Virtuelle Umgebungen für die vestibuläre Rehabilitation

System: Die Testplattform läuft mit 120 Bildern pro Sekunde entweder mit HTC Vive oder Oculus Rift auf einem Windows 10-Laptop mit 8 GB RAM, Intel i7-7820HK-CPU, Nvidia GTX 1080 Max-Q-GPU und Bose SoundTrue Around-Ear-Kopfhörern II . Die Software wurde in C# mit Unity3D 2018.2.0f1(64-bit) (Unity Technologies, San Francisco, Kalifornien) entwickelt. Das System verwendet SteamVR. Oculus Rift und HTC Vive arbeiten beide mit einer Bildwiederholfrequenz von 90 Hz, einem Sichtfeld von 110 Grad und einem hochauflösenden Video mit einer Auflösung von 1080 x 1200 für jedes Auge. Die Grafiken der U-Bahn-Station, des Flughafen-Terminalgebäudes und der U-Bahn-Züge werden in Maya modelliert und in Unity3D importiert. Der Rest der 3D-Objekte wird in Unity3D modelliert. Das U-Bahnstationsmodell und das Flughafenmodell bilden eine echte U-Bahnstation in New York City und ein echtes Flughafenterminal in den USA nach. Die Inhalte im System sind vollständig über die Benutzerschnittstelle steuerbar (siehe Abbildung 3). Dreidimensionale Sounds wurden mit Wwise Middleware und dem Google Resonance Audio Plugin implementiert. Unter Verwendung der Head-Tracking-Daten wird Audio gemäß der Position des Kopfes des Zuhörers moduliert. Die Technologie ermöglicht die Schaffung einer reichhaltigen Klanglandschaft in alle Richtungen um den Zuhörer herum. Im System verwendete Audio-Assets werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: Klangobjekte und Umgebungen. Tonobjekte werden an die visuellen Objekte in der Szene angehängt und ihre Position ändert sich entsprechend. Zu den Geräuschen gehören: Schritte, Züge, Durchsagen, Autos, Bälle, Flugzeuge usw. Atmosphären werden aus Originalaufnahmen von verschiedenen Orten in New York erzeugt. Dazu gehören verschiedene Hintergrundgeräusche, d. h. Geräusche des Geschwätzes der Menge, entfernter Züge, Wind, Vögel, Verkehr und allgemeiner Raumklang jedes der Räume. Alle im System verwendeten Klänge sind drei unterschiedlichen Intensitätsstufen zugeordnet, die der zunehmenden Komplexität der Klanglandschaft entsprechen.

Datenerfassung: Die erste Bewertungssitzung umfasst eine etablierte posturale Kontrollbewertung, die die Ermittler in ein HMD-Paradigma übersetzt und eine auditive Ebene hinzugefügt haben. Das Protokoll umfasst alle möglichen Kombinationen der folgenden: 2 Stufen der visuellen Störung (statische Sterne; Sterne bewegen sich in AP-Richtung, 0,2 Hz, 0,032 m); 2 Ebenen der Hörstörung (leiser Raum; weißes Rauschen, das von 0 bis 1 dB bei 0,3 Hz wechselt) und 2 Ebenen der Stützfläche (Boden; Memory-Schaum). Jede Szene wird 60 Sekunden lang sein, es gibt 8 Kombinationen und jede wird 3 Mal für insgesamt 24 Versuche wiederholt. Die spektrale Leistungsdichte (PSD) der Schwankung in 3 Frequenzsegmenten wird von einer Laborkraftplatte abgeleitet und dient der Erforschung sensorischer Integrationsmechanismen. Die Teilnehmer werden auch die FGA (primär), VVAS (primär), ABC (beschreibend) und DHI (beschreibend) absolvieren.

Die Teilnehmer werden die Basisbewertung zweimal im Abstand von einer Woche absolvieren, um die Stabilität der Maßnahmen sicherzustellen. Nach den Ausgangsbewertungen werden die Teilnehmer randomisiert einem C.S.I. experimentelle Gruppe (EG, n = 14) oder eine Standardrehabilitationskontrollgruppe (CG, n = 14). Die Teilnehmer beginnen das Interventionsprogramm innerhalb einer Woche nach der zweiten Bewertung. Der Schauplatz wird eine vestibuläre Rehabilitationsklinik in der New York Eye and Ear Infirmary of Mount Sinai sein.

Beide Gruppen: Geeignete Teilnehmer erhalten eine Patientenschulung und ein grundlegendes Heimübungsprogramm (Gang, Gleichgewicht, keine Übungen mit geschlossenen Augen), während sie die Teilnahme an der Studie in Betracht ziehen.

