实用心脑肺血管病杂志

·心脏康复·

虚拟现实技术支持下分级运动康复与认知功能训练对慢性心力衰竭并认知障碍患者的影响研究

 

杨秀艳，李爱伟，郝正玮

063000河北省唐山市人民医院

通信作者：杨秀艳

 

杨秀艳，李爱伟，郝正玮.虚拟现实技术支持下分级运动康复与认知功能训练对慢性心力衰竭并认知障碍患者的影响研究［J］.实用心脑肺血管病杂志，2019，27（1）：14-18.［www.syxnf.net］

YANG X Y，LI A W，HAO Z W.Impact of graded exercise rehabilitation and cognitive function training supported by virtual reality technology on effect in chronic heart failure patients complicated with cognitive disorder［J］.Practical Journal of Cardiac Cerebral Pneumal and Vascular Disease，2019，27（1）：14-18.

 

　　认知障碍是慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）的主要并发症之一，其发生率为25%~50%^［1-2］。目前，CHF导致认知障碍机制仍未完全阐明，既往研究表明，认知障碍对CHF患者预后具有较大影响，其可使CHF患者出院后12周内再次住院率增加2倍，出院后6个月内心血管意外发生风险增加1.5倍，出院后12个月内病死率增加5倍^［3-4］。此外，CHF患者执行能力、注意力及情节记忆功能等损伤还会严重影响运动康复的开展及康复效果。近年来，CHF患者认知障碍逐渐受到临床重视，但多数研究集中在CHF与认知障碍的关系及相关因素分析，缺乏有效的康复干预研究。近年来随着计算机、微电子技术快速发展，虚拟现实（virtual reality，VR）技术逐渐应用到医学领域，其具有的三维情景交互、沉浸、多种感知等特点突破了传统康复模式的局限，给行康复治疗的患者带来不同视觉、思维及运动体验^［5-6］。本研究旨在分析VR技术支持下分级运动康复与认知功能训练对慢性心力衰竭并认知障碍患者的影响，以期为该类患者的康复治疗提供新思路。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年2月—2018年5月唐山市人民医院康复科收治的CHF并认知障碍患者90例，均符合《中国心力衰竭诊断和治疗指南2014》^［7］中CHF的诊断标准。纳入标准：（1）纽约心脏病协会（NYHA）分级Ⅱ~Ⅳ级者；（2）采用简易智能精神状态检查量表（Mini-mental Status Examination，MMSE）评定为认知障碍者，即初中及以上文化水平≤27分，小学文化水平≤23分，文盲≤20分；（3）蒙特利尔认知功能评估量表（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）评分<26分者；（4）年龄50~75岁。排除标准：（1）合并肝肾功能障碍、癌症、肺结核以及其他严重躯体疾病者；（2）合并帕金森病、血管性痴呆、老年性痴呆以及其他类型的神经疾病者；（3）有脑卒中、脑部创伤、精神障碍性疾病、心理障碍性疾病病史者；（4）伴有严重视觉、听觉以及语言障碍者；（5）不配合治疗者。采用随机数字表法将所有患者分为对照组和研究组，每组45例。两组患者性别、年龄、受教育年限、NYHA分级、合并症、临床用药比较，差异无统计学意义（P>0.05，见表1），具有可比性。本研究经唐山市人民医院医学伦理委员会审核批准，所有患者签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 对照组 对照组患者进行传统分级运动康复与认知功能训练，连续干预8周。分级运动康复：（1）NYHA分级Ⅱ级患者于走廊内行走500~1 000 m/次（逐渐增加行走距离），2次/d；上下楼梯，10~20 min/次，2次/d；踏车运动，10~20 min/次，2次/d；同时训练患者站立洗澡、自行洗漱、整理床铺等日常活动。（2）NYHA分级Ⅲ级患者训练床旁站立，室内缓慢行走；走廊内行走50~100 m/次（逐渐增加行走距离），2次/d；同时进行穿脱衣物、坐位洗澡、坐位排便等日常活动。（3）NYHA分级Ⅳ级患者病情稳定后于床上行上下肢各关节的被动运动，10 min/次，2次/d；协助患者下床，训练在有靠背的椅子上坐直，10~20 min/次（逐渐延长时间），2次/d；协助患者下床进食、洗漱等简单自理活动。认知功能训练：（1）通过数字按序排列、物品分类等方式训练患者的执行能力；（2）采用写字板或日历等训练患者定向力；（3）采取传统刺激-反应方法训练患者注意力；（4）训练患者数字计算能力；（5）利用语音记忆法训练患者记忆力；（6）通过划消字母或数字训练患者视空间能力；（7）与患者进行谈话训练语言功能。根据患者疾病情况与耐受程度，认知功能训练10~30 min/d。

