虚拟现实情景互动训练在养老院阿尔茨海默病患者康复治疗中的应用

孙志成，王 彤，马金霖，张 娜，潘丽君，董亚军

(1.南京医科大学附属老年医院沐春园护理院分部，江苏 南京 210024； 2.南京医科大学第一附属医院康复医学中心，江苏 南京 210029；3.南京江宁沐春园护理院康复诊疗中心，江苏 南京 211000；4.南京江宁沐春园护理院颐康中心，江苏 南京 211000)

随着老龄化的加剧，我国已成为世界上阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)患者最多且递增速度最快的国家[1]，而选择将AD患者送入养老机构照护已逐渐成为我国的养老趋势[2]。随着AD患者认知功能和运动功能逐渐退化，进而严重损害和影响其日常生活活动能力(activityof daily living，ADL)和生活质量，因此对该类患者的照护已经成为一个重要的社会负担[3-4]。目前AD的治疗手段主要是通过药物对症治疗，但疗效有限。美国精神病协会(American Psychiatry Association，APA)2007年AD诊疗指南指出，AD患者在常规药物治疗的基础上应辅以康复治疗[5]，而其中运动训练干预已成为目前AD康复干预的研究热点之一[6-7]。近年来，作为“高科技养老”成果之一的虚拟现实(virtual reality，VR)情景互动技术被逐渐应用于老年康复临床中。本研究采用VR情景互动训练作为运动训练模式，旨在探索其对养老院AD患者的康复干预效果。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2018年7月—2020年3月南京江宁沐春园护理院(南京医科大学附属老年医院管理经营)收治的AD患者56例作为研究对象。按随机数字表法分为观察组和对照组，每组各28例。观察组男性9例，女性19例；年龄69～85岁，平均(78.58±6.26)岁；受教育年限(5.94±3.97)年；病程(3.95±2.40)年；服用抗AD药物20例，未服用抗AD药物8例。对照组男性11例，女性17例；年龄72～84岁，平均(79.01±3.94)岁；受教育年限(6.13±3.21)年；病程(3.87±2.58)年；服用抗AD药物22例，未服用抗AD药物6例。2组性别、年龄、受教育年限、病程和服用抗AD药物情况等差异无统计学意义(P>0.05)。

纳入标准：符合NINCDS-ADRDA制定的对AD的诊断标准[8]；年龄65～85岁；简易精神状态检查量表(mini-mental state examination，MMSE)评分在10～24分；能配合该研究项目，能独立或在康复治疗师与护理人员的帮助下完成全部研究任务；不低于小学文化程度；患者或者家属签署知情同意书；服用抗AD药物(盐酸多奈哌齐)的受试者入组前6个月内未进行药物种类或剂量的调整，病情保持稳定，入组后用药方案不变，直到研究结束。排除标准：血管性痴呆、路易体痴呆及因脑外伤、脑炎等其他疾患引起的痴呆；伴有严重的心肝肺肾等脏器疾病者；重度抑郁、自杀倾向及精神分裂症等精神障碍；严重失能、严重视/听觉损害及失语无法交流者；无法完成或耐受VR情景互动训练者。本研究经医院伦理委员会审核批准。

1.2方法 对照组接受养老院常规养老护理服务和健康宣教等，完成一般日常生活活动。观察组在对照组的基础上应用VR情景互动训练进行干预，具体方法如下：采用VR情景互动康复训练系统(Motion v2.0，南京魔迅)，AD患者接受6种VR情景互动游戏训练。①八段锦：患者置身于山峦竹林之中跟随虚拟教练练习整套10节八段锦动作。②守门员：选择自由模式，患者通过身体的任何部位拦截足球，球可以被踢向球门的任意区域，鼓励患者身体主动运动。③飞翔：患者以左右倾斜身体的方式来模拟控制鸟儿在空中展翅翱翔，并以游戏中穿过圆环中的水果(目标物)获取分数。④健身：患者跟随虚拟健身教练在虚拟健身房进行弓步、下蹲、屈髋、髋外展、台阶上下等健身活动，训练时强调动作尽量规范，动作到位后会有铃声提示。⑤超市购物：患者在治疗师的指引下，于虚拟超市中根据购物清单的购买任务(如香蕉或矿泉水等)，在超市的各个货架间奔走，找到购物车里的东西所在位置后，通过其躯干和上肢运动选取所需购买的商品并放入购物车。⑥沙滩排球：模拟与机器人对手的沙滩排球比赛，患者通过躯干的移动以及上肢和手腕的运动回球。每次训练包括5 min热身运动、35 minVR情景互动训练(其中八段锦游戏15 min，其他每种游戏各3 min，游戏之间间隔1～2 min休息)和5 min缓和运动，共45 min左右。每周训练3次，共训练6个月。训练场地位于一间独立、温度适宜且通风的房间，以保证训练不受其他外界因素的干扰。AD患者在康复治疗师的示范引导下进行训练，每次训练结束后根据VR情景互动系统反馈的训练情况对下一次训练的游戏参数进行实时调整。另外在训练过程中要求康复治疗师加强对患者的保护监督，保证训练安全。

