虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練對(duì)老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)效果研究

孟九菊，徐小丹，張華，裴向前，劉糠，周富，江園

隨著歲數(shù)的增長(zhǎng)，老年人自身機(jī)體功能衰退，發(fā)生跌倒的風(fēng)險(xiǎn)逐漸升高。因跌倒致老年人傷殘、死亡的事件時(shí)有發(fā)生，不僅嚴(yán)重威脅老年人的身心健康和生活質(zhì)量，也為家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)[1]。跌倒已經(jīng)是我國(guó)65歲以上老年人群的首位傷害死因[2]。預(yù)防和控制老年人跌倒具有重要意義。通過(guò)對(duì)老年人、家屬或護(hù)工開(kāi)展預(yù)防跌倒健康宣講，家庭、社區(qū)等生活環(huán)境改造，積極處理老年人慢性疾病等措施可以一定程度降低老年人跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。Avers等[3]以人群為基礎(chǔ)進(jìn)行隊(duì)列研究結(jié)果表明：增強(qiáng)肌肉功能和身體活動(dòng)能力可有效降低老年人的跌倒風(fēng)險(xiǎn)。太極拳、慢跑、散步、核心肌力訓(xùn)練、簡(jiǎn)單反應(yīng)速度訓(xùn)練等不同方式的體育鍛煉或康復(fù)訓(xùn)練均能夠降低老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)[4-6]，然而這些干預(yù)方式的鍛煉時(shí)間、強(qiáng)度、頻率缺乏規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)，而且周期較長(zhǎng)，內(nèi)容較單調(diào)，老年人的參與度易受影響。虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練是一套基于計(jì)算機(jī)體感互動(dòng)技術(shù)的專業(yè)康復(fù)訓(xùn)練模式，可標(biāo)準(zhǔn)化地評(píng)估受試者的狀態(tài)和指標(biāo)，同時(shí)通過(guò)體感互動(dòng)“游戲”的形式替代傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練內(nèi)容，維持康復(fù)對(duì)象的訓(xùn)練興趣，提高主動(dòng)參與性，達(dá)到更好的康復(fù)訓(xùn)練效果，同時(shí)縮短預(yù)期的時(shí)間。因此，本研究利用虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練作為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練模式，探究其對(duì)老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 觀察對(duì)象為2017年10月～2018年10月成都市新都區(qū)老年人，采用方便抽樣，共選取40例。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡65～75歲；紐約心臟協(xié)會(huì)(New York Heart Asociation，NYHA)心功能分級(jí)II級(jí)以上；無(wú)肢體活動(dòng)障礙；糖尿病患者血糖控制良好，高血壓病患者血壓控制良好；了解本研究目的，自愿參加運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，并簽署知情同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：有嚴(yán)重認(rèn)知障礙，不能理解訓(xùn)練內(nèi)容；肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙；有嚴(yán)重的心、腎、肝、功能不全；有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥(T值≤-2.5)；濫用酒精、藥物或其他影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的物質(zhì)；精神異常。 剔除標(biāo)準(zhǔn)：不能堅(jiān)持完成訓(xùn)練，中途退出。將受試者按數(shù)字表隨機(jī)分為對(duì)照組和訓(xùn)練組，每組20例。對(duì)照組：男8例，女12例；年齡(69.3±3.8)歲。訓(xùn)練組：男9例，女11例；年齡(70.4±3.1)歲。2組受試者年齡、性別差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 方法 對(duì)照組受試者僅進(jìn)行預(yù)防跌倒的健康教育干預(yù)，發(fā)放預(yù)防跌倒手冊(cè)，電話隨訪1次/周。訓(xùn)練組受試者在接受健康教育的同時(shí)進(jìn)行虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練，訓(xùn)練周期為3個(gè)月。訓(xùn)練方法具體如下：康復(fù)治療師首先對(duì)受試者介紹虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)(X5501-SK)的訓(xùn)練內(nèi)容，以及訓(xùn)練時(shí)所使用的無(wú)線控制器(主、副手柄)、胸帶和腳帶的相關(guān)注意事項(xiàng)?；颊咴谥委煄煹闹笇?dǎo)下熱身5 min后，佩戴無(wú)線控制器、胸帶和腳帶，盡量正對(duì)系統(tǒng)識(shí)別器，將手柄的前端對(duì)著系統(tǒng)識(shí)別器進(jìn)行調(diào)試感應(yīng)效果，以及活動(dòng)的范圍(距離系統(tǒng)識(shí)別器1.6 ～ 2.3m之間為最佳識(shí)別效果)。在治療師的指導(dǎo)下選擇相應(yīng)訓(xùn)練模塊：①認(rèn)知訓(xùn)練：側(cè)重訓(xùn)練受試者的注意力、計(jì)算力、記憶力、分析能力等。系統(tǒng)根據(jù)Loewenstein認(rèn)知功能評(píng)定表所制定的認(rèn)識(shí)訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)認(rèn)知訓(xùn)練，如辨認(rèn)物體、形狀、顏色，算術(shù)運(yùn)算等，受試者通過(guò)自主選擇的方式進(jìn)行訓(xùn)練；②反應(yīng)訓(xùn)練：側(cè)重于訓(xùn)練受試者的注意力、定向力、執(zhí)行力、視知覺(jué)、反應(yīng)速度等。患者通過(guò)無(wú)線控制器進(jìn)行基礎(chǔ)反應(yīng)訓(xùn)練，如控制屏幕中的小球定向移動(dòng)獲得相應(yīng)分?jǐn)?shù)等“游戲”；③伸展運(yùn)動(dòng)：側(cè)重于通過(guò)體感技術(shù)訓(xùn)練受訓(xùn)者大腦及肢體協(xié)調(diào)能力?；颊咄ㄟ^(guò)無(wú)線控制器進(jìn)行肢體的伸展運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，如按照屏幕指令或“游戲”的方式完成平伸雙臂的運(yùn)動(dòng)；④綜合訓(xùn)練：患者通過(guò)無(wú)線控制器進(jìn)行：直體曲(主要鍛煉人體的柔韌性)、象限跳(主要鍛煉上下肢的協(xié)調(diào)能力)、平衡感(主要鍛煉協(xié)調(diào)能力)、收腹跳(主要鍛煉人體的緩沖能力)、耐力跑(原地跑步，主要鍛煉肌肉能力)。訓(xùn)練后患者在治療師的指導(dǎo)下進(jìn)行放松，并記錄心率、血壓。以上訓(xùn)練內(nèi)容根據(jù)受試者個(gè)人耐受情況，由易到難，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步調(diào)整訓(xùn)練參數(shù)，每次訓(xùn)練時(shí)間共計(jì)30～35min，1次/d，5次/周。如果受試者在訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)身體不適，立即停止訓(xùn)練，監(jiān)測(cè)血壓、心率，給予對(duì)癥處理。

