陳浩天

康復(fù)訓(xùn)練對于骨科創(chuàng)傷或手術(shù)后患者的肢體功能恢復(fù)具有重要意義?？祻?fù)治療是否成功不僅需要患者積極配合，也需要進行長期且重復(fù)的功能鍛煉，以期能夠改善關(guān)節(jié)活動，加強肌肉力量，并達(dá)到恢復(fù)肢體功能的目的[1]。骨科患者的康復(fù)訓(xùn)練于術(shù)后，即在醫(yī)院中開始，而后階段長期的康復(fù)訓(xùn)練需患者自行完成。然而，由于康復(fù)訓(xùn)練帶來的疼痛、單調(diào)乏味、功能恢復(fù)進展緩慢等負(fù)面影響因素，患者常常無法按照既定計劃，按時、按量完成康復(fù)訓(xùn)練，進而影響患者肢體功能的恢復(fù)[1-2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)（remote virtual rehabilitation）正在逐漸興起，這類技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域[3]。遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)主要包括虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）、增強現(xiàn)實（augmented reality，AR）、游戲化（gamification）、遠(yuǎn)程康復(fù)（telerehabilitation，TR）等[3]。多項研究表明，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練相比，可顯著促進患者對于康復(fù)訓(xùn)練的積極性，并且康復(fù)效果顯著提升。例如Sangwoo 等[4]已經(jīng)利用VR 技術(shù)研發(fā)出了新型的上肢康復(fù)系統(tǒng)，Burdea 等[5]開發(fā)的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)“Rutger Arm Ⅱ”由包含虛擬現(xiàn)實在內(nèi)的三個部分所組成。同時還有國內(nèi)華南理工、中南大學(xué)附屬第三醫(yī)院于廣州一康醫(yī)療設(shè)備有限公司三方聯(lián)合研發(fā)的“虛擬廚房訓(xùn)練系統(tǒng)”，將該系統(tǒng)應(yīng)用于33 例上肢功能障礙的患者，結(jié)果顯示比傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的康復(fù)效果更為顯著[6]。此外，它具有比傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練更加經(jīng)濟、便捷的優(yōu)點，并且還可提高醫(yī)療效率。然而，這門新興的醫(yī)療技術(shù)仍然存在著局限性。同時，由于國內(nèi)相關(guān)研究缺乏，各類遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)對于國內(nèi)患者的效果仍需要進一步的臨床研究來證實。本綜述旨在總結(jié)這類遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)在骨科患者康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用，并闡述其優(yōu)勢及缺點，以及探討其未來的發(fā)展方向。

