数字家庭锻炼计划对背部、髋关节和膝关节疼痛的初步使用和结果数据:回顾性观察研究，时间序列和匹配分析

介绍

肌肉骨骼疾病(MSCs)是造成全球疾病负担的最重要因素之一[1]。作为工作人群中最普遍的疾病，这些疾病不仅直接而且间接地增加了医疗费用[2]。与此同时，MSC频谱的适当治疗手段的获取和可用性仍然具有挑战性[3.]。然而，已经多次证明，不同类型的体育活动(PA)，特别是有组织的锻炼计划，有效地解决某些类型的间充质干细胞。这尤其适用于非特异性和退行性肌肉骨骼疼痛(MSP) [4-6]。

PA已经在许多数字健康干预研究中得到了研究，远远超出了MSC的临床范围。最近Mönninghoff等人的荟萃分析[7]显示，干预结束时，PA(以步行标准化平均差、中高强度体力活动标准化平均差、总体力活动标准化平均差和能量消耗标准化平均差衡量)可以得到改善。然而，在33项报告短期随访的研究和8项报告长期(即干预后)随访的研究中，效应量随着时间的推移而下降。此外，研究人群调节了效应量，患病和高危人群(即久坐不动、老年人、超重)的效应量更高，表明数字健康干预措施对这些人群的影响更高，有必要在各自的临床环境中彻底评估数字健康干预措施。

关注慢性MSP患者的PA变化，Oliveira等人的meta分析[8研究发现，在短期、中期或长期随访中，慢性肌肉疼痛患者的PA干预与不干预或最小干预相比没有显著改善。这些研究大多采用非数字化的混合方法进行干预，包括面对面的教学部分和在家独立完成的练习部分。与Mönninghoff等人的综述相比[7]， Oliveira等人的综述中只收录了1项研究[8]使用了数字组件(基于网络的PA干预，为期9周，包括基线测试;目标设定，随时间变化的体育活动目标;发短信促进身体活动)。然而，Olivera等人所纳入的研究数量相对较少(8项随机对照试验)[8]可能会大大限制这一发现，并强调需要进一步研究干预对MSC患者PA的影响，以及在干预中使用数字组件的附加效果。

为了解决上述挑战，本研究提供了Vivira的初步使用数据，Vivira是一款基于智能手机的程序，用于治疗背部、髋关节和膝关节的非特异性和退行性疼痛。它还展示了自我报告的疼痛评分减少和功能改善的早期数据，以及坚持该计划的数据。

方法

研究设计

本研究提供了关于总体疼痛评分降低的主要结果的观察性数据，以及报告间隔特异性和层特异性疼痛评分降低、功能改善和项目保留的次要结果。临床结果通过自我报告的疼痛评分收集，用口头数字评定量表(VNRS)评估，该量表已被确定为可靠的[9]及有效文书[10以捕获疼痛评分强度作为参与者报告的结果测量。评估疼痛评分变化的主要假设检验是一种非参数、双侧Skillings-Mack检验，在其他地方有详细概述[11]。简而言之，它允许通过设计或随机分析具有相关缺失数据的不平衡和不完整块设计。功能评估是在已建立的骨科功能测试的基础上制定的，并采用功能区域相互依存的原则[12-15]。为了使参与者指导的自我评估，这些测试提供了视听指导。结果以二进位的方式输入(即测试可以完成，或者测试不能完成)。在本研究中，通过一组骨科医生和物理治疗师的专家共识，对功能测试进行加权转换，以计算离散功能评分。采用Wilcoxon符号秩检验、Kruskal-Wallis检验和单因素方差分析对疼痛和功能评分进行二次分析。使用Bartlett检验评估分布。

