IVR moottorin kunnostamisessa (IVR_MOT)

TAUSTA Urheiluvammat ovat tärkeä este sekä urheilusuoritukselle että terveiden elämäntapojen ylläpitämiselle, joka edellyttää jatkuvaa ja säännöllistä fyysistä toimintaa. Italiassa päivystykseen tulee vuosittain noin 300 000 henkilöä 20 miljoonan urheilua harrastavan ihmisen joukossa.

Kilpaurheilussa tiiviit kilpailuaikataulut, nopeatempoiset rytmit ja urheilijoiden kokema kasvava paine määräävät loukkaantumistiheyden lisääntymistä. Loukkaantumiset johtavat kilpailusta pidättäytymiseen ja vaikuttavat urheilijoiden psykofyysiseen tasapainoon. Näistä syistä urheiluvammat aiheuttavat merkittäviä välittömiä ja välillisiä kustannuksia ja fysioterapialla pyritään palauttamaan motorisia toimintoja, jotta urheilun pariin palautuminen olisi nopein ja turvallisin.

Kaikenlainen motorinen kuntoutus, sekä keskushermoston vaurioissa että perifeerisiin ongelmiin liittyvissä tapauksissa (kuten useimmissa urheiluvammoissa), perustuu plastisuuden ja kompensoinnin käsitteisiin. Toisin sanoen toipumismahdollisuus tarkoittaa, että järjestelmä voi järjestellä itsensä uudelleen. Käytännössä kuntoutustiede pyrkii nykymuodossaan suoraan edistämään vaurioituneen (motorisen) järjestelmän aktiivista ja toistuvaa harjoittelua. Tällä logiikalla, eli ensisijaisesti toiminnan suorittamiseen perustuvalla prosessilla, on suuri luontainen raja, joka muodostaa esteen hoidolle: se toimii suoraan motorisen toiminnan kanssa, joka on kuitenkin vaarantunut, jopa vakavasti. Viime aikoina on kuitenkin ehdotettu, että moottorijärjestelmä voidaan aktivoida yksinkertaisesti tarkkailemalla oman kehon suorittavan liikkeet ilman varsinaista liikkeen suorittamista. Tämän mukaisesti ja hyödyntäen Immersive Virtual realityn (IVR) tarjoamaa multisensorista luonnetta sekä läsnäolon ja ruumiillistumisen tunnetta, on osoitettu, että on mahdollista luoda illusorinen kokemus siitä, että liikkuva virtuaalikeho (avatar) tilapäisesti tuli oma liikkuva ruumis (ns. ruumiillistuma. Lisäksi tämä kokemus aktivoi motorisen järjestelmän samalla tavalla kuin aktivoituu omasta varsinaisesta liikkeestä. Siksi sellaisissa olosuhteissa ruumiillistuneen virtuaalikehon (illusoriset) liikkeet integroituvat osallistujan motoriseen järjestelmään.

Näiden teoreettisten näkökohtien perusteella tässä projektissa ehdotetaan IVR:n käyttämistä mahdollisen jyrkän muutoksen testaamiseen kuntoutuslähestymistapaan, joka ohittaisi/rajoittaisi (puutteisen) motorisen suorituskyvyn ongelman. Päähypoteesi on, että pelkkä liikkuvan virtuaalikehon havainnointi, joka koetaan omaksi, mahdollistaisi pääsyn motoriseen järjestelmään siinä määrin, että se edistäisi toiminnallista palautumista. Toisin sanoen tavoitteena on päästä käsiksi toimivaan motoriikkaan somatosensorisen järjestelmän kautta (vaurioituneen) motorisen järjestelmän kautta. Lisäksi tällainen toimenpide tarjoaa mahdollisuuden suorittaa ainakin osa hoidosta etänä.

TAVOITTEET

Tällä urheilukuntoutuksen tutkimusprojektilla on seuraavat tavoitteet:

1. Kuntoutusprotokollan validointi Immersive Virtual reality (IVR) -sovelluksessa motoristen toimintojen palauttamiseksi alaraajojen perifeeristen vammojen jälkeen. Pöytäkirja perustuisi toimien havainnointiin eikä niiden suorittamiseen. Tämän ajatuksen taustalla on se, että motorisen järjestelmän epäsuora aktivointi fyysisiä harjoituksia suorittavan "oman" virtuaalisen kehon havainnoinnin kautta rekrytoisi samat neurokognitiiviset mekanismit kuin todellisessa motorisessa ohjauksessa ja toiminnan suorittamisessa. Tämä parantaisi motorista palautumista tehostamalla merkittävästi fyysistä kuntoutusta.
2. Kehittää standardiprotokolla, joka yhdistäisi IVR:ään perustuvan neurotieteellisen lähestymistavan ja urheilukuntoutuksen standardit ja loisi uuden lähestymistavan, joka täydentäisi klassista kuntoutusta ja voitaisiin suorittaa etänä kotona.