1.3 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 2組受試者于干預(yù)前后進(jìn)行以下評(píng)估：①動(dòng)態(tài)步態(tài)指數(shù)(the dynamic gait index，DGI)[7]：該量表包括8個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目分為0分、1分、2分、3分共4個(gè)等級(jí)，滿分為24分。分?jǐn)?shù)越低表示受試者平衡性和步行能力越差。②記時(shí)起立行走測(cè)試(time up and go test, TUGT)[8-9]：患者穿平底鞋，坐在有扶手的靠背椅上，身體靠椅背，雙手放在扶手上。聽(tīng)從治療師的“開(kāi)始”指令后，從靠背椅上起身，站穩(wěn)后，按平時(shí)走路的步態(tài)向前走，通過(guò)3m遠(yuǎn)的地面標(biāo)記物處后轉(zhuǎn)身，走回到椅子前，再轉(zhuǎn)身坐下，靠到椅背上。記錄所用的時(shí)間，并對(duì)測(cè)試過(guò)程中的步態(tài)及可能會(huì)摔倒的危險(xiǎn)性按以下標(biāo)準(zhǔn)打分。1分：正常；2分：非常輕微異常；3分：輕度異常；4分：中度異常；5分：重度異常。③ 修訂版跌倒功效量表(modified falls efficacy scale, MFES)[10]：2組受試者于干預(yù)前后進(jìn)行MFES評(píng)定：該量表包括14項(xiàng)條目，其中室內(nèi)日?；顒?dòng)9項(xiàng)：包括更衣、沐浴、從椅子上起坐、上床與下床、在房間里走動(dòng)、應(yīng)答開(kāi)門(mén)或接電話、伸手到箱子或抽屜里拿東西、做輕體力家務(wù)活、準(zhǔn)備簡(jiǎn)單的飯菜；室外活動(dòng)5項(xiàng)：包括上下樓梯、過(guò)馬路、乘坐公共交通工具、簡(jiǎn)單的購(gòu)物、做輕體力園藝或晾曬衣服；評(píng)估在實(shí)施上述活動(dòng)時(shí)不跌倒的信心，進(jìn)行定量分析。每個(gè)項(xiàng)目0～10分，共11個(gè)等級(jí)。0分：完全不能；5分：一般；10分：良好。各項(xiàng)分?jǐn)?shù)的累計(jì)平均分為最后得分。④ 血清腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)檢測(cè)：2組受試者于干預(yù)前后進(jìn)行晨起空腹取靜脈血約5mL，3000 r /min離心5 min后取血清，按BDNF檢測(cè)ELISA試劑盒(江萊生物)說(shuō)明書(shū)采用酶聯(lián)免疫吸附(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)法檢測(cè)血清BDNF水平。

