虚拟现实技术对帕金森病患者平衡功能的影响①

陈思，刘杰，李顺，王凯，何予工

虚拟现实技术对帕金森病患者平衡功能的影响①

陈思，刘杰，李顺，王凯，何予工

目的 研究虚拟现实技术对帕金森病患者姿势控制、步行能力等平衡功能的效果。方法 2014年6月至2016年6月，46例帕金森病患者随机分成对照组(n=23)和实验组(n=23)，对照组接受传统平衡功能训练6周，实验组接受基于虚拟现实技术的康复训练6周。治疗前后采用帕金森病综合评分量表第3部分(UPDRS3)、Berg平衡量表(BBS)、计时“起立-行走”测试(TUGT)和汉密尔顿抑郁量表(HAMD)进行评分，采用平衡仪测量压力中心移动轨迹的包络面积、前后移动距离的标准差、左右移动距离的标准差。结果 治疗后，两组BBS评分、TUGT及HAMD评分均较治疗前改善(t＞2.657,P＜0.05)，实验组显著优于对照组(t＞4.881,P＜0.001)。实验组UPDRS3评分、平衡仪测量参数较治疗前改善(t＞2.626,P＜0.05)，实验组优于对照组(t＞2.112,P＜0.05)。结论 虚拟现实技术训练较传统平衡训练更能有效改善帕金森病患者静态和动态平衡功能，并能有效改善帕金森病患者的抑郁状态。

帕金森病；虚拟现实；平衡；抑郁；康复

帕金森病导致的平衡障碍难以预测、诊断和治疗，显著增加帕金森病患者跌倒、受伤和死亡风险，同时加重患者的抑郁情绪，降低生活质量[1]。多巴胺能药物和深部脑电刺激均不能有效改善平衡功能[2]。传统平衡功能训练已经证实可以改善帕金森病患者的姿势控制[3]。虚拟现实技术将康复训练融入一系列游戏中，增加训练的趣味性；同时给予患者视觉、听觉以及本体感觉刺激，并可随时调整训练难度，在完成目标时给予奖励，患者在训练过程中可以直观感受到自己的进步，从而增强信心，提高依从性；另外，虚拟现实技术可以解放人力，便于在社区及家庭康复中推广。目前这种训练手段已被证实对脑卒中[4]、脊髓损伤[5]等原因导致的平衡功能障碍有改善作用。

本研究评价虚拟现实技术和传统康复平衡训练的效果，为帕金森病患者康复训练方案的制定提供更多依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2014年6月至2016年6月于郑州大学第一附属医院康复医学科住院并符合帕金森病诊断标准[6]的患者46例。

纳入标准：①改良Hoehn-Yahr分级[7]Ⅱ～Ⅲ级；②能独立完成测试；③对本研究知情同意并签署同意书。

排除标准：①严重骨关节功能障碍或心肺功能障碍；②严重认知功能障碍；③出现药物导致的运动困难或震颤；④其他听觉、视觉缺陷等。

采用随机数字表法将患者分为对照组和实验组，每组23例。两组性别、年龄、病程、身高、体质量、受教育程度等均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组患者一般资料比较

1.2 治疗方法

两组均给予常规药物治疗。对照组根据2014年版中国帕金森病治疗指南[6]进行康复训练，实验组采用虚拟现实技术进行平衡功能训练。每次50 min，治疗师根据患者状态适当安排休息，每天1次，每周5 d，共6周。

1.2.1 常规康复训练

在治疗师指导下进行主动调整重心训练：坐位、站位下训练重心前后、左右转移。摇摆身体走路：在行走过程中刻意摇摆身体，可配合镜子进行反馈。听口令或在有节奏的音乐位大伴奏下练习踏步走、大步走。跨越障碍物训练：练习跨越现实或虚拟的障碍物。所有训练由同一治疗师进行。

1.2.2 虚拟现实技术

使用姿势控制评估与训练系统BioFlex-FP(广州章和电器公司)。治疗师先予患者踝、膝及髋关节肌肉主被动牵伸训练10 min，降低关节周围肌肉张力；患者脱鞋站于训练系统的踏板上，进行共3个游戏训练，包括轨迹追踪训练(训练患者左右或前后重心转移)、采蘑菇训练(训练患者全方向重心控制)和行走训练(训练行走姿势、转换方向和越过障碍的能力)，每个游戏10 min，患者可在游戏间休息5 min。治疗期间治疗师需在患者身旁保护，防止跌倒；同时鼓励患者并随时调整训练难度，以保证训练效果。游戏结束休息5 min后，训练患者坐-站-行走功能10 min。所有训练由同一治疗师进行。