NÄYTTE Osallistujat rekrytoidaan HastaFision ja Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino fysioterapiakeskukseen s; näyte koostuu aikuisista (ikähaarukka 18-65 vuotta), joille on tehty polven nyrjähdys ja/tai polven nivelsiteiden ja/tai nivelkierukkaleikkaus polven tuki- ja liikuntaelimistön vamman jälkeen. Otoskoko arvioitiin a priori tehoanalyysin perusteella sekavaikutteisille 3 x 3 ANOVA:lle, jossa aika (Pre, Mid ja Post) oli subjektin sisäisenä tekijänä ja ryhmä (kokeellinen, aktiivinen kontrolli, ei VR:ää) koehenkilöiden välisenä tekijänä. Jotta saavutetaan teho 0,80 keskikokoisella tehostekoolla (f = 0,25) ja alfatasolla 0,05, vaadittu otoskoko on 36 (12 osallistujaa ryhmää kohden). Tutkimukseen otetaan mukaan 45 osallistujaa (15 per ryhmä) mahdollisten keskeytysten huomioon ottamiseksi.

MENETELMÄT Ensimmäinen kokeellinen istunto tapahtuu kahden viikon sisällä polvileikkauksesta ja IVR-harjoitteluinterventio kestää kuusi viikkoa, rinnakkain normaalin fyysisen kuntoutuksen ensimmäisen vaiheen kanssa. IVR-harjoitusprotokolla tarkoittaa virtuaalisen avatarin tarkkailua ensimmäisen persoonan näkökulmasta (kokeellinen ryhmä) tai kolmannen persoonan näkökulmasta (aktiivinen kontrolliryhmä); toinen kontrolliryhmä (ei IVR-harjoitusta) käy läpi vain normaalin fyysisen harjoittelun. Virtuaaliskenaariossa avatar suorittaa sarjan kuntoutusharjoituksia (katso yksityiskohdat alla). Ennen (T0), keskellä (T1) ja jälkeen (T2) interventiota neuromuskulaarisia toimintoja arvioidaan joukolla tavallisia kliinisiä testejä (katso yksityiskohdat alla). Lisäksi IVR-menettelyn tehokkuuden arvioimiseksi suoritusmuotoa mitataan ad hoc -kyselylomakkeella samoissa pisteissä.

Toimenpiteet:

Seuraavat testit kerätään T0, T1 ja T2:

1. Ennen IVR-harjoitusta:

   • IKDC-asteikko (kansainvälisen polven dokumentaatiokomitean subjektiivinen polviarviointilomake);
   • Liitoksen asento mitattu GyKo:lla (inertiamittaustyökalu);
   • Polven pidennyksen liikealue mitattuna GyKo:lla (inertiamittaustyökalu);
   • Polven ojentajien maksimivoima mitattuna kädessä pidettävällä dynamometrillä;
   • Visuaalinen analoginen asteikko (VAS) kivulle maksimaalisen supistuksen jälkeen.

2. IVR-koulutuksen aikana:

   - Toteuta kysely harjoitusten suorittamisen jälkeen.

3. IVR-harjoituksen jälkeen:

   • Jokaisen IVR-koulutuksessa esitettävän harjoituksen subjektiivinen tuntemus;
   • Yleistä subjektiivista palautetta IVR-istunnosta. Huomaa, että kliiniset fysiologiset mittaukset (nivelen asennon tunne, polven ojennus, polven ojentajien maksimivoima) rekisteröidään molemmille jaloille.

Koulutus:

Kaikki osallistujaryhmät noudattavat kahdesti viikossa normaalia fyysistä harjoittelua koskevaa protokollaa, joka sisältää voima-, tasapaino- ja joustavuusharjoituksia. Lisäksi kokeellinen ja aktiivinen kontrolliryhmät osallistuvat IVR-harjoitteluun, joka järjestetään samana päivänä kuin fyysinen harjoitus, aina sitä edeltävästi. IVR-koulutusta ohjataan päähän kiinnitetyn näytön kautta, joka mahdollistaa mukaansatempaavien 3D-ympäristöjen esittämisen 360°:n näkökentällä. Virtuaalinen kohtaus sisältää kuntosalin vakiovarusteineen ja luonnollisen kokoisen virtuaalisen avatarin, joka on sovitettu osallistujien kanssa. Avatar nähdään joko ensimmäisen persoonan näkökulmasta (eli ikään kuin avatar olisi korvannut todellisen kehon; kokeellinen ryhmä) tai kolmannen persoonan näkökulmasta (ts. ikään kuin se olisi toinen sivulta havaittu henkilö; aktiivinen kontrolliryhmä). Ensimmäisen tutustumis- ja upotusvaiheen jälkeen avatar suorittaa sarjan harjoituksia (istuva polven ojennus, kyykky, syöksy eteenpäin, askel ylös ja alas askelmasta, jaettu kyykky, Y-tasapainotestin etuulottuvuus), 3 kierrosta 8 jokaisen harjoituksen toisto, joka jäljittelee todellista fyysistä kuntoutusistuntoa. Avatar suorittaa harjoitukset loukkaantuneen jalan puolelle (jos harjoitukset ovat yksijalkaisia).

