《Children》：Effects of Augmented Reality Motor Training on Gait and Balance in Children with Cerebral Palsy: Randomized Controlled Trial
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背景：目前关于增强现实（AR）康复对脑性瘫痪（CP）儿童运动功能影响的证据仍然有限。目的：本研究旨在评估将AR运动训练（ARMT）纳入常规康复方案相较于单纯常规康复，是否能改善步态和平衡结局。方法：40名年龄7至12岁、患有单侧或双侧痉挛型脑性瘫痪的儿童被随机
背景：目前关于增强现实（AR）康复对脑性瘫痪（CP）儿童运动功能影响的证据仍然有限。目的：本研究旨在评估将AR运动训练（ARMT）纳入常规康复方案相较于单纯常规康复，是否能改善步态和平衡结局。方法：40名年龄7至12岁、患有单侧或双侧痉挛型脑性瘫痪的儿童被随机分配接受为期4周的常规康复计划联合ARMT（n = 20）或单纯常规康复（n = 20）。ARMT每天替代20–30分钟的常规运动治疗，每周进行5天。干预前后分别使用G-Walk传感器进行仪器化10米步行测试、MABC-2单腿平衡任务和儿科平衡量表评估步态和平衡。由于对照组5名参与者的数据缺失，分析采用可用病例混合模型方法对35名儿童的数据进行。结果：在干预前后变化方面，两组之间观察到名义上显著的差异：左侧步幅周期时长（均差：?0.083 s；95%置信区间[CI]：[?0.166, ?0.0002]；p = 0.049）、右侧步幅周期时长（?0.095 s；95% CI：[?0.185, ?0.006]；p = 0.038）、右侧第一双支撑期变异系数（?8.91个百分点；95% CI：[?17.39, ?0.44]；p = 0.040）以及左侧推进指数（2.42 m/s2；95% CI：[0.39, 4.45]；p = 0.021）。平衡指标、步行速度、步幅长度、步态质量或对称性方面，两组之间未检测到统计学显著差异。结论：将为期4周的ARMT纳入常规康复方案，在该队列中未为步态或平衡带来显著的额外益处。观察到的对步态时间、变异性和推进力的影响属于探索性结果，有必要在预先指定主要结局的更大规模、充分把握度的研究中进行验证。
论文解读
一、研究背景与目的
脑性瘫痪（cerebral palsy, CP）是一组由产前、围产期或产后早期脑损伤或脑发育异常导致的运动及姿势发育障碍综合征，其核心表现为运动功能障碍和姿势控制异常，严重影响日常生活活动能力。CP的病理生理学分类主要包括痉挛型、不随意运动型和共济失调型，其中痉挛型最为常见，约占75%–85%。在痉挛型双瘫和偏瘫儿童中，步行功能受损尤为突出。双侧痉挛型CP儿童常表现为步速显著降低、步幅缩短、过度共同收缩以及矢状面异常（如马蹄足、蹲伏步态或跳跃步态），并伴有代偿性骨盆和躯干运动，导致能量消耗增加。单侧偏瘫型CP则以患侧和健侧下肢的不对称运动模式为特征，典型异常包括患侧足背屈和膝关节伸展受限、摆动期下肢画圈运动及骨盆后缩等，这些代偿策略虽可维持足廓清和身体前向推进，但往往降低步态效率和对称性。
近年来，CP康复理念已从单纯以损伤为基础的训练（如孤立的肌力增强或关节活动度训练）转向直接针对活动和参与功能的策略。功能性步态训练强调重复性、情境相关性和真实步行任务的整合，已有系统综述和荟萃分析表明其可显著改善步行速度、耐力和粗大运动功能。然而，传统康复训练往往单调乏味、体力消耗大，儿童的依从性和参与度可能受到限制。虚拟现实（virtual reality, VR）和增强现实（augmented reality, AR）等沉浸式技术为儿科康复提供了新颖的干预途径。VR提供完全数字化的三维沉浸环境，而AR将数字信息实时叠加到用户的真实环境中。AR的优势在于维持用户处于真实世界情境，可能更有利于运动技能的生态学效度、降低晕动症风险并促进习得技能向日常生活活动的迁移。既往研究已证实AR训练在老年人及CP儿童中具有安全性、可行性和较高的依从性，但关于AR在CP儿童运动康复中作用的研究仍十分有限，尚无研究探讨AR环境中执行的运动训练作为CP儿童康复干预手段的效果。因此，本研究旨在通过随机对照试验，评估将AR运动训练（augmented reality motor training, ARMT）整合至常规康复方案中，相较于单纯常规康复，能否改善CP儿童的步态和平衡功能。研究假设ARMT联合常规康复在改善平衡和步态方面优于单纯常规康复。
二、研究方法
本研究为随机对照试验，在两家儿科康复中心开展，为期十个月招募受试者。纳入标准包括：年龄7至12岁，诊断为单侧或双侧痉挛型CP，粗大运动功能分级系统（Gross Motor Function Classification System, GMFCS）I-II级，改良Ashworth量表（Modified Ashworth Scale, MAS）痉挛程度≤2级，能够独立行走至少10米，认知能力可进行简单语言交流并遵从指令。排除标准包括近三个月内接受抗痉挛药物注射、一年内接受骨科手术以及存在妨碍VR头显使用或测试的视觉障碍。最终40名儿童按1:1比例随机分配至ARMT组（n = 20）或对照组（n = 20），随机序列由未参与招募和评估的研究人员通过随机数生成器产生。干预期间对照组5名儿童因呼吸道感染、腿部骨折及家庭原因脱落，最终分析纳入35名参与者（ARMT组20名，对照组15名）。
