Auswirkung von aufgabenspezifischem Training in einem Augmented-Reality-Kontext auf die Funktion und Aktivitäten der oberen Extremitäten bei Kindern mit spastischer Zerebralparese (INTERACT)

Zerebralparese (CP) ist definiert als eine Gruppe dauerhafter Störungen der Bewegungs- und Haltungsentwicklung, die durch nicht fortschreitende Hirnverletzungen des fetalen oder sich entwickelnden Gehirns verursacht werden. Die Prävalenz beträgt 2,3 bis 3,7 pro tausend Kinder in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen und 1,6 bis 2,9 pro tausend Kinder in entwickelten Ländern.

Die motorischen Beeinträchtigungen bei Kindern mit CP gelten als komplexer in den oberen Gliedmaßen und äußern sich in Veränderungen der Propriozeption, der selektiven motorischen Kontrolle, dem Vorhandensein von Spastik, einem eingeschränkten Bewegungsbereich der Gelenke, der Muskelkraft und motorischen Koordinationsdefiziten. Diese genannten strukturellen und funktionellen Beeinträchtigungen führen zu Einschränkungen bei der Ausführung von Aktivitäten wie Greifen und Greifen, Objektmanipulation und Aktivitäten des täglichen Lebens.

Angesichts der Tatsache, dass Kinder mit CP eine eingeschränkte motorische Funktion der oberen Gliedmaßen aufweisen, ist es wichtig, geeignete Interventionen durchzuführen. In diesem Fall spielt die Physiotherapie eine wichtige Rolle bei der Rehabilitation von Kindern mit CP, es ist jedoch notwendig, dringend empfohlene Ansätze umzusetzen. Die Literatur weist auf den Grad der Evidenz für die Verbesserung der motorischen Funktion und der Aufgabenerfüllung bei Kindern und Jugendlichen mit CP hin und hebt spezifisches Aufgabentraining hervor, das durch ein grünes Signal für wissenschaftliche Evidenz und eine starke Empfehlungsstärke angezeigt wird.

Daher sollte sich die Rehabilitation zur Wiederherstellung der Funktion und motorischen Aktivitäten der oberen Gliedmaßen von Kindern mit CP auf das Üben spezifischer, zielgerichteter Aufgaben im täglichen Leben und in realen Umgebungen konzentrieren. Jüngste Empfehlungen deuten jedoch darauf hin, dass Hilfsinterventionen in Kombination mit spezifischem Aufgabentraining bessere Ergebnisse liefern. Eine neue Form der Intervention, die die Technologie für die Rehabilitation erweitert und mit spezifischem Aufgabentraining verbunden werden kann, ist die Augmented Reality (AR)-Therapie. AR hat sich zu einer wirksamen Interventionsstrategie entwickelt, da es die Motivation und Interaktion zwischen der realen Welt und dem Universum digitaler Inhalte fördert, wo sich beide ergänzen. Es wurde berichtet, dass AR-Training die motorischen Fähigkeiten verbessert und die Möglichkeit einer kostengünstigen Rehabilitation bietet, die auch zu Hause durchgeführt werden kann. Es ist jedoch wichtig hervorzuheben, dass es nur wenige Studien zu AR gibt und Lücken in der Literatur aufdecken, die geschlossen werden müssen.

Angesichts der Notwendigkeit, diese Lücken zu schließen, besteht das Ziel dieser Studie darin, die Auswirkungen eines spezifischen Aufgabentrainingsprotokolls im Zusammenhang mit Augmented Reality (INTERACT-Protokoll) auf die Funktion und Aktivitäten der oberen Gliedmaßen bei Kindern mit diagnostizierter spastischer Zerebralparese zu überprüfen.

Somit wird die Studie neue Erkenntnisse für das funktionelle Training bei Kindern mit CP liefern. Der Begriff INTERACT leitet sich vom englischen Akronym ab und bezeichnet ein Protokoll individualisierter Übungen (I – individualisiert); aufgabenspezifisch (T – aufgabenspezifisch); mit Umweltanreicherung (E – Umweltanreicherung); Nutzung erweiterter und realer Realitäten (RA – reale und erweiterte Realitäten); und aktiv durchgeführt (act - aktives Training). Das INTERACT-Protokoll folgt den Prinzipien des motorischen Lernens und wird mit einer kostengünstigen AR-Ausrüstung durchgeführt, die für die Rehabilitation entwickelt wurde, und einem Vorschlag zur Bereicherung der Umgebung durch die Einfügung realer und virtueller Objekte in die therapeutische Umgebung.

Spezifische Ziele:

Um die Wirkungen des INTERACT-Protokolls mit konventioneller Physiotherapie bei Kindern mit spastischer CP zu vergleichen:

1. Zu den räumlich-zeitlichen und Winkelparametern manueller Reichweitenbewegung;
2. Bei Freizeitaktivitäten mit Beteiligung der oberen Gliedmaßen (UL);
3. Über den Lerntransfer durch Leistungssteigerung bei alltäglichen Aktivitäten, die die oberen Gliedmaßen betreffen;
4. Zur Beibehaltung des motorischen Lernens nach einer zweimonatigen Nachbeobachtungszeit ohne Intervention;
5. Zur Haltungsschwankung während der Bewegung vom Sitzen zum Stehen (mit und ohne duale motorische Aufgaben) und während der funktionellen Reichweite im Stehen.

