Embodiment in Virtual Reality als telemedizinisches digitales Therapeutikum zur Behandlung chronischer Schulterschmerzen

Dieses Studienprotokoll wurde in Übereinstimmung mit den ethischen Standards der Deklaration von Helsinki durchgeführt und von ADVARRA, einem unabhängigen institutionellen Prüfgremium, genehmigt. Zehn Patienten mit chronischen Schulterschmerzen (7 Frauen, 3 Männer, Durchschnittsalter = 48,44 Jahre) gaben vor der Teilnahme an der Studie eine schriftliche Einverständniserklärung ab. Acht Patienten stellten sich mit chronischen Schmerzen der linken Schulter und zwei mit chronischen Schulterschmerzen der rechten vor. Die Patienten wurden aus einer lokalen Schmerzklinik rekrutiert. Patienten wurden ausgeschlossen, wenn sie über eine Vorgeschichte von Reisekrankheit, Krampfanfällen oder kognitiven Beeinträchtigungen berichteten. Insgesamt wurden 21 Patienten auf Eignung geprüft. Zwei Patienten wurden vor der Teilnahme wegen einer Vorgeschichte von Schwindel oder Reisekrankheit ausgeschlossen, und einer wurde aufgrund von Farbenblindheit ausgeschlossen. Vier Patienten lehnten die Teilnahme vor Beginn der Behandlung ab. Vier Patienten wurden aufgrund bevorstehender geplanter Operationen ausgeschlossen, die sie daran hindern würden, das Studienprotokoll abzuschließen (siehe Abbildung 1 Konsortialdiagramm).

Patienten, die sich freiwillig zur Teilnahme an der Studie bereit erklärten, erhielten ein drahtloses, am Kopf montiertes VR-Display (HMD) von Oculus Quest mit sechs Freiheitsgraden und Handsteuerungen. Den Patienten wurde ein Gesundheitscoach zugeteilt, der sie bei der Verwendung der VR-Hardware unterstützte. Der Gesundheitscoach traf sich mit den Patienten über eine HIPAA-konforme Telemedizin-Video-Chat-Plattform. Die Patienten wurden in die sichere Verwendung des VR-Headsets und der Handsteuerungen eingewiesen und darin unterwiesen, wie sie den sicheren Spielwächter des Oculus Quest VR-Systems erstellen und das HMD mit einem Heim-WLAN verbinden. Nachdem die Patienten bestätigt hatten, dass sie sich mit Oculus Quest wohlfühlen, wurde ihnen geraten, über einen Zeitraum von acht Wochen drei Sitzungen der funktionellen Rehabilitation in VR-Übungen pro Woche zu absolvieren. Alle Funktionsrehabilitationsübungen wurden von jedem Patienten selbst durchgeführt. Der Coach führte mit jedem Patienten einmal pro Woche telemedizinische Video-Chat-Sitzungen durch und verwaltete einen strukturierten Lehrplan, der schmerzneurologische Aufklärung, Zielsetzung, Anweisungen für Tempo und Einstufung sowie das Management von Schüben umfasste.

Funktionelle Rehabilitationsübungen wurden durch KarunaHOME (Karuna Labs, Inc, San Francisco, CA) durchgeführt. KarunaHOME ist eine Virtual-Reality-Software, die im Rahmen von Oculus Quest bereitgestellt wird, um Rehabilitationsübungen in den Häusern der Patienten anzubieten. Das KarunaHOME Virtual Embodiment Training™ besteht aus fünf funktionellen Rehabilitationsübungen, die auf den Prinzipien der abgestuften Exposition und der Spiegeltherapie basieren.