Analyysi:

Yllä kuvatuissa testeissä ja kyselylomakkeissa saatuja tietoja verrataan kolmen ryhmän (kokeellinen, aktiivinen kontrolli ja ei IVR-harjoittelu) ja kolmen aikapisteen (T0, T1, T2) välillä käyttämällä 3x3 sekavaikutteista ANOVAa ajan kanssa. subjektin sisäisenä tekijänä ja ryhmä subjektien välisenä tekijänä. Oletuksena on, että kokeellinen ryhmä parantaa loukkaantuneen raajan toiminnallista suorituskykyä enemmän kuin aktiivinen kontrolliryhmä ja ei IVR -harjoitteluryhmä.

PROJEKTIN VAIKUTUKSET Teoreettisesta näkökulmasta projekti on ensimmäinen, joka osoittaa oman kehon tietoisen esityksen taustalla olevien neurokognitiivisten mekanismien perustavanlaatuisen roolin perifeeristen vammojen motorisessa kuntoutuksessa. Itse asiassa tällä hetkellä vain muutamat tutkimukset viittaavat siihen, että pelkkä kehon esittäminen omana (ilman liikkeiden tarvetta) vaikuttaa motoriseen järjestelmään. Vain yhdessä tutkimuksessa tarkasteltiin, voisiko tällä olla positiivista vaikutusta motoriseen toimintaan; nämä tulokset kerättiin kuitenkin potilailta, joilla oli aivovaurioita, eikä perifeerisiä. Näistä syistä projekti tarjoaa uudenlaisen lähestymistavan kuntoutukseen, joka perustuu olemassa olevan teoreettisen tiedon tukemaan, mutta kokeellisesti tutkimatta jääneeseen hypoteesiin. Uusi tieteellinen havainto olisi osoittaa, että illuusio oman kehon liikkumisesta voi edistää motoriikassa ja -toteutuksessa (esim. urheilukuntoutusharjoitusten suunnittelussa ja suorittamisessa) mukana olevien aivoalueiden aktivointia ja siten puutteellisen motorisen toiminnan parantamista. . Lisäksi sen osoittaminen, että motoriseen järjestelmään voidaan vaikuttaa kehoon liittyvien signaalien kautta virtuaalisen kehon ominaisuuksien kautta jopa perifeeristen vammojen tapauksessa, luo uusia mahdollisuuksia yleisemmässä motorisen kuntoutuksen kontekstissa.

Kuntoutustieteen vaikutuksen osalta hankkeen tulosten vaikutukset näkyvät usealla tasolla, koska se ehdottaa radikaalia muutosta urheilukuntoutuksen lähestymistapaan. Urheiluvammojen aiheuttama motorisen toiminnan menetys on heikentävä tapahtuma, jolla on kielteisiä seurauksia. Kuntoutuksen tekniikka sisältää vakioprotokollat, jotka perustuvat liikkeiden suorittamiseen ja jotka tulee suorittaa asianmukaisesti varustetuissa rakenteissa (kuntoutuskeskusten kuntosalit). Ensinnäkin IVR-harjoittelu ei vaadi fyysistä liikesuoritusta, joten se voi toimia arvokkaana lisäyksenä normaaleihin kuntoutusprotokolliin tai jopa korvata joitain fyysisiä kuntoutustunteja. Toiseksi potilas voi suorittaa IVR-koulutuksen etänä ja itsenäisesti, mikä on tärkeä etu kaikentyyppisissä interventioissa, erityisesti nykyisen globaalin pandemian tilanteen valossa. Nämä kaksi elementtiä voivat vähentää huomattavasti vammoista toipumiseen käytettyä kumulatiivista aikaa ja vaivaa. Kolmanneksi tällainen lähestymistapa on luonteeltaan erittäin joustava ja sitä voidaan täydentää muilla motorisen käyttäytymisen tekniikoilla ja mittareilla (esim. liikekinematiikka, aivojen sähköinen aktiivisuus, autonomisen hermoston toiminnan mittaukset jne.) erityistarpeista riippuen. ja monimutkaisuusaste.