Augmented Reality Sensomotorisches Training zur Behandlung chronischer Nackenschmerzen

Chronischer Nackenschmerz (CNP) ist ein zervikaler Schmerz, der auftritt, wenn keine traumatische Verletzung oder eine andere bekannte pathologische Anomalie vorliegt (Borghouts et al., 1998; Cerezo-Téllez et al., 2016). CNP ist mit Defiziten in der motorischen Kontrolle (Jull & Falla, 2016), erhöhter Ermüdbarkeit (Falla et al., 2003) und Hyperalgesie, wie z. B. erhöhter Schmerzempfindlichkeit gegenüber Druck und Hitze (Castaldo et al., 2019; Piña-Pozo), verbunden et al., 2019). Patienten mit CNP leiden auch unter einem myofaszialen Schmerzsyndrom (Cerezo-Téllez et al., 2016; Fernández-de-las-Peñas et al., 2007). Beim myofaszialen Schmerzsyndrom handelt es sich um von myofaszialen Triggerpunkten ausgehende Schmerzen, die autonome, sensorische und motorische Effekte in vom Triggerpunkt entfernten Bereichen verursachen können (Cerezo-Téllez et al., 2016). CNP ist eine schwächende Erkrankung, die zu einer verminderten Lebensqualität führt und etwa 22 % der Kanadier betrifft (Côté et al., 1998). Frühere Arbeiten haben darauf hingewiesen, dass die Inzidenz von CNP mit zunehmendem Alter zunimmt (Andersson et al., 1993; Brattberg et al., 1989; McLean et al., 2010). Bei Personen im Alter von 45 bis 55 Jahren ist die Wahrscheinlichkeit, CNP zu entwickeln, doppelt so hoch wie bei jüngeren Personen (Korhonen et al., 2003). Das Alter ist auch mit schlechteren Schmerzergebnissen 3 und 12 Monate nach Auftreten der Symptome verbunden (Bot et al., 2005). Dennoch gibt es derzeit keinen Goldstandard für die Behandlung älterer Menschen mit CNP.

In jüngster Zeit wird die virtuelle Realität zur Behandlung von Schmerzen und motorischen Symptomen von CNP eingesetzt. Dieser Ansatz funktioniert insbesondere durch die Förderung zielgerichteter Bewegungen des Halses in Richtung von Zielen, die in einer virtuellen Umgebung präsentiert werden. Es hat sich gezeigt, dass Nackentraining mithilfe virtueller Realität (VR) bei Personen mit chronischen Nackenschmerzen genauso effektiv ist wie manuelle Übungen zur Verbesserung von Schmerzen und Mobilität (Tejera et al., 2020; Grassini 2022). Darüber hinaus kann VR im Vergleich zu herkömmlichem Training ansprechender sein und eine zusätzliche Verbesserung der Propriozeption, Schmerzen und verringerten Funktionseinschränkungen (Cetin et al., 2022) im Vergleich zu herkömmlichem Training zeigen (Nusser et al., 2021). Diese Umgebungen lenken Teilnehmer mit CNP auch von Schmerzen bei Bewegungen ab, um die Kinesiophobie positiv zu beeinflussen (Luque-Suarez et al., 2019). Darüber hinaus wurde vermutet, dass diese Effekte auf eine erhöhte Auge-Kopf-Koordination zurückzuführen sind, die für die erfolgreiche Navigation und Interaktion mit Objekten in der VR-Umgebung erforderlich ist (Revel et al., 1994: Humphreys & Irgens 2002), was die neuronale Konnektivität zwischen dem Vestibularis fördert Hals und Augen (Sarig et al., 2015). Diese Umgebungen können auch an die Leistung der Teilnehmer angepasst werden und erfordern komplexe und dynamische Bewegungen, um bestimmte Aufgaben zu erledigen. Diese Bewegungen können die Wahrnehmung der Halswirbelsäule und die Kontrolle der Feinmotorik verbessern, was nachweislich zu einer Verringerung der Nackenschmerzsymptome führt (Jull et al., 2007; Röijezon et al., 2008). Wir haben eine neuartige Augmented Reality (AR)-Sensomotorik-Trainingsaufgabe entwickelt, die gezielte, zielgerichtete Aktionen mit Kopf und Hals fördert. AR ist definiert als Technologie, die digitale Objekte oder Informationen in die reale Welt überlagert (Berryman 2012). AR bietet den Teilnehmern eine einzigartige Gelegenheit, an einem Training teilzunehmen, das die sensomotorische Kontrolle der Nackenbewegungen verbessern kann. Insbesondere ermöglicht es Benutzern die Interaktion mit virtuellen Objekten, die ihrer tatsächlichen Umgebung überlagert sind.

