运动游戏在老年人平衡功能改善和跌倒预防中的应用进展

运动游戏在老年人平衡功能改善和跌倒预防中的应用进展【摘要】全球人口老龄化进程加剧,老年人跌倒已成为重大公共卫生挑战。传统体育训练虽可改善平衡功能并预防跌倒,但因趣味性不足、参与者依从性差等因素,干预效果有限。运动游戏作为一种融合身体运动与游戏化机制的新型干预方式,通过神经肌肉调节、认知-运动双调节、感官整合调节等机制,有效改善老年人平衡功能,已在健康、衰弱、有跌倒病史、脑卒中后、认知障碍及帕金森病等不同老年群体中展现出应用潜力。然而,该领域仍面临干预平台缺乏量化评估标准、最佳训练频率与时长尚未明确、存在安全风险以及设备适配性不足等问题。未来需通过大样本研究进一步明确量效关系,加强适老化设计与技术开发,推动运动游戏成为老年人平衡功能改善与跌倒预防的常规干预手段。【关键词】运动游戏;老年人;平衡功能;跌倒;认知-运动双调节随着年龄增长,老年人平衡功能逐渐衰退,跌倒风险显著升高,≥60岁人群中跌倒发生率约为20%,其中约30%会经历反复跌倒,10%~15%会导致骨折、颅内出血等严重损伤,进而引发“跌倒恐惧”心理,严重降低老年人生活质量,并增加医疗负担、致残率及死亡率[1]。制定和推广可及性强、具有成本效益的跌倒预防策略至关重要。传统体育训练虽被证实能在一定程度上改善平衡功能、降低跌倒风险,但普遍存在趣味性不足、参与依从性差等问题,制约了其干预效果。近年来,运动游戏作为融合身体运动与游戏化元素的新型干预手段,为老年人平衡功能改善与跌倒预防提供了新途径。本文将围绕运动游戏的定义和类型、改善平衡功能和跌倒应用进展及相关机制进行综述,分析当前应用中的困境与挑战,并对未来发展方向提出展望,以期为该领域的研究与实践提供参考。一、运动游戏的定义和类型运动游戏(exergaming)是“运动”与“游戏”的结合,指通过身体动作控制并参与游戏化训练任务的数字健康技术。这些任务可通过沉浸式或非沉浸式、传统二维或三维、虚拟现实(virtualreality,VR)、增强现实(augmentedreality,AR)或混合现实图形用户界面呈现[2]。相比传统体育训练,运动游戏优势显著:借助VR等技术构建趣味化训练场景,将体育训练转化为游戏体验,从而提升运动的趣味性与参与者的依从性[3];可在受控的虚拟环境中,被设计成复杂而动态的运动模式,如变换步幅、方向和速度,躲避障碍物等,高度模拟日常生活场景,使老年人在无实际风险的情况下进行训练,减少恐惧心理[4];支持运动与认知双任务训练,促进多感官整合,并提供实时互动与即时反馈,允许根据使用者平衡能力与健康状况调整训练强度,适配不同平衡水平和合并症,实现个性化干预[5],更贴合日常生活的复杂性,对预防现实中的跌倒尤为重要;此外,运动游戏的开展无需专业场地,解决了传统体育锻炼对场地的依赖问题,尤其适合于行动不便或居家养老的老年人。因此,运动游戏为改善老年人平衡功能、预防跌倒提供了新路径。运动游戏技术平台多样,各类系统在训练重点、适用人群及操作性方面各有特点,目前主要包括商业化运动游戏和定制化运动游戏。商业化运动游戏较为成熟,任天堂Wii/WiiFit系列是其中最具代表性的主机游戏,其核心外设为“Wii平衡板”,可精确感知用户重心变化,通过重心转移控制游戏角色,在模拟运动场景如足球头球、滑雪中锻炼平衡与协调能力[6-8]。微软XboxKinect采用体感摄像头实现全身动作捕捉,支持无控制器的“徒手”交互,便于老年人进行更大幅度的肢体活动和动态平衡训练[6,9]。定制化运动游戏是由研究人员或康复专家针对特定的平衡功能缺陷专门开发的软件或平板电脑应用程序,如StoppFalls和Active@Home等[10-12]。其针对性强,便于携带,成本较低,适合家庭使用,并能与标准的临床评估工具相结合,但缺乏全身性的动作捕捉功能[13]。二、在不同老年群体中的应用探索近年来,国内外围绕运动游戏在老年人跌倒预防中的应用开展了广泛研究,积累了丰富的临床与社区中应用的证据。1.健康老年人:研究表明,完全沉浸式VR步态跌倒预防运动游戏EXploVR,可有效预防健康社区老年人跌倒,并提升运动乐趣[14]。一项纳入5114名65岁及以上受试者的系统评价与网络荟萃分析表明,运动游戏对Berg平衡量表(BergBalanceScale,BBS)评分的改善效果最佳,而WiiFit在缩短计时-起立行走测试(TimeUpandGoTest,TUG)时间方面最为有效[15]。每天15min,每周2次,持续8周的运动-认知双任务站立运动游戏,可显著改善70岁以上健康老年人的静态与动态平衡及下肢肌肉力量[16]。另一项荟萃分析表明,为期3~20周的主动运动游戏能明显提高健康老年人的BBS评分、缩短TUG时间、提升30s椅子站立测试成绩,同时改善功能独立性并降低跌倒风险[17]。