IVR v motorické rehabilitaci (IVR_MOT)

STAV TECHNIKY Sportovní zranění jsou důležitou překážkou jak pro sportovní výkon, tak pro udržení zdravého životního stylu, který předpokládá nepřetržitou a pravidelnou fyzickou aktivitu. V Itálii je každý rok přijato přibližně 300 000 lidí na pohotovost mezi 20 miliony lidí provozujících sport.

Co se týče závodního sportu, hustá soutěžní schémata, rychlé rytmy a rostoucí tlak sportovců určují zvyšující se četnost zranění. Zranění mají za následek období zdržení se soutěží a ovlivňují psycho-fyzickou rovnováhu sportovců. Z těchto důvodů mají sportovní zranění značné přímé i nepřímé náklady a cílem fyzioterapie je obnovit motorické funkce, aby byl zaručen nejrychlejší a nejbezpečnější návrat ke sportu.

Jakákoli forma motorické rehabilitace, jak v případě poškození centrálního nervového systému, tak v případě periferních problémů (jako u většiny sportovních úrazů), je založena na konceptech plasticity a kompenzace. Jinými slovy, možnost obnovy znamená, že systém se může reorganizovat sám. V praxi se rehabilitační věda ve své současné podobě snaží přímo podporovat aktivní a opakované cvičení poškozeného (motorického) systému. Tato logika, tj. proces, který je primárně založen na provádění akce, má hlavní vnitřní limit, který představuje překážku pro léčbu: pracuje přímo s motorickým fungováním, které je však ohroženo, a to i do značné míry. Nedávno však bylo navrženo, že motorický systém lze aktivovat pouhým pozorováním vlastního těla při provádění pohybů bez jakéhokoli skutečného provádění pohybu. V souladu s tím a s využitím multismyslové povahy a pocitu přítomnosti a ztělesnění, které Immersive virtuální realita (IVR) poskytuje, se ukázalo, že je možné vytvořit iluzorní zážitek, že pohybující se virtuální tělo (avatar) dočasně se stalo vlastním pohybujícím se tělem (tzv. ztělesněním. Navíc tato zkušenost aktivuje motorický systém podobným způsobem jako aktivace z vlastních skutečných pohybů. Proto jsou v takových podmínkách (iluzorní) pohyby vtěleného virtuálního těla integrovány do motorického systému účastníka.

Na základě těchto teoretických úvah tento projekt navrhuje použít IVR k testování možné drastické změny v rehabilitačním přístupu, která by obešla/omezila problém (deficientního) motorického provádění. Hlavní hypotézou je, že prosté pozorování pohybujícího se virtuálního těla, které je vnímáno jako vlastní, by umožnilo přístup k motorickému systému v rozsahu podpory funkčního zotavení. Jinými slovy, cílem je přistupovat k fungování motoru prostřednictvím (neporušeného) somatosenzorického systému, spíše než prostřednictvím (poškozeného) motorického systému. Navíc takový postup poskytuje možnost provádět alespoň část ošetření na dálku.

CÍLE

Současný výzkumný projekt sportovní rehabilitace má následující cíle:

1. Ověřit rehabilitační protokol v imerzivní virtuální realitě (IVR) pro obnovu motorických funkcí po periferních poraněních dolních končetin. Protokol by byl založen na pozorování akcí spíše než na jejich provádění. Důvodem pro tuto myšlenku je, že nepřímá aktivace motorického systému prostřednictvím pozorování vlastního "vlastního" virtuálního těla, které provádí fyzická cvičení, by rekrutovala stejné neurokognitivní mechanismy jako ty, které se podílejí na skutečném řízení motoru a provádění akce. To by zlepšilo motorické zotavení výrazným posílením fyzické rehabilitace.
2. Vyvinout standardní protokol, který by kombinoval neurovědecký přístup založený na IVR a standardy sportovní rehabilitace a vytvořil by nový přístup, který by doplňoval klasickou rehabilitaci a mohl by být prováděn na dálku doma.

