Der Einfluss der virtuellen Realität auf die oberen Gliedmaßen in verschiedenen Altersstufen von Patienten mit Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit (PD) ist eine komplexe neurologische Störung mit klassischen motorischen Symptomen, die hauptsächlich mit der Entwicklung von Lewy-Körpern in Nervenzellen und dem Verlust dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra verbunden sind. Zu den charakteristischsten motorischen Symptomen der Erkrankung zählen Zittern, Steifheit, Bradykinesie, Haltungsinstabilität und Gangschwierigkeiten. Folglich wirken sich solche motorischen Komorbiditäten direkt auf das Leben des Patienten aus, beeinträchtigen die Lebensqualität, erhöhen das Sturzrisiko und verringern allgemein die Unabhängigkeit. PD ist derzeit die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung (nach der Alzheimer-Krankheit) mit einer Rate von 14 Betroffenen pro 100.000 Einwohner; Betrachtet man die Bevölkerung über 65 Jahre, so steigen die Werte auf 160 Betroffene pro 100.000 Einwohner. In den Vereinigten Staaten werden jedes Jahr etwa 60.000 neue Parkinson-Fälle diagnostiziert, zusätzlich zu den mehr als einer Million bereits diagnostizierten Fällen. In Brasilien leiden schätzungsweise 200.000 Personen in der Allgemeinbevölkerung an PD, wobei die Prävalenz bei Menschen im Alter zwischen 60 und 79 Jahren am höchsten ist. Jedes Jahr treten im Land etwa 36.000 neue Fälle auf. Die Inzidenzrate von Männern und Frauen schwankt in den meisten erfassten Daten zwischen 1,3 und 2,0. Im Jahr 2012 stellten Noyce et al. analysierten 30 Umweltfaktoren, die mit der Entwicklung der Parkinson-Krankheit in Zusammenhang stehen könnten, darunter diejenigen, die von großer Bedeutung waren: Exposition gegenüber Pestiziden, frühere Verletzungen der Schädelregion, Leben in einer ländlichen Gegend, Verwendung von Betablockern. , Arbeiter in ländlichen Gebieten und Verbrauch von Wasser aus Brunnen. Zu den gefundenen Schutzfaktoren zählen: Rauchen, Einnahme nichtsteroidaler entzündungshemmender Medikamente, Koffeinkonsum, Einnahme von Kalziumkanalblockern und Alkoholkonsum. Zu den genetischen Faktoren, die in der Literatur am besten beschrieben werden, gehören die SNCA-Gene, die das Alpha-Synuclein-Protein kodieren; Mutationen in LRRK2; Mutationen im GBA-Gen, das das Beta-Glucocerebrosidase-Enzym kodiert, das bis dahin der wichtigste genetische Risikofaktor für die Entwicklung einer Parkinson-Krankheit war.

Lewy-Körperchen wurden erstmals 1912 von Friedrich Henrich Lewy beschrieben und wurden zu einem wichtigen pathologischen Marker der Parkinson-Krankheit. Sie befinden sich im Inneren von Neuronen und bestehen aus Neurofilamenten mit Aggregaten aus Alpha-Synuclein und Ubiquitin. Im Jahr 2007 zeigte er anhand der Studie von Wakabayashi, dass Lewy-Körper nicht direkt mit den Ursachen der Parkinson-Krankheit, sondern mit ihren Symptomen in Zusammenhang stehen.

Im Allgemeinen ist die Pathophysiologie der Parkinson-Krankheit durch einen fortschreitenden neuronalen Verlust des kompakten Teils der Substantia nigra des Mittelhirns gekennzeichnet, der einen Verlust von mehr als 60 % erfordert, damit die Hauptsymptome der Krankheit auftreten. Zusätzlich zum Defizit im dopaminergen Signalweg können jedoch auch andere Neurotransmitter an der Pathophysiologie der Parkinson-Krankheit beteiligt sein. Im noradrenergen System, dem Locus coeruleus, kommt es zu einem Verlust von 50 bis 80 % der pigmentierten Neuronen, zusätzlich zu einer Verringerung der Neuronen im dorsalen Vaguskern und in den supraoptischen und paraventrikulären Hypothalamuskernen, begleitet von einer Abnahme der Funktion die noradrenergen Projektionen; Im serotonergen System wird eine Reduktion von 57,8 % der Neuronen im dorsalen Raphekern beobachtet; Und im cholinergen System wurde eine Reduzierung der cholinergen Neuronen im dorsalen Raphekern um 50 bis 60 % beobachtet.

