Vliv ponoření do virtuální reality na funkčnost horní končetiny u pacientů s Parkinsonovou chorobou: Randomizovaná klinická studie

Parkinsonova nemoc (PD) je charakterizována jako komplexní neurologická porucha s klasickými motorickými příznaky, které jsou spojeny především s vývojem Lewyho tělísek v nervových buňkách a se ztrátou dopaminergních neuronů v substantia nigra. Mezi nejcharakterističtější motorické příznaky onemocnění patří třes, rigidita, bradykineze, posturální nestabilita a potíže s chůzí. V důsledku toho takové motorické komorbidity přímo ovlivňují život pacienta, ovlivňují kvalitu života, zvyšují riziko pádů a obecně snižují nezávislost. PD je v současnosti druhým nejčastějším neurodegenerativním onemocněním (po Alzheimerově chorobě), s mírou 14 postižených na 100 000 obyvatel; při zohlednění populace nad 65 let se hodnoty zvyšují na 160 postižených na 100 000 obyvatel. Ve Spojených státech je každý rok diagnostikováno přibližně 60 000 nových případů PD, kromě již diagnostikovaných více než jednoho milionu případů. V Brazílii se odhaduje, že 200 000 jedinců má PD v obecné populaci, s vysokou prevalencí u lidí ve věku mezi 60 a 79 lety. Každý rok se v zemi objeví asi 36 000 nových případů. Incidence mužů-žen se ve většině zaznamenaných údajů pohybuje mezi 1,3 a 2,0. V roce 2012 Noyce a spol. analyzovali 30 environmentálních faktorů, které by mohly souviset s rozvojem PD, z nichž ty byly vysoce významné: expozice pesticidům, předchozí poranění oblasti lebky, život na venkově, užívání beta-blokátorů. , pracovníci ve venkovských oblastech a spotřeba vody ze studní. Mezi zjištěné protektivní faktory patří: kouření, užívání nesteroidních protizánětlivých léků, konzumace kofeinu, užívání blokátorů kalciových kanálů a konzumace alkoholu. Mezi genetické faktory nejlépe popsané v literatuře patří geny SNCA, které kódují protein alfa-synuklein; mutace v LRRK2; mutace v genu GBA, který kóduje enzym beta-glukocerebrozidázu, který je do té doby hlavním genetickým rizikovým faktorem pro rozvoj PD.

Lewyho tělíska byla poprvé popsána v roce 1912 Friedrichem Henrichem Lewym a stala se hlavním patologickým markerem PD. Nacházejí se uvnitř neuronů a jsou tvořeny neurofilamenty s agregáty alfa-synukleinu a ubikvitinu. V roce 2007 prostřednictvím studie Wakabayashiho ukázal, že Lewyho tělíska nesouvisejí přímo s příčinami PD, ale s jejími příznaky.

Obecně je patofyziologie PD charakterizována progresivní neuronální ztrátou kompaktní části substantia nigra středního mozku, která vyžaduje ztrátu více než 60 %, aby se objevily hlavní příznaky onemocnění. Kromě deficitu dopaminergní dráhy se však na patofyziologii PD mohou podílet i další neurotransmitery. V noradrenergním systému, locus coeruleus, dochází k úbytku 50 až 80 % pigmentovaných neuronů, navíc k redukci neuronů v dorzálním vagus nucleus a v supraoptickém a paraventrikulárním hypotalamickém jádru, doprovázené snížením funkce noradrenergní projekce; V serotonergním systému je pozorována redukce neuronů v dorzálním raphe nucleus o 57,8 %; A v cholinergním systému byla pozorována redukce cholinergních neuronů v dorzálním raphe nucleus o 50 až 60 %.

V roce 2003 studie vyvinutá Braakem et al. ukázaly, že PD začíná v Meissnerově žaludečním autonomním plexu a v čichových nervových zakončeních, šíří se do mozkového kmene (středního mozku), přesně do dorzálních vagusových jader, glosofaryngeálního jádra, čichové a intermediální oblasti. Odtud se evoluce dělí na dalších 5 stupňů, a to: 1 - raphe nuclei, gigantocelulární jádro a locus coeruleus; 2 - kompaktní část substantia nigra; 3 - oblasti předního mozku temporálního mezokortexu; 4 - oblasti asociace frontálního neokortexu; 5 - asociační oblasti neokortexu, premotorické a motorické oblasti.