1 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)的簡介及其在骨科中的應(yīng)用

1.1 VR 技術(shù) VR 技術(shù)是基于計算機模擬生成的一個虛擬環(huán)境，該環(huán)境利用現(xiàn)實生活中的場景數(shù)據(jù)，通過技術(shù)手段輸出為用戶可感受的現(xiàn)象。用戶佩戴相應(yīng)的輸出設(shè)備，便可沉浸于該環(huán)境中，體會現(xiàn)實世界一切人類所有的感知能力，實現(xiàn)人機交互[7]。由于VR 技術(shù)具備模擬任何環(huán)境的能力，使其在醫(yī)學(xué)各個領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸增多，例如精神類疾病治療、疼痛管理、醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)培訓(xùn)、術(shù)前演練、術(shù)后康復(fù)等[8-9]。VR 技術(shù)用于骨科疾病患者康復(fù)訓(xùn)練的研究，于近幾年開展。Chughtai 等[10]探究了VR 技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty，TKA）患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用，該研究主要從以下四個方面全面評估了VR 技術(shù)在TKA 患者術(shù)后康復(fù)中的效果：（1）患者對康復(fù)訓(xùn)練的積極性和依從性；（2）進行康復(fù)訓(xùn)練所花費的時；（3）VR 技術(shù)的可操作性、可用性；（4）TKA 患者臨床結(jié)局評分。該項研究結(jié)果表明，VR 是一種經(jīng)濟、便捷、高效的康復(fù)手段，并且還可增加患者與醫(yī)生之間的溝通，從而提高患者的積極性及訓(xùn)練的效果。而在另一項VR 技術(shù)應(yīng)用于TKA 術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的隨機對照試驗（randomized controlled trial，RCT）中，Gianola等[11]對VR 與傳統(tǒng)康復(fù)技術(shù)的效果進行了比較，結(jié)果顯示，雖然VR 技術(shù)并沒有在緩解患者疼痛、減少藥物消耗及改善臨床預(yù)后方面更具優(yōu)勢，但卻有利于促進患者全身的本體感受。此外，VR 還被用于肩峰下撞擊綜合征（subacromial impingement syndrome，SAIS）患者的康復(fù)訓(xùn)練，Pekyavas 等[12]的研究表明，在短期內(nèi)，基于VR 技術(shù)的運動式電玩訓(xùn)練比傳統(tǒng)家庭式康復(fù)訓(xùn)練更有效果。Kloster等[13]還開發(fā)了移動VR 裝置用于頸部鍛煉，該裝置可調(diào)動患者對于訓(xùn)練的積極性，并幫助患者克服訓(xùn)練帶來的疼痛，在用戶體驗及效果上均有較好的評價。Matheve 等[14]設(shè)計的RCT 研究證實，在慢性下背部疼痛患者的康復(fù)訓(xùn)練中，VR 可通過分散患者注意力，顯著緩解鍛煉時的疼痛。目前，VR 在骨科患者康復(fù)訓(xùn)練的研究仍然較少，多數(shù)研究表明，VR 相比于傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練更具優(yōu)勢。但各研究之間仍然存在相互矛盾的結(jié)果和觀點，因此需要更多大規(guī)模的RCT 研究，進一步驗證VR 在骨科康復(fù)訓(xùn)練中的效果。

1.2 AR 技術(shù) AR 技術(shù)是與VR 技術(shù)相似的衍生技術(shù)，同樣是計算機模擬產(chǎn)生新的環(huán)境，給予用戶各個感覺器官上的刺激。但不同于VR，AR 可在真實世界的基礎(chǔ)上，給予其新的元素，疊加、補充虛擬信息內(nèi)容于真實世界中。目前，AR 技術(shù)主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)培訓(xùn)方面，由于其具有的實時反饋的優(yōu)勢，可輔助各種醫(yī)學(xué)操作的培訓(xùn)[15]。但AR在骨科康復(fù)的應(yīng)用及研究比較缺乏。在Chan 等[16]的研究中，研究者將AR 與VR 技術(shù)進行結(jié)合，用于步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練?；颊咄ㄟ^頭部佩戴的設(shè)備，在跑步機上進行步態(tài)訓(xùn)練。然而，該研究發(fā)現(xiàn)AR 技術(shù)相比于普通的康復(fù)訓(xùn)練，更加不利于患者在跑步機上保持平衡，并且使用了AR 技術(shù)的患者，其行走時的步態(tài)模式異常，這將可能影響步態(tài)訓(xùn)練的效果。研究者指出，該結(jié)果可能由于跑步機無法與AR 裝置匹配，因此未來需要開發(fā)具有位置反饋、引導(dǎo)功能的專用跑步機，以配合AR 的使用。AR 是比VR更加復(fù)雜的實時反饋虛擬技術(shù)，由于技術(shù)、硬件、配置等方面的限制，其在醫(yī)學(xué)康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用尚不成熟。未來研究者可能需要借鑒AR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的使用模式，開發(fā)可與AR 技術(shù)相適配的設(shè)備，從而發(fā)展AR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1.3 游戲化康復(fù)訓(xùn)練 影響患者能夠持續(xù)堅持進行康復(fù)訓(xùn)練的一個重要因素，是患者對于康復(fù)訓(xùn)練的積極態(tài)度。有研究表明，如果能在康復(fù)訓(xùn)練中予以相應(yīng)的獎勵或是添加娛樂因素，將顯著調(diào)動患者對于康復(fù)訓(xùn)練的積極性[17]。游戲化被定義為“在非游戲環(huán)境中使用游戲設(shè)計元素”[18]，在醫(yī)療系統(tǒng)中使用游戲化來達(dá)到或促進醫(yī)療目的，是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域新興的概念[19]。在過去的幾年里，游戲化的概念已經(jīng)受到越來越多醫(yī)學(xué)研究者的青睞。在許多疾病的康復(fù)治療中，諸如特發(fā)性脊柱側(cè)突[20]、嬰兒腦性癱瘓[21]、卒中[22]等游戲化設(shè)計的康復(fù)訓(xùn)練，被證實具有良好的效果。游戲化也正逐步涉及骨科患者的康復(fù)訓(xùn)練，Van der Kooij 等[23]的研究證實，使用游戲化設(shè)計步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練，能夠增加康復(fù)訓(xùn)練的趣味性，使患者對于康復(fù)訓(xùn)練的熱情下降得更慢，從而增加患者的依從性，并且加入了游戲的因素并不會影響康復(fù)訓(xùn)練的強度及訓(xùn)練的準(zhǔn)確性。在另一項RCT 研究中，游戲化被應(yīng)用于手掌固定治療導(dǎo)致的手指僵硬的康復(fù)訓(xùn)練中，與傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練相比，加入游戲元素的康復(fù)訓(xùn)練能夠使患者更快、更好地恢復(fù)手指關(guān)節(jié)功能[19]。目前在國內(nèi)，已有研究者設(shè)計了游戲化手功能康復(fù)訓(xùn)練的產(chǎn)品[24]，但相應(yīng)的臨床研究尚未開展，游戲化是否對骨科康復(fù)訓(xùn)練具有積極的作用，需要研究者進一步的研究來驗證。