Im Jahr 2003 wurde eine von Braak et al. zeigten, dass die Parkinson-Krankheit im Meissner-Plexus gastricus autonomicus und in den olfaktorischen Nervenendigungen beginnt und sich zum Hirnstamm (Mittelhirn) ausbreitet, und zwar genau in den dorsalen Vaguskernen, dem Nucleus glossopharyngealis, dem olfaktorischen Bereich und im Zwischenbereich. Von dort aus wird die Evolution in fünf weitere Stadien unterteilt, nämlich: 1 – Raphe-Kerne, Gigantozellulärer Kern und Locus coeruleus; 2 - kompakter Teil der Substantia nigra; 3 – Vorderhirnbereiche des temporalen Mesokortex; 4 – Assoziationsbereiche des frontalen Neokortex; 5 – Neokortex-Assoziationsbereiche, prämotorische und motorische Bereiche.

Die wichtigsten motorischen Symptome der Parkinson-Krankheit sind Bradykinesie, Hypokinesie, Akinesie, Zittern und Steifheit sowie Gleichgewichts- und Gangdefizite. Darüber hinaus treten häufig kognitive Störungen, Gedächtnisdefizite, Probleme im Zusammenhang mit visuell-räumlichen Störungen, Schwierigkeiten bei der Ausführung aufeinanderfolgender und sich wiederholender Bewegungen, Erstarren und langsame psychologische Reaktionen auf. Es können auch vermindertes Schreiben sowie Probleme mit der Stimme und dem Schlucken einzelner Personen beobachtet werden. Zu den wichtigsten klinischen Symptomen der Parkinson-Krankheit gehört Tremor, der in etwa 50 % der Fälle in den distalen Extremitäten beginnt. In Ruhesituationen macht sich die Abnahme oder das Verschwinden dieses Symptoms bemerkbar, das wiederkehrt, wenn die Person eine längere Handlung oder Haltung beibehält. Bradykinesie (Verlangsamung der Bewegung) ist auf ein Ungleichgewicht zwischen dem Hemm- und dem Erregungssystem zurückzuführen, das auf das Fehlen von Dopamin im Striatum zurückzuführen ist und hauptsächlich automatische Bewegungen beeinträchtigt, was zu einer allgemeinen Bewegungsarmut und häufigen Beschwerden über Schwäche führt. Patienten mit PD haben eine hohe Wahrscheinlichkeit, eine Haltung einzunehmen, bei der der Schwerpunkt nach vorne gerichtet ist, was zu einer gebeugten oder gebeugten Haltung führt. Außerdem kommt es zu einer Abnahme der Haltungsreflexe, wie z. B. der Schutzstreckung, des Gleichgewichts und der Aufrichtreaktionen. Der Gang präsentiert sich als langsamer, schlurfender Gang mit verkürzter Schrittlänge.

