<0.05，见表3)。

表3 两组训练前后下肢平衡控制能力比较

训练前两组EPT、FPT、H/Q比值比较差异无统计学意义(P>0.05)；训练8周后两组EPT、FPT、H/Q比值均高于训练前，且研究组高于对照组(P<0.05，见表4)。

表4 两组训练前后下肢肌力比较分)

训练前研究组膝关节ROM为(85.73±6.16)°，对照组为(86.34±5.59)°，两组差异无统计学意义(P>0.05)；训练8周后研究组ROM为(112.56±8.47)°，对照组为(97.14±7.03)°，均高于训练前，且研究组高于对照组(见图2)。

图2 两组训练前后患侧膝关节ROM比较

研究组患者对康复效果满意度为94.64%，高于对照组的82.14%，差异有统计学意义(P<0.05，见表5)。

表5 两组患者对康复效果的满意度比较[例(%)]

3 讨 论

前交叉韧带重建术对重建膝关节韧带损伤患者的膝关节机械完整性十分有效，但术后不稳定感仍然存在[7]。另有研究发现，部分患者术后仍会出现前交叉韧带再次断裂问题，主要原因在于重建术后患者本体感觉和运动能力未恢复至原有水平[8]。因此，前交叉韧带重建术后康复训练对于术后康复和预后改善至关重要。

近年来，运动训练在术后肢体功能康复方面表现出明显优势，对缓解疼痛、改善肢体功能、防止骨骼及肌肉萎缩具有积极作用[9]。随着科学技术发展，VR技术应运而生并广泛应用于医疗康复事业，可通过专业软硬件，营造听、视、触等多种感官的虚拟感知觉，穿戴装置后，患者可与虚拟环境交互作用，达到身临其境地体验[10-12]。近年来，VR技术在脑卒中康复训练中取得显著成效，柏玲等[13]学者将VR训练应用于脑卒中后抑郁伴认知障碍患者，训练3个月后患者抑郁程度减轻，生活能力及认知功能得到明显改善。刘远文等[14]采取VR训练对脑卒中患者进行康复治疗，结果显示，其肢体功能明显改善，平衡能力、日常生活能力提升。

结合以往经验，本研究通过VR技术对前交叉韧带重建术患者进行平衡训练，包含测力台、实时平衡转化平台、运动捕捉系统及VR场景，运用高强度的本体感觉、视觉、听觉、前庭觉的实时综合反馈，进一步强化训练效果，优化运动学习，进而为患者平衡功能及其他肢体功能康复提供帮助[15-16]。本研究中，研究组IKDC评分、FAC分级高于对照组(P<0.05)，可见在常规运动训练基础上展开规律的VR平衡训练可有效恢复前交叉韧带重建术患者肢体平衡能力。考虑原因在于，VR场景可模拟生活中不平衡状态，并输入视听强化感觉，患者可接收不同感官信息信号，通过调整姿势激活相应部位以进行适应性反馈，达到恢复本体感觉的效果。此外，VR训练可通过强化训练病患的运动控制能力，可显著增强患者膝关节协调控制能力，改善其关节稳定性和膝关节功能，有效促进双侧本体感觉功能恢复[17-18]。

本研究的VR平衡训练项目可使患者肌肉群做出相应反应以稳定膝关节，在整个训练过程中使本体、躯体、前庭信息及视觉得到有效统合，反复激活神经肌肉，优化其反馈调控效能，使膝关节稳定性、膝关节功能肌肉群能更精准、快速、有效地被激活，在促进运动控制自动化的同时，患侧肌力得到恢复[19-20]。本研究中，训练8周后研究组EPT、FPT、H/Q高于对照组(P<0.05)，这一结果与上述分析相符，证实VR平衡训练可有效改善前交叉韧带重建术后患者下肢肌力。此外，VR平衡训练更加倾向于真实场景重现，患者可采取有意识地控制方式对多变的任务进行适时调整，重复强化感觉输入，有利于增强患膝对复杂环境的适应性，提高运动反馈有效性，同时内部关注度的降低可有效弱化患者运动参与的恐动心理，提升运动输出效率，增强膝关节灵活性和稳定性，改善膝关节运动功能，提高活动舒适度[21-22]。本研究中，训练后研究组TSK、VAS评分低于对照组，康复效果满意度高于对照组(P<0.05)，可见VR平衡训练联合运动训练有助于提高前交叉韧带重建术患者膝关节活动舒适度，减轻恐动心理，增强对康复效果的满意度。

综上所述，前交叉韧带重建术后患者康复训练中，VR平衡训练联合运动训练可有效减轻患者恐动心理，改善膝关节功能及平衡能力，恢复下肢肌力，这对前交叉韧带损伤患者术后康复及预后效果具有积极作用。但VR作为一项新型技术，临床尚未完全普及，今后临床工作中可加大VR技术的投入和应用，为更多肢体功能障碍患者提供康复新途径。