1慢性阻塞性肺病的简单介绍

慢性阻塞性肺疾病 (COPD) 是一种病死率很高的慢性进展性肺部炎性疾病，气道的气流受限是该病的一个特点 [1]。根据美国胸科协会跟欧洲呼吸协会 (ATS/ERS) 2015年的报告，慢性阻塞性肺疾病将是全球致死率第三的疾病 [2]。

慢阻性肺病患者的三大主要症状包括呼吸困难，咳嗽和痰液潴留 [1]。伴随着病情的进展，气道的阻力增加和肺的弹性阻力下降会增加患者的呼吸功导致呼吸困难的情况越来越严重。一些患者在休息时都会感到呼吸困难，这样会触发辅助呼吸肌 （例如胸锁乳突肌）参与到呼吸，出现“三凹征”体征。随着病情发展到中重度，除了桶状胸的体征以外，更多的器官或者组织也会受累。根据文献报道，大概有50% 到 70% 的患者会出现骨质疏松，30%的患者会出现肌肉失调 [3, 4] 。与相同年纪的老年人相比，慢阻性病的患者的大腿股四头肌出现了肌肉功能的损伤，包括肌肉力量和肌肉耐力的下降 [5]。并且，一些慢阻肺病的患者主诉停止运动或者日常活动的原因是因为腿部的疲劳感（肌肉无力）而不是呼吸困难。慢阻性肺病患者的运动耐力和日常活动的降低会导致多种合并症的发生，进而病死率也会增加。所以慢阻性肺患者的肌肉康复训练也得到了越来越多学者的认同以及在临床上广泛的实施 [5]。

2肺康复的困境

大量的实验研究证明，肺康复对慢阻性肺病的患者是有益的。效果包括可以部分逆转或者减缓肌肉的紊乱，提高活动能力，提高运动耐力，进而降低住院率和死亡率 [6]。但是，肺康复的实施却面临很大的困境。据研究显示，目前仅有1% 到 2% 的患者接受了肺康复治疗 [6]。除了此之外，长期坚持也是肺康复实施的一个巨大挑战。尤其是在住院病人出院后的家庭康复，往往因为无专业人员监督，锻炼的趣味性低，重复训练过多，逐渐的被患者所忽视 [7, 8]。 根据2017年到2018 年的流行趋势，美国运动医学院发现运动现代技术（新的运动模式）是增加成年人运动的最有效的一种方式。虚拟现实技术 （Virtual Reality）可能会是一个潜在的新型治疗手段，物理治疗师可将其用于慢阻肺病患者的肺康复之中。

3虚拟现实

虚拟现实技术是通过电脑程序将患者身体上三维摄像头或者感受器捕捉到的运动模式通过传导系统传入电脑产生虚拟的运动环境。患者可以通过虚拟现实技术提供的生物反馈技术提高运动表现。虚拟现实技术的好处包括逐步递增的难易度，监控训练任务的时间和强度，提供错误反馈，对动作表现提供纠正 [9]。虚拟现实技术在康复中的应用可以患者的积极性和趣味性，进而达到运动强度，帮助患者从肺康复中获益。以下，我们总结了现有的文献关于对虚拟现实技术在肺康复中的应用以及效果。

4虚拟现实技术在慢阻肺病患者的角色

当前的研究针主要阐述了虚拟现实训练对慢阻性病患者的总体身体情况的疗效：包括人体体能，运动耐力，平衡能力方面。

4.1与常规肺康复训练相比

LeGear 跟他的团队发现虚拟现实游戏 （Nintendo Wii）可以作为家庭训练的装置帮助慢阻肺病的患者进行肺康复， 因为虚拟训练可以让患者产生跟传统的肺康复相似的心血管需求，达到锻炼的强度 [10]。该实验是一个随机交叉实验，受试者参与了两次15分钟的运动训练，中间有30分钟的清洗期 （washout period）。 这两次的运动一次是传统的跑台训练 （treadmill），另一次是游戏训练 （experimental will）。结果显示，两种运动方式的总能量消耗无统计学差异（均数差异：36.3焦耳，95% 的置信区间：31.4，104）。除此之外，心率（均数差异：-0.17次每分钟，95% 的置信区间：-4.38，4.50），感知疲劳的等级 （rating of perceived exertion）（均数差异：0.10，95% 的置信区间：-0.42，0.62）和伯格呼吸困难量表 (Borg dyspnea scale)（均数差异：0.27，95% 的置信区间：-0.004，0.54）在两次训练中都没有统计学的差异。此研究的不足之处是样本量比较小（n=10）（有机会犯II 型错误）以及只有单次治疗的效果比较（缺乏长期训练坚持的评估）。因此，大样本量以及长期训练的研究需要进一步进行。

