Effekten af ​​fordybelse i Virtual Reality på øvre lemmers funktionalitet hos forsøgspersoner med Parkinsons sygdom: Randomiseret klinisk forsøg

Parkinsons sygdom (PD) er karakteriseret som en kompleks neurologisk lidelse, med klassiske motoriske symptomer, der hovedsageligt er forbundet med udviklingen af ​​Lewy-legemer i nerveceller og med tabet af dopaminerge neuroner i substantia nigra. Blandt de mest karakteristiske motoriske symptomer på sygdommen er rysten, rigiditet, bradykinesi, postural ustabilitet og gangbesvær inkluderet. Følgelig påvirker sådanne motoriske komorbiditeter patientens liv direkte, påvirker livskvaliteten, øger risikoen for fald og mindsker uafhængigheden generelt. PD er i øjeblikket den næstmest udbredte neurodegenerative sygdom (efter Alzheimers sygdom), med en rate på 14 ramte pr. 100.000 indbyggere; når man tager befolkningen over 65 år i betragtning, stiger værdierne til 160 berørte pr. 100.000 indbyggere. Ca. 60.000 nye tilfælde af PD diagnosticeres hvert år i USA, ud over de mere end en million tilfælde, der allerede er diagnosticeret. I Brasilien anslås det, at 200.000 individer har PD i den generelle befolkning, med en høj forekomst hos personer i alderen mellem 60 og 79 år. Omkring 36.000 nye tilfælde opstår i landet hvert år. Incidensraten for mænd-kvinder varierer mellem 1,3 og 2,0 i de fleste af de registrerede data. I 2012, Noyce et al. analyseret 30 miljøfaktorer, der kunne relateres til udviklingen af ​​PD, heriblandt dem, der var meget signifikante: eksponering for pesticider, tidligere skader på kranieregionen, at bo i et landområde, brug af betablokkere. , arbejdere i landdistrikter og forbrug af vand fra brønde. Blandt de fundne beskyttende faktorer er: rygning, brug af ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler, koffeinforbrug, brug af calciumkanalblokkere og alkoholforbrug. Blandt de genetiske faktorer, der bedst beskrives i litteraturen, er SNCA-generne, som koder for alfa-synuclein-proteinet; mutationer i LRRK2; mutationer i GBA-genet, som koder for beta-Glucocerebrosidase-enzymet, som er den væsentligste genetiske risikofaktor, der indtil da er fundet for udvikling af PD.

Lewy-kroppe blev først beskrevet i 1912 af Friedrich Henrich Lewy, og blev en vigtig patologisk markør for PD. De findes inde i neuroner og består af neurofilamenter med aggregater af alfa-synuclein og ubiquitin. I 2007 viste han gennem undersøgelsen af ​​Wakabayashi, at Lewy-kroppe ikke var direkte relateret til årsagerne til PD, men til dets symptomer.

Generelt er patofysiologien af ​​PD karakteriseret ved et progressivt neuronalt tab af den kompakte del af substantia nigra i mellemhjernen, hvilket kræver et tab på mere end 60 % for at hovedsymptomerne på sygdommen opstår. Men ud over underskuddet i den dopaminerge vej kan andre neurotransmittere også være involveret i patofysiologien af ​​PD. I det noradrenerge system, locus coeruleus, udviser tabet af 50 til 80% af pigmenterede neuroner, ud over reduktionen af ​​neuroner i den dorsale vagus nucleus og i de supraoptiske og paraventrikulære hypothalamuskerner, ledsaget af et fald i funktionen af de noradrenerge projektioner; I det serotonerge system observeres en reduktion på 57,8% af neuroner i den dorsale raphe-kerne; Og i det cholinerge system blev der observeret en reduktion på 50 til 60% af cholinerge neuroner i den dorsale raphe-kerne.