干预方案方面，两组均接受为期四周的常规康复计划，包括每周四次传统作业治疗和运动治疗、三次机械疗法、两次手法按摩、两次游泳训练、三次涡流浴及两次珍珠浴。ARMT组在此基础上，每天以减少20–30分钟常规运动治疗的时间代价，替代为AR环境中的运动训练（等效替代设计），每周五天，每次20–30分钟，包含2–3个练习项目。ARMT共包含七项专为本研究设计的AR运动练习，其中四项针对步行能力（“穿过中空倒木”、“跨越小溪”、“穿越迷宫”、“穿越窄峡”），三项针对平衡能力（“站立在不同姿势下从树上摘果”、“转身追逐气球”、“转身双手追踪气球”），每项练习设三个难度等级，共21种运动任务变体。训练过程中，治疗师根据儿童运动质量的改善情况和量化表现指标（如完成时间缩短、任务时长变异系数降低、单位时间成功次数增加）逐步提高难度。
评估工具方面，步态评估采用G-Walk传感器（BTS G-Walk, BTS Bioengineering, Italy）行10米步行测试，传感器固定于腰骶交界处(S1–S2椎体），采样频率100 Hz，采集时空参数及三维骨盆运动学数据，包括步频、步行速度、步长（占身高百分比）、步幅周期时长、站立相和摆动相时长（占步态周期百分比）、双支撑期时长（占周期百分比）、推进指数、步态质量指数、对称性指数及骨盆倾斜、倾斜、旋转对称性指数。平衡评估采用儿科平衡量表（Pediatric Balance Scale, PBS）和MABC-2（Movement Assessment Battery for Children—Second Edition）中的“板上平衡”单腿站立任务。数据分析采用结局特异性混合效应模型，根据各结局的测量尺度、边界和分布特征分别选择高斯线性混合模型、对数正态混合模型或泊松混合模型进行分析，组别与时间的交互项代表干预效应，采用可用病例分析法。
三、研究结果
3.1 描述性结果
步态和平衡结局的原始分布统计显示，ARMT组和对照组在干预前的各项指标均无显著差异，表明两组基线特征均衡可比。
3.2 基于模型的处理效应
在35名具有完整数据的参与者中（ARMT组20名，对照组15名），共四项组间对比达到名义显著性阈值α = 0.05。与对照组相比，ARMT组左侧步幅周期时长显著缩短，组间变化差异为?0.083 s（95% CI [?0.166, ?0.0002]，p = 0.049）；右侧步幅周期时长同样显著缩短，差异为?0.095 s（95% CI [?0.185, ?0.006]，p = 0.038）。ARMT组右侧第一双支撑期时长的变异系数显著降低，差异为?8.91个百分点（95% CI [?17.39, ?0.44]，p = 0.040）。此外，ARMT组左侧推进指数显著改善，组间差异为2.42 m/s
2（95% CI [0.39, 4.45]，p = 0.021）。其他若干指标呈现提示性差异但未达到统计学显著水平，包括MABC-2右腿单腿平衡时长（差异4.96 s，p = 0.063）、右侧推进指数（差异1.38 m/s
2，p = 0.074）、左侧单支撑期时长（差异?2.37个百分点，p = 0.077）、MABC-2左腿单腿平衡时长（差异6.89 s，p = 0.088）、左侧步幅周期时长变异系数（差异?3.28个百分点，p = 0.096）及左侧站立相变异系数（差异?2.49个百分点，p = 0.097）。步频、步行速度、步幅长度、PBS总分、步态质量指数、对称性指数及其他步态分期和变异性结局均未显示组间差异（所有p ≥ 0.10）。
四、讨论与结论
研究分析与讨论表明，步幅周期时长的缩短可能反映步频的代偿性增加，而ARMT组同时伴随步幅增长和步速提高（尽管未达显著水平），提示训练可能促进了更有效的步态模式。推进指数的增加反映了站立相单支撑期推动身体重心前移的能力改善，可能有利于步速提高。第一双支撑期变异性的降低可能有助于身体在左右侧力传递过程中的稳定性。尽管未观察到平衡指标的显著组间差异，但ARMT组单腿站立时长有所延长，PBS中单腿站立和前后站立等最困难项目的改善比例显著高于对照组（分别为45.5% vs. 20.0%和77.8% vs. 13.3%），提示潜在的平衡获益。AR任务的外部注意焦点（external focus of attention, EFA）指导可能促进了运动技能的习得。研究局限包括样本量较小、临床异质性较高、5名对照组失访、PBS评估无法实施盲法、干预时长仅4周以及未对多重比较进行校正等。研究结论为：将4周ARMT替代部分常规康复训练，在7至12岁GMFCS I-II级单侧或双侧痉挛型CP儿童中，未对步态或平衡产生广泛的额外益处；观察到的效应局限于特定步态参数——双侧步幅周期时长、右侧第一双支撑期变异性和推进指数——以及探索性的平衡改善指标。鉴于干预时间短暂、与常规治疗联合应用以及样本量较小，这些结果应谨慎解读。值得注意的是，ARMT组所有儿童均完成了干预计划，表明头戴式AR运动训练在该人群中具有良好的可行性。未来需开展更大规模、充分把握度且预设主要结局的临床试验，以确定ARMT能否带来具有临床意义的获益。