1.4 TR 技術(shù) 遠(yuǎn)程康復(fù)是遠(yuǎn)程醫(yī)療的一個分支，使用相關(guān)的通信技術(shù)，醫(yī)療工作者可與院外的患者進行遠(yuǎn)程溝通、指導(dǎo)，從而在空間、時間上提高醫(yī)療效率，減少醫(yī)療成本。由于TR 技術(shù)較易實現(xiàn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域各種疾病的康復(fù)訓(xùn)練。TR 在骨科康復(fù)中的應(yīng)用同樣廣泛，它已經(jīng)被應(yīng)用于全膝關(guān)節(jié)（TRK）和全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（total hip replacement，TRH）的康復(fù)訓(xùn)練[25-28]，也被用于膝關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis）[29]、肩關(guān)節(jié)[30]、肱骨近端骨折[31]、下肢功能的康復(fù)訓(xùn)練[32]。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，TR 與傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練相比，雖然在康復(fù)效果上沒有顯著的提升。但是TR 具備經(jīng)濟、高效、便捷、便于實時監(jiān)測以調(diào)整治療策略等優(yōu)勢。TR 技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)醫(yī)療領(lǐng)域開展，并在一定程度上解決了醫(yī)療資源分布不均的難題，但仍然存在著缺少統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，偏遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療工作人員和患者排斥，患者個人信息泄露等難題[33]。并且國內(nèi)目前關(guān)于TR 技術(shù)在骨科康復(fù)領(lǐng)域的研究較缺乏。因此仍需要優(yōu)化TR 在骨科康復(fù)中的應(yīng)用，發(fā)展適合中國的遠(yuǎn)程醫(yī)療模式。

2 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)促進就醫(yī)便捷、提高醫(yī)療效率 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)相比于傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練，其康復(fù)效果雖然沒有顯著地提升，但在患者就醫(yī)便捷性、醫(yī)療資源合理分配方面，無疑具有巨大優(yōu)勢。特別是VR、TR 等技術(shù)的應(yīng)用，使得患者在家中便可獲得高質(zhì)量的康復(fù)訓(xùn)練指導(dǎo)[3]。這對于來自偏遠(yuǎn)地區(qū)就醫(yī)的患者，以及行動不便的骨科疾病患者，具有重要意義。并且，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)還可減少患者住院時間，從而減少患者的就醫(yī)花銷。對于醫(yī)療工作者，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)使“以一對多”的醫(yī)學(xué)指導(dǎo)成為可能，這一模式顯著提高醫(yī)生的工作效率，避免重復(fù)相同的指導(dǎo)工作花費醫(yī)生大量時間。同時，由于患者可自行于院外進行康復(fù)訓(xùn)練，可為醫(yī)院節(jié)省床位，使醫(yī)療資源得以分配于危重患者。此外，遠(yuǎn)程康復(fù)也降低了國家衛(wèi)生系統(tǒng)的成本。國外相關(guān)研究表明，醫(yī)療成本與患者運輸、住院和再入院率有關(guān)[34-35]，對于住在離康復(fù)中心30 千米以上的患者，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)可節(jié)省的費用約為230 億美元[34]。因此，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)無論對于患者、醫(yī)生，還是國家，都有積極作用。它使患者在家中便可享受高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)指導(dǎo)，使醫(yī)院、醫(yī)生提高了醫(yī)療效率，也促進了醫(yī)療資源的合理配置，并且還在國家層面減少衛(wèi)生系統(tǒng)的成本、開銷。