使用Bonferroni程序对家庭错误进行纠正。根据参与者是否开始使用该计划(即完成至少1项运动)并在预定义的阈值(2周，4周，8周和12周)提交完整的疼痛评估来评估保留度。参与者在2018年1月9日至2020年6月15日期间通过基于代金券的大规模活动和早期自费订阅的自我选择过程注册。纳入标准概述于文本框1。关于疼痛持续时间的额外数据(即急性，<6周;亚急性，6-12周;慢性，≥12周[16])，以便进行特定地层的分析。

伦理批准

该研究获得了Landesärztekammer baden - w - rttemberg (baden - w - rttemberg州医师协会)伦理委员会的批准，编号为F-2020-075，并在德国临床试验注册DRKS注册，编号为DRKS00021785。

运动计划和运动方案的组成

所调查的程序是基于智能手机的应用程序，该应用程序已被欧盟认证(CE)标记并批准为医疗器械指令(MDD) I类医疗器械。它包括一系列具体的练习，其中包括一个多维进展模块。简而言之，参与者在基线时被引导进行疼痛和功能评估，并被提示提供多回路反馈(即每次锻炼后，以及每周和每月一次)，以确定他们是否能够完成所提供的单个锻炼，以及这些锻炼是否会引起任何抱怨。如果出现抱怨，主要是任何疼痛感，则暂停进展模块，并重新评估锻炼计划的强度。每周收集总体疼痛评分评估，每月提示随访功能评估。图1给出了基线评估(a - c)和进展模块(D-G)的示意图。

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统计分析

减轻疼痛的测试

评估疼痛评分变化的主要假设检验是非参数的、双侧的Skillings-Mack检验，这对于不平衡和不完整的块设计或由于设计或随机缺失而存在数据缺失的情况特别有用。对于自我报告的疼痛评分，每个Skillings-Mack报告了块的观察次数、测量的中位数和标准偏差。我们使用Bonferroni校正来控制家族误差，并报告校正后的α水平。采用Wilcoxon sign -rank检验、Kruskal-Wallis检验和单因素方差分析对疼痛和功能评分进行二次分析。使用Bartlett检验评估分布。再次使用Bonferroni校正对家庭误差进行校正。

功能分数测试

对功能评分进行时间分析是不可行的，并计算匹配对。根据夏皮罗-威尔克检验，不能假设正态分布。我们使用非参数方法来分析所示的功能分数。因此，使用的假设检验是Wilcoxon符号秩检验，并报告了IQR。在使用Bonferroni校正对家庭误差进行调整后，当I型误差的概率为时，假设统计显著性P< .0167。

留任评估

根据参与者是否完成至少1次运动并在预定阈值(2周、4周、8周和12周)提交完整的疼痛评估来评估保留度。因此，我们报告了最初纳入研究人群的比例。

结果

研究人群

由于手头的研究人群是在项目由医生和其他授权的医疗保健提供者开出处方之前登记的，因此登记主要是基于自付费用或使用代金券代码的自我选择，代金券代码是在数据收集期间通过营销活动分发的，以评估手头的项目。共有2517名参与者(63%为女性，平均年龄47.08岁，标准差14.61岁)符合纳入标准，并在12周内提供至少2个数据点进行个体内对照。在使用2、4、8和12周后收集测量数据。收集年龄和性别方面的人口学特征，调查各年龄组在疼痛持续时间(即急性、亚急性、慢性、未指定)和疼痛区域(即下背部、上背部、臀部、膝盖)方面的差异。基线人口统计数据显示在表1。在基线时，1864例(74.06%)患者未接受除Vivira外的物理治疗，而653例(25.94%)患者接受除Vivira外的物理治疗。2023例(80.37%)患者报告基线时未服用任何止痛药，494例(19.63%)患者报告服用止痛药。

整体疼痛减轻

我们发现自我报告的疼痛评分在2、4、8和12周内显著降低(t₂₅₁₆= 2728.27,P= 03)。开始时自我报告的疼痛评分平均为5.19(标准差1.96)(满分10分);2周后，3.72 (SD 2.06);4周后，3.39 (SD 2.35) / 10, 8周后，3.19 (SD 2.44) / 10;12周后，3.35 (SD 2.38)。这些差异在图2在表2和3.。

