基于虚拟现实的平衡训练对慢性腰痛运动员疗效、影像学和生化指标的影响.pdf

收稿日期:2022-02-11;修订日期:2022-04-12作者简介:杨莎(1983-),女,四川籍,主治医师研究方向:骨科电子邮箱:经验交流基于虚拟现实的平衡训练对慢性腰痛运动员疗效、影像学和生化指标的影响杨莎,周红俐,聂麟,张福洲(南充市中心医院,四川南充 637000)摘要:目的 探讨基于虚拟现实(virtual reality training,VRT)的平衡训练对慢性腰痛(chronic low back pain,CLBP)运动员疗效、影像学和生化指标的影响。方法 选择 2019 年 1 月 2020 年 12 月在本院就诊的 62 例 CLBP 运动员作为研究对象,采用随机数字表法分为 VRT 组和常规运动康复(routine exercise rehabilitation,RER)组各31 例。RER 组给予瑞士球核心肌平衡训练,VRT 组给予 VRT 训练。观察两组患者干预效果。结果 干预后,两组患者腰大肌、腰方肌、多裂肌、竖脊肌横截面积和多裂肌厚度均较干预前显著升高(P0.05),且 VRT 组患者上述指标均高于同期 RER 组(P0.05)。干预后,两组患者 CRP、TNF-、IL-6 水平和 VAS 评分、ODI 指数均较干预前显著降低(P0.05),且 VRT 组患者上述指标水平均低于 RER 组(P3 个月,VAS 评分 4 8 分;经 CT、MRI、X 线等检查未发现腰椎、腰椎间盘等器质性病变;患者对研究知情并签署知情同意书。排除标准:患有严重肌肉骨骼、神经、躯体和精神疾病患者;等待脊柱手术的患者;既往有脊柱手术史者;酗酒、吸毒或参加其他平衡训练计划者;合并软组织损伤、下肢骨盆疾病或畸形者;精神障碍患者也排除在研究之外。共纳入患者62 例,采用随机数字表法分为 VRT 组和常规运动康复(routine exercise rehabilitation,RER)组各31 例。两组患者的性别、年龄、体质量指数、心率(heart rate,HR)、运动年限、病程等差异均无统计学意义(P0.05),见表 1。表 1 两组患者基线资料相比较组别n性别(男/女,例)年龄(岁)体质量指数(kg/m2)HR(次/min)运动年限(年)病程(月)RER 组3116/1524.923.4923.852.8676.085.467.853.275.881.67VRT 组3118/1325.033.5723.672.9275.887.027.442.826.021.852/t0.2610.4030.3570.2300.5150.115P0.6100.6890.7230.8190.6090.9091.2 研究方法VRT 组采用意大利 Pro-Kin 平衡控制系统完成,Pro-kin 可完成核心稳定性肌肉的平衡训练,训练前对所有参与者进行培训,使患者掌握游戏执行636颈腰痛杂志 2023 年第 44 卷第 4 期 The Journal of Cervicodynia and Lumbodynia 2023,Vol.44 No.4程序并熟悉 VRT 的使用流程。训练时首先从坐开始训练,采用射击游戏进行训练,虚拟患者坐于虚拟平台,患者通过显示屏完成可视化游戏。患者根据指示标志,前、后、左、右移动躯干执行规定动作和控制。每次患者均在疼痛可忍受范围内完成活动,根据疼痛缓解程度逐渐增加练习难度,游戏难度通过敌人的数量、投掷角度、射击频率、敌人出现的频率及虚拟患者身边球的数量决定,这五个参数可通过增加或减少进行难度调整。随着难度增加,患者可激活更多肌肉活动,每次训练前首先熟悉性训练 5min,游戏时间 30 min,每周运动 5 d,持续运动 6 周。RER 组采用瑞士球进行核心肌平衡训练,根据患者身高选择:患者身高155 cm 的球直径为 45 cm,身高 156 165 cm 的球直径为 55 cm,身高 166 178 cm 的球直径为65 cm,身高178 cm 的球直径为75 cm。在瑞士球上的练习内容包括仰卧桥、仰卧起坐、臂腿交叉提升和侧桥,每组练习 10 次,共练习 3组,每周连续 5 次,持续训练 6 周。1.3 观察指标干预前后,进行以下指标的统计:(1)通过磁共振成像测量椎旁肌(包括腰大肌,腰方肌,多裂肌,竖脊肌)的横截面积(cross-section area,CSA),采用西门子 3.0T MRI 的 T2 加权图像,层厚 5 mm,患者检查时取仰卧位,膝下放枕头以维持正常腰椎前凸,测量面积最大的 L3 L4处 CSA,取左右 2 侧 CSA 平均值进行研究。干预前后采用超声检测 L4和 L5水平左右双侧多裂肌厚度,取平均值进行研究。(2)抽取患者 10 mL 空腹静脉血,采用酶联免疫吸附法检测患者血清 C 反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-,TNF-)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平。(3)采用VAS 评分评估患者的临床症状,采用 Oswestry 功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)评估患者的腰部功能。