Die pharmakologische Behandlung besteht aus Medikamenten, die die intrazerebrale Konzentration von Dopamin erhöhen oder seine Rezeptoren stimulieren. In der ersten Behandlungslinie steht Levodopa, das einer unmittelbaren Vorstufe von Dopamin entspricht und im Gegensatz zu Dopamin die Blut-Hirn-Schranke überwinden kann. Bromocriptin, Lissurid, Pergolid und Paramixepol sind Dopaminrezeptor (D-2)-Agonisten und Dopaminomimetika, die allein oder in Verbindung mit Levodopa angewendet werden. Cardidopa wird üblicherweise mit Levodopa in Verbindung gebracht, um die Wirkung des Arzneimittels auf das Zentralnervensystem zu erleichtern und so dessen Nebenwirkungen wie Übelkeit, Erbrechen, Appetitlosigkeit und beschleunigte Herzfrequenz zu verringern und zusätzlich seine therapeutische Wirksamkeit zu erhöhen. In der zweiten Behandlungslinie stehen zentrale Anticholinergika, die ihre therapeutische Wirkung entfalten, indem sie die zentrale cholinerge Übertragung von Acetylcholin blockieren und so das Gleichgewicht mit Dopamin wiederherstellen. In der dritten Behandlungslinie stehen die Catechol-o-Methyltransferase (COMT)-Hemmer, die die Umwandlung von Levodopa in 3-O-Methyldopa blockieren und so die Halbwertszeit im Plasma und den Anteil der erreichten Dosis erhöhen das Gehirn. Ebenfalls zur dritten Behandlungslinie gehören irreversible Hemmstoffe des MAO-Enzyms Typ B, die ebenfalls die Wiederaufnahme von Dopamin aus dem synaptischen Raum hemmen.

Allerdings kann es auch bei einer adäquaten pharmakologischen Behandlung zur Behandlung der Parkinson-Krankheit beim Patienten immer noch zu erheblichen Funktionseinbußen kommen, die sich direkt auf seine Aktivitäten im täglichen Leben und seine Teilhabe an der Gesellschaft auswirken. Ziel der physiotherapeutischen Behandlung ist es, dem Parkinson-Patienten die Aufrechterhaltung seines maximalen Aktivitäts- und Mobilitätsniveaus zu ermöglichen. Dabei handelt es sich um eine Zusatztherapie zur isolierten pharmakologischen Behandlung. Die bei Parkinson-Patienten angewandte Physiotherapie konzentriert sich letztendlich hauptsächlich auf: Haltungsanpassungen, Transfermanöver, Verbesserung der Funktion der oberen Gliedmaßen, des Gleichgewichts, der körperlichen Leistungsfähigkeit, der kognitiven Leistungsfähigkeit und des Gangs; Wir sind stets auf der Suche nach der Unabhängigkeit des Patienten und der Verbesserung seiner Lebensqualität. Unter einigen der adjuvanten Therapien, die bereits bei Parkinson untersucht wurden, können wir erwähnen: induzierte Eindämmungstherapie, Tanz, Kampfsportarten, Nordic Walking, Wassertherapien und Musiktherapie. Bei Personen mit Parkinson-Krankheit treten häufig Funktionsstörungen der oberen Gliedmaßen auf. Unter den ersten motorischen Anzeichen können wir Mikrographie und Ruhetremor hervorheben. Unter Ruhetremor versteht man ein Zittern einer völlig ruhenden Extremität mit einer Frequenz von 4 bis 6 Hertz, das bei Bewegung vorübergehend verschwindet und sich in emotionalen Stresssituationen verschlimmern kann. Begleitet von einer Langsamkeit und zunehmend kleineren Bewegungen (Hypokinesie), die die Bradykinesie charakterisieren, und einer unwillkürlichen Steifheit während einer passiven Bewegung eines Gelenks (Zahnradphänomen). Es wird auch ein großer Verlust der manuellen Geschicklichkeit beobachtet, der unabhängig vom Vorliegen einer Bradykinesie oder eines Tremors ist. Dieses Phänomen wird als „kinetische Apraxie der Gliedmaßen“ bezeichnet, wobei es sich um einen Verlust der Feinmotorik handelt, der nicht durch elementare motorische Defizite wie Schwäche oder Ataxie erklärt werden kann.

Mit fortschreitender Krankheit wirken sich solche Funktionsstörungen schließlich auf alltägliche Aufgaben wie Anziehen, Zähneputzen, Essen, Betätigen von Knöpfen und Benutzen von Mobiltelefonen aus. Als Folge davon nehmen wir eine Verschlechterung der Lebensqualität von Menschen mit Parkinson wahr. Darüber hinaus hat sich die dopaminerge Therapie trotz der bekannten Vorteile bei der Behandlung von Parkinson-Symptomen als unwirksam bei der Verbesserung koordinierter Arm- und Handbewegungen erwiesen, die sich auf die funktionelle Reichweite und die Griffbewegungen des Einzelnen auswirken.