2.衰弱前期或衰弱老年人:衰弱显著增加老年人跌倒、残疾及死亡风险。Szturm等[18]证实,交互式电脑游戏锻炼方案在改善社区衰弱老年人的BBS评分方面优于常规康复平衡训练。一项针对51名65岁及以上衰弱或衰弱前期社区老年人的非随机对照试验显示,经过4周NintendoRingFitPlusTMVR的监督训练,受试者重心晃动面积、平均速度和摇摆路径均减少,TUG时间缩短、BBS评分提升、特定活动平衡信心增强,仅跌倒效能量表(FallsEfficacyScale-Internation,FES-I)评分无显著改善[19]。荟萃分析显示,交互式VR训练可提升衰弱老年人的步行速度、降低跌倒风险;运动游戏能改善衰弱和衰弱前期老年人的简明平衡评估系统(Mimi-BalanceEvaluationSystemsTest,Mini-BEST)评分、缩短TUG时间、优化FES-I评分[20-21]。一项随机对照的远程运动游戏方案有助于提高社区衰弱老年人的Tinetti量表评分[22],支持VR训练作为改善虚弱相关行动障碍的可扩展策略。Zheng等[23]系统评价指出,与对照组相比,任天堂Wii和Xbox360游戏机的运动游戏能更有效改善衰弱老年人的平衡与活动能力。Alhasan等[24]的荟萃分析则显示,针对衰弱或衰弱前期老年人,基于任天堂Wii的游戏运动在改善BBS评分和缩短TUG时间方面优于常规体育活动,但对跌倒预防未表现出积极作用。3.有跌倒史的老年人:有跌倒史的老年人再次跌倒的风险明显增加。Fu等[25]研究表明,与传统平衡训练组相比,接受6周WiiFit运动游戏训练的有跌倒史老年人,下肢肌肉力量、平衡能力提高,跌倒与衰弱风险降低。一项针对过去一年中至少经历过一次跌倒的社区老年人的随机对照试验发现,采用NintendoRingFitAdventureTM进行每周2次,每次60min,持续8周的平衡与强化锻炼计划,具有可行性与安全性,且可能有效提升预期平衡能力[26]。4.脑卒中后老年人:脑卒中后老年人常存在患侧肢体运动障碍及平衡功能受损。荟萃分析表明,运动游戏对改善慢性卒中患者的平衡能力、下肢功能活动能力及功能独立性具有积极作用,可作为传统物理治疗的辅助手段,帮助患者在家中进行延续性康复锻炼[4]。如在脑卒中后遗症患者下肢康复中,患者在VR场景做下肢虚拟任务时,以健侧运动为参照引导患侧模拟,镜像视觉反馈激活镜像神经元,触发神经可塑性,促进运动皮层重构,为患侧运动与平衡改善提供神经支撑[27]。5.阿尔茨海默病或轻度认知功能障碍老年人:一项针对32名65~80岁阿尔茨海默病患者的研究显示,在为期6周、每周2次、每次30min的任天堂WiiVR训练后,受试者的肌肉力量、TUG和Tinetti跌倒效能量表评分均较训练前显著改善,而仅接受常规药物治疗的对照组则无变化,两组间Tinetti跌倒效能量表存在差异,证实Wii锻炼可减轻阿尔茨海默病老年人的跌倒恐惧[28]。另一项临床试验得出类似结果,证实经8周Wii-Fit训练后,轻度阿尔茨海默病患者的平衡能力改善,跌倒恐惧减轻[29]。一项系统评价与网状荟萃分析指出,运动游戏干预对改善轻度认知障碍老年人TUG方面最有效[30]。然而,也有系统分析表明,运动游戏虽能提升轻度认知功能障碍与痴呆患者BBS评分,但对日常生活活动、工具性日常生活活动或生活质量未见显著改善[31]。运动游戏对跌倒预防的额外获益尚待进一步验证。6.帕金森病老年人:帕金森病会导致震颤、肌强直等运动症状,引发平衡和协调困难,增加跌倒风险。一项纳入30例帕金森病老年患者的随机对照试验的初步结果显示,非沉浸式VR运动游戏在降低跌倒风险、改善认知和运动功能方面优于传统物理疗法[32]。另一项针对随机对照试验的系统评价与荟萃分析表明,运动游戏在改善帕金森病老年人TUG、6分钟步行测试、BBS和功能步态评估方面优于传统体能训练,但仅6分钟步行测试变化达到最小的临床重要差异值[33],提示帕金森病的症状可能影响老年人通过运动游戏改善活动与平衡能力的效果。7.焦虑老年人:焦虑可能加剧老年人的跌倒恐惧,影响平衡功能。一项研究探索运动游戏对焦虑和非焦虑老年人平衡功能及跌倒恐惧的影响,结果显示两组干预后平衡和活动能力均显著改善,但仅非焦虑组跌倒恐惧显著减轻,平衡信心增加[34]。因此,在为老年人开出运动游戏干预处方前,评估其是否合并焦虑情绪具有重要意义。三、运动游戏改善老年人平衡功能的可能机制老年人平衡功能衰退涉及神经肌肉控制减弱、认知-运动协同不足、感官整合效率下降等多方面因素。1.神经肌肉调节:肌肉质量和力量是决定平衡功能、影响跌倒风险的核心要素,随年龄增长而逐渐降低。运动游戏通过设置实时反馈任务,引导老年人在训练中反复调动核心肌群与下肢肌群,从而增加肌肉力量与神经控制能力。