Traditionelles Gleichgewicht vs. vibrotaktiles Feedback-Training für die Vestibularrehabilitation

Eine traumatische Hirnverletzung (TBI) liegt vor, wenn ein körperliches Trauma vorübergehende oder dauerhafte neurologische Schäden verursacht. In einigen Fällen können die Symptome über einen längeren Zeitraum anhalten und zu einer Behinderung führen. Schwindel und Schwindel sind mit fast allen berichteten Studien zu leichten traumatischen Hirnverletzungen (mTBI) verbunden und stellen eine wesentliche und funktionseinschränkende Komponente der Gesamtbehinderung dar.

TBI ist eines der vielen Risiken, denen Militärangehörige bei Kampfhandlungen ausgesetzt sind. In einer Umfrage der RAND Corporation unter Militärangehörigen, die im Irak oder in Afghanistan stationiert waren, gaben 19 % an, dass sie wahrscheinlich traumatische Verletzungen erlitten hätten. Schwindel und Schwindel sind mit fast allen berichteten Studien zu mTBI verbunden und stellen einen erheblichen und schwächenden Bestandteil der Gesamtbehinderung dar. mTBI werden derzeit sowohl durch Explosions- als auch durch Aufprallverletzungen verursacht, die zu unterschiedlichen Behinderungen führen. Zu den offensichtlichen Symptomen können Gleichgewichts- und räumliche Desorientierungsprobleme (Schwindel) im Zusammenhang mit Vestibularstörungen, Sehstörungen, Innenohrödemen und/oder anderen sensorischen Integrationsdefiziten gehören.

Die Behandlung dieser besonderen Bevölkerungsgruppe bringt mehrere Herausforderungen mit sich, darunter: 1) Schwierigkeiten bei der frühzeitigen und spezifischen Beurteilung von Verletzungen, 2) die Festlegung geeigneter Maßnahmen für die Wiedereingliederung in den Dienst, 3) die Auswahl wirksamer individueller Gleichgewichtsrehabilitations- und Behandlungsinstrumente, 4) längere Rehabilitationsdauer und unsichere messbare Endpunkte. Die Gruppe ist auch hinsichtlich der Art und des Ausmaßes von Gleichgewichtsdefiziten und kognitiven und/oder damit verbundenen psychologischen Beeinträchtigungen sehr unterschiedlich. Es scheint, dass fast alle Patienten mit mTBI eine gewisse Anfälligkeit für Vestibular- oder Vestibular-/Augenstörungen aufweisen.

Nach der Feststellung des Ungleichgewichts erfolgt die Rehabilitation häufig in Form einer heilsamen Physiotherapie (PT). Um eine Veränderung der Mobilität durch Standard-Physiotherapie zu bewirken, werden sensorische und motorische Systeme durch Übungen „gewöhnt“, mit der Hoffnung, das System zu rehabilitieren und zu „kompensieren“, indem der Patient angewiesen wird, die mit einer Aufgabe verbundenen Fähigkeiten zu ändern. Eine Kompensation (ohne unmittelbare sensorische Rückmeldung) ist problematisch und anfällig für Interpretationen und Fehler durch den Patienten (und das Pflegepersonal), da sie möglicherweise nicht auf die zugrunde liegenden Probleme eingeht und möglicherweise keinen langfristigen therapeutischen Nutzen bringt. Außerdem gibt es nur einen sehr begrenzten Pool an Ärzten, die sich auf die Behandlung neurologischer Probleme infolge von Hirnverletzungen spezialisiert haben. Individuelle Behandlungsprogramme zur Vestibularisrehabilitation werden von diesen spezialisierten Physiotherapeuten entworfen, die auch die Genesung jedes Patienten überwachen und daran teilnehmen. Dieser Ansatz ist arbeitsintensiv und zeitaufwändig (häufig sind bis zu 14 Wochen Therapie erforderlich) und einige Patienten erholen sich nicht vollständig.

Das übergeordnete Ziel dieser Forschungsanstrengungen besteht darin, neuartige Kombinationen aus multimodalem sensorisch geführtem Feedback (insbesondere taktil) und traditioneller Vestibularis-Rehabilitation zur Umschulung von Militärpersonal zu nutzen, das unter Gleichgewichtsstörungen infolge von mTBI leidet. Das therapeutische Ziel des Forschers besteht darin, eine Technologie zu testen, die den Patienten in kürzester Zeit auf ein Gleichgewichtsniveau zurückführt, das mit der Rückkehr in die Gemeinschaft und/oder zum Militärdienst vereinbar ist.

Der Tastsinn ist untrennbar mit dem neuromotorischen Kanal verbunden, sowohl im Reflex- als auch im höheren kognitiven Bereich, wodurch er in einzigartiger Weise mit Orientierung und Lokalisierung verknüpft ist. Vibrationstaktile Arrays sind daher intuitiv und stellen einen effektiven sensorischen Feedbackweg dar.

Neuere Forschungen haben außerdem gezeigt, dass taktile Hinweise eine deutlich schnellere und genauere Leistung erbringen als vergleichbare räumliche akustische Hinweise. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass dieser Befund über eine Vielzahl von Körperausrichtungen hinweg relativ stabil ist, selbst wenn eine räumliche Verschiebung erforderlich ist und unter physiologischem Stress.

Im Rahmen eines SBIR der Phase I und der aktuellen Phase II hat Engineering Acoustics Inc. das Sensory Kinetics (SK) Balance System entwickelt. Im SK-System bewegen sich Patienten auf einer Kraftplattform (siehe Abbildung 1), während Bewegungs- und Haltungsdaten von fortschrittlicher Software interpretiert und auf ein tragbares vibrotaktiles Gürtelarray und eine visuelle Anzeige abgebildet werden. Vibrotaktile Hinweise bieten dem Patienten kontinuierliches und sofortiges Feedback, das seine Haltungs- und Mobilitätsentscheidungen ergänzt. Die Forscher glauben, dass vibrotaktiles Feedback das räumliche Bewusstsein und damit die Mobilität erheblich steigern kann. Darüber hinaus stellt die Fähigkeit des Gehirns, funktionelle Bewegungsaktivitäten neu zu organisieren und neu zu erlernen, einen interessanten potenziellen Weg für die Beibehaltung erlernter funktioneller Mobilitätsstrategien dar. Bei der vibrotaktilen Signalisierung handelt es sich um kurzzeitige Ausbrüche mechanischer Vibration von Aktuatoren oder Taktoren, die in einem Körper montiert sind Oberkörper getragener Gürtel. Mithilfe eines Kraftmessplattensensors und Kamerasensoren wird die Position der Person gemessen und berechnet. Das computergestützte System wird dann im Rahmen des physiotherapeutischen Gleichgewichtstrainings eingesetzt, um das Gleichgewicht des Patienten zu verbessern und möglicherweise sein Sturzrisiko zu verringern.