1.4 统计学方法采用 SPSS 19.0 进行统计学分析,计量资料表示为“xs”,两组间比较采用独立样本 t 检验,两组组内干预前后的比较采用配对 t 检验;计数资料采用x2检验,P0.05 为差异有统计学意义。2 结果干预后,两组患者腰大肌、腰方肌、多裂肌、竖脊肌 CSA 和多裂肌厚度均较干预前显著升高(P 0.05),且 VRT 组上述指标均高于同期 RER 组(P0.05);见表2。干预后,两组患者 CRP、TNF-和 IL-6 水平均较干预前显著降低(P0.05),且 VRT 组患者 CRP、TNF-、IL-6 水平均低于同期 RER 组(P0.05);见表 3。干预后,两组患者 ODI 指数和VAS 评分均低于本组干预前(P0.05),且 VRT 组患者上述指标均低于同期 RER 组(P0.05);见表4。表 2 干预前后患者影像学检查结果比较(xs)组别n时间CSA(mm2)腰大肌腰方肌多裂肌竖脊肌多裂肌厚度(mm)RER 组31干预前802.3763.46483.6361.08513.6770.321632.4892.4732.433.25干预后898.9271.58567.3556.26640.1369.281761.8582.7635.144.08VRT 组31干预前794.4558.73469.0567.44521.4273.851601.9889.2332.693.41干预后972.0865.87#652.8159.17#720.8364.41#1888.6397.28#36.992.18#注:与干预前比较,P0.05;与同期 RER 组比较,#P0.05表 3 干预前后两组炎症因子比较(xs)组别n时间CRP(mg/L)TNF-(pg/mL)IL-6(pg/mL)RER 组31干预前1.530.3215.833.485.431.25干预后0.850.2812.132.893.670.93VRT 组31干预前1.590.4916.074.285.581.46干预后0.450.21#8.452.36#1.830.81 注:与干预前比较,P0.05;与同期 RER 组比较,#P0.05表 4 干预前后两组 VAS 和 ODI 比较组别nVAS(分)干预前干预后ODI(%)干预前干预后RER 组315.541.033.230.6734.837.0121.425.46VRT 组315.671.182.510.5935.296.2315.374.78t0.2062.4250.3242.625P0.8380.0190.7470.011 注:与干预前比较,P0.05736颈腰痛杂志 2023 年第 44 卷第 4 期 The Journal of Cervicodynia and Lumbodynia 2023,Vol.44 No.43 讨论既往研究显示,LBP 患者的慢性疼痛会导致脊柱运动受限,腰椎本体感觉丧失,下肢感觉反馈减弱,躯干肌肉无力和萎缩,患者平衡功能受损,腰痛患者姿势控制策略和肌肉激活模式均与健康对照组存在巨大差异3。通过平衡训练,提高核心肌群的控制能力和腰部肌群的协调能力,使机体从失衡状态恢复到平衡状态,随着平衡能力加强,患者的腰痛症状会得到缓解。VRT 可使患者产生视觉、音频和触觉反馈,并在三维视觉空间中获得交互体验,目前已用于治疗中风、脊髓损伤、脑瘫运动功能缺陷性疾病,在改善患者平衡障碍方面显示了良好的效果,但其在腰痛患者平衡功能恢复中的效果较少见报道。既往研究显示,CLBP 患者腰大肌、腰方肌、多裂肌和竖脊肌肌肉出现萎缩性变化,椎旁肌 CSA 减少导致脊柱不稳和躯干失平衡,导致腰痛发作4。本研究显示,与 RER 组相比,VRT 组患者腰大肌、腰方肌、多裂肌和竖脊肌肌肉 CSA 增加,提示基于 VRT的平衡训练有助于更好地改善患者椎旁肌功能。VRT 可增加人类感觉系统活动,增强运动活动能力,从而增加目标肌肉群的力量和活性。VRT 使用特定的训练策略,可增强实时反馈信息,参与者在游戏中快速进步到下一水平,这些变化加快了 VRT患者在运动学习过程中的肌肉招募5。此外,VRT的游戏通过不断变化的环境激活了体验相关的大脑可塑性,游戏难度的增加提高了大脑对肌肉的注意力、记忆力和工作能力6。RER 的重点是特定部位的肌肉,RER 组 CSA 的轻度变化可能反映的是 RER干预后躯干肌肉肌力、耐力和柔韧性的全面改善。Lee 等7研究显示,多裂肌肌肉厚度变化受腰椎退行性疾病影响,本研究显示,以游戏为导向的 VRT 可增加多裂肌肌肉厚度。研究显示,CLBP 患者经典炎症介质(如 CRP)和细胞因子(TNF-和 IL-6)等水平升高,表明CLBP 可能存在慢性炎症状态8。炎症生物标志物水平升高可增加炎症和神经病理性疼痛,与 CLBP的临床结果存在相关性9。本研究进一步分析了VRT 和 RER 对 CLBP 患者炎性标志物的影响,VRT训练进一步降低了 CRP、TNF-和 IL-6 等炎性因子水平,结果提示,VRT 可更好地降低 CLBP 患者的炎症程度。一项横断面研究10显示,运动疗法可降低CRP、TNF-等炎症因子水平。本研究结果与既往研究一致,但 VRT 对炎症因子的改善作用机制尚需要进一步研究。本研究的结果显示,VRT 组对 VAS和 ODI 的改善效果优于 RER,这可能与 VRT 改善椎旁肌功能和降低体内炎症反应水平相关。综上所述,本研究显示,从影像学和实验室指标角度观察,VRT 是治疗运动员 CLBP 的有效方式。