Zu den in der Literatur vorgestellten Behandlungen zur Behandlung von Defiziten der oberen Extremitäten bei Personen mit PD gehören Techniken, die auf Wiederholungstraining bei Einzel- und Doppelaufgaben basieren; Spiegeltherapie; Zwangstherapie; und sensomotorisches Training. Darüber hinaus haben in den letzten Jahren mehrere Veröffentlichungen den Einsatz von VR zur Behandlung von Defiziten der oberen Extremitäten bei Patienten mit IPS beschrieben und vielversprechende Ergebnisse auf diesem Gebiet gezeigt.

In den letzten Jahren ist das Interesse an Virtual Reality (VR) exponentiell gewachsen, die Technologie wird jedoch schon seit einigen Jahrzehnten eingesetzt. VR war ein Begriff, der 1989 von Jaron Laurier vorgeschlagen und populär gemacht wurde. VR entsteht durch Computergrafikverarbeitung, bei der dem Gesichtsfeld des Benutzers Simulationen von Objekten, Räumen und Ereignissen angeboten werden, um ein reales Erlebnis nachzuahmen. Zusätzlich zum visuellen Angebot kann eine auditive, taktile oder auch olfaktorische Komponente vorhanden sein, um einen größeren multisensorischen Reiz sowie die Möglichkeit einer Echtzeitinteraktion zwischen ihnen zu gewährleisten. Es besteht dann ein direkter Zusammenhang zwischen der Anzahl der vom Computer generierten Sinneskanäle, die dem Benutzer angeboten werden, und dem Grad der erzeugten Immersion, der je nach Art der verwendeten Hardware variieren kann. Die virtuelle Umgebung kann dem Benutzer über herkömmliche Displays in zwei Dimensionen (2D), projiziert durch eine Brille in drei Dimensionen (3D) oder in Geräten, die Head-Mounted Display (HMD) genannt werden, angezeigt werden.

Unter den Elementen, in denen VR modelliert wird, stellt „Interaktivität“ die Fähigkeit des Benutzers dar, aktiv an der durch VR generierten Erfahrung teilzunehmen. Sie wird durch die Reaktionsfähigkeit des Systems, Grafiken, Sounds und Freiheitsgrade beeinflusst, die dem Benutzer in der virtuellen Umgebung (AV) zur Verfügung gestellt werden. „Präsenz“ ist die Wahrnehmung, dass die Umgebung und die virtuellen Objekte tatsächlich vorhanden sind und der Benutzer zwischen ihnen eingefügt ist; In dem es nichts gibt, was das „Ich“ und das AV trennt. Ein weiteres Merkmal ist „Perceived Reality“, bei dem die AV bis zu einem gewissen Grad der realen Welt ähnelt. Schließlich kann das Eintauchen auch verstärkt werden, wenn während der Erfahrung eine emotionale und/oder kognitiv-affektive Komponente vorhanden ist, die mit intrinsischen Faktoren des Benutzers zusammenhängt, einschließlich physiologischer Parameter wie Herzfrequenz, Hautleitfähigkeit und psychologischen Faktoren wie Persönlichkeitsmerkmalen des Benutzers der Benutzer.

Daher kann sich der Begriff „Virtuelle Realität“ eher auf das Benutzererlebnis als auf ein Gerät selbst beziehen.

