Berigede miljøer til rehabilitering af slagtilfælde i øvre lemmer

A. Videnskabelig baggrund

Slagtilfælde er den tredje hyppigste dødsårsag i vestlige lande, og sensorimotorisk dysfunktion i øvre lemmer (UL) bidrager væsentligt til forekomsten af ​​fysiske handicap og handicap (Olsen 1990). En forklaring på dårlig armrestitution er fokus på opgaveudførelse snarere end præstationskvalitet. Dette kan forstærke alterative (kompenserende) bevægelsesstrategier i stedet for at tilskynde til genkomsten af ​​præ-morbide bevægelsesmønstre (recovery). Selvom det rehabiliterende mål er genopretning af funktion, er det stadig under debat om dette opnås gennem ægte motorisk restitution eller kompensation. For nogle patienter med alvorlig funktionsnedsættelse bør kompensation faktisk tilskyndes for at maksimere funktionsevnen. Alternativt, for dem med god prognose, fremhæves motorisk restitution af flere årsager. For det første, givet passende træning, kan restitutionen fortsætte langt ind i det kroniske stadium af slagtilfælde (f.eks. Michaelsen & Levin 2004). For det andet, mens kompensation kan hjælpe med umiddelbar præstation, kan det føre til længerevarende problemer såsom smerte og kontraktur (Ada et al. 1994; Levin 1997). For det tredje kunne tillade kompensationer tilskynde til lært ikke-brug, hvilket begrænser kapaciteten til efterfølgende motoriske gevinster (Allred et al. 2005). Mens præstationsgevinster er blevet dokumenteret efter gentagen træning af isolerede bevægelser (f.eks. Whitall et al. 2000), har få undersøgelser adresseret, hvorvidt patienter kan bruge eksplicit information til at optimere tilegnelse af motoriske færdigheder, og om der sker ægte adfærdsmæssig genopretning. Punkter at overveje i udviklingen af ​​optimale træningsprogrammer er, at læring sker, når deltagerne er motiverede, øver en række relaterede opgaver og får relevant feedback (Nudo & Friel 1999; Winstein et al. 1999). Derudover kan patienterne muligvis ikke have gavn af variabel praksis, før manglende motoriske elementer er genoprettet (Carr & Shepherd 1987), og motorisk genlæring er relateret til fysisk og kognitiv svækkelsesniveau (Cirstea et al. 2006).

Til dato har de fleste undersøgelser kun brugt kliniske mål til at evaluere funktionel forandring (f.eks. Jang et al. 2003) uden at overveje, hvordan bevægelse udføres. Denne undersøgelse vil fokusere på evnen til at skelne mellem, om funktionel forbedring skyldes en stigning i kompensation eller fra ægte motorisk restitution. Dette kan kun gøres ved at korrelere funktionel forbedring (kliniske mål) med ændringer i armmotoriske mønstre gennem detaljeret bevægelsesanalyse (kinematik). Da der er et stort antal mulige kinematiske indikatorer for forbedring, er efterforskerne nødt til at identificere, hvilke mål der er mest indikative for forandring. Dette er et første skridt i bestemmelsen af ​​klinisk meningsfulde resultatmål, der skal bruges i randomiserede kontrolforsøg af effektiviteten af ​​interventioner. Klinisk fremtræden er afgørende for at omsætte viden fra forskningsstudier til evidensbaseret praksis (van Peppen et al. 2007).

B. Studiedesign: 1. Detaljeret plan for undersøgelsen

To grupper af 8 patienter med slagtilfælde vil deltage i et A-B-A design, hvor data fra post-intervention (inden for en uge efter afslutningen af ​​interventionen) og opfølgning (en måned efter afslutningen af ​​interventionen) test vil blive sammenlignet med data. fra to prætests (afholdt i begyndelsen og slutningen af ​​den første uge af undersøgelsen lige før starten af ​​interventionen). Flere kliniske og kinematiske motoriske præstationsresultater vil blive målt for at bestemme, hvilke der bedst beskriver armmotorisk restitution. Dette vil blive gjort ved at sammenligne ændringer i resultater før og efter træning med en gennemsnitlig score på 8 raske frivillige, der matcher alder og køn (optaget i en enkelt session). Overlevere af slagtilfælde vil øve bevægelse i to forskellige træningsmiljøer, der giver forskellige niveauer af motivation og feedback: Træningsmiljø 1 vil blive skabt i et 2D-videobaseret VR-miljø, der vil give høj motivation, Knowledge of Results (KR) om motoriske resultater (dvs. hastighed, præcision) og ikke-specifik Knowledge of Performance (KP) feedback om trunks bevægelse. Miljø 2 vil blive skabt i et fysisk miljø, der kun giver KP feedback, men ingen KR eller yderligere motivation.