UKÁZKA Účastníci budou náborováni ve fyzioterapeutických centrech HastaFisio a Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino; vzorek bude sestávat z dospělých (věkové rozmezí 18-65 let), kteří podstoupili podvrtnutí kolena a/nebo operaci kolenních vazů a/nebo menisku po muskuloskeletálních poraněních kolena. Velikost vzorku byla odhadnuta na základě a priori analýzy síly pro smíšené efekty 3x3 ANOVA s časem (před, střední a po) jako faktorem v rámci subjektu a skupinou (experimentální, aktivní kontrola, bez VR) jako faktorem mezi subjekty. Pro dosažení síly 0,80 se střední velikostí účinku (f = 0,25) a hladinou alfa nastavenou na 0,05 je požadovaná velikost vzorku 36 (12 účastníků na skupinu). Studie přijme 45 účastníků (15 na skupinu), aby se zohlednilo případné předčasné ukončení.

METODY První experimentální sezení proběhne do dvou týdnů od operace kolena a IVR tréninková intervence potrvá šest týdnů, souběžně s první fází standardní fyzické rehabilitace. IVR tréninkový protokol zahrnuje pozorování virtuálního avatara v perspektivě první osoby (experimentální skupina) nebo v perspektivě třetí osoby (aktivní kontrolní skupina); další kontrolní skupina (Bez IVR tréninku) absolvuje pouze standardní fyzickou přípravu. Ve virtuálním scénáři avatar provede řadu rehabilitačních cvičení (viz podrobnosti níže). Před (T0), uprostřed (T1) a po (T2) intervenci budou neuromuskulární funkce hodnoceny pomocí baterie standardních klinických testů (viz podrobnosti níže). Navíc, aby bylo možné vyhodnotit účinnost IVR procedury, bude provedení měřeno prostřednictvím ad hoc dotazníku ve stejných časových bodech.

Opatření:

Následující baterie testů bude shromážděna v T0, T1 a T2:

1. Před tréninkem IVR:

   • škála IKDC (formulář subjektivního hodnocení kolenního kloubu Mezinárodní komise pro dokumentaci kolen);
   • Snímání polohy kloubu měřené pomocí GyKo (inerciální měřicí nástroj);
   • Rozsah pohybu extenze kolene měřený pomocí GyKo (inerciální měřicí nástroj);
   • Maximální síla extenzorů kolena měřená pomocí ručního dynamometru;
   • Vizuální analogová stupnice (VAS) pro bolest po maximální kontrakci.

2. Během tréninku IVR:

   - Dotazník o provedení po dokončení cvičení.

3. Po tréninku IVR:

   • Subjektivní obeznámenost s každým cvičením prezentovaným na školení IVR;
   • Obecná subjektivní zpětná vazba týkající se relace IVR. Všimněte si, že klinická fyziologická měření (snímání polohy kloubu, extenze kolena, maximální síla extenzorů kolena) budou registrována pro obě nohy.

Výcvik:

Všechny skupiny účastníků budou dvakrát týdně dodržovat standardní protokol fyzického tréninku, který bude zahrnovat cvičení na sílu, rovnováhu a flexibilitu. Experimentální a Aktivní kontrolní skupina se navíc zúčastní tréninku IVR vedeného ve stejných dnech jako fyzický trénink, vždy mu předcházející. Školení IVR bude řízeno prostřednictvím displeje namontovaného na hlavě, který umožňuje prezentovat pohlcující 3D prostředí s 360° zorným polem. Virtuální scéna bude obsahovat tělocvičnu s některým standardním vybavením a virtuálního avatara v přirozené velikosti, podle pohlaví účastníků. Avatar bude viděn buď z pohledu první osoby (tj. jako by avatar nahradil skutečné tělo; Experimentální skupina), nebo z pohledu třetí osoby (tj. jako by to byla jiná osoba pozorovaná ze strany; Aktivní kontrolní skupina). Po úvodním seznámení a fázi ponoření avatar provede sérii cviků (extenze v sedu, dřep, výpad vpřed, krok nahoru a dolů z kroku, dělený dřep, test předního dosahu Y-balance), 3 okruhy s 8 opakování každého cvičení, které napodobuje reálnou fyzickou rehabilitaci. Avatar provede cviky na straně zraněné nohy (v případech, kdy se jedná o cviky s jednou nohou).