I 2003 gennemførte en undersøgelse udviklet af Braak et al. viste, at PD begynder i Meissners gastriske autonome plexus og i de olfaktoriske neurale ender, forplanter sig til hjernestammen (midthjernen), netop i dorsale vaguskerner, glossopharyngeal nucleus, olfaktoriske og i det mellemliggende område. Derfra er evolutionen opdelt i 5 flere stadier, nemlig: 1 - raphe kerner, gigantocellulær kerne og locus coeruleus; 2 - kompakt del af substantia nigra; 3 - forhjerneområder i den temporale mesocortex; 4 - foreningsområder af den frontale neocortex; 5 - neocortex foreningsområder, præmotoriske og motoriske områder.

De vigtigste motoriske symptomer på PD er bradykinesi, hypokinesi, akinesi, tremor og stivhed, såvel som balance- og gangbesvær. Derudover er kognitive forstyrrelser, hukommelsessvigt, problemer relateret til visuospatial dysfunktion, vanskeligheder med at udføre sekventielle og gentagne bevægelser, frysning og langsomme psykologiske reaktioner ofte til stede. Nedsat skrivning og problemer med stemme og synke hos individer kan også observeres. Blandt de vigtigste kliniske symptomer på PD er tremor, som i omkring 50 % af tilfældene begynder i de distale ekstremiteter. I hvilesituationer er faldet eller forsvinden af ​​dette symptom mærkbart, som vender tilbage, hvis individet opretholder en mere langvarig handling eller kropsholdning. Bradykinesi (langsom bevægelse) skyldes en ubalance mellem de hæmmende og excitatoriske systemer, som følge af fraværet af dopamin i striatum, der primært påvirker automatiske bevægelser, genererer en generel bevægelsesfattigdom og hyppige klage over svaghed. Patienter med PD har en høj chance for at opnå en stilling med deres tyngdepunkt fremad, hvilket genererer en bøjet eller bøjet stilling. Der er også et fald i posturale reflekser, såsom beskyttende forlængelse, balance og opretningsreaktioner. Gangarten præsenterer sig som en langsom, blandende gangart med en forkortet skridtlængde.

Farmakologisk behandling består af lægemidler, der øger intracerebrale koncentrationer af dopamin eller stimulerer dets receptorer. I den første behandlingslinje er Levodopa, som svarer til en umiddelbar forløber for dopamin, som i modsætning til det kan krydse blod-hjerne-barrieren. Bromocriptin, Lissuride, Pergolid og Paramixepol er dopaminreceptor (D-2)-agonistlægemidler, som er dopaminomimetika, der anvendes alene eller sammen med Levodopa. Cardidopa er sædvanligvis forbundet med Levodopa for at lette lægemidlets virkning på centralnervesystemet og dermed mindske dets bivirkninger, såsom kvalme, opkastning, appetitløshed og accelereret hjertefrekvens, ud over at øge dets terapeutiske effektivitet. I den anden behandlingslinje er centrale antikolinergika, som udøver deres terapeutiske virkninger ved at blokere den centrale kolinerge transmission af acetylcholin og genoprette balancen med dopamin. I den tredje behandlingslinje er catechol-o-methyl transferase (COMT) hæmmere, som virker ved at blokere omdannelsen af ​​levodopa til 3-O-methyldopa og dermed øger halveringstiden i plasma og den del af dosis, der når hjernen. Også i den tredje behandlingslinje er irreversible hæmmere af MAO-enzymet type B, som også hæmmer genoptagelsen af ​​dopamin fra det synaptiske rum.