Jede Sitzung der funktionellen Rehabilitation begann mit einer Kalibrierungsübung, bei der der Bewegungsbereich der Schulter für Flexion, Scaption und Abduktion gemessen wurde (Abbildung 2). Die Kalibrierungsübung schritt nacheinander durch Schulterflexion, Schulterscaption und Schulterabduktion auf jeder Seite fort. Der Patient wurde in VR angewiesen, drei Wiederholungen innerhalb eines angenehmen Bereichs durchzuführen. Die Kalibrierungsübung war eine Messung des komfortablen Bewegungsbereichs eines Patienten für Flexion, Scaption und Abduktion und wurde verwendet, um die Grenzen nachfolgender Übungen festzulegen, sodass sich der Patient während der Sitzung an diesem Tag nicht über seinen komfortablen Bereich hinaus bewegte. Die zweite Übung war eine funktionelle Bewegungsübung, die die Flexion, Scaption und Abduktion der Schulter förderte, während sie mit einer Reach-and-Grip-Aufgabe beschäftigt war. Die Patienten griffen nach einer Kugel in Form einer schwebenden Lotusblume, die in der virtuellen Umgebung vor dem Patienten positioniert war. Die Patienten ergriffen die Kugel, indem sie die Handsteuerung bewegten, was der Bewegung des Arms des virtuellen Avatars entsprach, und drückten dann den Abzug der Oculus Quest-Handsteuerung mit dem Zeigefinger, um die Kugel in einen Teich zu werfen, indem sie entweder einen Überhand- oder einen Unterhandwurf erzeugten Bewegung und Loslassen des Abzugs. Die zweite Übung beinhaltete auch eine spiegelbildliche Feedback-Manipulation (MVF), bei der sich das kontralaterale Glied des Avatars relativ zur Bewegung des Patienten bewegte. Wenn der Patient beispielsweise seinen rechten Arm bewegte, sah er, wie sich der linke Arm des verkörperten Avatars bewegte. MVF wurde für die Hälfte der Dauer jeder Übung verwendet. Die dritte Übung war eine Reichweiten- und Greifübung, bei der die Patienten nach bunten Blumen griffen, indem sie die Handsteuerung bewegten, um den Arm des virtuellen Avatars vor ihrem verkörperten virtuellen Avatar zu positionieren. Das Ziel dieser Übung war es, Blumen der gleichen Farbe in Gruppen von drei oder mehr zusammenzubringen. Der Patient greift nach einer Blume, um sie zu entfernen, und dann fallen die Blumen darüber an ihren Platz. Die Übung erforderte, dass die Patienten eine maximale Höhe erreichten, indem sie weiterhin Blumen entfernten. Die vierte Übung war eine Malübung zur Förderung komplexer dynamischer Schulterbewegungen. Das Ziel dieser Übung war es, nummerierte Punkte zu verbinden, indem der Arm des virtuellen Avatars mit der Handsteuerung in einem dynamischen Muster bewegt wurde, um mit einem virtuellen Pinsel verschiedene Formen am Himmel nachzubilden. Die ersten paar Formen befanden sich direkt vor dem Patienten und waren einfache Bewegungen wie Kreis, Dreieck, Herz. Die Formen wurden zunehmend schwieriger, erforderten einen größeren Bewegungsbereich der Schulter, um nach oben und zur Seite zu greifen, und entwickelten sich zu komplexeren Formen zum Verbinden. Die letzte Übung war eine simulierte Aktivität des täglichen Lebens in Form eines Bogen-und-Pfeil-Erlebnisses. Bewegungen wurden entwickelt, um Bewegungen nachzuahmen, die zu Aktivitäten des täglichen Lebens gehören, wie z. B. das Anlegen eines Sicherheitsgurts oder das Waschen der Haare. Es gab drei verschiedene Übungen innerhalb der Bogen- und Pfeilaktivität. Bei allen Übungen bewegte der Patient die Handsteuerung, um die oberen Extremitäten des virtuellen Avatars in eine Position zu bringen, die für die Durchführung der Aufgabe erforderlich war. Bei der ersten Übung mussten die Patienten den betroffenen Arm über den Körper (horizontale Adduktion) bis zum Köcher an der gegenüberliegenden Hüfte erreichen, um einen Pfeil zu greifen, und dann den Pfeil zum Bogen bringen (Schulterflexion) und zurückziehen (Schulterblattretraktion) und auf a schießen Ziel. Bei der zweiten Übung mussten die Patienten mit dem betroffenen Arm über und hinter die gegenüberliegende Schulter zum Köcher greifen, um einen Pfeil zu bekommen, und dann den Pfeil zum Bogen bringen (Schulterflexion) und zurückziehen (Schulterblattretraktion) und schießen. Bei der dritten Übung mussten die Patienten über die betroffene Schulter greifen (Schulterflexion, Abduktion sowie Innen- und Außenrotation). Jede Sitzung ging von der ersten Übung bis zur letzten Übung mit einer Minute geführter Atemübung zwischen jeder Übung weiter. Die Patienten absolvierten drei Sitzungen pro Woche über einen Zeitraum von acht Wochen.