多项临床试验证实,运动游戏可有效增加下肢肌肉质量和力量[35-36]。其机制可能与改善中枢神经驱动,促进皮质脊髓向踝关节背屈肌的神经信号传递有关,进而提升运动控制水平[37]。2.认知-运动双任务调节:运动游戏的核心优势在于支持认知与运动双任务同步训练,既可增强老年人肌肉力量、步态协调性等运动能力,又能提升复杂场景下的反应速度与决策准确性[38]。例如在模拟日常行走规避障碍物的场景中,老年人需在完成步态动作的同时,集中注意力识别虚拟障碍物位置,快速决定躲避方向与时机,并通过感知反馈调整步态[39]。此类训练模拟了日常生活中的复杂环境,有助于提升老年人在注意力分散时的平衡维持能力,对预防跌倒具有关键作用。3.感官整合调节:平衡维持依赖视觉、前庭觉和本体感觉等的协同整合。运动游戏通过丰富的视觉场景、听觉提示与触觉反馈,引导老年人主动调整姿势与动作,从而优化大脑对不同感官信息的整合处理效率,最终提升整体平衡控制能力[40]。四、运动游戏应用中存在的问题与挑战尽管运动游戏在改善老年人平衡功能与降低跌倒风险方面已显示积极效果,但其实际推广仍面临诸多挑战。1.训练方法和平台选择:不同平台的运动游戏干预虽证实可提升老年人的平衡能力、下肢力量和步态表现,并减少跌倒发生,但其交互方式、场景模拟度和身体参与强度存在差异,导致对平衡功能训练的侧重点不同[41-42]。现有研究多集中于运动游戏与传统训练的对比,缺乏针对不同平台在动静态平衡能力、下肢肌力提升幅度及跌倒预防等细分指标的量化评估,难以准确判断平台优劣。此外,设备适配性仍存局限,如部分VR头显重量超过300g,长时间佩戴引起颈部不适;可穿戴设备多采用通用尺寸,老年人佩戴后易松动,影响数据准确性等。2.最佳训练频率与时长:目前证据尚不足以确定运动游戏最佳干预频率与时长。有研究指出,每周累计90~119min、持续8周的运动游戏可显著降低健康老年人的跌倒率[43]。一项荟萃分析显示,运动游戏在改善TUG方面优于传统物理疗法,尤其在每周少于3次、单次训练时间低于50min时效果更显著。训练频率过高可能因恢复不足引起身心疲劳,影响效果;单次训练超过1小时则可能降低老年人的运动乐趣与注意力,损害依从性[21]。此外,现有干预多为短期方案(6~12周),长期坚持是否可持续稳定降低跌倒风险,仍需大样本研究进一步验证。3.安全风险及其他问题:老年人因视力、听力及身体协调和反应能力下降,在进行运动游戏时易发生碰撞等意外。部分运动游戏强度较高,可能诱发心动过速、血压波动,甚至增加心绞痛、心律失常等心血管事件的风险。VR场景也可能导致眩晕、恶心等不适。此外,老年人对游戏的接受度与学习能力存在个体差异,干预效果易出现分化,缺乏个性化方案[44]。设备价格较高,许多社区与家庭难以承担;部分偏远地区网络条件不足,影响VR与远程指导类游戏的稳定运行;设备操作较复杂,专业指导人员匮乏等问题,均限制了运动游戏的广泛推广。五、结论与展望运动游戏通过增强神经肌肉控制、提升认知运动协同及优化感官整合,可有效改善老年人平衡功能、降低跌倒风险,并以趣味性强、依从性高的优势,在社区、居家与康复场景中展现出良好应用前景,适用于不同健康状况与疾病类型的老年群体。然而,目前该领域仍面临干预平台与方案标准缺失、安全风险存在、设备适配性不足等挑战。未来需开展大样本干预研究,结合老年人年龄、健康状况及平衡障碍类型,探索适宜的运动强度、持续时间与频率,明确量效关系与长期干预效应。同时,应加强适老化设备研发、优化设备重量、尺寸与操作流程,降低老年人使用难度;完善配套支持体系与网络基础设施,加快专业人员培养,推动运动游戏成为老年人改善平衡功能、预防跌倒的常规干预手段,为应对人口老龄化、提升老年人生活质量提供有效支持。参考文献[1]HopewellS，AdedireO，CopseyBJ，etal.Multifactorialandmultiplecomponentinterventionsforpreventingfallsinolderpeoplelivinginthecommunity[J].CochraneDatabaseSystRev，2018，7(7)：CD012221.DOI：10.1002/14651858.CD012221.pub2.[2]ManserP，deBruinED，TempradoJJ，etal.Beyond"just"fun：theroleofexergamesinadvancinghealthpromotionanddiseaseprevention[J].NeurosciBiobehavRev，2025，176：106260.DOI：10.1016/j.neubiorev.2025.106260.