Men selv med en passende farmakologisk behandling til behandling af PD kan patienten stadig udvise betydelige funktionelle tab, som direkte vil påvirke deres daglige aktiviteter og deres deltagelse i samfundet. Den fysioterapeutiske behandling har til formål at sætte individet med PD i stand til at opretholde deres maksimale aktivitets- og mobilitetsniveau, idet den er en supplerende terapi til den isolerede farmakologiske behandling. Fysioterapi anvendt til patienter med PD ender med at fokusere hovedsageligt på: posturale justeringer, forflytningsmanøvrer, forbedring af overekstremiteternes funktion, balance, fysisk kapacitet, kognitiv kapacitet og gang; altid at søge patientens uafhængighed og forbedre deres livskvalitet. Blandt nogle af de adjuverende terapier, der allerede er undersøgt i PD, kan vi nævne: induceret indeslutningsterapi, dans, kampsport, stavgang, akvatiske terapier og musikterapi. Dysfunktioner i øvre ekstremiteter er ofte til stede hos personer med Parkinsons sygdom. Blandt de første motoriske tegn kan vi fremhæve mikrografi og hvilende tremor. Hvilende tremor er defineret som en tremor på 4 til 6 Hertz i frekvens i et lem, der er helt i hvile, som midlertidigt forsvinder under bevægelse og kan forværres i situationer med følelsesmæssig stress. Ledsaget af en langsomhed og gradvist mindre bevægelser (hypokinesi), der karakteriserer bradykinesi, og en ufrivillig stivhed under en passiv bevægelse af et led (tandhjulsfænomen). Et stort tab af manuel fingerfærdighed observeres også, hvilket er uafhængigt af tilstedeværelsen af ​​bradykinesi eller tremor. Dette fænomen er opfundet som "kinetisk apraxia af lemmer", som er et tab af finmotorik, der ikke kan forklares af elementære motoriske mangler, såsom svaghed eller ataksi.

Efterhånden som sygdommen skrider frem, ender sådanne dysfunktioner med at påvirke dagligdagens opgaver såsom at klæde sig på, børste tænder, spise, knappe knapper, bruge mobiltelefoner, og som en konsekvens heraf oplever vi en forværring af livskvaliteten for personer med PD. På trods af de kendte fordele ved dopaminerg terapi til håndtering af PD-symptomer, har den desuden vist sig at være ineffektiv til at forbedre koordinerede arm- og håndbevægelser, som påvirker individets funktionelle rækkevidde og grebsbevægelser.

Blandt de behandlinger, der præsenteres i litteraturen til håndtering af underekstremitetsmangel hos personer med PD, er teknikker baseret på gentagelsestræning i enkelt- og dobbeltopgaver; spejlterapi; tilbageholdenhed-induceret terapi; og sansemotorisk træning. Samt flere publikationer i de senere år har portrætteret brugen af ​​VR til behandling af underekstremitetsmangel hos patienter med PD, hvilket viser lovende resultater på området.

I de senere år er interessen for Virtual Reality (VR) vokset eksponentielt, men teknologien har været brugt i nogle årtier. VR var et udtryk foreslået og populært i 1989 af Jaron Laurier. VR genereres fra computergrafikbehandling, hvor simuleringer af objekter, rum og begivenheder tilbydes til brugerens synsfelt for at efterligne en ægte oplevelse. Ud over det visuelle tilbud kan en auditiv, taktil eller endda lugtkomponent være til stede for at garantere en større multisensorisk stimulus sammen med muligheden for real-time interaktion mellem dem. Der er så en direkte sammenhæng mellem antallet af sensoriske kanaler genereret af computeren, som tilbydes brugeren, og niveauet af fordybelse, der genereres, som kan variere afhængigt af den anvendte type hardware. Det virtuelle miljø kan leveres til brugeren gennem traditionelle skærme i to dimensioner (2D), projiceret gennem briller i tre dimensioner (3D) eller i enheder kaldet Head-mounted display (HMD).

