Effekterne af et augmented reality-baseret spejlterapisystem hos patienter med apopleksi

Formålet med denne undersøgelse er at udvikle et augmented reality-baseret spejtterapisystem, MirrARm, baseret på sensor-baseret sporing og visuelle refleksionsprincipper, og at undersøge dets effekter på motorisk genopretning af overekstremiteten og funktionelle aktivitetsniveauer hos patienter med apopleksi.

I denne undersøgelse vil personer med apopleksi, der opfylder inklusionskriterierne, blive tilfældigt tildelt to grupper ved hjælp af stratificering baseret på alder, køn og Fugl-Meyer Upper Extremity-scorer. Grupperne vil være Augmented Reality-Based Mirror Therapy-gruppen (AR-MT) og Conventional Mirror Therapy-gruppen (C-MT). Alle deltagere vil modtage konventionel fysioterapitræning i 30 minutter pr. session, tre dage om ugen i otte uger. Deltagere i AR-MT-gruppen vil desuden modtage 30 minutters motionstræning ved hjælp af MirrARm-systemet tre dage om ugen i otte uger, mens deltagere i C-MT-gruppen vil modtage motionstræning ved hjælp af konventionel spejtterapi i samme varighed og frekvens.

I denne undersøgelse vil augmented reality-baseret spejtterapitræning blive leveret ved hjælp af MirrARm-systemet. MirrARm-systemet vil bestå af en 27-tommers computermonitor, en Leap Motion Controller bevægelsessporingssensor og en bærbar computer. Monitoren vil blive placeret på et arbejdsbord og vil vise billeder transmitteret fra den tilsluttede bærbare computer. Leap Motion-sensoren vil også være tilsluttet den bærbare computer og placeret på bordet foran monitoren. Leap Motion-sensoren vil blive brugt til at overføre deltagernes håndbevægelser til skærmen i realtid. Gennem sine softwarefunktioner vil MirrARm-systemet vise bevægelser udført med den ene hånd på skærmen, som om de blev udført af den modsatte hånd.

Softwareinfrastrukturen i MirrARm-systemet vil blive udviklet ved hjælp af Unity 6.1-spilmotoren. Deltagernes håndbevægelser vil blive sporet med høj præcision i et tredimensionelt miljø ved hjælp af Leap Motion-enhedens officielle softwareudviklingskits (SDK'er) og biblioteker. Applikationer vil blive designet ved hjælp af færdige eller tilpassede Unity-assets placeret i et tredimensionalt koordinatsystem i Unity-miljøet, og realistiske fysiske interaktioner vil blive leveret gennem Unity's NVIDIA PhysX-baserede fysikmotor. Driften af applikationen vil blive kontrolleret gennem brugerdefinerede MonoBehaviour-baserede scripts udviklet ved hjælp af C#-programmeringssproget. Disse scripts vil dynamisk manipulere Transform-komponentegenskaber for scenegenstande, herunder position, rotation og skala; behandle brugerinteraktioner gennem event-baserede udløsere; og udføre foruddefinerede funktioner i spilsløjfen. Genstande, der kræver fysisk interaktion, vil blive tildelt Unity's Rigidbody-komponent for at give fysiske egenskaber såsom masse, tyngdekraft og kollisionsreaktioner, og interaktionsregioner vil blive defineret ved hjælp af Collider-komponenter.

Under træningssessioner ved hjælp af MirrARm-systemet vil deltagere med apopleksi sidde foran skærmen på en rygsupportstol og udføre opgaverne inkluderet i gamificerede terapeutiske aktiviteter ved hjælp af deres ikke-påvirkede overekstremitet, mens de observerer disse bevægelser på skærmen, som om de blev udført af den påvirkede overekstremitet.

Fire forskellige aktiviteter, der skal bruges i MirrARm-systemet, er designet af forskerne baseret på bevægelser, der anses for vigtige for overekstremitetens funktionalitet efter apopleksi. Hver aktivitet er designet med tre sværhedsgrader. Deltagere vil udføre hvert niveau i to minutter med en hvileperiode på 30 sekunder mellem niveauerne. De opgaveorienterede aktiviteter i MirrARm-systemet er som følger:

• Terningestabelingsaktivitet (fokuseret på skulderhævning)
• Rækkefølgeaktivitet (fokuseret på albueextension)
• Supination-pronationsaktivitet
• Horisontal ringaktivitet (fokuseret på håndledextension)

Alle deltagere inkluderet i undersøgelsen vil blive vurderet tre gange i interventionsperioden (uge 0, uge 4 og uge 8) ved hjælp af primære og sekundære resultatmål af en blindt vurderende assessor.

Alle statistiske analyser af data opnået fra deltagere vil blive udført ved hjælp af SPSS version 27.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA). Kontinuerte variable vil blive rapporteret som middelværdi ± standardafvigelse, når antagelsen om normal fordeling er opfyldt, og som median (interkvartilområde), når den ikke er. Kategoriske variable vil blive rapporteret som antal (N) og procent (%). Antagelsestjek vil omfatte Shapiro-Wilk-testen for normalitet, Levene's test for varianshomogenitet og Mauchly's test for sfæricitet; i tilfælde af sfæricitetskrænkelse vil Greenhouse-Geisser-korrektionen blive anvendt. Når antagelserne er opfyldt, vil en tovejs blandet design (2×3) variansanalyse (ANOVA) blive udført for hvert resultatmål. Hovedeffekterne af tid og gruppe samt tid × gruppe-interaktionen vil blive testet, og multiple sammenligninger vil blive udført ved hjælp af Bonferroni-korrektion. Effektstørrelser vil blive rapporteret som delvis eta-kvadreret (η²p) med 95 % konfidensintervaller og et signifikansniveau sat til p = 0,05. Når antagelserne ikke er opfyldt, vil ændringer inden for gruppen på tværs af tre tidspunkter blive analyseret ved hjælp af Friedman-testen, efterfulgt af Bonferroni-korrigerede parvise Wilcoxon-tests, hvis signifikante. Sammenligninger mellem grupper vil blive udført ved hjælp af Mann-Whitney U-testen baseret på ændringsscoringer på tværs af tidspunkter. Nonparametriske resultater vil blive rapporteret med effektstørrelser, 95 % konfidensintervaller og et signifikansniveau på p = 0,05.