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序列数据入口点的事后分析比较

我们计算了进一步的事后测试，以调查不同评估时间的影响，因此，不同的暴露于程序的持续时间。我们使用Bonferroni方法来调整家庭误差。首先，我们计算了Wilcoxon签名秩检验，以调查在最初评估和使用家庭锻炼计划两周后提供自我报告数据的参与者疼痛减轻的程度。我们发现初始评估(中位数5)与2周后评估(中位数4;t₄₁₇= 8219.5,P<措施)。其次，我们计算了Kruskal-Wallis检验，显示自我报告的疼痛值在初始(中位数5)、2周(中位数3)和4周评估(中位数3;t₁₆₆= 60.56,P<措施)。第三，我们计算了Kruskal-Wallis测试，显示自我报告的疼痛值在初始(中位数4)、2周(中位数3)、4周(中位数3)和8周评估(中位数3)之间存在显著差异。t₆₆= 25.16,P<措施)。最后，由于该子样本呈正态分布，并且根据Bartlett检验具有相等的方差，我们计算了单因素方差分析，显示在初始评估(平均4.62,SD 2.12)、2周评估(平均3.5,SD 2.39)、4周评估(平均3.2,SD 2.48)、8周评估(平均2.8,SD 2.44)和12周评估(平均2.66,SD 2.51)中自我报告的疼痛无显著差异(F₂₃= 2.51,P=)。图3说明了这些发现，并强调，鉴于下面概述的保留，较短的运动时间也显示了疼痛评分降低的总体临床结果。最后，我们调查了完成干预的患者(12周后提供最终数据点)和未完成干预的患者的初始疼痛评分是否存在差异。使用曼-惠特尼U秩检验，我们发现12周后提供数据点的组(n=68，中位数5)和12周后没有提供数据点的组(n=2449，中位数5;U= 79470,P= .516)。

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疼痛强度的层特异性变化

在对疼痛区域和疼痛持续时间的可用数据进行分层作为次要分析后，我们看到了所有疼痛区域的可比反应模式。患有下背部疼痛的参与者报告说，经过12周的锻炼，他们的初始疼痛评分从5.33降至4.12 (t₁₂₇₁= 1361.13,P= .80)。患有慢性下背部疼痛的参与者亚群从5.37显著改善到4.35 (t₄₃₉= 523.17,P= . 07)。同样，上背部疼痛的参与者报告说，在完成锻炼项目后，他们的疼痛强度从5.19降低到3.67 (t₄₅₇= 478.45,P= .90)。髋关节疼痛参与者的疼痛评分变化轨迹相似;12周后，我们看到基线疼痛评分从5.21降至3.14 (t₃₁₁= 353.05,P= .90)。最后，膝关节疼痛的参与者在完成运动项目后，从基线的4.8分改善到1.95分(t₄₆₇86年= 508,P= .90)。由于所采用的Skillings-Mack试验不能提供缺失块的值，因此无法对急性和亚急性上背部疼痛、急性、亚急性和非特异性髋关节疼痛以及急性和非特异性膝关节疼痛进行基础分析(表2-3.，多媒体附录1）.

功能得分

另一个次要结果是评估一组功能评分的改善情况。下背部和上背部的力量和活动能力以及总功能评分(表4）.这一发现与所研究的可用提交分数的总体间隔是一致的，除了上背部，在参与者第一次和第四次提交的力量分数之间没有显着提高(表5）.在协调性方面，除了在第一次和第四次提交功能评分之间的上背部，上背部和下背部在提交评分的任何间隔内都没有显着改善(表6）.膝盖和臀部的活动能力明显改善(表5)及协调(表6)，以及整体功能(表3)在第一次和第二次提交功能分数之间得分。然而，他们没有在任何完成的提交中显示出明显的强度提高(表3）.髋关节和膝关节的活动能力没有明显改善(表5)、协调(表6)，以及功能总分(表3)可以在第一次和第三次以及第一次和第四次提交的功能分数之间显示。