2 結(jié)果

2組患者跌倒風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及BDNF結(jié)果：訓(xùn)練3個(gè)月后，訓(xùn)練組DGI和MFES評(píng)分均較訓(xùn)練前顯著提高(均P<0.01)，并且均明顯高于對(duì)照組水平(均P<0.05)。訓(xùn)練后，訓(xùn)練組TUGT和總分較訓(xùn)練前均顯著降低(均P<0.05)，并且均明顯低于對(duì)照組水平(均P<0.05)。訓(xùn)練組血清BDNF水平較訓(xùn)練前及對(duì)照組均顯著升高(均P<0.01)。見(jiàn)表1。

表1 2組患者干預(yù)前后各評(píng)估指標(biāo)結(jié)果比較

與干預(yù)前比較，aP<0.05，bP<0.01；與對(duì)照組比較，cP<0.05，dP<0.01

3 討論

運(yùn)動(dòng)控制是一種人體管理或調(diào)節(jié)肢體動(dòng)作的能力。保持良好的運(yùn)動(dòng)控制能力依賴于中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)肌肉骨骼的合理支配來(lái)控制身體在空間位置的穩(wěn)定性和方向性，同時(shí)也受人體感覺(jué)信息處理和環(huán)境因素的影響。老年人由于生理性的衰老或病理性的疾病引起認(rèn)知、視覺(jué)、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼等機(jī)能減退，導(dǎo)致對(duì)運(yùn)功控制能力下降而出現(xiàn)跌倒[11]。我國(guó)對(duì)防控老年人跌倒問(wèn)題的研究起步較晚，雖然已經(jīng)引起越來(lái)越多國(guó)內(nèi)學(xué)者的重視，但是針對(duì)高跌倒風(fēng)險(xiǎn)老年人群的運(yùn)動(dòng)控制干預(yù)方式研究還有待加強(qiáng)[12]。目前針對(duì)老年人跌倒的運(yùn)動(dòng)控制干預(yù)手段主要集中于：認(rèn)知訓(xùn)練、平衡訓(xùn)練、力量訓(xùn)練、姿勢(shì)控制等方面。這些干預(yù)手段缺少規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)受試者狀態(tài)和指標(biāo)的測(cè)量易存在人為操作偏移造成的誤差。

虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)是以運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)、奧瑞姆自護(hù)理論和游戲治療理論為理論基礎(chǔ)，通過(guò)傳感器的動(dòng)態(tài)捕捉功能和計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)行進(jìn)行人機(jī)交互。虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)融合了認(rèn)知訓(xùn)練、平衡訓(xùn)練、力量訓(xùn)練、姿勢(shì)控制等多種運(yùn)功控制干預(yù)方式，訓(xùn)練內(nèi)容涉及記憶力、注意力、分析力、執(zhí)行力等訓(xùn)練，根據(jù)受試者情況設(shè)定不同的訓(xùn)練難度，并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，也可以選擇重點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練。這不僅有助于提高老年人認(rèn)知、視覺(jué)、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼等生理機(jī)能，也可以根據(jù)個(gè)體差異給予針對(duì)性地、循序漸進(jìn)的運(yùn)功控制干預(yù)。此外，虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)具有互動(dòng)訓(xùn)練和相應(yīng)的評(píng)定評(píng)估兩種模塊，使得受試者的訓(xùn)練更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化，訓(xùn)練效果得到量化，治療過(guò)程具有趣味性，提高患者依從性，對(duì)受試者的認(rèn)識(shí)能力、運(yùn)動(dòng)能力以及心理狀態(tài)都有治療作用。本研究采用的虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)包括認(rèn)知訓(xùn)練、反應(yīng)訓(xùn)練、伸展運(yùn)動(dòng)和綜合訓(xùn)練4個(gè)模塊。每個(gè)模塊訓(xùn)練各有不同的側(cè)重，針對(duì)受試者記憶力、注意力、分析力、執(zhí)行力、平衡性、運(yùn)動(dòng)能力等進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練組的老年人接受虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練3個(gè)月后，DGI評(píng)分和MFES評(píng)分均較訓(xùn)練前顯著提高，并且均明顯高于對(duì)照組水平。TUGT時(shí)間和總分較訓(xùn)練前均顯著降低，并且均明顯低于照組水平。上述結(jié)果表明虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練可以有效提高老年人認(rèn)知功能和運(yùn)功控制能力，提高步態(tài)穩(wěn)定性，對(duì)降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)具有良好的干預(yù)效果。

大腦對(duì)各種內(nèi)外刺激信息的處理并非只是化學(xué)遞質(zhì)在神經(jīng)元間的傳遞和存儲(chǔ)，更是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜作用。神經(jīng)可塑性是大腦是處理和儲(chǔ)存信息基礎(chǔ)，涉及神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能上的可塑性變化，對(duì)神經(jīng)環(huán)路的建立和控制腦的認(rèn)知功能具有重要作用[13]。BDNF是一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，對(duì)神經(jīng)元的生長(zhǎng)、分化、生理功能具有調(diào)控和功能作用，是大腦內(nèi)海馬神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)發(fā)育和存活所依賴的物質(zhì)。BDNF可以調(diào)節(jié)突觸傳遞和突觸可塑性，而突觸是神經(jīng)元之間信息傳遞的主要方式，是神經(jīng)可塑性的關(guān)鍵部位[14]。因此，BDNF在重塑大腦認(rèn)知功能中起到重要作用，也參與學(xué)習(xí)的可塑性機(jī)制。提高大腦分泌BDNF水平將有助于改善老年人認(rèn)知及學(xué)習(xí)記憶能力[15]。體育鍛煉和運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)維持和改善大腦功能具有積極的作用，這與有氧運(yùn)動(dòng)，特別是主動(dòng)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)BDNF水平增加密切相關(guān)[16]。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究已經(jīng)證實(shí)有氧運(yùn)動(dòng)可影響大鼠海馬神經(jīng)元BDNF表達(dá)，游泳訓(xùn)練、自主跑輪運(yùn)動(dòng)均可以上調(diào)BDNF mRNA的表達(dá)[17]。李?yuàn)萚18]針對(duì)急性腦梗死患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)療法干預(yù)后，患者血清BDNF水平升高，臨床癥狀得到改善。王昌權(quán)[19]也報(bào)道了早期運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練可促進(jìn)急性腦梗死患者腦組織中的BDNF表達(dá)，有助于患者神經(jīng)功能、運(yùn)動(dòng)功能的改善。本研究中，訓(xùn)練組的老年人接受虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練3個(gè)月后，血清BDNF水平較訓(xùn)練前及對(duì)照組水平也顯著升高。該結(jié)果表明：虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練可以促進(jìn)大腦BDNF的分泌和表達(dá)，改善腦神經(jīng)元功能，對(duì)延緩老年人認(rèn)知老化和降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)具有積極的作用。由此，我們認(rèn)為：虛擬情景訓(xùn)練不僅從宏觀上通過(guò)提高身體機(jī)能改善老年人的運(yùn)功控制能力，也從微觀上通過(guò)BDNF調(diào)節(jié)神經(jīng)元突觸的結(jié)構(gòu)與功能提高神經(jīng)可塑性，是其有效改善老年抗跌倒能力的可能機(jī)制。

綜上所述，虛擬情景互動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)能夠改善老年人認(rèn)知老化，提高步態(tài)穩(wěn)定性和身體運(yùn)動(dòng)功能，促進(jìn)大腦BDNF分泌，對(duì)降低老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)具有良好的干預(yù)效果。