1.3 疗效评定

于训练前后，由同一康复医师在不知道分组情况下对患者进行量表和平衡仪评定。

1.3.1 功能性评定

帕金森病综合评分量表(Unified Parkinson's Disease Rating Scale,UPDRS)第3部分[8]：评估帕金森病患者的运动功能，总分56分，分值越高说明运动功能受损越严重。

Berg平衡量表(Berg balance scale,BBS)[9]：评价患者静态平衡能力，包括14项与平衡功能相关的动作，总分56分，41～56分表示有轻度跌倒风险，21～40分表示有中度跌倒风险，≤20分表示有高度跌倒风险。

计时“起立-行走”测试(Timed'Up and Go'Test,TUGT)[10]：患者独立从椅子上站起后，向正前方行走3 m，转身后回到椅子上坐下，使用秒表计时。测试时需确保患者理解测试内容，测试3次，取平均值。

1.3.2 姿势图[11]

姿势稳定性测试：患者睁眼直立站立于测试仪踏板上，测试30 s内压力中心(centre of pressure,COP)的移动情况，观察参数包括：COP移动轨迹的包络面积、COP在前后方向移动距离的标准差(anteroposterior standard deviation,AP-SD)、COP在左右方向移动距离的标准差(mediolateral standard deviation,ML-SD)。

1.3.3 汉密尔顿抑郁量表(Hamilton Depression Scale,HAMD)[12]

包括17项，总分≥24分为严重抑郁，17～23分为中度抑郁，≤7分为没有抑郁症状。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析。各组数据均以(xˉ±s)表示。数据经K-S正态性检验，符合正态分布，组间比较采用独立样本t检验，训练前后比较采用配对样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 功能性评定

治疗前两组患者UPDRS3评分、BBS评分和TUGT时间无显著性差异(P＞0.05)。治疗后实验组UPDRS3评分较治疗前显著下降(P＜0.001)，对照组较治疗前无显著性差异(P＞0.05)；两组BBS评分及TUGT时间均较治疗前改善(P＜0.05)。治疗后各项结果实验组优于对照组(P＜0.05)。见表2～表4。

2.2 姿势图

治疗前两组患者包络面积、AP-SD、ML-SD均无显著性差异(P＞0.05)。治疗后，实验组三项指标较治疗前减小(P＜0.05)，对照组AP-SD较治疗前减小(P＜0.05)，其他两项指标较治疗前无显著性差异(P＞0.05)。治疗后实验组三项指标均明显优于对照组(P＜0.05)。见表5～表7。

2.3 HAMD

治疗前两组HAMD评分无显著性差异(P＞0.05)。治疗后两组评分均较前显著下降(P＜0.001)，实验组评分显著优于对照组(P＜0.001)。见表8。

表2 两组治疗前后UPDRS3评分比较

表3 两组治疗前后BBS评分比较

表4 两组治疗前后TUGT时间比较(s)

表5 两组治疗前后包络面积比较(mm2)

表6 两组治疗前后AP-SD比较(mm)

表7 两组治疗前后ML-SD比较(mm)

表8 两组治疗前后HAMD评分比较(mm)

3 讨论

帕金森病患者平衡功能障碍和姿势控制异常的主要表现是全身屈肌张力增高，重心转移困难，行走时起步困难、慌张步态，行动迟缓、跨越障碍物及转身困难，易跌倒，是帕金森病患者致残的重要原因[13]。其机制十分复杂，现认为主要有以下原因。①视觉、前庭位置觉及本体感觉的多系统障碍[14]：帕金森病患者会发展出一系列视觉障碍，包括视敏度、对比度、颜色辨识度、瞳孔反应、眼球运动、运动知觉、视野和视觉处理速度，进一步导致面孔再认障碍、慢性视幻觉和视空间障碍[15]；前庭觉障碍会导致患者丧失对身体摆动幅度、运动速度和方向的判断[16]；而本体感觉对于人体在空间中的定位感知至关重要[17]。②完整对称的人体结构组成对平衡的维持至关重要，帕金森病是一种典型的非对称性疾病，重心分布不稳导致患者姿势控制异常和体位转移障碍[18]。③参与姿势控制的肌肉长期处于失调状态，四肢和躯干屈肌张力增高[19]，导致背部、髋、膝及踝关节周围肌肉痉挛，关节活动受限[20]。不正常的运动模式和异常肌张力导致患者姿势调控能力减弱[21]。④帕金森病患者基底神经节功能紊乱，导致站立、行走等自动节律性运动能力减低[22]。⑤执行功能、注意力等认知功能障碍同样会导致帕金森病患者姿势不稳和步态障碍[23]。