在协调性方面，除了在第一次和第四次提交功能评分之间，上背部和下背部在提交评分的任何间隔内都没有显示出显著的改善(表6）.膝盖和臀部的活动能力明显改善(表6)及协调(表7)，以及整体功能(表4)在第一次和第二次提交功能分数之间得分。然而，他们没有在任何完成的提交中显示出明显的强度提高(表4）.髋关节和膝关节的活动能力没有明显改善(表6)、协调(表7)，以及功能总分(表4)在第一次和第三次以及第一次和第四次提交功能分数之间。

保留

作为第三个二级分析，我们考察了手头项目的保留率。2周后总体保留率为17%，4周后为10%，8周后为4%，12周后为3%多媒体附录1）.这种高损耗在所有亚群中都存在，并且在后续模式的损失中没有发现差异。然而，在疼痛持续时间不明确的下背部疼痛、急性和亚急性疼痛持续时间不明确的上背部疼痛和膝关节疼痛持续时间不明确的参与者中，可以观察到完全的磨损(表S1)多媒体附录1）.尽管如此，我们注意到患有慢性疼痛的参与者有较高的记忆保留率(图4）.

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讨论

数字家庭锻炼计划可以显著改善疼痛评分

因为已知运动可以有效地解决非特异性和退行性肌肉骨骼疼痛[4-6]，数字指导的家庭锻炼计划被先验地认为是一种实用的治疗干预措施，可以解决这一系列问题。对数据集的整体分析支持这一假设，并显示基于VNRS的自我报告疼痛评分有显著改善(图2，表2）.虽然目前的观察数据并不能证实，但我们认为自我报告疼痛评分的改善是家庭锻炼治疗的效果，而不是自发改善的指标。这种考虑是基于先前的研究表明，MSP的自发改善率低于预期，特别是背部疼痛[17]。这些研究结果在已有或慢性疼痛的参与者中尤为突出[18]。因此，慢性疼痛的参与者在我们的研究人群中被大大高估，基线时为36.9% (n=928)，随访12周后为70.6% (n=48)，而源人群中慢性背痛的预期患病率为15.5%。19，所以我们认为这种解释是适用的。额外的事后分析显示，在初始和2周评估、初始、2周和4周评估以及初始、2周、4周和8周评估之间有显著改善。然而，他们未能在所有评估时间点之间显示出显著的改善(图4）.我们从这些分析中得出结论，给出了疼痛评分总体改善的指标，并且较短时间的家庭锻炼计划在较短的时间点(即直到8周)内产生了显着的疼痛评分改善。然而，基于该数据集的结论需要仔细解释，因为高流失率容易产生偏差。

亚群的二次分析没有产生相关的疼痛评分降低

对不同疼痛区域(即上背部、下背部、髋关节和膝关节)和不同疼痛持续时间(即急性、亚急性和慢性疼痛)的探索性分层并没有显著改善所报道的疼痛评分。然而，为了正确地进行分析，需要对家庭错误进行反复修正。因此，必须采用明显较低的α水平。然而，从这些不显著的改善中，我们看到了腰背部疼痛评分相关改善的趋势(P =.039),臀部(P =.05)，膝盖(P =.088)。这些数据表明，对不同疼痛区域的家庭锻炼计划有更细微的反应。然而，现有的数据没有提供足够的密度来彻底调查这个问题。

功能改善呈现差异模式

除了髋关节和膝关节外，在第一次和第二次功能能力评估之间可以检测到力量和活动能力的显着改善。然而，髋关节和膝关节疼痛的参与者在增强协调性方面表现出显著的反应。这表明被检查程序的第二个好处。有趣的是，腰痛患者在较长时间内(中位随访88.5天，IQR 72-112)在力量和活动能力方面表现出特别持续的反应。我们将此解释为对各自运动计划的不同功能反应的指标。由于将功能测试结果(即测试能否成功完成或测试不能成功完成)转换为离散分数(即机动性、力量、协调性和总分)完全基于专家共识，因此需要对评估进行彻底的验证。因此，由于数据可用性有限，有必要对这些结果进行仔细的解释。

