Knie-Biofeedback-Rehabilitationsschnittstelle für die spielbasierte Heimtherapie für Patienten mit Knie-Osteoarthritis (KneeBRIGHT)

Osteoarthritis (OA) ist die häufigste Ursache für Behinderungen in den Vereinigten Staaten. Da Osteoarthritis mit einer Muskelschwäche der unteren Extremitäten einhergeht, ist die auf Quadrizeps und andere Muskelstärkung der unteren Extremitäten ausgerichtete Rehabilitation eine gut etablierte Behandlung für Patienten mit Knie-OA. Die Einhaltung der Übungsroutinen durch die Patienten ist jedoch gering, da es an Anleitungen zu optimalen Protokollen mangelt und das Engagement während der sich wiederholenden Routinen, die die Patienten als ermüdend und langweilig empfinden, gering ist.

Langfristiges Ziel dieser Studie ist die Verbesserung der Knie-OA-Ergebnisse durch effektive und motivierende Rehabilitationsübungen. Das Knee Biofeedback Rehabilitation Interface for Game-based Home Therapy ("KneeBRIGHT")-System kombiniert Elektromyographie (EMG)-Biofeedback mit Videospieltherapie (VGT), um Knie-OA-Patienten ein ansprechendes, effektives Werkzeug für die Durchführung von Rehabilitationsübungen zu Hause bereitzustellen. KneeBRIGHT zielt darauf ab, Patienten mit Knie-OA zu motivieren, durch eine ansprechende, EMG-gesteuerte Videospieltherapie regelmäßige Muskelkräftigungsübungen durchzuführen.

In die Studie werden Teilnehmer im Alter von 40 bis 75 Jahren mit unabhängiger Gehfähigkeit und mit der durch Röntgenaufnahmen gestellten Diagnose Knie-OA und einer Punktzahl von mindestens 2 (von 4) auf dem Kellgren-Lawrence-Klassifikationssystem für OA aufgenommen . Teilnehmer mit psychiatrischen oder kognitiven Beeinträchtigungen (z. B. Demenz), symptomatischen Wirbelsäulen-, Hüft-, Knöchel- oder Fußerkrankungen außer OA, die die Beurteilung des Knies beeinträchtigen würden, werden ausgeschlossen. Teilnehmer mit Gleichgewichts- oder Gleichgewichtsstörungen, peripherer Neuropathie, Hauterkrankungen, die das Anbringen von EMG-Elektroden verhindern, Gefangene, schwangere Frauen (laut Bericht), nicht englischsprachige Personen, Personen mit Seh- und/oder Hörbehinderung werden ebenfalls ausgeschlossen.

Berechtigte Teilnehmer werden zufällig in zwei Gruppen eingeteilt: (1) KneeBRIGHT-Gruppe; (2) Standardrehabilitationsgruppe. Beide Gruppen werden einer Grundlinien- und Folgeuntersuchung unterzogen, um die von den Patienten berichteten Ergebnisse und die Muskelkraft der Oberschenkel zu messen. Die Teilnehmer beider Gruppen durchlaufen ein 12-wöchiges Programm mit 3 Trainingseinheiten pro Woche, das eine Kombination aus persönlichen und zu Hause Sitzungen umfasst

Beide Gruppen durchlaufen das gleiche Rehabilitationsprotokoll, das mit Sitzungen beginnt, die in der Klinik vom Physiotherapeuten des Studienteams überwacht werden, und nach und nach werden Sitzungen zu Hause hinzugefügt. Die Teilnehmer der KneeBRIGHT-Gruppe werden die Quadrizeps-Kräftigungsübungen mit den auf Videospielen basierenden Aktivitäten durchführen. Die EMG-Biofeedback-Einheiten und das Videospiel mit Laptop werden den Probanden für den Heimgebrauch zur Verfügung gestellt. Die Probanden erhalten Anweisungen zur Anwendung des EMG-Biofeedback-Geräts und zur Verwendung des Videospiels. Die KneeBRIGHT-Spielaktivitäten bestehen aus einer Einführung des Spielers in die virtuelle Welt und die Missionen, der Spieler passt den persönlichen Avatar an und führt eine Reihe von Kalibrierungskontraktionen und Übungsübungen durch, um sich mit der Spielsteuerung vertraut zu machen. Durch das EMG-System werden die Muskelkontraktionen eines Spielers in physische Bewegungen des Avatars und die Steuerung von Fahrzeugen innerhalb der virtuellen Umgebung übersetzt. Jede Quest-Herausforderung ist so konzipiert, dass sie das Spielen in einer sitzenden, auf dem Rücken liegenden, unterstützten stehenden oder freistehenden Position ermöglicht, basierend auf dem physischen Status einer Person. Benutzerinteraktionen mit dem Spiel beinhalten Kniestreckübungen und funktionelle Bewegungen, die optimale therapeutische Vorteile bieten.