Træningsprotokol: Efter baseline-evalueringer (fysisk og kognitiv), vil slagtilfældegrupper øve sig i at pege på 6 standardiserede mål placeret lige uden for rækkevidde (12 forsøg pr. mål) i løbet af en tilegnelsesfase på 15 sessioner fordelt over tre uger (3 sessioner/uge, 72 forsøg /session). Denne øvelsesplan inkorporerer elementer, der er nødvendige for optimal motorisk læring: 1) Varieret øvelse: Selvom bevægelserne ikke er nye motoriske opgaver, bør de genindhentes under slagtilfælde. Vores mål er ikke at lære fagene en ny opgave, men at identificere, hvordan en bevægelse udført suboptimalt kan forbedres med øvelse. 2) Intensiv praksis: Antallet af gentagelser pr. session blev valgt i henhold til undersøgelser af Cirstea og Levin (2000). Således betragtes 72 forsøg pr. session (3 blokke af 24 forsøg, 5 min pause mellem blokkene) som 'intensiv' praksis, hvilket er et nødvendigt element for et vellykket træningsprogram. Efter tilegnelsesfasen, evalueringer, som vil blive gentaget efter 3 måneder for at evaluere fastholdelse og overførsel af motoriske færdigheder.

2. Metoder: Forsøgspersoner Otte forsøgspersoner med slagtilfælde pr. gruppe vil blive rekrutteret. De vil blive matchet for alder og for den oprindelige armmotoriske sværhedsgrad (± 5 point på Fugl-Meyer Arm Assessment). Otte alders- og kønsmatchede raske forsøgspersoner vil blive rekrutteret som kontrolgruppe.

Emnerekruttering: Patienter vil blive rekrutteret fra Haim Sheba Hospitals udskrivningslister ved hjælp af en procedure, der har været på plads siden 2005. Screening vil blive udført af kliniske forskningsmedarbejdere. Potentielle deltagere, der opfylder inklusionskriterierne 1-3 og eksklusionskriterierne, vil få tilsendt et forklarende brev, hvori de opfordres til at kontakte undersøgelsens efterforskere. Der vil blive indhentet informeret samtykke fra hver deltager. Kontrolemner vil blive rekrutteret fra fællesskabet.

Træningsmiljøer: Motivation og feedback: Træning vil blive udført i afdelingen for ergoterapi, som ligger på Sheba Medical Center. Træningsmiljøer vil give os mulighed for at evaluere effekten af ​​at kombinere forskellige grader af motivation og feedback på motorisk resultat. Miljø 1 er yderst motiverende (nyt og sjovt), da træning præsenteres som et spil, hvor eleven forsøger at slå sin egen score i efterfølgende sessioner. Mål præsenteres som bolde i et videobaseret VR-system (Gesture Xtreme). Patienten sidder foran en 36 tommer skærm af 6 målscenen. Patientens billede optages af et videokamera og indsættes i scenen, der vises på monitoren. Opgaven er at pege på hvert af målene, som dukker op i en tilfældig rækkefølge. Feedback vil give relevant information til motorisk læring (KR, KP, spilscore). Miljø 2 inkorporerer det samme antal og disponering af mål som Env. 1 men de vil blive præsenteret i fysiske omgivelser på en træramme foran motivet. KR- og KP-feedback vil blive givet som verbale signaler af forsøgslederen, som det normalt gøres i klinikken. De vil dog ikke være yderligere motiverende oplysninger (spilscore).

Foreløbige resultatmål: Klinisk Før og efter træning i begge slagtilfældegrupper vil blindede evaluatorer måle kliniske scores af armmotorisk svækkelse og funktion (Fugl-Meyer Arm Score, Reaching Performance Scale, Box and Blocks test, Wolf Motor Function Test, Motor Activity Log ) samt kognitiv funktion. Alle tests er valide og pålidelige og bruges regelmæssigt i klinisk praksis.

Kinematisk test: Testopgave og overførselsopgave:

Forskerne vil også registrere kinematiske udfaldsmål, der karakteriserer arm- og kropsbevægelser under rækkevidde (albueforlængelse, horisontal skulderadduktion, skulderfleksion, skulderbladsbevægelser, kropsforskydning).

