Effekt af opgavespecifik træning i en Augmented Reality-kontekst på øvre lemmerfunktion og aktiviteter hos børn med spastisk cerebral parese (INTERACT)

Cerebral Parese (CP) er defineret som en gruppe af permanente forstyrrelser i bevægelses- og holdningsudvikling, forårsaget af ikke-progressive hjerneskader på fosterets eller udviklende hjerne. Prævalensen er 2,3 til 3,7 promille børn født i lav- og mellemindkomstlande, og 1,6 til 2,9 promille børn i udviklede lande.

De motoriske svækkelser, der er til stede hos børn med CP, anses for at være mere komplekse i de øvre lemmer og er repræsenteret ved ændringer i proprioception, selektiv motorisk kontrol, tilstedeværelse af spasticitet, nedsat rækkevidde af ledbevægelser, muskelstyrke og motoriske koordinationsmangel. Disse citerede strukturelle og funktionelle svækkelser fører til begrænsninger i udførelsen af ​​aktiviteter, såsom at nå og gribe, objektmanipulation og dagligdags aktiviteter.

Når man ved, at børn med CP udviser mangler i den motoriske funktion i de øvre lemmer, er det vigtigt at udføre passende indgreb. I dette tilfælde spiller fysioterapi en vigtig rolle i rehabiliteringen af ​​børn med CP, men det er nødvendigt at implementere stærkt anbefalede tilgange. Litteraturen peger på niveauet af evidens for at forbedre motorisk funktion og opgaveudførelse hos børn og unge med CP, og fremhæver specifik opgavetræning, som er angivet med et grønt signal om videnskabelig evidens og en stærk anbefalingsstyrke.

Rehabilitering til genopretning af funktion og motoriske aktiviteter, der involverer de øvre lemmer hos børn med CP, bør således fokusere på udøvelse af specifikke opgaver, der bruges i dagligdagen og virkelige miljøer, der er målrettet. Nylige anbefalinger indikerer dog, at hjælpeinterventioner, når de kombineres med specifik opgavetræning, giver bedre resultater. En ny form for intervention, der udvider teknologien til rehabilitering og kan forbindes med specifik opgavetræning, er augmented reality (AR) terapi. AR er blevet en effektiv interventionsstrategi, fordi den fremmer motivation og interaktion mellem den virkelige verden og det digitale indholdsunivers, hvor begge komplementerer hinanden. Det er blevet rapporteret, at AR-træning forbedrer motorikken og giver mulighed for billig genoptræning, som også kan gennemføres i hjemmet. Det er dog vigtigt at fremhæve, at undersøgelser af AR er sparsomme og afslører huller i litteraturen, der skal udfyldes.

I betragtning af behovet for at udfylde disse huller, er formålet med denne undersøgelse at verificere virkningerne af en specifik opgavetræningsprotokol forbundet med augmented reality (INTERACT-protokol) på funktionen og aktiviteterne af de øvre lemmer hos børn diagnosticeret med spastisk cerebral parese.

Studiet vil således bidrage med ny evidens for funktionel træning hos børn med CP. Udtrykket INTERACT er afledt af det engelske akronym, der er en protokol for individualiserede øvelser (I - individualiseret); opgavespecifik (T - opgavespecifik); med miljøberigelse (E - miljøberigelse); udnyttelse af forstærkede og virkelige virkeligheder (RA - virkelige og forstærkede virkeligheder); og gennemføres aktivt (akt - aktiv træning). INTERACT-protokollen vil følge principperne for motorisk læring og vil blive udført med et billigt AR-udstyr udviklet til rehabilitering og et forslag til miljøberigelse med indsættelse af virkelige og virtuelle objekter i det terapeutiske miljø.

Specifikke mål:

For at sammenligne virkningerne af INTERACT-protokollen med konventionel fysioterapibehandling hos børn med spastisk CP:

1. På de spatio-temporelle og vinkelparametre for manuel rækkeviddebevægelse;
2. Om rekreative aktiviteter, der involverer de øvre lemmer (UL);
3. Om overførsel af læring, gennem gevinst i udførelsen af ​​daglige aktiviteter, der involverer de øvre lemmer;
4. Om motorisk læring fastholdelse, efter en to-måneders opfølgningsperiode uden intervention;
5. På posturalt svaj under sidde-til-stå-bevægelsen (med og uden dobbeltmotoriske opgaver) og under funktionel rækkevidde i stående.