2.2 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)可提高患者康復(fù)訓(xùn)練依從性、積極性 患者對于康復(fù)訓(xùn)練的依從性、積極性是影響康復(fù)訓(xùn)練效果的重要因素[17，23]。然而，由于住院時間的限制，大部分康復(fù)訓(xùn)練需患者自行在家中或康復(fù)機構(gòu)中進行，在此期間醫(yī)生無法實時監(jiān)督、指導(dǎo)其康復(fù)訓(xùn)練。骨科的康復(fù)訓(xùn)練是一個長期、持續(xù)的過程，常常伴隨疼痛、單一乏味等負(fù)面因素，使患者依從性降低[1]。而遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)很好地解決了這一難題。有研究表明，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)，如游戲化、TR 等，可顯著提高患者的依從性[23，27，35]。游戲化設(shè)計在康復(fù)訓(xùn)練中添加游戲的元素，使得單一重復(fù)的康復(fù)訓(xùn)練不再那么枯燥乏味，可提高患者對于康復(fù)訓(xùn)練的積極性。并且由于患者在進行游戲時分散了注意力，可緩解訓(xùn)練時的疼痛[19，23]。而TR 技術(shù)使患者可與醫(yī)生進行遠(yuǎn)程溝通，在醫(yī)生實時的監(jiān)督、指導(dǎo)下，患者的訓(xùn)練積極性被顯著調(diào)動，從而在一定程度上提高患者的康復(fù)訓(xùn)練效果[28]。然而，目前在國內(nèi)，遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練由于技術(shù)限制及其他原因，并未大量開展，相關(guān)的研究資料較少。基于國外研究結(jié)果，游戲化、TR 技術(shù)是一種有益于骨科患者的醫(yī)療手段，值得應(yīng)用于骨科患者的康復(fù)訓(xùn)練，但需要醫(yī)療工作者設(shè)計合理的遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練計劃及進行相關(guān)的臨床研究，探索適合中國患者的游戲化、TR 康復(fù)訓(xùn)練方案。

2.3 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)促進實時醫(yī)患溝通 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)增進了醫(yī)生和患者之間的交流。醫(yī)生可通過遠(yuǎn)程通信設(shè)備，對患者的康復(fù)訓(xùn)練進行監(jiān)督，并根據(jù)患者反饋的信息，及時為患者調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練計劃，這對于提高患者康復(fù)訓(xùn)練效果具有重要意義[28-29]。在骨科的康復(fù)訓(xùn)練中，傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練無法為患者的康復(fù)訓(xùn)練進行實時的反饋和調(diào)整，患者通常需要自行于醫(yī)院復(fù)查，這無疑增加了患者的就醫(yī)成本與時間。并且，對于重大殘疾的患者，這一就醫(yī)過程十分不便，還可能造成二次傷害。而遠(yuǎn)程醫(yī)療康復(fù)很好地解決了這一難題，為醫(yī)生和患者之間的定時、定期聯(lián)系提供了可能。醫(yī)生能夠及時對患者的康復(fù)訓(xùn)練內(nèi)容做出調(diào)整，并糾正不正確的鍛煉姿勢，這對于提高康復(fù)訓(xùn)練的效果具有促進作用。