4.2人体体能（Physical fitness）

Rutkowski et al. (2019) 发现两周高强度的虚拟现实训练（Xbox 360® and Kinect® Adventures software）可以明显的提高患者的躯干活动度进而增加身体素质 [11]。 该研究招募了68名慢阻肺病的患者，随机分成了两组：传统训练组（standard pulmonary rehabilitation）跟虚拟训练组 (standard pulmonary rehabilitation + Kinect training)。经过14天的康复训练，虚拟训练组的患者在高级体能测试（Senior Fitness Test）中的坐姿体前弯曲的测试（sit and reach）达到3.4 厘米，是传统对照组的2倍多 （传统对照组：坐姿体前屈距离1.3厘米）。然而，高级体能测试的其他测试，譬如肱二头肌屈举次数（arm crul），坐站次数 （chair stand），双手背后互扣距离（back scratch）都没有明显的统计学差异。

然而，Rutkowski et al. (2020) 的另一篇研究表明虚拟现实康复训练 Xbox 360® and Kinect® Adventures software）确可以增加譬如肱二头肌屈举次数（arm crul），坐站次数 （chair stand），双手背后互扣距离（back scratch）[12]。该实验招募了106名慢阻性肺病患者随机分到了三组，传统训练组（耐力训练），传统训练 +虚拟训练组和虚拟训练组。经过2周高强度的训练，耐力训练+虚拟组中的患者相比传统耐力组，肱二头肌屈举次数（arm crul）（p<0.008），坐站次数 （chair stand）（p<0.002），双手背后互扣距离（back scratch）（p<0.001）都有统计学意义的改善。虚拟组的患者跟传统耐力组相比，肱二头肌屈举次数（arm crul）（p<0.001），坐站次数 （chair stand）（p<0.001）也都有明显的提高。

4.3运动耐力 （exercise tolerance）

Rutkowski 和他的研究团队发现虚拟现实训练可以提高慢阻肺病患者的运动耐力 [11, 12]。经过两周的虚拟现实训练，六分钟步行的距离 （6MWD）提高了8.2% （从494米到508.4米）然而常规治疗组的六分钟步行距离仅仅提高了4% （从494.9米到514.7米）[11]。虚拟组与耐力组相比，6分钟步行距离增加了 35.47米 （p=0.000） [12]。虚拟组+耐力组跟耐力组相比，6分钟步行距离增加了39.11米 （p=0.014） [12]。这些提高不光具有统计学意义，还拥有临床意义。传统的肺康复训练需要6周到8周的时间，然而Rutkowski的研究都只有2周。 由此可以推测，如果训练的时间延长，治疗的效果将会越加的明显。

4.4平衡能力

慢阻性肺病患者的动态平衡能力经过虚拟现实康复训练后有所提高 [11, 12]。研究表明，两周的高强度虚拟康复训练可以提高患者计时起身走测试（Up and go test）的表现 （传统康复组：6.0s VS 虚拟现实康复组：5.3s，p<0.05）[11]。Rutkowski 最新的研究 [12] 再次证实了该疗效，在耐力训练+虚拟康复组中，患者在计时起身走测试（Up and go test）中的时间减少了0.74s（p=0.000）；在虚拟康复组中， 患者在计时起身走测试（Up and go test）中的时间减少了0.37秒（p=0.000）。然而，在耐力训练组中，时间仅仅被缩短了0.18秒且无统计学意义。

目前，仅有少量的研究关于虚拟现实在慢阻肺病的患者的应用。当前的研究还处于小样本量，单中心，短期的研究。所以现有的证据还不支持推荐虚拟康复训练作为常规的训练模式。在今后的研究中，大样本量，多中心，长时间的康复训练（至少6到8周）研究可以进行来弥补当前研究的不足。

5总结

从当前现有的证据来看，虚拟康复治疗可以有效的提高慢阻性肺病患者的躯干活动度，灵敏度，平衡力，以及运动耐力。整体上可能可以降低患者的住院率以及死亡率，这仍需要长期的实验研究来进一步证实。

总之，虚拟现实在慢阻性肺病的患者中仍有很大的应用前景。希望科研人员以及临床医务人员可以多加关注。