1.3评定标准 于干预前及干预6个月后(干预后)，对2组行认知功能、运动功能、日常生活活动能力以及生活质量的评估。(1)认知功能评估。①MMSE[9]：包括定向、记忆、语言、计算及视空间能力共五个分量表，总分30分。分数越低，患者认知功能越差。②AD认知功能评估量表(Alzheimer′s disease assessment scale-cognition，ADAS-cog)[10]：包括定向、结构、观念运用、语言、形象性词语即刻回忆与再认共11题，总分70分，分数越高，认知障碍程度越重。(2)运动功能评估。①“起立-行走”记时测试(timed up and go test，TUGT)[11]：评估动态平衡功能，患者坐于有扶手的靠背椅上，听到“开始”指令后从靠背椅上起立，待站稳后，按平时步态向前行走至3 m标志物后转身，然后走回到椅子前再转身坐下。记录所用耗时，以s为单位。②30 s坐椅站立试验(30-second chair stand test，30 sCST)[12]：评估下肢肌力，测试时，患者坐于一把无扶手椅子中央，双足踩地，双手抱肩交叉于胸前，连续快速进行“起-坐”动作，记录30 s内完成的“起-坐”动作次数。③30 s手臂弯曲试验(30-second arm curl test，30 sACT)[12]：评估上肢肌力，测试时，患者坐于一把直背式椅子中央，双足踩地，测试受试者30 s内优势手负重情况下(男性抓握8磅哑铃，女性抓握5磅哑铃)完成前臂屈曲的次数，前臂屈曲时须保持肘部位置固定。 ④坐椅前伸试验(chair sit-and-reach test，CSRT)[13]：评估双下肢和下背部的柔韧性。患者坐于坐椅上，优势侧腿完全伸直时，前臂尽力往前伸，测量足尖与中指指尖的距离，中指指尖超过足尖记为正数，反之则记为负数。(3)ADL评估。ADL评估量表[14]：由躯体生活自理和工具性日常活动能力两部分组成，共14项，总分14～56分，总分越低提示ADL越高。(4)生活质量评估。阿尔茨海默病生活质量量表(quality of life-Alzheimer′s disease，QOL-AD)[15]：评估AD患者的生活质量，包含13个评估条目，每个条目5个等级，赋分1～5分，总分13～65分，分数越高提示生活质量越高。

1.4统计学方法 应用SPSS 22.0统计软件分析数据。计量资料比较采用独立样本t检验和配对t检验，计数资料比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.12组认知功能比较 干预前，2组MMSE评分和ADAS-cog评分差异无统计学意义(P>0.05)。干预6个月后，观察组MMSE评分和ADAS-cog评分较干预前均显著改善，观察组均明显优于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，而对照组MMSE评分和ADAS-cog评分均无显著改善(P>0.05)。见表1。

2.22组运动功能比较 干预前，2组TUGT、30 sCST、30 sACT和CSRT差异无统计学意义(P>0.05)。干预6个月后，观察组TUGT、30 sCST、30 sACT和CSRT测试结果较干预前均显著改善，观察组均明显优于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，而对照组TUGT、30 sCST、30 sACT和CSRT测试结果均无显著改善(P>0.05)。见表2。

2.32组ADL和生活质量比较 干预前，2组ADL评分和QOL-AD评分差异无统计学意义(P>0.05)。干预6个月后，观察组ADL评分和QOL-AD评分较干预前均显著改善，且观察组均明显优于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，而对照组患者的ADL评分和QOL-AD评分均无显著改善(P>0.05)。见表3。

表1 2组干预前后认知功能评估结果比较Table 1 Comparison of cognitive function before and after intervention in two groups 分)

表2 2组干预前后运动功能评估结果比较Table 2 Comparison of motor function before and after intervention in two groups

表3 2组干预前后ADL和生活质量评估结果比较Table 3 Comparison of ADL and quality of life before and after intervention in two groups 分)

3 讨 论

随着近年来抗AD药物临床试验的相继失败[16]，国内外学者一直在探索AD的非药物治疗。而作为非药物疗法之一的运动训练干预，尤其是认知参与程度高的运动康复训练干预近年来备受关注[17]。但目前在养老院中开展的运动训练形式(如步行、功率踏车、有氧体操等)多较为枯燥、无趣、运动强度较大，养老院AD患者极易产生烦躁抵触情绪，从而影响其训练的依从性和耐受性，难以达到预期的干预效果[18]。因此，寻找更适于养老院AD患者的运动训练方式已成为近年来“医康养融合”研究的重点。