3 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)的局限性

3.1 使用者需具有一定的知識水平 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)是一門新興的醫(yī)療技術(shù)，患者的接受度是影響其普及、發(fā)展的重要因素。國外相關(guān)研究對象通常為年齡在40～60 歲的患者，且多數(shù)擁有大學(xué)學(xué)位[3]。這表明實施遠(yuǎn)程康復(fù)技術(shù)需要患者具備一定的文化知識儲備。而目前在國內(nèi)，老年人的教育水平普遍低于歐美發(fā)達(dá)國家，適用于外國患者的遠(yuǎn)程虛擬技術(shù)可能并不同樣適用于中國人。此外，有研究表明，老年人比年輕人更加難以接受這類遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)[3]。而骨科患者中老年人占比較大，老年人對于這類新技術(shù)的排斥心理，可能將阻礙虛擬康復(fù)技術(shù)在骨科中的應(yīng)用。因此在國內(nèi)，遠(yuǎn)程虛擬技術(shù)的用戶友好性需要得到進一步的提升，操作界面及步驟需簡單易懂，這需要相關(guān)軟件設(shè)計者的進一步努力。同時，相應(yīng)的臨床研究也應(yīng)該進行，以驗證遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)對于國內(nèi)骨科患者的康復(fù)效果。

3.2 存在安全隱患 遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)在骨科康復(fù)訓(xùn)練中的安全性，是一個重要的問題。大多數(shù)研究表明，各類虛擬康復(fù)技術(shù)安全、有效[15，25]，但仍然無法忽視新技術(shù)可能存在的安全問題。例如，在AR 的使用中，研究者發(fā)現(xiàn)佩戴了AR 設(shè)備反而不利于患者在跑步機上的步態(tài)訓(xùn)練，并且AR 具有一定的誤導(dǎo)作用，使患者訓(xùn)練姿勢變得不再標(biāo)準(zhǔn)，這將可能影響患者的功能恢復(fù)[16]。此外，在VR 技術(shù)中，由于軟件模擬的虛擬世界無法與真實世界交聯(lián)。因此，在患者使用這類技術(shù)時，通常需要較大的空曠場地。如果患者在狹小的空間中實施基于VR 的康復(fù)訓(xùn)練，由于無法及時反饋周圍的環(huán)境，患者可能在做出動作時磕碰到其他物體，或者摔倒，從而造成二次傷害[3]。因此，在未來，AR 與VR 技術(shù)的結(jié)合，可能是其在骨科應(yīng)用中的發(fā)展方向[15]。軟件設(shè)計者需開發(fā)適合AR、VR 技術(shù)的相關(guān)設(shè)備、裝置，實現(xiàn)患者康復(fù)訓(xùn)練姿勢的實時反饋，同時還需要能夠與現(xiàn)實世界交聯(lián)，以避免二次傷害的發(fā)生。

4 總結(jié)及展望

在過去十幾年里，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)引起了醫(yī)療領(lǐng)域越來越多的關(guān)注，尤其是在COVID19 流行的今天，其作用將不言而喻。VR、AR、游戲化康復(fù)訓(xùn)練和TR 在康復(fù)領(lǐng)域的作用已經(jīng)通過多項RCT研究證實，對于調(diào)動患者訓(xùn)練積極性、緩解訓(xùn)練疼痛、減少就醫(yī)成本、提高醫(yī)療效率等多方面具有顯著的優(yōu)勢。但這些研究多數(shù)于國外開展，國內(nèi)相關(guān)研究仍然缺乏，中國患者可否同樣從中受益尚不明確，特別是老年患者居多的骨科，其文化水平及接受度可能將限制這類技術(shù)的應(yīng)用。此外，相關(guān)的安全性也是需要關(guān)注的問題，AR 與VR 技術(shù)結(jié)合后的混合現(xiàn)實技術(shù)（mixed reality，MR）可能是未來發(fā)展的方向。

未來，在骨科遠(yuǎn)程虛擬技術(shù)康復(fù)領(lǐng)域，需要研究者開展更多基于國內(nèi)患者的臨床研究，并建立相應(yīng)的康復(fù)訓(xùn)練流程及策略，開發(fā)適合國內(nèi)患者使用的配套軟件，同時還需要對醫(yī)務(wù)工作者進行培訓(xùn)，提高對患者的遠(yuǎn)程指導(dǎo)能力。總體來說，遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)技術(shù)使遠(yuǎn)程臨床互動成為可能，是一種具有較大發(fā)展前景的醫(yī)療技術(shù)，可造福廣大骨科患者。