Hlavními motorickými příznaky PD jsou bradykineze, hypokineze, akineze, třes a rigidita, stejně jako deficity rovnováhy a chůze. Kromě toho jsou často přítomny kognitivní poruchy, paměťové deficity, problémy související s visuoprostorovou dysfunkcí, potíže s prováděním sekvenčních a opakovaných pohybů, mrazení a pomalé psychické reakce. Lze také pozorovat snížené psaní a problémy s hlasem a polykáním jedinců. Mezi hlavní klinické příznaky PD patří třes, který asi v 50 % případů začíná na distálních končetinách. V klidových situacích je patrný pokles nebo vymizení tohoto příznaku, který se vrací, pokud jedinec zachovává delší akci nebo držení těla. Bradykineze (pomalost pohybu) je způsobena nerovnováhou mezi inhibičním a excitačním systémem, která je důsledkem absence dopaminu ve striatu, ovlivňuje především automatické pohyby, generuje celkovou bídu pohybu a časté stížnosti na slabost. Pacienti s PD mají vysokou šanci, že zaujmou pozici s těžištěm vpřed, čímž se vytvoří ohnutá nebo ohnutá pozice. Dochází také k poklesu posturálních reflexů, jako je ochranná extenze, rovnováha a vzpřimovací reakce. Chůze se prezentuje jako pomalá, šouravá chůze se zkrácenou délkou kroku.

Farmakologická léčba se skládá z léků, které zvyšují intracerebrální koncentrace dopaminu nebo stimulují jeho receptory. V první linii léčby je Levodopa, která odpovídá bezprostřednímu prekurzoru dopaminu, který na rozdíl od něj dokáže překročit hematoencefalickou bariéru. Bromokriptin, Lissurid, Pergolid a Paramixepol jsou agonisté dopaminového receptoru (D-2), jsou to dopaminomimetika, užívaná samostatně nebo ve spojení s Levodopou. Cardidopa je obvykle spojována s Levodopou, aby se usnadnil účinek léku na centrální nervový systém, čímž se kromě zvýšení terapeutické účinnosti snižují jeho vedlejší účinky, jako je nevolnost, zvracení, ztráta chuti k jídlu a zrychlená srdeční frekvence. V druhé linii léčby jsou centrální anticholinergika, která uplatňují své léčebné účinky blokováním centrálního cholinergního přenosu acetylcholinu, obnovením rovnováhy dopaminem. Ve třetí linii léčby jsou inhibitory katechol-o-methyltransferázy (COMT), které působí tak, že blokují přeměnu levodopy na 3-O-methyldopu, čímž prodlužují poločas v plazmě a podíl dávky, která dosáhne mozek. Také ve třetí linii léčby jsou ireverzibilní inhibitory enzymu MAO typu B, které rovněž inhibují zpětné vychytávání dopaminu ze synaptického prostoru.

Avšak i při adekvátní farmakologické léčbě pro management PD může pacient stále vykazovat významné funkční ztráty, které přímo ovlivní jeho aktivity každodenního života a jeho zapojení do společnosti. Fyzioterapeutická léčba si klade za cíl umožnit jedinci s PD udržet si maximální úroveň aktivity a mobility jako doplňkovou terapii k izolované farmakologické léčbě. Fyzioterapie aplikovaná na pacienty s PD se nakonec zaměří především na: úpravy držení těla, převodové manévry, zlepšení funkce horních končetin, rovnováhu, fyzickou kapacitu, kognitivní kapacitu a chůzi; vždy usiluje o nezávislost pacienta a zlepšuje kvalitu jeho života. Mezi některé z adjuvantních terapií, které již byly u PD studovány, můžeme zmínit: indukovanou zadržovací terapii, tanec, bojová umění, nordic walking, vodní terapie a muzikoterapii. U jedinců s Parkinsonovou chorobou jsou často přítomny dysfunkce horních končetin. Mezi první motorické příznaky můžeme vyzdvihnout mikrosnímek a klidový třes. Klidový třes je definován jako třes o frekvenci 4 až 6 Hz v končetině, která je plně v klidu, který dočasně mizí během pohybu a může se zhoršit v situacích emočního stresu. Doprovázeno pomalostí a postupně menšími pohyby (hypokineze) charakterizujícími bradykinezi a mimovolní ztuhlostí při pasivním pohybu kloubu (fenomén ozubeného kola). Pozorována je také velká ztráta manuální zručnosti, která je nezávislá na přítomnosti bradykineze nebo třesu. Tento jev je označován jako „kinetická apraxie končetiny“, což je ztráta jemné motoriky, kterou nelze vysvětlit základními motorickými deficity, jako je slabost nebo ataxie.

Jak nemoc postupuje, tyto dysfunkce nakonec ovlivňují každodenní úkoly, jako je oblékání, čištění zubů, jídlo, zapínání knoflíků, používání mobilních telefonů, a v důsledku toho vnímáme zhoršení kvality života jedinců s PD. Kromě toho, navzdory známým přínosům dopaminergní terapie pro zvládání symptomů PD, se ukázalo, že je neúčinná při zlepšování koordinovaných pohybů paží a rukou, které ovlivňují funkční dosah jedince a pohyby úchopu.