Programmdauer: 8 Wochen, 1 Besuch pro Woche, 30 Minuten lang EG: Progressives immersives Training mit dem C.S.I. Anwendung; Szenen: Beginnen Sie mit den für den Patienten am stärksten ausgeprägten Szenen, führen Sie schließlich alle durch Dauer: Beginnen Sie mit 60 Sekunden, steigern Sie sich im Laufe der Zeit auf bis zu 3 Minuten pro Szene Komplexität: Beginnen Sie minimal, steigern Sie sich allmählich bis zu den komplexesten Aufgaben: Stehen mit unterschiedlicher Unterstützungsbasis (BOS ), Kopfdrehungen (Fortschritt mit Geschwindigkeit, Flugzeuge); Schritt, Drehen CG: Progressive Gang-, Blickstabilitäts- und Gleichgewichtsübungen. Gangart: Gehen mit Kopfdrehungen, Fortschritt mit Reichweite, Geschwindigkeit und Ebenen der Kopfbewegung; Wechsel des Gehens BOS: breit, normal, Tandemblick: Fokus auf ein Ziel, während der Kopf von einer Seite zur anderen / von oben nach unten bewegt wird. Fortschritt mit Geschwindigkeit, Dauer, geschäftigerem Hintergrund, Stehen bis Gehen.

Gleichgewicht: Gleichgewichtsaufgaben im Stehen, Fortschritt mit BOS (breit zu schmal zu Tandem), Auflagefläche, Augen geschlossen, Dauer, Kopfdrehungen.

Progressions-/Regressionsregel für beide Gruppen: Die höchste Herausforderungsstufe, die 60 Sekunden lang ohne Gleichgewichtsverlust (LOB) durchgeführt werden kann; Nicht mehr als moderate Symptome in der Klinik basierend auf dem Simulator-Krankheitsfragebogen; Wenn die Symptome länger als 2 Stunden nach der Sitzung bestehen bleiben, verringern Sie die Intensität beim nächsten Mal. Wenn sich die Symptome sofort verbessert haben, wiederholen Sie die Aufgabe mit der gleichen Intensität und Dauer.

Heimprogramm für beide Gruppen: 8 Wochen, 6 mal pro Woche, zweimal täglich, 10 Minuten lang, Höchste ungefährliche Belastungsstufe (kein LOB, keine verstärkten Symptome) für 60 Sekunden pro Aufgabe Heim-EG: Gang- und Gleichgewichtsübungen, Keine Übungen mit geschlossenen Augen Home CG: Gang-, Blickstabilitäts- und Gleichgewichtsübungen, einschließlich Übungen mit geschlossenen Augen

Innerhalb einer Woche nach Abschluss der 8. Interventionssitzung wird eine Nachbeurteilung durchgeführt, die mit der Ausgangsbeurteilung identisch ist.

Stichprobengröße: Für Ziel 1 rekrutieren die Forscher 28 Patienten und 28 alters- und geschlechtsangepasste Kontrollen. Für die Ziele 2 und 3 werden die 28 Patienten randomisiert in eine experimentelle (N=14) und eine Kontrollgruppe (N=14) eingeteilt. Unter der Annahme von ~20 % Fluktuation im Verlauf der Intervention wird mit 11-12 Teilnehmern pro Interventionsgruppe gerechnet. Angesichts unserer Rekrutierungsgeschichte ist diese Zahl für die Dauer und die Ressourcen des 12-monatigen Pilotstipendiums machbar. Damit bestimmen die Forscher die Stichprobengröße, die für eine zukünftige Studie mit angemessener Power benötigt wird, wie unten beschrieben.

Interne Validität: Um Auswahlverzerrungen zu vermeiden und potenzielle Confounder auszugleichen, verwenden die Ermittler eine Block-Randomisierungsstrategie für Teilnehmer, die das Blockrand-Paket in R.21 verwenden. Dieses Verfahren verwendet einen zweistufigen Prozess: Zuerst wird die Größe des Blocks ausgewählt 2, 4, 6 oder 8; Als nächstes wird ein Block dieser Größe generiert. Daher kann kein Forscher vorhersagen, welcher Gruppe ein Teilnehmer zugeordnet wird, oder diese Zuordnung ändern (d. h. Verschleierung der Zuordnung). Die Teilnehmer werden erst randomisiert in Gruppen eingeteilt, nachdem die Baseline-Bewertung und die Einwilligung zur Teilnahme an der Studie abgeschlossen wurden. Obwohl Teilnehmer und behandelnde Kliniker aufgrund der Art der Intervention nicht für die Gruppenzuordnung verblindet werden können, wird die Voreingenommenheit minimiert, indem die Bewerter nach der Behandlung für den Behandlungsstatus verblindet werden. Um die Abnutzungsverzerrung zu kontrollieren, werden die Ermittler zusätzlich zu einem Intent-to-Treat-Ansatz feststellen, ob Prädiktoren für das Fehlen vorhanden sind. Wenn dies der Fall ist, verwenden die Ermittler ein Mustermischungsmodell, um alle fehlenden Antworten zu multiplizieren (5 Wiederholungen).