Die positiven Effekte des AR-Trainings können tatsächlich durch die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) vor dem AR-Training verstärkt werden. Insbesondere kann rTMS, das an den primären motorischen Kortex abgegeben wird, eine Umgebung innerhalb des sensorischen motorischen Kortex schaffen, die die Neuroplastizität fördert. Dies wird durch hochfrequentes rTMS erreicht, das die kortikale Erregbarkeit erhöht (León et al., 2018). Dies wiederum fördert die intraneuronale Konnektivität und Reorganisation, die durch die sensomotorische Integration erreicht wird, die durch die sensomotorische Trainingsaufgabe AR bereitgestellt wird. Darüber hinaus fördert rTMS die Neuroplastizität und die Umschulung kortikaler Schaltkreise. Dies kann genutzt werden, um die kortikale Aktivität wiederherzustellen, die bei Patienten mit CNP verändert ist (León et al., 2018).

Veränderungen am primären motorischen Kortex (M1) wurden mit dem Schmerznetzwerk in Verbindung gebracht, das der CNP zugrunde liegt. Dazu gehören Veränderungen im kortikalen Territorium (Elgueta-Cancino et al., 2019) und Aktivierungsmuster des Bereichs, der die betroffenen Muskeln bei schmerzhaften und nicht schmerzhaften Kopfbewegungen darstellt (Beinert et al., 2017). Darüber hinaus wurde eine erhöhte funktionelle Konnektivität zwischen M1 und dem oberen parietalen Kortex im Ruhezustand mit einer stärkeren lokalen Hyperalgesie in Verbindung gebracht (Coppieters et al., 2021). Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass eine veränderte sensomotorische Verarbeitung während der motorischen Kontrolle des Nackens zu Schmerzen führt. Dies wird durch Befunde bei subklinischen Nackenschmerzen gestützt, die Defizite in der neuromuskulären Kontrolle des Nackens (Zabihhosseinian et al., 2015), der sensomotorischen Verarbeitung (Baarbé et al., 2016), der sensomotorischen Integration und einer stärkeren Hemmung des motorischen Kortex gezeigt haben ( Baarbé et al., 2018) bei Patienten mit subklinischen Nackenschmerzen im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. Infolgedessen können Veränderungen in der sensomotorischen Kontrolle zwischen dem Kortex und den betroffenen Muskeln mit Veränderungen der Schmerzsymptome nach einem sensomotorischen Trainingseingriff einhergehen. Die sensomotorische Kontrolle im CNP kann sich in der kortikomuskulären Kohärenz (CMC) widerspiegeln. CMC wird aus der Korrelation zwischen der über dem primären motorischen Kortex aufgezeichneten Elektroenzephalographie und der von einem aktiven Muskel aufgezeichneten Elektromyographie abgeleitet. Es wird angenommen, dass CMC den Informationsfluss vom motorischen Kortex zum Muskel sowie die Rückmeldung vom Muskel zurück zum somatosensorischen Kortex widerspiegelt (Gross et al., 2000; Lim et al., 2014; McClelland et al., 2012). ; Riddle & Baker, 2005; Salenius et al., 1997; Witham et al., 2011). Bei gesunden Teilnehmern haben von Carlowitz-Ghori et al. (von Carlowitz-Ghori et al., 2015) zeigten, dass CMC willentlich verändert werden kann. Während eines stabilen Haltens mit dem Daumen verbesserten die Teilnehmer ihren CMC-Wert durch verschiedene Strategien wie mentale Vorstellungen und Aufmerksamkeit (von Carlowitz-Ghori et al., 2015). Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass CMC Defizite in der kortikalen Bewegungskontrolle widerspiegeln kann und als Marker für eine verbesserte sensomotorische Kontrolle zwischen Gehirn und aktivem Muskel nach einer mithilfe von AR durchgeführten Trainingsaufgabe verwendet werden kann.

Ziel unserer Studie ist es, den Einsatz von rTMS in Kombination mit einer neuartigen sensomotorischen AR-Trainingsaufgabe bei CNP-Patienten zu untersuchen, um positive neuroplastische Veränderungen hervorzurufen und so eine vorübergehende und langfristige Schmerzlinderung zu bewirken. Darüber hinaus zielt diese Studie darauf ab, festzustellen, ob AR zu einer Verbesserung der sensomotorischen Kontrolle des Halses führt, gemessen durch CMC. Das sensomotorische AR-Training kann eine kortikale Reorganisation induzieren und die motorische Funktion verbessern, was bei Patienten mit CNP zu analgetischen Wirkungen führt. Darüber hinaus ist dies die erste CNP-Studie, die CMC zur Beurteilung der beobachteten Defizite bei der freiwilligen sensomotorischen Kontrolle der Nackenmuskulatur verwendet.

Eine wirksame langfristige Schmerzlinderung für ältere Patienten mit CNP ist derzeit ein ungedeckter medizinischer Bedarf. Daher zielt diese Arbeit darauf ab, eine innovative Technik zu implementieren, um eine sinnvolle und dauerhafte Schmerzlinderung zu erreichen. Diese Intervention zielt darauf ab, den Schmerzkreislauf zu durchbrechen und die Aktivitäten des täglichen Lebens sowie die Lebensqualität bei CNP zu verbessern. Nach unserem Kenntnisstand ist dies die erste Studie, die rTMS mit AR kombiniert, um Patienten mit CNP zu behandeln.