保留率在数字治疗的预期范围内

事实证明，数字疗法的留存率显示出使用和随访的高损耗。例如，Baumel等[20.报告称，使用30天后，心理健康数字疗法的平均依从性<10%。同样，Fleming等人[21]对数字疗法在心理健康方面的使用强度进行了系统审查，并报告了持续使用(即完成一个方案或持续6周以上)0.5%至28.6%。本研究的留存率在这个范围内;只有髋关节疼痛谱在4周后达到14%的保留率，超出了预期范围。12周后(即完成锻炼计划后)，平均保留率为3%。

数字治疗的低保留率表明了评估的关键挑战，因为报告的结果数据不足限制了所获得的临床结果的可解释性。这种情况要求进一步研究参与者的行为(即根据提示继续或停止锻炼方案)如何与研究的保留有关，从而确定数字治疗的临床价值。

限制

由于这项研究是基于参与者发起的登记和自我报告的数据，因此需要讨论一些局限性。关于研究人群，我们看到女性参与者的比例过高。在允许自我选择参与的情况下，类似的研究显示了类似的性别分布，但没有就这种不平衡的潜在影响得出结论。一个可能的、并非详尽无遗的解释可能在于对健康的不同认识和对与健康有关的问题寻求信息的行为，这有利于妇女更快地发现和接受所提供的保健服务[22]。此外，在我们的研究人群中，患有慢性疼痛的参与者比例过高。这使我们认识到，观察到的治疗效果似乎是由于所检查的程序，而不是由于所研究的条件谱的自然过程。

尽管如此，这种失衡的驱动因素和潜在影响仍不清楚。此外，自我评估和自我报告的结果数据存在一定的个体间差异。然而，所采用的自愿自愿登记制度已被证明特别适用于日常工作[10]，有效的[9，23，可靠的[9]。然而，这并不适用于所采用的功能评估。尽管所有评估都是基于一套经过验证的骨科测试，但如本报告前面所述，将二元评估转换为离散量表仅通过专家小组审查进行了验证，缺乏定量验证。总的来说，我们看到了评估项目的治疗效益的有效指征，但承认目前的数据需要仔细解释。

与前期工作比较

在一项荟萃分析中回顾了改善PA的一般干预措施(即没有关键数字组件)的临床结果，结果显示短期、中期或长期均无显著改善[8]。在不同的研究中审查了专门侧重于数字卫生干预措施的研究。一项系统综述调查了旨在增加MSP患者PA的数字干预的依从性，结果显示，传统运动和治疗性运动的依从性没有显著差异(标准化平均差为0.23,95% CI为-0.10至0.57)[24]。另一项关注数字健康干预的临床结果的系统综述显示，数字治疗的结果明显优于对照组[25]。两项研究[26，27]与这项工作有相似的重点。然而，这些研究是随机对照试验，并没有在现实环境中调查临床结果。

结论

需要创新的治疗手段来解决间充质干细胞日益增加的疾病负担。本研究提出了一个项目的临床结果的早期观察性使用数据，就总体自我报告的疼痛评分降低而言，并在其初步分析中证明了显著的改善。然而，层特异性疼痛减轻没有达到调整后的显著水平。显著的功能改善，特别是力量和活动能力的改善，可用于治疗上背部和下背部疼痛，但不适用于髋关节和膝关节疼痛。然而，髋关节和膝关节疼痛的参与者的协调性显著改善。

有趣的是，慢性背痛受益于长时间的使用，在中位数88.5天后，其力量和活动能力评分显着增加。留存率很低，但在现有文献允许我们预期的范围内。需要进一步的研究来证实所检查项目的治疗效益的早期指标，并量化所取得的改善的临床相关性。