Berücksichtigung relevanter biologischer Variablen: Die oben angegebenen Eignungskriterien beziehen sich auf erwachsene Personen mit einseitiger vestibulärer Hypofunktion beiderlei Geschlechts und unterschiedlichen Alters. Die Kontrollgruppe wird hinsichtlich Alter und Geschlecht mit der vestibulären Gruppe abgeglichen. Es wird ein breites Altersspektrum (ab 18 Jahren) rekrutiert. Es ist bekannt, dass Fettleibigkeit die Körperhaltung beeinflusst und Strategien zur Haltungskontrolle verändern kann. Sollte die Stichprobe übergewichtige Personen umfassen, wird das Modell getestet, während das Gewicht angepasst wird. Da die Stichprobe auch ältere Personen umfassen wird, rechnen die Forscher mit zusätzlichen Gesundheitszuständen, die zwischen den Gruppen ähnlich sein werden, z. B. altersbedingter Hörverlust. Die Ausschlusskriterien eliminieren Gesundheitszustände, die für die posturale Kontrolle entscheidend sind, wie z. B.: Sehbehinderung, periphere Neuropathie und andere neurologische Zustände.

Datenanalyse: Ziel 1: Für jeden der vier interessierenden Messwerte (PSD 1-3 und Gesamt-PSD) passen die Forscher ein lineares Modell mit gemischten Effekten an, um die altersangepassten Kontrollen mit Patienten mit vestibulärer Hypofunktion zu vergleichen und dabei die inhärenten zu berücksichtigen mehrstufiges Studiendesign (Person, Bedingungen, Wiederholungen). Die Modelle werden die Haupteffekte der Gruppe, des Sehzustands, des Hörzustands, des Oberflächenzustands sowie deren Wechselwirkungen beinhalten und gleichzeitig an das Alter angepasst werden. P-Werte für die festen Effekte werden durch die Satterthwaite-Näherung für die Freiheitsgrade für die T-Verteilung berechnet. Die Analyse wird nach der Intervention wiederholt, wobei die Gruppenzuordnung und die Werte vor der Intervention angepasst werden. ABC und DHI werden verwendet, um die Probe zu beschreiben.

Ziel 2: Keine statistische Analyse erforderlich. Ziel 3: Zunächst wird nach dem Intent-to-treat-Prinzip ein lineares Regressionsmodell mit VVAS und FGA als primäre abhängige Variable für die Behandlungsgruppe angepasst, wobei die Baseline-Kovariaten (Alter und andere selbstberichtete Fragebogenmaße) kontrolliert werden. um die Genauigkeit der Schätzung des Behandlungseffekts sowie der Ergebnisse vor dem Test zu verbessern. Die potenzielle Wirksamkeit der Intervention wird anhand eines signifikanten Koeffizienten für den Behandlungsstatus bewertet. Zweitens passen die Ermittler, wie oben beschrieben, ein Mustermischungsmodell an, um alle fehlenden Werte zu multiplizieren, und verwenden die Regeln von Rubin, um Koeffizienten und ihre Standardfehler aus den Regressionsmodellen zusammenzufassen, die zu jedem imputierten Datensatz passen. Die aus dieser randomisierten Pilotstudie generierten Daten werden verwendet, um die für zukünftige randomisierte kontrollierte Studien mit ausreichender Power benötigte Stichprobengröße zu berechnen, indem die Differenz der Mittelwerte für die Behandlungsgruppen (d. h. eine zukünftig erwartete Effektgröße) sowie die Varianz der geschätzt werden Primärergebnisse und die Werte anderer Parameter, die zur Berechnung der Trennschärfefunktion erforderlich sind.

Sicherheit und Berichterstattung: Vorarbeiten zeigten minimale bis keine Cyberkrankheit und keine Stürze oder unerwünschte Reaktionen auf das Virtual-Reality-Training. Nur 1 Patient brach aufgrund von Bedenken wegen der Symptome ab. Andere brachen die Teilnahme aufgrund von Angstzuständen, ärztlicher Bitte, Therapieabbruch oder anderen orthopädischen Verletzungen, die nach der Einschreibung aufgetreten sind, ab. In der aktuellen Studie wird Dr. Maura Cosetti, MD, die Durchführung der Studie als vorläufigen DSMB beaufsichtigen und überwachen. Dadurch wird die Sicherheit der Teilnehmer sowie die Gültigkeit und Integrität der Daten gewährleistet. Der PI und Dr. Kelly werden die Sicherheit der Teilnehmer (Stürze, Symptome bei jeder Sitzung) kontinuierlich überwachen und Dr. Cosetti häufig Bericht erstatten. Die Prüfärzte werden bei der Berichterstattung über die Ergebnisse der Studie die Erklärungscheckliste und das Diagramm der Consolidated Standards of Reporting Trials (CONSORT) von 2010 befolgen.