Mezi léčebnými postupy prezentovanými v literatuře pro zvládání deficitů horních končetin u jedinců s PD jsou techniky založené na opakovacím tréninku v jednoduchých a dvou úlohách; zrcadlová terapie; terapie indukovaná omezením; a senzomotorický trénink. Stejně jako několik publikací z posledních let popisuje využití VR k léčbě deficitů horních končetin u pacientů s PD, přičemž v této oblasti vykazují slibné výsledky.

V posledních letech zájem o virtuální realitu (VR) exponenciálně roste, ale tato technologie se používá již několik desetiletí. VR byl termín navržený a popularizovaný v roce 1989 Jaronem Laurierem. VR je generován z počítačového grafického zpracování, ve kterém jsou simulace objektů, prostorů a událostí nabízeny zornému poli uživatele s cílem napodobit skutečný zážitek. Kromě vizuální nabídky může být přítomna sluchová, hmatová nebo dokonce čichová složka, aby byla zaručena větší multismyslová stimulace spolu s možností interakce mezi nimi v reálném čase. Existuje pak přímá úměra mezi počtem senzorických kanálů generovaných počítačem, které jsou nabízeny uživateli, a úrovní generovaného ponoření, která se může lišit podle typu použitého hardwaru. Virtuální prostředí může být uživateli doručeno prostřednictvím tradičních displejů ve dvou rozměrech (2D), promítaných přes brýle ve třech rozměrech (3D) nebo v zařízeních nazývaných Head-mounted display (HMD).

Mezi prvky, ve kterých je VR modelována, představuje „interaktivita“ schopnost uživatele aktivně se zapojit do zážitku generovaného VR. Je ovlivněna odezvou systému, grafikou, zvuky a stupni volnosti, které jsou uživateli poskytovány ve virtuálním prostředí (AV). „Přítomnost“ je vnímání, že prostředí a virtuální objekty zde skutečně jsou a že je mezi ně vložen uživatel; Ve kterém není nic, co by oddělovalo „já“ a AV. Dalším rysem je „Vnímaná realita“, ve které je AV do určité míry podobné skutečnému světu. A konečně, ponoření může být také zesíleno, když je během zážitku přítomna emocionální a/nebo kognitivně afektivní složka, která souvisí s vnitřními faktory uživatele, včetně fyziologických parametrů, jako je srdeční frekvence, vodivost kůže a psychologické faktory, jako jsou osobnostní rysy uživatele. uživatel.

Proto pojem virtuální realita může souviset spíše s uživatelským zážitkem než se zařízením samotným.

V roce 1997 Mel Slater a Sylvia Wilbur také navrhli pět charakteristik, podle kterých strukturují virtuální prostředí (VE): (a) Inkluzivní; odkazuje na AV, které eliminuje signály, které naznačují existenci fyzického světa odděleného od virtuálního světa (např. vnější hluk, hmotnost joysticku); (b) rozsáhlé; odkazuje na počet stimulovaných senzorických modalit (např. hmatové, sluchové); (c) okolí; se týká vizuální prezentace AV, včetně očního zorného pole (CVO) a míry, do jaké je vyloučen skutečný svět (např. Head-mounted Display, počítačová obrazovka). (d) živý; odkazuje na rozlišení a věrnost obrazu generovaného zařízením (např. vizuální informace); (e) korespondent; odkazuje na to, jak je VE modifikován v reakci na perspektivu a akce uživatele. Využití VR bylo použito v několika oblastech, v oblasti zábavy, profesionálního výcviku, vojenského prostoru, mezi nejrozmanitější aplikace. První záznamy o jeho použití v lékařské oblasti pocházejí z počátku 90. let 20. století a v současné době je široce využíván jak pro výuku v oblasti zdraví, tak pro klinickou praxi, s nadějnými výsledky v oblasti tělesné a intelektuální rehabilitace.

Proces motorické rehabilitace ovlivňují tři hlavní faktory: (a) včasná intervence; b) výcvik zaměřený na úkoly; c) intenzita a opakování. Úkoly, které zahrnují různé smyslové procesy (sluch, propriocepce, zrak, hmat), jsou nezbytné pro podporu zlepšení funkce. Dalším důležitým faktorem úspěchu léčby je zapojení pacienta do úkolů, které jsou na něj zaměřeny, a jeho motivace k jejich plnění. Zdá se však, že zapojení pacientů do tradičních neurologických rehabilitačních programů je nízké a často se zdá, že dávka intenzity používaná během sezení není dostatečná k dosažení největšího možného klinického zlepšení. Nedodržování léčby může mít kromě nízké účinnosti ve výsledku vysoké ekonomické náklady.