Im Jahr 1997 schlugen Mel Slater und Sylvia Wilbur außerdem fünf Merkmale vor, anhand derer sie eine virtuelle Umgebung (VE) strukturieren: (a) Inklusiv; bezieht sich auf ein AV, das Signale eliminiert, die auf die Existenz einer von der virtuellen Welt getrennten physischen Welt hinweisen (z. B. externes Rauschen, Joystick-Gewicht); (b) Umfangreich; bezieht sich auf die Anzahl der stimulierten Sinnesmodalitäten (z. B. taktil, akustisch); (c) Umgebung; bezieht sich auf die visuelle Darstellung des AV, einschließlich des Augensichtfeldes (CVO) und des Ausmaßes, in dem die reale Welt ausgeschlossen wird (z. B. Head-Mounted Display, Computerbildschirm). (d) Lebendig; bezieht sich auf die Auflösung und Wiedergabetreue des vom Gerät erzeugten Bildes (z. B. visuelle Informationen); (e) Korrespondent; bezieht sich darauf, wie die VE als Reaktion auf die Perspektive und Aktionen des Benutzers geändert wird. Der Einsatz von VR wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, unter anderem im Unterhaltungsbereich, in der Berufsausbildung, im militärischen Bereich und in den unterschiedlichsten Anwendungen. Die erste Erwähnung seines Einsatzes im medizinischen Bereich geht auf die frühen 1990er Jahre zurück. Derzeit wird es in großem Umfang sowohl für den Unterricht im Gesundheitsbereich als auch für die klinische Praxis eingesetzt und erzielt vielversprechende Ergebnisse im Bereich der körperlichen und geistigen Rehabilitation.

Der motorische Rehabilitationsprozess wird von drei Hauptfaktoren beeinflusst: (a) frühzeitiges Eingreifen; (b) aufgabenorientiertes Training; (c) Intensität und Wiederholung. Um eine Funktionsverbesserung zu fördern, sind Aufgaben erforderlich, die verschiedene Sinnesprozesse (Hören, Propriozeption, Sehen, Tasten) einbeziehen. Ein weiterer wichtiger Faktor für den Erfolg der Behandlung beruht auf der Beschäftigung des Patienten mit den ihm gestellten Aufgaben und seiner Motivation, diese auszuführen. Allerdings scheint die Beteiligung der Patienten an traditionellen neurologischen Rehabilitationsprogrammen gering zu sein, und oft scheint die während der Sitzungen verwendete Intensitätsdosis nicht auszureichen, um die größtmögliche klinische Verbesserung zu erzielen. Die Nichteinhaltung der Behandlung kann nicht nur zu einer geringen Wirksamkeit des Ergebnisses führen, sondern auch hohe wirtschaftliche Kosten verursachen.

In diesem Zusammenhang erweist sich die Rehabilitationstherapie mittels VR als praktikable Alternative für die neurologische Bevölkerung und ist in einigen Fällen wirksamer als die heute weit verbreitete konventionelle Therapie. VR zeichnet sich dadurch aus, dass es sich um einen empfohlenen technologischen Ansatz zur Verbesserung des Bewegungslernens handelt. Durch visuelles, akustisches oder taktiles Feedback ist der Benutzer in der Lage, sowohl motorische als auch kognitive Prozesse gleichzeitig in einer herausfordernden und motivierenden Umgebung zu bearbeiten. . Zu den Vorteilen von VR gehört die Möglichkeit, die VE an Szenarien realer Patientensituationen anzupassen und den Behandlungsbedarf zu individualisieren. Darüber hinaus kann ein externer Beobachter die Aktivität aktivieren und die gesamte Ausführung der dem Benutzer vorgeschlagenen Aufgabe aufzeichnen und so deren Fortschritt analysieren. Auch im letzten Jahrzehnt wurde VR erfolgreich im Rahmen der Telerehabilitation eingesetzt, einer Modalität, die in den letzten Jahren ständig nachgefragt wurde.