Hypoteser:

Det forventes, at deltagere i INTERACT-protokolgruppen vil:

1. Forbedre spatio-temporale og vinkelparametre for manuel rækkeviddebevægelse, hvilket indikerer bedre motorisk kontrol;
2. Forbedre i rekreative aktiviteter, der involverer de øvre lemmer;
3. Forbedre ydeevne i aktiviteter, der involverer de øvre lemmer (overførsel af læring til daglige aktiviteter);
4. Bevar motorisk indlæring efter to måneder efter træning;
5. Reducer posturalt svaj under sidde-til-stå-bevægelse og med dobbeltmotoriske opgaver og under funktionel rækkevidde i stående.

Eksempel på beregning:

Det blev udført på forhånd ved hjælp af G*Power-softwaren. Effektstørrelsen blev bestemt ud fra dataene (DASH-skalaen) opnået i undersøgelsen af ​​Malick et al. (2022a), hvor der blev udført en AR-intervention til aktiviteter i overekstremiteterne. Til stikprøveberegningen blev der således taget hensyn til en effektstørrelse på 1,03, en statistisk styrke på 90 %, et konfidensinterval på 85 % og en statistisk signifikans på 5 % i en uafhængig t-testanalyse. Stikprøveberegningen resulterede i i alt 34 deltagere. For at sikre et tilstrækkeligt antal deltagere ved afslutningen af ​​undersøgelsen, blev inklusion af 4 flere deltagere etableret, for at tage højde for en estimeret nedslidning på ca. 10%. Således blev fordelingen af ​​19 deltagere i hver af de to grupper fastlagt.

Deltagere:

Studiet vil bestå af børn med en medicinsk diagnose unilateral og bilateral spastisk CP, med et GMFCS (Gross Motor Function Classification System) niveau I og II, af begge køn, og i alderen mellem 6 og 12 år.

Randomisering:

Børn vil blive tilfældigt fordelt til de to interventionsgrupper ved hjælp af et elektronisk tildelingssystem: www.sealedenvelope.com. Børnene vil blive allokeret til gruppen ved blokrandomisering af 6, stratificeret efter GMFCS- og MACS-niveauer.

Generelle procedurer:

Hver deltager vil blive evalueret. Først vil forældrene blive præsenteret for Informed Consent Form, som formaliserer deres samtykke og barnets deltagelse i projektet. Børnene vil også underskrive den informerede samtykkeformular, som på en mindre kompleks måde forklarer hele undersøgelsesproceduren og de trin, barnet skal igennem, og barnet skal give samtykke. Frivillige fra begge interventionsgrupper vil blive inviteret til at deltage i undersøgelsen gennem annoncer på sociale medier, såsom Facebook, Instagram og radio, samt fysioterapiklinikker, der accepterer at offentliggøre forskningen ved at distribuere flyers. Hvis der er interesse fra børnene og deres værger, vil klinikken give forskernes kontaktoplysninger, så interesserede kan kontakte forskerne.

Intervention:

Både den konventionelle fysioterapibehandling og den eksperimentelle behandling (INTERACT-protokollen) vil blive gennemført over en periode på 4 uger, 3 gange om ugen, med 1 time og 20 minutters træning om dagen, af fysioterapeuter med erfaring i neuropædiatri og uddannet i denne protokol. Det er vigtigt at understrege, at valget af frekvens på 3 træningspas om ugen er baseret på den træning, der typisk bruges i rehabiliteringsmiljøer i Brasilien, hvilket anses for muligt for børn og deres familier. Dette valg af frekvens var også baseret på anbefalinger fundet i litteraturen, såsom dem af Bailes et al. (2008) og McCoy et al. (2020), der anbefaler mindst 2 sessioner om ugen.

Behandlingsprotokoller:

Først vil målene blive udvalgt. PEDI-CAT-instrumentet (daglige aktiviteter og mobilitetsdomæner) har billeder i applikationsmanualen, som vil blive brugt til udvælgelse og visualisering af mål.