Blandt de elementer, som VR er modelleret i, repræsenterer "Interaktivitet" brugerens evne til aktivt at deltage i den oplevelse, der genereres af VR. Det er påvirket af systemets reaktionsevne, grafik, lyde og frihedsgrader, som gives til brugeren i det virtuelle miljø (AV). "Tilstedeværelse" er opfattelsen af, at miljøet og virtuelle objekter virkelig er der, og at brugeren er indsat mellem dem; I hvilket der ikke er noget, der adskiller "I" og AV. En anden funktion er "Perceived Reality", hvor AV'en til en vis grad ligner den virkelige verden. Endelig kan fordybelse også forstærkes, når der er en følelsesmæssig og/eller kognitiv affektiv komponent under oplevelsen, der er relateret til brugerens iboende faktorer, herunder fysiologiske parametre såsom hjertefrekvens, hudledningsevne og psykologiske faktorer, såsom personlighedstræk ved brugeren.

Derfor kan udtrykket Virtual Reality være mere relateret til brugeroplevelsen end til en enhed i sig selv.

I 1997 foreslog Mel Slater & Sylvia Wilbur også fem karakteristika, som de strukturerer et virtuelt miljø (VE): (a) Inklusiv; henviser til en AV, der eliminerer signaler, der indikerer eksistensen af ​​en fysisk verden adskilt fra den virtuelle verden (f.eks. ekstern støj, joystickvægt); (b) Omfattende; henviser til antallet af stimulerede sensoriske modaliteter (f.eks. taktile, auditive). (c) Omgivende; refererer til den visuelle præsentation af AV'en, herunder det okulære synsfelt (CVO) og den grad, i hvilken den virkelige verden er udelukket (f.eks. hovedmonteret skærm, computerskærm). (d) Levende; henviser til opløsningen og troværdigheden af ​​det billede, der genereres af enheden (f.eks. visuel information); (e) Korrespondent; henviser til, hvordan VE modificeres som reaktion på brugerens perspektiv og handlinger. Brugen af ​​VR er blevet brugt på flere områder, inden for underholdning, professionel træning, militært område, blandt de mest forskellige applikationer. Den første registrering af dets brug inden for det medicinske område går tilbage til begyndelsen af ​​1990'erne, og i øjeblikket har det været meget brugt både til undervisning på sundhedsområdet og til klinisk praksis, og har fundet lovende resultater inden for fysisk og intellektuel rehabilitering.

Den motoriske rehabiliteringsproces er påvirket af tre hovedfaktorer: (a) tidlig intervention; b) opgaveorienteret uddannelse; c) intensitet og gentagelse. Opgaver, der omfatter forskellige sanseprocesser (høre, proprioception, syn, berøring) er nødvendige for at fremme en forbedring af funktionen. En anden vigtig faktor for behandlingens succes er baseret på patientens engagement i de opgaver, der er orienteret til ham, og hans motivation for at udføre dem. Patientengagementet i traditionelle neurologiske rehabiliteringsprogrammer synes dog at være lavt, og ofte synes den intensitetsdosis, der anvendes under sessioner, at være utilstrækkelig til at generere den størst mulige kliniske forbedring. Manglende overholdelse af behandling kan, udover at generere en lav effektivitet i resultatet, have en høj økonomisk omkostning.

I denne sammenhæng viser rehabiliteringsterapi ved hjælp af VR sig at være et levedygtigt alternativ for den neurologiske befolkning, idet den i nogle tilfælde er mere effektiv end den konventionelle terapi, der i vid udstrækning anvendes i dag. VR skiller sig ud for at være en anbefalet teknologisk tilgang til at forbedre bevægelsesindlæring, gennem visuel, auditiv eller taktil feedback, brugeren er i stand til at arbejde både motoriske og kognitive processer på samme tid, gennem et udfordrende og motiverende miljø. . Blandt fordelene ved VR er evnen til at modificere VE til scenarier med reelle patientsituationer og individualisere behandlingsbehov. Derudover kan en ekstern observatør aktivere aktiviteten og registrere hele udførelsen af ​​den opgave, der er foreslået til brugeren, og dermed analysere deres fremskridt. Også i det sidste årti er VR blevet brugt med succes inden for telerehabilitering, en modalitet, der har været i konstant efterspørgsel i de seneste år.