Analýza:

Údaje získané ve výše popsaných testech a dotaznících budou porovnány mezi třemi skupinami (experimentální, aktivní kontrola a trénink bez IVR) a ve třech časových bodech (T0, T1, T2) pomocí ANOVA 3x3 se smíšenými efekty s časem jako vnitropředmětový faktor a skupina jako mezipředmětový faktor. Hypotézou je, že experimentální skupina bude vykazovat větší zlepšení funkční výkonnosti poraněné končetiny než aktivní kontrolní skupina a bez IVR tréninková skupina.

DŮSLEDKY PROJEKTU Z teoretického hlediska bude projekt prvním, který poskytne důkazy o zásadní roli neurokognitivních mechanismů, které jsou základem vědomé reprezentace vlastního těla v motorické rehabilitaci periferních poranění. V současné době skutečně jen několik studií naznačuje, že pouhé znázornění těla jako vlastního (bez nutnosti provádět pohyby) ovlivňuje motorický systém. Pouze jedna studie zkoumala, zda by to mohlo mít pozitivní vliv na motorické fungování; tyto výsledky však byly shromážděny u pacientů s mozkovými lézemi, spíše než s periferními. Z těchto důvodů projekt nabízí nový přístup k rehabilitaci, který je založen na hypotéze dobře podpořené stávajícími teoretickými znalostmi, avšak experimentálně neprozkoumané. Demonstrovat, že iluze, že se vlastní tělo pohybuje, může podpořit aktivaci mozkových oblastí zapojených do motorického plánování a provádění (např. plánování a provádění sportovně rehabilitačních cvičení), a tedy zlepšit nedostatečnou motorickou funkčnost, by bylo novým vědeckým zjištěním. . Navíc prokázání, že motorický systém může být ovlivněn prostřednictvím signálů vztahujících se k tělu prostřednictvím vlastností virtuálního těla, a to i v případě periferních poranění, vytváří nové příležitosti v obecnějším kontextu motorické rehabilitace.

Z hlediska dopadu na rehabilitační vědu se efekty výsledků projektu projeví na několika úrovních, protože navrhuje radikální změnu přístupu sportovní rehabilitace. Ztráta motorického fungování v důsledku sportovních úrazů je vysilující událost s kaskádou negativních důsledků. Současný stav rehabilitace zahrnuje standardní protokoly, které jsou založeny na provádění pohybů a které je nutné provádět ve vhodně vybavených strukturách (tělocvičnách rehabilitačních center). Za prvé, IVR trénink nevyžaduje provedení fyzického pohybu, a proto může sloužit jako cenný doplněk ke standardním rehabilitačním protokolům nebo dokonce nahradit některé fyzické rehabilitační sezení. Za druhé, nácvik IVR může pacient provádět na dálku a autonomně, což je důležitá výhoda pro jakýkoli typ intervence, zejména s ohledem na současnou situaci globální pandemie. Tyto dva prvky mohou výrazně snížit kumulativní čas a úsilí vynaložené na zotavení ze zranění. Za třetí, takový přístup je svou povahou vysoce flexibilní a může být doplněn o další techniky a měření motorického chování (např. pohybová kinematika, elektrická aktivita mozku, měření aktivity autonomního nervového systému atd.), v závislosti na konkrétních potřebách. a úroveň složitosti.