INTERACT-protokol:

Protokollen vil blive eksekveret ved hjælp af augmented reality-spil gennem augmented reality-software kaldet BRAINN_XR. Softwaren bruger et RGB-kamera, et værktøj med elektroniske komponenter og sensorer, der er i stand til at spore barnets bevægelser og bevægelser i realtid. Barnet vil i første omgang være i en afstand på 1,8m til 2,5m fra RGB-kameraet, med en højde på 0,6m til 1,2m fra jorden, for at få deres krop sporet og interagere med spillets grænseflade. Det virkelige billede af barnet projiceres ind i spillet, hvilket muliggør visualisering af både spillet og barnet på skærmen.

Softwaren har forskellige spil, inklusive puslespillet. Spillet vil blive projiceret op på væggen ved hjælp af en projektor, og afhængigt af barnets afstand fra spillet, for eksempel større afstand, vil brikkerne være længere og højere eller lavere, hvilket dirigerer mere komplekse kropsbevægelser som at sidde på hug, træde på en skridt, lateral gang og funktionel rækkevidde ud over støttebasen. Dette giver mulighed for variationer i aktiviteter, der involverer hele kroppen. Spillet giver også auditiv feedback, når hver brik er monteret, og antallet af hits og "Tillykke" i slutningen af ​​spillet.

Spiltrin:

Først vil temaet, eller den legende del af spillet, blive indstillet efter deltagerens præferencer.

For at starte spillet vil deltageren vælge, hvilket lem de vil begynde at lege med, højre eller venstre, og forskeren vil vælge udfordringerne med antallet af brikker, placering af brikkerne, miljøberigelse ved at indsætte rigtige objekter i den virtuelle spil, såsom trin, bænke i forskellige højder, puslespilsbrikker, blandt andre.

Et eksempel på et spil: et virtuelt puslespil, der kræver bevægelser såsom at samle en brik op i bunden af ​​skærmen og tage den til det passende sted øverst på skærmen. Mens deltageren interagerer med det virtuelle miljø, kan de også udforske deres omgivelser og udføre forskellige bevægelser med hele kroppen, alt efter spillets krav.

Kontrolgruppeintervention:

Denne gruppe vil modtage behandling af den fysioterapeut, der er ansvarlig for interventionsklinikken. Behandlingen vil sigte mod styrkelse, aktiv udstrækning og biomekanisk tilpasning. De anvendte ressourcer vil være dem, der typisk anvendes i fysioterapiklinikker, såsom schweiziske bolde, bænke, håndvægte, vægstænger og ruller mv. Med klinikkens tilladelse vil deltagernes registreringer blive overvåget ugentligt for at kontrollere, hvilke typer øvelser de udfører. Vi vil tilbyde INTERACT-behandlingen til denne gruppe, hvis den viser større effektivitet med hensyn til de vurderede resultater.

Dataanalyse SPSS 17 software vil blive brugt. Undersøgelsens hovedfokus er sammenligning af resultater mellem grupperne ved begyndelsen og slutningen af ​​interventionen.

En intention-to-treat-analyse vil blive anvendt (inklusive alle deltagere, uanset procentdelen af ​​tilslutning til behandlingen). Deskriptiv analyse vil blive udført for kontinuerlige og diskrete data (middelværdi og standardafvigelse (SD)). Kontinuerlige og diskrete data, der ikke følger en normalfordeling, selv efter datatransformation, vil blive analyseret ved hjælp af ikke-parametriske metoder.

En MANOVA vil blive anvendt til at sammenligne midlerne for resultaterne af de eksperimentelle og konventionelle behandlinger. I begge grupper, for hver variabel af interesse, vil deltaet af ændringen mellem slutningen og begyndelsen af ​​interventionen (Final score - Initial score) blive beregnet. Deltaet vil blive brugt i alle sammenligningsanalyser. Intragruppeændringer på tværs af de tre vurderinger vil bruge gentagne mål MANOVA. Tukeys post hoc test vil blive brugt (sammenligning mellem vurdering før behandling, efter behandling og retention (2 måneder efter afslutning af behandlingen)). Niveauet for statistisk signifikans vil blive fastsat til 5 %.