Designsystemer designet i Head-Mounted Display blev først udtænkt i 1960'erne i Utah-transformationen af ​​den dengang første af Ivan Sutherlands grafiske transformation. Det er defineret som en hjelm, hvor billederne ved hjælp af to linser ses af den enkelte, der bærer dem, hvilket gør det muligt at bruge dem til fordybende elbiler i VR. I de sidste årtier, med de billige teknologier, har brugen af ​​HMD'er til VR flere applikationer til den brede offentlighed, inden for uddannelse, underholdning og på det medicinske område. Blandt de HMD-modeller, der er tilgængelige til almindelig offentlig brug, kan vi nævne HTC VIVE (HTC Corporation¸ Taiwan); Valve Index (Valve Corporation¸ Washington, USA); og Meta Quest 2 (Meta Inc.¸Californien, USA). Takket være sensorens bærbarhed og lave pris er LMC velegnet til at udføre øvelser i et terapeutisk og hjemmemiljø uden omfattende overvågning. Meget af den aktuelle litteratur fokuseret på rehabilitering har været at bruge ikke-immersive VR-enheder, og anmeldelser på området peger på et stort hul i undersøgelser, der bruger mere immersive anordninger til behandling af sådanne tilstande. Brugen af ​​en mere fordybende LV til behandling gennem HMD kan være meget mere intuitiv at interagere med end i miljøer projiceret på fladskærme og generere bedre resultater i rehabilitering af de øvre lemmer, reducere ydre distraktioner, øge fokus for den nedsænkede person, og skabe større brugermotivation. På grund af manglen på undersøgelser på området, har den pågældende undersøgelse til formål at undersøge de mulige fordele, som en terapi baseret på en eksponeringsprotokol i forskellige grader af fordybelse i VR påvirker de funktionelle aspekter af de øvre lemmer hos personer med PD.

PD er i øjeblikket den næstmest udbredte neurodegenerative sygdom i verden, og på trods af fremskridt inden for sygdomsbekæmpelse synes motoriske lidelser i øvre lemmer at vise ringe respons på farmakologisk behandling. I de senere år er brugen af ​​VR-baseret neurologisk rehabilitering blevet mere og mere kendt, med teknologiens fremskridt og dens stadig lettere adgang til den brede befolkning. Brugen af ​​VR i rehabilitering har allerede vist sig at være et levedygtigt, sikkert alternativ med lignende eller overlegne resultater i forhold til konventionelle terapier, der er vedtaget af fysioterapeuter og/eller ergoterapeuter. Blandt kendetegnene ved VR, hvor litteraturen allerede beviser dets brug, er individualiseringen af ​​behandlingen, evnen til at modificere den til at efterligne hverdagens opgaver, brugen i telerehabilitering og evnen til at give øjeblikkelig feedback til patienten og terapeuten, karakteristika væsentlige for større effektivitet i en rehabiliteringsprotokol.

På trods af de stigende fremskridt inden for forskning, mangler der stadig undersøgelser med en god metodisk kvalitet på dette område. Derudover peger flere anmeldelser om emnet på manglen på undersøgelser, der sammenligner de forskellige typer fordybelse i behandlingen af ​​neurologiske tilstande. Derudover er der behov for flere kvalitetsstudier for at udvikle retningslinjer for klinisk praksis ved brug af VR, hvilket genererer mere patientsikkerhed og en forbedring af omkostningerne og effektiviteten af ​​behandlingen.

Det generelle formål med undersøgelsen vil være at verificere virkningerne af en interventionsprotokol ved hjælp af en ikke-immersiv Virtual Reality-enhed (Leap Motion Controller og Flat Display) og Immersive Virtual Reality (Leap Motion Controller og HMD) på funktionaliteten af ​​de øvre lemmer af personer med Parkinsons sygdom.