参考文献:1 Nambi G,Abdelbasset WK,Alsubaie SF,et al.Short-term psy-chological and hormonal effects of virtual reality training on chroniclow back pain in soccer playersJ.J Sport Rehabil,2021,16:1-10.2 Abbas RL,Cooreman D,Al Sultan H,et al.The effect of addingvirtual reality training on traditional exercise program on balanceand gait in unilateral,traumatic lower limb amputeeJ.GamesHealth J,2021,10(1):50-56.3 Peng YC,Hsu CY,Tang WT.Deficits in the star excursionbalance test and golf performance in elite golfers with chronic lowback painJ.J Sports Sci Med,2021,20(2):229-236.4 Merc BB,Tine W,Lieven D,et al.Differences in myoelectricactivity of the lumbar muscles between recurrent and chronic lowback pain:a cross-sectional study J.BMC MusculoskeletDisord,2021,22(1):756.5 Lin RC,Chiang SL,Heitkemper MM,et al.Effectiveness of earlyrehabilitation combined with virtual reality training on musclestrength,mood state,and functional status in patients with acutestroke:A randomized controlled trialJ.Worldviews Evid BasedNurs,2020,17(2):158-167.6 Sheehy L,Taillon-Hobson A,Sveistrup H,et al.Sitting balanceexercise performed using virtual reality training on a stroke rehabili-tation inpatient service:A randomized controlled studyJ.PM R,2020,12(8):754-765.7 Lee JC,Cha JG,Kim Y,et al.Quantitative analysis of back mus-cle degeneration in the patients with the degenerative lumbar flatback using a digital image analysis:comparison with the normalcontrolsJ.Spine,2008,33(3):318-325.8 de Queiroz BZ,Pereira DS,Lopes RA,et al.Association betweenthe plasma levels of mediators of inflammation with pain and disa-bility in the elderly with acute low back pain:data from the backcomplaints in the eldersJ.Spine,2016,41(3):197-203.9 van den Berg R,Jongbloed EM,de Schepper EIT,et al.The asso-ciation between pro-inflammatory biomarkers and nonspecific lowback pain:a systematic reviewJ.Spine J,2018,18(11):2140-2151.10 Fortin M,Rye M,Roussac A,et al.The effects of combined mo-tor control and isolated extensor strengthening versus general exer-cise on paraspinal muscle morphology and function in patients withchronic low back pain:a randomised controlled trial protocolJ.BMC Musculoskelet Disord,2021,22(1):472.836颈腰痛杂志 2023 年第 44 卷第 4 期 The Journal of Cervicodynia and Lumbodynia 2023,Vol.44 No.4