Die Teilnehmer beider Gruppen durchlaufen eine Kombination aus Sitzungen zu Hause und in der Klinik. Das Protokoll beginnt mit sechs Klinikbesuchen, um die Vertrautheit mit den Trainingsroutinen und -geräten zu maximieren. Heimsitzungen werden nach 2 Wochen in der Rehabilitation hinzugefügt. Die Sitzungen bestehen aus Aufwärm-, Kräftigungs-, Gleichgewichts-, Präzisions- und sanften Dehnungsübungen. Die Kräftigungsübungen konzentrieren sich auf den Quadrizeps, die Kniesehne, die Waden- und Gesäßmuskulatur. Die Dehnungsübungen konzentrieren sich auf den Quadrizeps, die hintere Oberschenkelmuskulatur und die Wadenmuskulatur. Der Fortschritt wird von den Rehabilitationsprinzipien und der Reaktion der Teilnehmer auf die Übung geleitet. Die Menge dieser Übungen hängt davon ab, wie sie das Thema fühlen lassen. Das Rehabilitationsprogramm ermöglicht es dem Patienten, die Menge an Übungen zu erhöhen, die er ausführen kann. Die Übungen werden eingeschränkt, wenn sich das Subjekt unwohl fühlt. Insgesamt besteht das Protokoll aus insgesamt 36 Sitzungen, 20 in Kliniksitzungen und 16 Sitzungen zu Hause.

Ergebnismessungen vor und nach der Intervention werden verglichen, um die Wirksamkeit zu untersuchen. Die Technologieakzeptanz wird auch bei Patienten untersucht, die in die KneeBRIGHT-Gruppe randomisiert wurden.

Insgesamt hat KneeBRIGHT das Potenzial, die OA-Rehabilitation erheblich zu verbessern, indem es die funktionelle Erholung durch körperliches Üben spezifischer, adaptiver Übungen verbessert und die Einhaltung durch unterhaltsame Spiele und Leistungsfeedback fördert. Die Verwendung des KneeBRIGHT-Systems in der Teletherapie kann den Zugang zu abgelegenen/unterversorgten Gebieten verbessern und die Reichweite bestehender Rehabilitationseinrichtungen erweitern.

Statistische Analyse Die Kniefunktion, die vor der Studie anhand des zusammengesetzten KOOS-Scores bewertet wurde, wird mit dem nach der Intervention aufgezeichneten KOOS-Score verglichen, um die primäre Hypothese zu testen, dass Patienten, die die KneeBRIGHT-Übung durchführen, die Kniefunktion im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant verbessern werden. KOOS-Scores vor dem Eingriff werden von den Scores nach dem Eingriff subtrahiert, um einen Satz von Delta-Werten zu erzeugen. Diese Delta-Werte werden mittels Analysis of Covariance (ANCOVA) analysiert. Als Ablehnungskriterium wird eine p ≤ 0,05-Entscheidungsregel verwendet.

Die Ergebnisse des Fragebogens werden verwendet, um die Hypothese zu testen, dass Patienten, die das KneeBRIGHT-System verwenden, im Vergleich zu Patienten, die eine herkömmliche Trainingsroutine durchführen, ein höheres Maß an Engagement zeigen. Die Punktzahlen des Fragebogens werden gezählt, um zusammengesetzte Punktzahlen zu erstellen. Diese zusammengesetzten Werte werden über ein lineares gemischtes Modell analysiert. Als Nullhypothesen-Zurückweisungskriterium wird eine Entscheidungsregel von p ≤ 0,05 verwendet.

Die zeitlichen Daten der Hausbesuche werden analysiert, indem die Trainingsminuten mit dem KneeBRIGHT-System mit den Trainingsminuten mit dem Standard-Trainingsprogramm in der Kontrollgruppe verglichen werden, um die Hypothese zu testen, dass die Trainingsdauer mit dem KneeBRIGHT-System länger ist. Die durchschnittliche Nutzungszeit auf jedem System wird über den gepaarten t-Test nach Student analysiert, wobei P v ≤ 0,05 als Nullhypothese-Ablehnungskriterium gilt.