V této souvislosti se rehabilitační terapie využívající VR ukazuje jako životaschopná alternativa pro neurologickou populaci, která je v některých případech účinnější než konvenční terapie, která je dnes široce používána. VR vyniká tím, že je doporučeným technologickým přístupem ke zlepšení pohybového učení, prostřednictvím vizuální, sluchové nebo hmatové zpětné vazby je uživatel schopen pracovat jak motorické, tak kognitivní procesy současně, prostřednictvím náročného a motivujícího prostředí. . Mezi výhody VR patří možnost modifikovat VE pro scénáře skutečných situací pacientů a individualizovat potřeby léčby. Kromě toho může externí pozorovatel aktivovat aktivitu a zaznamenávat celé plnění úkolu navrženého uživateli, a tak analyzovat jeho průběh. Také v posledním desetiletí byla VR úspěšně využívána v rámci telerehabilitace, což je modalita, která je v posledních letech neustále žádaná.

Designové systémy navržené v Head-Mounted Display byly poprvé vytvořeny v 60. letech 20. století v transformaci Utahu tehdejší první grafickou transformací Ivana Sutherlanda. Je definována jako helma, ve které pomocí dvou čoček vidí obraz jednotlivec, který je nosí, což umožňuje jejich použití pro pohlcující EV ve VR. V posledních desetiletích, s levnými technologiemi, má použití HMD pro VR několik aplikací pro širokou veřejnost, ve vzdělávání, zábavě a v lékařské oblasti. Mezi modely HMD, které jsou k dispozici pro širokou veřejnost, můžeme zmínit HTC VIVE (HTC Corporation¸ Taiwan); Valve Index (Valve Corporation¸ Washington, USA); a Meta Quest 2 (Meta Inc.¸Kalifornie, USA). Díky přenositelnosti a nízké ceně senzoru je LMC vhodný pro provádění cvičení v terapeutickém a domácím prostředí, bez rozsáhlého dohledu. Velká část současné literatury zaměřené na rehabilitaci používá neimerzivní zařízení VR a recenze v této oblasti poukazují na velkou mezeru ve studiích, které používají k léčbě takových stavů více imerzivní zařízení. Použití více imerzivní LV pro léčbu prostřednictvím HMD může být mnohem intuitivnější než v prostředí promítaném na ploché obrazovky a generuje lepší výsledky při rehabilitaci horních končetin, snižuje vnější rozptýlení, zvyšuje zaměření ponořeného jedince, a vytváření větší motivace uživatelů. Vzhledem k nedostatku studií v této oblasti je cílem předmětné studie prozkoumat možné přínosy, které terapie založená na expozičním protokolu v různých stupních ponoření do VR ovlivňuje funkční aspekty horních končetin jedinců s PD.

PD je v současnosti druhým nejrozšířenějším neurodegenerativním onemocněním na světě a navzdory pokrokům v kontrole onemocnění se zdá, že motorické poruchy horních končetin vykazují malou odezvu na farmakologickou léčbu. V posledních letech, s pokrokem technologií a jejich stále snadnějším přístupem k běžné populaci, získává využití neurologické rehabilitace založené na VR stále větší proslulost. Využití VR v rehabilitaci se již ukázalo jako životaschopná, bezpečná alternativa s podobnými nebo lepšími výsledky jako konvenční terapie přijaté fyzioterapeuty a/nebo ergoterapeuty. Mezi vlastnosti VR, u kterých již literatura dokazuje její použití, patří individualizace léčby, schopnost modifikovat ji tak, aby napodobovala každodenní úkoly, využití v telerehabilitaci a schopnost poskytnout pacientovi a terapeutovi okamžitou zpětnou vazbu, vlastnosti podstatné pro větší účinnost v rehabilitačním protokolu.

Přes rostoucí pokrok ve výzkumu stále chybí kvalitní metodologické studie v této oblasti. Kromě toho několik recenzí na toto téma poukazuje na nedostatek studií srovnávajících různé typy ponoření při léčbě neurologických stavů. Kromě toho je zapotřebí více kvalitních studií, aby se vytvořily pokyny pro klinickou praxi využívající VR, čímž by se zvýšila bezpečnost pacientů a zlepšila se cena a účinnost léčby.

Obecným cílem studie bude ověřit účinky intervenčního protokolu pomocí neimerzivního zařízení virtuální reality (Leap Motion Controller a Flat Display) a imerzivní virtuální reality (Leap Motion Controller a HMD) na funkčnost horních končetin jedinců s Parkinsonovou chorobou.