[3]RenY，LinC，ZhouQ，etal.Effectivenessofvirtualrealitygamesinimprovingphysicalfunction，balanceandreducingfallsinbalance-impairedolderadults：asystematicreviewandmeta-analysis[J].ArchGerontolGeriatr，2023，108：104924.DOI：10.1016/j.archger.2023.104924.[4]ChanKGF，JiangY，ChooWT，etal.Effectsofexergamingonfunctionaloutcomesinpeoplewithchronicstroke：asystematicreviewandmeta-analysis[J].JAdvNurs，2022，78(4)：929-946.DOI：10.1111/jan.15125.[5]LiaoYY，ChenIH，HsuWC，etal.Effectofexergamingversuscombinedexerciseoncognitivefunctionandbrainactivationinfrailolderadults：arandomisedcontrolledtrial[J].AnnPhysRehabilMed，2021，64(5)：101492.DOI：10.1016/j.rehab.2021.101492.[6]AzimME，KhalidS，HassanMF，etal.Virtualrealityapproachesforenhancingposturalstabilityandmobilityintheelderly：aminireview[J].JPakMedAssoc，2025，75(4)：671-674.DOI：10.47391/JPMA.25-33.[7]Carcelén-FraileMDC，Aibar-AlmazánA，Hita-ContrerasF，etal.UsingtheNintendo™Wiitoimprovephysicalfunctionandreducetheriskoffallsinolderadults：arandomizedcontrolledclinicaltrial[J].Sensors(Basel)，2024，24(19)：6358.DOI：10.3390/s24196358.[8]Estévez-PedrazaáG，Hernandez-LaredoE，Millan-GuadarramaME，etal.ReliabilityandusabilityanalysisofanembeddedsystemcapableofevaluatingbalanceinelderlypopulationsbasedonamodifiedWiibalanceboard[J].IntJEnvironResPublicHealth，2022，19(17)：11026.DOI：10.3390/ijerph191711026.[9]FidanO，KiloatarH，ColakE，etal.Effectsofgroup-basedvirtualrealitytrainingonactivitiesofdailylivingandfunctionaloutcomesinolderadults：arandomisedcontroltrial[J].DisabilRehabilAssistTechnol，2025，20(4)：1044-1055.DOI：10.1080/17483107.2024.2431051.[10]vanPoelgeestEP，PronkAC，RhebergenD，etal.Depression，antidepressantsandfallrisk：therapeuticdilemmas-aclinicalreview[J].EurGeriatrMed，2021，12(3)：585-596.DOI：10.1007/s41999-021-00475-7.[11]KumfuS，KamnardsiriT，BoripuntakulS，etal.Feasibilityofhome-based，low-intensityexergameoncognitivefunctionofolderadultswithmildcognitiveimpairment[J].DigitHealth，2025，11：20552076251408519.DOI：10.1177/20552076251408519.