1.2.2 研究组 研究组患者在VR技术支持下进行分级康复运动与认知功能训练，连续干预8周。VR技术支持下分级康复运动：（1）NYHA分级Ⅱ级患者利用VR技术训练扫地、洗衣、拖地、晾晒等日常行为活动；选择自己喜欢的虚拟场景进行步行训练（≥500 m/次，2次/d，逐渐增加步行距离）、爬楼训练（≥1层/次，2次/d，并逐渐增加阶梯数）；虚拟场景进行踏车运动，≥15 min/次，2次/d，逐渐延长时间；（2）NYHA分级Ⅲ级患者在VR技术下训练穿脱衣、洗澡等自理行为；由患者选择喜欢的虚拟场景进行站立与行走训练，每次行走训练50~100 m（逐渐增加步行距离），2次/d；（3）NYHA分级Ⅳ级患者于床上行上下肢各关节的被动运动及床下坐直同对照组，之后通过VR技术训练患者洗漱、进食、推拉门等日常活动，根据患者耐受程度训练5~15 min/次。VR技术支持下认知功能训练：（1）利用VR技术选择虚拟ATM机取款、擦拭桌子、浇花、物品分类等训练患者视空间与执行力；（2）通过虚拟游戏打地鼠、投篮等训练患者注意力；（3）通过虚拟情境下过人行道、去菜市场等训练患者定向力；（4）通过虚拟情境下形状识别、拼图等训练患者抽象力；（5）根据屏显示词语、句子、段落进行跟读训练患者语言能力，文盲患者通过听觉进行跟读；（6）选择虚拟情境中熟悉的生活用品或者动植物进行命名；（7）在虚拟情境下玩五子棋、象棋等游戏训练患者延迟回忆能力。认知功能训练10~30 min/d，根据患者耐受程度分两次完成。

　　所有患者在康复运动以及认知功能训练中须有医务人员在旁监督，且急救药品、急救设备齐全，防止意外事件发生，若患者出现面容苍白、大量出汗、胸闷、胸痛、呼吸短促、头晕、站立不稳、心率异常加快、严重心律失常等应立即停止运动或者训练。

1.3 观察指标

1.3.1 心功能指标 两组患者分别于干预前、干预8周后通过多普勒超声诊断仪检测左心室射血分数（LVEF）、左心室收缩末期内径（LVESD）以及左心室舒张末期内径（LVEDD）。

1.3.2 认知功能、运动耐力、日常活动能力 分别于干预前、干预8周后采用MMSE、MoCA评估两组患者认知功能，其中MMSE满为30分，评分越高提示认知功能越好；MoCA满分30分，评分越高提示认知功能损伤程度越轻。分别于干预前、干预8周后测量6分钟步行距离以评价两组患者运动耐力；分别于干预前、干预8周后采用改良Barthel指数（mBI）评价两组患者日常活动能力，mBI满分105分，评分越高提示日常活动能力越好。

1.3.3 不良事件 观察两组患者干预期间不良事件发生情况。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析，计量资料以（x±s）表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料比较采用χ2检验；等级资料分析采用秩和检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 心功能指标 干预前两组患者LVEF、LVESD、LVEDD比较，差异无统计学意义（P>0.05）；干预8周后研究组患者LVEF高于对照组，LVESD、LVEDD短于对照组，差异有统计学意义（P<0.05，见表2）。

表2 两组患者干预前及干预8周后心功能指标比较（x±s）

Table 2 Comparison of index of cardiac function between the two groups before intervention and 8 weeks after intervention

组别	例 数	LVEF（%）			LVESD （mm）			LVEDD （mm）
		干预前	干预8周后		干预前	干预8周后		干预前	干预8周后
对照组	45	50.5±9.5	60.7±7.4		61.0±8.3	50.7±5.1		70.1±7.9	65.4±6.4
研究组	45	49.3±7.3	67.1±6.8		59.3±7.4	40.2±5.0		70.9±6.5	54.7±4.6
t值		0.549	4.303		1.062	9.701		0.530	9.138
P值		0.584	<0.001		0.291	<0.001		0.597	<0.001

注：LVEF=左心室射血分数，LVESD=左心室收缩末期内径，LVEDD=左心室舒张末期内径

2.2 MMSE评分、MoCA评分、6分钟步行距离、mBI评分 两组患者干预前MMSE评分、MoCA评分、6分钟步行距离、mBI评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）；研究组患者干预8周后MMSE评分、MoCA评分、mBI评分高于对照组，6分钟步行距离长于对照组，差异有统计学意义（P<0.05，见表3）。

表3 两组患者干预前及干预8周后MMSE评分、MoCA评分、6分钟步行距离、mBI评分比较（x±s）

Table 3 Comparison of MMSE score，MoCA score，distance of 6-minute walking test and mBI score between the two groups before intervention and 8 weeks after intervention