Designsysteme, die im Head-Mounted Display entworfen wurden, wurden erstmals in den 1960er Jahren im Rahmen der Utah-Transformation durch den damals ersten grafischen Transformationsprozess von Ivan Sutherland konzipiert. Dabei handelt es sich um einen Helm, bei dem mithilfe von zwei Linsen die Bilder von der Person, die ihn trägt, gesehen werden, was die Verwendung für immersive Elektrofahrzeuge in VR ermöglicht. In den letzten Jahrzehnten hat der Einsatz von HMDs für VR aufgrund der kostengünstigen Technologien zahlreiche Anwendungen für die breite Öffentlichkeit, in der Bildung, in der Unterhaltung und im medizinischen Bereich gefunden. Unter den HMD-Modellen, die für den allgemeinen öffentlichen Gebrauch verfügbar sind, können wir das HTC VIVE (HTC Corporation¸ Taiwan) erwähnen; Valve Index (Valve Corporation¸ Washington, USA); und Meta Quest 2 (Meta Inc., Kalifornien, USA). Dank der Tragbarkeit und den geringen Kosten des Sensors eignet sich der LMC für die Durchführung von Übungen in einer therapeutischen und häuslichen Umgebung ohne umfassende Aufsicht. Ein Großteil der aktuellen Literatur, die sich auf Rehabilitation konzentriert, verwendet nicht-immersive VR-Geräte, und Rezensionen in diesem Bereich weisen auf eine große Lücke in Studien hin, die immersivere Geräte zur Behandlung solcher Erkrankungen verwenden. Die Verwendung eines immersiveren LV für die Behandlung durch HMD kann viel intuitiver in der Interaktion sein als in Umgebungen, die auf Flachbildschirme projiziert werden, und zu besseren Ergebnissen bei der Rehabilitation der oberen Gliedmaßen führen, äußere Ablenkungen reduzieren und den Fokus des eintauchenden Individuums erhöhen. und eine höhere Benutzermotivation zu erzeugen. Aufgrund des Mangels an Studien in diesem Bereich zielt die vorliegende Studie darauf ab, die möglichen Vorteile zu untersuchen, die eine Therapie auf der Grundlage eines Expositionsprotokolls bei unterschiedlichem Eintauchen in VR auf die funktionellen Aspekte der oberen Gliedmaßen von Personen mit Parkinson hat.

PD ist derzeit die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung weltweit, und trotz Fortschritten bei der Krankheitskontrolle scheinen motorische Störungen der oberen Extremitäten kaum auf eine pharmakologische Behandlung anzusprechen. In den letzten Jahren hat der Einsatz der VR-basierten neurologischen Rehabilitation mit der Weiterentwicklung der Technologie und ihrem immer einfacheren Zugang für die breite Bevölkerung immer mehr an Bekanntheit gewonnen. Der Einsatz von VR in der Rehabilitation hat sich bereits als praktikable, sichere Alternative mit ähnlichen oder sogar besseren Ergebnissen als herkömmliche Therapien von Physiotherapeuten und/oder Ergotherapeuten erwiesen. Zu den Merkmalen von VR, deren Einsatz in der Literatur bereits nachgewiesen ist, zählen die Individualisierung der Behandlung, die Möglichkeit, sie so zu modifizieren, dass sie alltägliche Aufgaben nachahmt, der Einsatz in der Telerehabilitation und die Fähigkeit, dem Patienten und dem Therapeuten sofortiges Feedback zu geben, wesentliche Merkmale für eine größere Wirksamkeit in einem Rehabilitationsprotokoll.

Trotz zunehmender Fortschritte in der Forschung mangelt es noch immer an Studien mit guter methodischer Qualität in diesem Bereich. Darüber hinaus weisen mehrere Übersichtsarbeiten auf eine Lücke hinsichtlich der Wirksamkeit der Therapie in verschiedenen Altersgruppen hin. Es sind weitere Qualitätsstudien erforderlich, um Leitlinien für die klinische Praxis mit VR zu entwickeln, um mehr Patientensicherheit zu schaffen und die Kosten und Wirksamkeit der Behandlung zu verbessern.

Das allgemeine Ziel der Studie besteht darin, die Auswirkungen eines Interventionsprotokolls unter Verwendung eines Virtual-Reality-Geräts (Leap Motion Controller) auf die Funktionalität der oberen Gliedmaßen von Personen unterschiedlicher Altersgruppen mit Parkinson-Krankheit zu überprüfen.