[12]AdcockM，FankhauserM，PostJ，etal.Effectsofanin-homemulticomponentexergametrainingonphysicalfunctions，cognition，andbrainvolumeofolderadults：arandomizedcontrolledtrial[J].FrontMed(Lausanne)，2020，6：321.DOI：10.3389/fmed.2019.00321.[13]SchoeneD，GrossM，FingerB，etal.Conventionalandtablet-supportedphysicaltrainingtoreducefallsandfall-relatedinjuriesincommunity-dwellingolderadults：protocoloftherandomisedSURE-footedintothefuturefallinterventiontrial(SURE-FIT)[J].BMJOpen，2025，15(11)：e105969.DOI：10.1136/bmjopen-2025-105969.[14]CiemerC，SchottN，KlotzbierTJ，etal.Effectiveness，enjoyment，andmeaningfulnessofavirtualrealitygait-basedfallpreventionexergameincommunity-dwellinghealthyolderadults：aninterdisciplinarypilotstudy[J].FrontPsychol，2025，16：1610377.DOI：10.3389/fpsyg.2025.1610377.[15]ZhangS，QianG，XuH，etal.Effectsofdifferentexercisemodalitiesonbalanceperformanceinhealthyolderadults：asystematicreviewandnetworkmeta-analysisofrandomizedcontrolledtrials[J].BMCGeriatr，2025，25(1)：570.DOI：10.1186/s12877-025-06212-0.[16]UematsuA，TsuchiyaK，FukushimaH，etal.Effectsofmotor-cognitivedual-taskstandingbalanceexergamingtrainingonhealthyolderadults'standingbalanceandwalkingperformance[J].GamesHealthJ，2023，12(4)：302-309.DOI：10.1089/g4h.2022.0203.[17]Hernandez-MartinezJ，Ramos-EspinozaF，Muñoz-VásquezC，etal.Effectsofactiveexergamesonphysicalperformanceinolderpeople：anoverviewofsystematicreviewsandmeta-analysis[J].FrontPublicHealth，2024，12：1250299.DOI：10.3389/fpubh.2024.1250299.[18]SzturmT，BetkerAL，MoussaviZ，etal.Effectsofaninteractivecomputergameexerciseregimenonbalanceimpairmentinfrailcommunity-dwellingolderadults：arandomizedcontrolledtrial[J].PhysTher，2011，91(10)：1449-1462.DOI：10.2522/ptj.20090205.[19]AlhasanHS，AlshehriMA.Gamingagainstfrailty：effectsofvirtualreality-basedtrainingonposturalcontrol，mobility，andfearoffallingamongfrailolderadults[J].JClinMed，2025，14(15)：5531.DOI：10.3390/jcm14155531.[20]LeeYH，LinCH，WuWR，etal.Virtualrealityexerciseprogramsamelioratefrailtyandfallrisksinolderadults：ameta-analysis[J].JA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