组别

例数

MMSE评分（分）

MoCA评分（分）

6分钟步行距离（m）

mBI评分（分）

干预前

干预8周

干预前

干预8周

干预前

干预8周

干预前

干预8周

对照组

45

20.7±1.2

22.5±1.4

17.6±1.5

19.8±2.6

372.3±73.5

408.8±61.5

41.1±5.3

50.5±9.0

研究组

45

20.6±1.2

23.5±1.5

17.7±1.8

22.9±1.3

364.4±62.2

456.8±54.1

40.2±6.2

57.5±7.3

t值

0.277

3.073

0.200

7.090

0.553

3.937

0.756

4.092

P值

0.783

0.003

0.842

<0.001

0.582

<0.001

0.452

<0.001

注：MMSE=简易智能精神状态检查量表，MoCA=蒙特利尔认知功能评估量表，mBI=改良Barthel指数

2.3 不良事件 两组患者干预期间均未发生不良事件。

3 讨论

　　CHF是心脏疾病进展的严重阶段，年病死率高达20%^［8］。国内研究数据显示，35~74岁城乡居民CHF发生率约为0.9%，患病总人数超过400万，且随着年龄增长CHF患病率呈增加趋势^［9］。CHF患者病情呈反复、进展性发作，住院率高，且患者躯体功能、自理能力及社会适应能力严重下降，给患者家庭及社会带来较大负担。

　　目前，运动康复在病情稳定期CHF患者中具有有效性与安全性^［10］。KETEYIAN等^［11］对运动康复在CHF患者中的有效性进行Meta分析，结果显示，运动康复可提高患者活动耐力、增加心输出量、改善血管内皮功能等。沈玉芹^［12］研究结果显示，持续12周运动康复可有效改善CHF患者运动耐力与生活质量。NAKANISHI等^［13］研究结果显示，运动康复使CHF患者死亡风险降低约39％。目前运动康复治疗开始逐渐取代绝对卧床，甚至成为CHF患者ⅠA类推荐^［14］，但患者配合度与主动性差是影响运动康复开展的首要问题。近年来，越来越多临床证据表明CHF与认知障碍有关，如DODSON等^［15］研究结果显示，约46.8%的NYHA分级Ⅱ~Ⅳ级CHF患者MMSE评分<24分。REEVES等^［16］采用MoCA评估267例60岁以上CHF患者发现，约78%患者伴有不同程度认知障碍。心力衰竭可能通过改变脑血流灌注、炎性反应、氧化应激等多种机制损伤认知功能，而认知障碍会进一步加重CHF病情^［17］，同时患者执行能力、注意力及记忆能力等损伤又会严重影响患者运动康复治疗的依从性及有效性。

　　VR技术是近年来兴起的一种人机交互手段，是利用现代计算机软件以及硬件设备合成虚拟动态实景环境，并调动视觉、触觉、听觉甚至嗅觉等使用户沉浸于等同真实环境的人机交互体验中^［18］。目前，VR技术已应用于医学多个领域，并显示出较好前景。本研究将VR技术应用于CHF患者分级运动康复与认知功能训练中，结果显示，干预8周后研究组患者LVEF及MMSE评分、MoCA评分、mBI评分高于对照组，LVESD、LVEDD短于对照组，6分钟步行距离长于对照组，提示VR技术支持下进行分级运动康复与认知功能训练能更有效地改善CHF患者心功能及认知功能，提高患者运动耐力、日常活动能力，与宋金花等^［19］研究结果相一致，分析其作用机制可能如下： VR技术下的行走或运动提供了视觉上的线索，可有效引导患者持续性地行走或者运动，且三维动态地形、情景、个体化任务设置让运动康复、认知功能训练、日常生活行为训练更具有趣味性，让患者沉浸其中，弥补了重复性康复运动与认知功能训练的枯燥与乏味。有研究表明，VR技术具有的“沉浸”特征对患者记忆功能、注意力具有潜在的积极影响，实时信息反馈又会给患者暗示或者鼓励，有利于提高患者依从性与主观能动性^［20］。此外，由于VR技术中的虚拟现实与现实生活场景相似，因此患者在虚拟情境下习得的运动习惯与思维方法可迁移至日常生活中，能让患者长远获益^［21］。

　　综上所述，VR技术支持下进行分级运动康复与认知功能训练有利于更好地改善CHF并认知障碍患者心功能及认知功能，提高患者运动耐力及日常活动能力，且安全性较高。但本研究还存在一定局限性：（1）本研究为单中心研究且样本量较小；（2）仅纳入50~75岁CHF患者；（3）由于条件有限，本研究未观察远期康复效果。故VR技术支持对CHF并认知障碍患者康复效果的影响还需进一步研究证实。

作者贡献：杨秀艳进行试验设计与实施、资料收集整理、撰写论文并对文章负责；李爱伟进行试验实施、评估、资料收集；郝正玮进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。

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（收稿日期：2018-11-12；俢回日期：2019-01-20）

（本文编辑：刘新蒙）