Hypothesen:

Es wird erwartet, dass die Teilnehmer der INTERACT-Protokollgruppe:

1. Verbessern Sie die räumlich-zeitlichen und Winkelparameter der manuellen Greifbewegung, was auf eine bessere Motorsteuerung hinweist;
2. Verbesserung der Freizeitaktivitäten mit Einbeziehung der oberen Gliedmaßen;
3. Verbesserung der Leistung bei Aktivitäten, die die oberen Gliedmaßen betreffen (Übertragung des Lernens auf alltägliche Aktivitäten);
4. Behalten Sie das motorische Lernen auch nach zwei Monaten nach dem Training bei;
5. Reduzieren Sie Haltungsschwankungen bei der Bewegung vom Sitzen zum Stehen, bei dualen motorischen Aufgaben und bei der funktionellen Reichweite im Stehen.

Beispielrechnung:

Es wurde a priori mit der G*Power-Software durchgeführt. Die Effektgröße wurde anhand der in der Studie von Malick et al. gewonnenen Daten (DASH-Skala) ermittelt. (2022a), wo eine AR-Intervention für Aktivitäten der oberen Gliedmaßen durchgeführt wurde. Daher wurden für die Stichprobenberechnung eine Effektgröße von 1,03, eine statistische Aussagekraft von 90 %, ein Konfidenzintervall von 85 % und eine statistische Signifikanz von 5 % in einer T-Test-Analyse mit unabhängigen Maßen berücksichtigt. Die Stichprobenrechnung ergab insgesamt 34 Teilnehmer. Um eine ausreichende Teilnehmerzahl am Ende der Studie sicherzustellen, wurde die Einbeziehung von vier weiteren Teilnehmern festgelegt, um einer geschätzten Fluktuationsrate von etwa 10 % Rechnung zu tragen. Somit wurde die Zuteilung von jeweils 19 Teilnehmern in die beiden Gruppen festgelegt.

Teilnehmer:

An der Studie werden Kinder beiderlei Geschlechts im Alter zwischen 6 und 12 Jahren teilnehmen, bei denen medizinisch eine einseitige und beidseitige spastische CP diagnostiziert wurde, die über ein GMFCS (Gross Motor Function Classification System) der Stufen I und II verfügen.

Randomisierung:

Die Kinder werden mithilfe eines elektronischen Zuteilungssystems nach dem Zufallsprinzip den beiden Interventionsgruppen zugeordnet: www.sealedenvelope.com. Die Kinder werden der Gruppe durch Block-Randomisierung von 6, stratifiziert nach GMFCS- und MACS-Werten, zugeteilt.

Allgemeine Verfahren:

Jeder Teilnehmer wird bewertet. Zunächst wird den Eltern die Einverständniserklärung vorgelegt, in der ihre Einwilligung und die Teilnahme des Kindes am Projekt formalisiert werden. Die Kinder unterschreiben außerdem das Einverständnisformular, das auf weniger komplexe Weise den gesamten Studienablauf und die Schritte erklärt, die das Kind durchlaufen wird, und das Kind muss zustimmen. Freiwillige beider Interventionsgruppen werden durch Werbung in sozialen Medien wie Facebook, Instagram und im Radio zur Teilnahme an der Studie eingeladen, sowie durch Physiotherapiekliniken, die sich bereit erklären, die Forschung durch die Verteilung von Flyern bekannt zu machen. Bei Interesse seitens der Kinder und ihrer Erziehungsberechtigten stellt die Klinik die Kontaktinformationen der Forscher zur Verfügung, sodass Interessenten mit den Forschern Kontakt aufnehmen können.

Intervention:

Sowohl die konventionelle physiotherapeutische Behandlung als auch die experimentelle Behandlung (INTERACT-Protokoll) werden über einen Zeitraum von 4 Wochen, dreimal pro Woche, mit 1 Stunde und 20 Minuten Training pro Tag, von Physiotherapeuten durchgeführt, die Erfahrung in der Neuropädiatrie haben und in diesem Protokoll geschult sind. Es ist wichtig zu betonen, dass die Wahl der Häufigkeit von 3 Trainingseinheiten pro Woche auf dem Training basiert, das typischerweise in Rehabilitationseinrichtungen in Brasilien verwendet wird und das für Kinder und ihre Familien als machbar angesehen wird. Diese Wahl der Häufigkeit basierte auch auf Empfehlungen aus der Literatur, beispielsweise denen von Bailes et al. (2008) und McCoy et al. (2020) und empfiehlt mindestens 2 Sitzungen pro Woche.

Behandlungsprotokolle:

Zunächst werden die Ziele ausgewählt. Das PEDI-CAT-Instrument (tägliche Aktivitäten und Mobilitätsdomänen) verfügt über Bilder im Anwendungshandbuch, die für die Auswahl und Visualisierung von Zielen verwendet werden.