VR情景互动训练是以运动学、奥瑞姆(Orem)自护以及游戏治疗三种理论为基础，通过微软3D摄像头捕捉并创造出一个患者的3D图像，经过计算机图形与图像技术，在虚拟场景中映射出患者的图像，患者于虚拟场景中要做一连串设定好的动作完成指定的游戏任务以进行人机交互[19]，且VR具有沉浸、交互和想象3个典型特征[20]。本研究选取的互动式的VR情景游戏训练任务如超市购物、守门员、飞翔等都极具趣味性，与VR场景的交互可以将枯燥乏味的康复训练变得生动有趣，能吸引AD患者的注意力，使AD患者的记忆力、注意力、执行功能等多项高级认知功能得以有效训练。另外，“逼真且富有现场感”的VR场景(如山峦竹林、健身房、超市等)使AD患者沉浸其中并对此训练产生兴趣和好感，Vecchiato等[21]研究显示，VR沉浸感可以使大脑的感觉运动整合得以激活，并使注意力的相关脑网络得到调节。Zygouris等[22]研究表明，在VR训练过程中，随着AD患者积极情绪体验的增强，可相应提高其认知功能，本研究结果与其一致。VR情景互动训练克服了康复治疗师的个体化训练差异性，根据AD患者的训练完成情况和成绩设定不同等级的难度，并实时、科学地调整及重点强化，使AD患者的训练更加重复精准化、客观化和完整化，进而激发更多的与认知功能某些领域密切相关的多巴胺释放，从而达到改善认知功能的作用[23]，并能有效避免常规康复训练较为枯燥和单调模式带来的疲乏感。本研究观察组在接受了6个月的VR情景互动训练后，其MMSE和ADAS-cog评分较干预前和对照组干预后均显著改善，该结果提示，VR情景互动训练可显著改善养老院AD患者的认知功能。

随着养老院AD患者认知功能的下降，其平衡及步行能力、肌肉力量、柔韧度等运动功能也随之降低，进而导致ADL下降，严重影响患者的生活质量，并且增加养老院的照护负担。因此，提高AD患者认知功能的同时必须提升其运动功能。观察组AD患者在接受VR情景互动训练6个月后，其TUGT、30 sCST、30 sACT和CSRT测试结果较组内干预前和对照组干预后均显著改善，该结果提示，VR情景互动训练可改善养老院AD患者的运动功能。本课题前期研究显示，VR情景互动训练能有效改善养老院老年人的动、静态平衡功能、下肢肌力及步态功能等跌倒相关危险因素，降低跌倒发生次数[24]。而本研究选取的八段锦、飞翔、守门员等VR情景互动游戏训练，训练过程中给予AD患者视、听觉等多方面反馈，融合了双重任务和感觉干扰两种训练元素，在激发AD患者积极性和主动性的同时，可明显提升前庭觉信息的整合能力和中枢的控制能力，提高AD患者的姿势稳定性[25]。健身游戏里，AD患者模仿健身教练在虚拟健身房进行的各种下肢运动，增强了下肢各肌群的肌力、伸展性和弹性，促进下肢肌力和柔韧性的增加。而沙滩排球、超市购物等游戏，通过上肢反复的屈伸、外展等运动，促进了上肢肌力的增长。上述综合因素可能在显著改善AD患者相关运动功能(平衡能力、上下肢肌力及柔韧性等)方面起到了积极的作用。

AD患者认知功能和运动功能的提升，改善了其ADL和生活质量，进而减缓AD的恶化进展，同时可提高患者家属对养老院的满意度。观察组在接受了6个月的VR情景互动训练后，其ADL和QOL-AD评分较组内干预前和对照组干预后均显著改善，该结果表明，VR情景互动训练可有效改善养老院AD患者的ADL和生活质量。这与Gamito等[26]的研究结果一致，该研究对AD患者进行基于VR的模拟ADL场景训练后，患者的认知功能和ADL均得到明显改善和提升。

综上所述，VR情景互动训练可有效改善养老院AD患者的认知功能、运动功能和日常生活活动能力，提高生活质量。在养老院AD患者的康复治疗中更具趣味性，训练效率更高，患者依从性和接受程度更好，是一个可行的AD非药物治疗方案，适用于养老院内推广应用。但本研究只选取了一家养老院AD患者进行研究干预，未来应扩大研究范围，增大样本量，对VR情景互动训练干预后的远期疗效进行观察随访。