本研究针对帕金森病患者平衡障碍原因制定以虚拟现实技术为基础的康复训练，不仅通过虚拟现实技术改善患者各种感觉传入，同时也加强体位转移训练和下肢关节周围肌肉牵伸训练，研究显示有良好训练效果。

这种虚拟现实技术康复还可以改善帕金森病患者的抑郁状态，帮助他们更好参与训练和回归社会。可能的原因是：①各种刺激增加患者感觉器官敏感性，节律性刺激可代偿中枢神经系统的节律紊乱[24]；②缓解肌肉痉挛，改善重心分布不稳；③平衡功能的改善增强患者康复信心，游戏目标设定使患者直观感受到自己的进步，并增加了训练的趣味性；④有研究认为，虚拟现实技术可以改善患者的认知功能[25]。

既往研究表明，虚拟现实技术可以锻炼脑卒中患者的重心转移及下肢负重[11]；帮助患者获知自身在空间中的定位及运动方向，在静态和活动状态下整合躯体感觉和视觉信息[26]。近期研究显示，虚拟现实技术同样可以改善帕金森病患者静态及动态平衡能力[27]。与传统康复相比，虚拟现实技术可操作性更强，更易在家庭和社区康复中推广，也为患者的康复带来乐趣[28]。但单纯通过虚拟现实技术进行康复训练有时难以达到理想效果[29]。多项研究证实，康复训练的效果与虚拟现实技术方案设定和训练强度有关[30]，过于高出能力的目标设定会增加患者抵触情绪[31]，影响训练效果。

本研究设计弥补单纯虚拟现实技术的不足，加强针对帕金森病患者平衡障碍进行训练；同时针对我国患者情况，采用简单易懂、中等强度的训练模式，证明方案科学有效。本研究还发现，进行传统平衡训练的患者虽然BBS评分和TUGT有改善，但姿势控制参数改善并不明显，提示这些训练并没有从根本上改善帕金森病患者的姿势控制，这些训练的远期效果值得怀疑。

总之，本研究显示，虚拟现实技术较传统康复对帕金森病患者平衡改善效果明显，对抑郁状态的改善也更加有效。这种康复技术具有节约人力、技术要求低等优点，适合在家庭和社区康复中推广。

但本研究观察时间相对较短，样本量较小，需进一步长期、大样本临床试验进一步证实。

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Effects of Virtual Reality Rehabilitation on Balance for Patients with Parkinson's Disease

CHEN Si,LIU Jie,LI Shun,WANG Kai,HE Yu-gong
Department of Rehabilitation Medicine,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou,Henan 450000,China

HE Yu-gong.E-mail:zdyfykangfuyixueke@163.com

Objective To investigate the effects of a training program based on virtual reality on static and dynamic balance performance in patients with Parkinson's disease(PD).Methods From June,2014 to June,2016,46 patients with PD were randomly divided into control group(n=23)and experimental group(n=23).The control group

routine balance training,while the experimental group received balance training of virtual reality,for six weeks.They were assessed with Unified Parkinson's Disease Rating Scale part 3(UPDRS3),Berg Balance Scale(BBS),Timed"Up and Go"Test(TUGT)and Hamilton Depression Scale(HAMD)before and after training.The envelope area,anteroposterior standard deviation(AP-SD),mediolateral standard deviation(ML-SD)of centre of pressure(COP)were also measured with posturography.Results The scores of BBS,TUGT and HAMD improved in both groups after training(t＞2.657,P＜0.05),and improved more in the experimental group than in the control group(t＞2.426,P＜0.05).The score of UPDRS3 and the parameters of posturography improved in the experimental group(t＞2.626,P＜0.05),and improved more than that in the control group(t＞2.112,P＜0.05).Conclusion Virtual reality rehabilitation is more effective than routine balance training on the static and dynamic balance function in patients with PD,and may release their depression.

Parkinson's disease;virtual reality;balance function;depression;rehabilitation

R742.5

A

1006-9771(2017)09-1091-05

2017-01-04

2017-04-10)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.09.021

[本文著录格式] 陈思，刘杰，李顺，等.虚拟现实技术对帕金森病患者平衡功能的影响[J].中国康复理论与实践,2017,23(9):1091-1095.

CITED AS:Chen S,Liu J,Li S,et al.Effects of virtual reality rehabilitation on balance for patients with Parkinson's disease[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(9):1091-1095.

郑州大学第一附属医院，河南郑州市450000。作者简介：陈思(1986-)，女，汉族，河南郑州市人，硕士，主治医生，主要研究方向：神经康复。通讯作者：何予工。E-mail:zdyfykangfuyixueke@163.com。