INTERACT-Protokoll:

Das Protokoll wird mithilfe von Augmented-Reality-Spielen über die Augmented-Reality-Software BRAINN_XR ausgeführt. Die Software nutzt eine RGB-Kamera, ein Werkzeug mit elektronischen Komponenten und Sensoren, das in der Lage ist, die Gesten und Bewegungen des Kindes in Echtzeit zu verfolgen. Das Kind befindet sich zunächst in einem Abstand von 1,8 m bis 2,5 m von der RGB-Kamera und in einer Höhe von 0,6 m bis 1,2 m über dem Boden, damit sein Körper verfolgt wird und mit der Spieloberfläche interagiert. Das reale Bild des Kindes wird in das Spiel projiziert, sodass sowohl das Spiel als auch das Kind auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden können.

Die Software verfügt über verschiedene Spiele, darunter das Puzzlespiel. Das Spiel wird mithilfe eines Projektors an die Wand projiziert, und je nachdem, wie weit das Kind vom Spiel entfernt ist, z. B. größerer Abstand, werden die Spielsteine ​​weiter und höher oder tiefer platziert und führen zu komplexeren Körperbewegungen wie Hocken, Treten auf einen Schritt, seitliches Gehen und funktionelle Reichweite über die Stützbasis hinaus. Dies ermöglicht Variationen bei Aktivitäten, die den gesamten Körper einbeziehen. Das Spiel bietet außerdem eine akustische Rückmeldung, wenn die einzelnen Teile eingepasst werden, die Anzahl der Treffer und „Herzlichen Glückwunsch“ am Ende des Spiels.

Spielschritte:

Zunächst wird das Thema bzw. der spielerische Teil des Spiels nach den Vorlieben des Teilnehmers festgelegt.

Um das Spiel zu starten, wählt der Teilnehmer aus, mit welchem ​​Glied er spielen möchte, rechts oder links, und der Forscher wählt die Herausforderungen wie Anzahl der Teile, Position der Teile und Bereicherung der Umgebung durch Einfügen realer Objekte in das Virtuelle Spiel, wie Stufen, Bänke unterschiedlicher Höhe, Puzzleteile usw.

Ein Beispiel für ein Spiel: ein virtuelles Puzzle, das Bewegungen erfordert, wie zum Beispiel das Aufnehmen eines Teils am unteren Bildschirmrand und das Bringen an die passende Stelle am oberen Bildschirmrand. Während der Teilnehmer mit der virtuellen Umgebung interagiert, kann er auch seine Umgebung erkunden und dabei je nach Spielanforderung unterschiedliche Bewegungen mit dem ganzen Körper ausführen.

Intervention der Kontrollgruppe:

Diese Gruppe wird vom Physiotherapeuten behandelt, der für die Interventionsklinik verantwortlich ist. Die Behandlung zielt auf Kräftigung, aktive Dehnung und biomechanische Ausrichtung ab. Die verwendeten Hilfsmittel sind die, die üblicherweise in Physiotherapie-Kliniken verwendet werden, wie z. B. Schweizer Bälle, Bänke, Hanteln, Sprossenwand und Rollen usw. Mit Genehmigung der Klinik werden die Aufzeichnungen der Teilnehmer wöchentlich überprüft, um die Art der durchgeführten Übungen zu überprüfen. Wir werden dieser Gruppe die INTERACT-Behandlung anbieten, wenn sie hinsichtlich der bewerteten Ergebnisse eine größere Effizienz zeigt.

Es wird die Software Data Analysis SPSS 17 verwendet. Der Schwerpunkt der Studie liegt auf dem Vergleich der Ergebnisse zwischen den Gruppen zu Beginn und am Ende der Intervention.

Es wird eine Intention-to-Treat-Analyse durchgeführt (einschließlich aller Teilnehmer, unabhängig vom Prozentsatz der Einhaltung der Behandlung). Für kontinuierliche und diskrete Daten (Mittelwert und Standardabweichung (SD)) wird eine deskriptive Analyse durchgeführt. Kontinuierliche und diskrete Daten, die auch nach der Datentransformation keiner Normalverteilung folgen, werden mit nichtparametrischen Methoden analysiert.

Eine MANOVA wird angewendet, um die Mittelwerte der Ergebnisse der experimentellen und konventionellen Behandlungen zu vergleichen. In beiden Gruppen wird für jede interessierende Variable das Delta der Änderung zwischen Ende und Beginn der Intervention (Endpunktzahl – Anfangspunktzahl) berechnet. Das Delta wird in allen Vergleichsanalysen verwendet. Bei gruppeninternen Änderungen über die drei Bewertungen hinweg werden wiederholte MANOVA-Messungen verwendet. Es kommt der Post-hoc-Test von Tukey zum Einsatz (Vergleich zwischen der Beurteilung vor der Behandlung, nach der Behandlung und der Retention (2 Monate nach Ende der Behandlung)). Das statistische Signifikanzniveau wird auf 5 % festgelegt.