Einmal pro Woche wurde eine auf Telemedizin basierende Schmerzaufklärung und Verhaltensgesundheitscoaching durchgeführt. Die erste Sitzung dauerte neunzig Minuten und bestand aus einer allgemeinen Einführung, einem Tutorial zur sicheren Verwendung der VR-Hardware zu Hause und allgemeinen Einführungen in das Virtual Embodiment Training. Die Sitzungen zwei bis acht dauerten sechzig Minuten, wobei jede Sitzung Themen ansprach, die in den virtuellen Embodiment-Übungen sowie Aktivitäten des täglichen Lebens angewendet werden könnten. Jede Sitzung beinhaltete Diskussionen über Ziele, auf die hingearbeitet werden sollte, einschließlich der Ziele in virtuellen Verkörperungsübungen. Die Sitzungen umfassten auch neurowissenschaftliche Aufklärung über Schmerzen, Anweisungen zur abgestuften Exposition und Verhaltensübungen, die den Patienten helfen sollten, mit ihren chronischen Schmerzen umzugehen und Stress durch Entspannung, Bewusstsein für Emotionen und schmerzbezogene Gedanken, Achtsamkeit und Dankbarkeitsübungen zu bewältigen. Die Patienten wurden dazu ermutigt wenden das, was sie in den Verhaltenscoaching-Sitzungen gelernt haben, in Übungen an, die in VR durchgeführt werden.

Das Hauptziel dieser Studie war es, die Machbarkeit eines in VR durchgeführten häuslichen funktionellen Rehabilitationsprogramms in Kombination mit telegesundheitsbasierter Ausbildung und Coaching zu bewerten. Das sekundäre Ziel bestand darin, geeignete Ergebnismaße für eine eventuell größere randomisierte kontrollierte Studie zu bestimmen. Um die potenzielle Wirksamkeit der durch VR-Telemedizin bereitgestellten funktionellen Rehabilitation zu bewerten, wurde eine Reihe von Schmerzbewertungen zu drei Zeitpunkten (vor, in der Mitte und nach) vor Beginn des achtwöchigen Protokolls, in der Mitte (Woche 4) und nach Abschluss durchgeführt das achtwöchige Protokoll. Der Fragebogen zur Behinderung von Arm, Schulter und Hand (DASH) wurde verwendet, um die Schulterbehinderung zu beurteilen. Der SF-36 wurde zur Beurteilung der Lebensqualität verabreicht. Die Pain Catastrophizing Scale (PCS) wurde verwendet, um die psychologischen Aspekte von Schmerzen zu bewerten. Die körperliche Aktivitätssubskala Fear Avoidance Beliefs Questionnaire (FABQ) wurde verwendet, um die Bewegungsangst aufgrund chronischer Schmerzen zu erfassen. Zur Beurteilung der Schulterfunktion wurde der Upper Extremity Functional Index (UEFI) verwendet. Die Tampa-Skala der Kinesiophobie (TSK) wurde verwendet, um die Angst vor Bewegung zu erfassen. Der Pain Self-Efficacy Questionnaire (PSEQ) wurde verwendet, um das Vertrauen der Patienten zu beurteilen. Zur Beurteilung chronischer Schmerzmechanismen wurde das Yellow Flag Risk Form (YFRF) verwendet. Da es sich um eine Machbarkeitsstudie handelte, wurden zusätzliche Maßnahmen bewertet, um geeignete Ergebnismessungen für eine eventuell größere randomisierte kontrollierte Studie zu bestimmen.