Vores mål er at fokusere på segment- og ledkinematik under en test og en forflytningsopgave bestående af rækkende bevægelser. Testopgave vil blive optaget. Testmålet vil blive placeret på linje med patientens brystben i en afstand lige over forsøgspersonens armlængde. Testopgaven ligner bevægelser lavet til et af de øvede mål. For at vurdere motorisk læring vil efterforskerne afgøre, om elementer lært i en opgave overføres til andre lignende opgaver. Således vil efterforskerne også vurdere bevægelser foretaget i en Transfer Task, til et mål placeret foran den ipsilaterale skulder 5 centimeter (cm) højere end den øverste række af trænede mål. Overførselsopgaven er derfor en ny bevægelse, som ikke praktiseres under træningen. Stiv kropssegmentel kinematik vil blive registreret fra sæt af 4 passive reflekterende markører (kugler i diameter 0,5 cm) fastgjort til stammen, overarmen og underarmssegmenterne. Dette vil muliggøre beregningen af ​​tre translationelle og tre rotationsfrihedsgrader pr. segment. Ledkinematik vil blive indsamlet fra markører fastgjort på brystbenet, acromion, albue og håndled via exo-skelet rammer. Markørbevægelse vil blive optaget med et kalibreret 3 kamera opto-elektronisk motion-capture system (ProReflex MCU-240, Qualisys) på passende computersoftware (Qualisys, Göteborg, Swe). Dataindsamling (100 Hertz, 2-5 sekunder) vil blive udløst ved bevægelse af hånden fra en central position ved at slippe en mekanisk kontakt. Nøjagtigheden af ​​målingerne af hver markør er inden for en fejl på <0,2 cm.

Som et første trin vil efterforskerne bestemme bevægelsestider, nøjagtighed, glathed, segment- og ledrotationer og hovedkomponenterne i flerledskoordination. Kartesiske koordinater (x,y,z) for hvert segment vil blive opnået fra segmentmarkørsættene. Rådata fra mindst tre markører pr. segment vil blive brugt efter interpolation af manglende markører (5. ordens polynomium). For hvert forsøg vil bevægelsestider og spidshastigheder blive bestemt ud fra endepunkts tangentielle hastighedsspor. Bevægelsestiden er tiden mellem det punkt, hvor tangentialhastigheden overstiger og forbliver over 5 % af dens maksimum og derefter vender tilbage til og forbliver under dette niveau. Bevægelsesnøjagtighed i form af konstant udstrækningsfejl vil blive beregnet som middelafstanden (d) mellem den endelige endepunktsposition (x, y, z) og målets position (x0, y0, z0). Konstante og variable (SD) retningsfejl vil også blive defineret. Bevægelsesglathed vil blive beregnet ud fra den tangentielle hastighedskurve ved hjælp af krumningsindekset (forholdet mellem endepunkts banelængde og længden af ​​en lige linje, der forbinder de indledende og endelige positioner) og antallet af toppe i banebanen. For segment- og ledrotationer vil der blive beregnet vektorer inden for referencekoordinatsystemer for over- og underarmssegmenter.

Ud fra de resulterende segments tyngdepunktsbevægelses- og segmentrotationsdata vil forskellige udfaldsvariable blive beregnet. De mest relevante vil definere ændringer i ydeevne med hensyn til endepunktsbevægelsen og med hensyn til helarmens stilling, især udviklingen af ​​bevægelsen over tid (tidsafledte) og fragmenteringen af ​​armens segmentale bane og stilling. mens man bevæger sig mod de forskellige mål. Yderligere aspekter af bevægelse vil blive undersøgt for at finde de mest passende deskriptorer af armmotorisk ydeevne og ændringer efter de foreslåede kliniske interventioner.

Ændringsscore vil blive beregnet for hvert emne for at bestemme et indeks for forbedring (IP) og et indeks for læring (IL). IP er defineret som ændringen i hver variabel som et forhold mellem post- og prætestværdier. En IP på 1 indikerer ingen ændring, hvorimod negative og positive værdier indikerer, at værdien henholdsvis faldt eller steg. For nogle variabler vil positive forhold indikere forbedring (endepunktshastighed, endepunktglathed, vinkelmål, faseamplituder), mens forbedring for andre vil blive demonstreret ved negative forhold (bevægelsestid, bevægelsespræcision). IL, der bruges til at bestemme, om forsøgspersoner bevarer forbedringer efter træning for hver opfølgningsepoke, defineres som ændringen i variablen ved retention sammenlignet med post-test. IL-værdier på 1 indikerer, at forbedringen opretholdes (ingen ændring), af negativ værdi, at parameteren faldt, og af positiv værdi, at parameteren steg.

Statistisk analyse: For vores første mål vil ændringer i resultatmål blive bestemt ved at sammenligne bevægelsesresultater før og efter erhvervelses- og fastholdelsesfaserne ved to-gentagne målinger blandet design ANOVA (MANOVA) og sammenligne rå midler (tid 1, tid 2, tid) 3, Tid 4) og ændre score (IP, IL) mellem grupper. Efterforskerne vil afgøre, hvilke kinematiske mål, der undergår mest forandring og dermed kan være mest indikative for motorisk restitution (f.eks. stigning i albue- og/eller skulderbevægelse, fald i kropsbevægelser) ved at undersøge, hvilke mål der er mest forskellige mellem træningsgrupper. Efterforskerne forventer, at ændringerne i gruppetræningen i Miljø I er større end ændringerne i fra gruppetræningen i Miljø 2.