Environnements enrichis pour la réadaptation des membres supérieurs après un AVC

A. Contexte scientifique

L'AVC est la troisième cause de décès dans les pays occidentaux et le dysfonctionnement sensorimoteur des membres supérieurs (UL) contribue de manière significative à l'incidence des incapacités et handicaps physiques (Olsen 1990). Une explication de la mauvaise récupération du bras est l'accent mis sur l'accomplissement des tâches plutôt que sur la qualité des performances. Cela peut renforcer les stratégies de mouvement altératif (compensatoire) au lieu d'encourager la réapparition de schémas de mouvement prémorbides (récupération). Bien que l'objectif de la réadaptation soit la récupération de la fonction, la question de savoir si cela est atteint par une véritable récupération motrice ou par une compensation fait toujours l'objet de débats. En effet, pour certains patients présentant une déficience sévère, la compensation doit être encouragée pour maximiser la capacité fonctionnelle. Alternativement, pour ceux qui ont un bon pronostic, la récupération motrice est soulignée pour plusieurs raisons. Premièrement, avec une formation appropriée, le rétablissement peut se poursuivre jusqu'au stade chronique de l'AVC (p. ex. Michaelsen et Levin 2004). Deuxièmement, bien que la compensation puisse favoriser la performance immédiate, elle peut entraîner des problèmes à plus long terme tels que la douleur et la contracture (Ada et al. 1994 ; Levin 1997). Troisièmement, permettre des compensations pourrait encourager la non-utilisation apprise limitant la capacité de gains moteurs ultérieurs (Allred et al. 2005). Bien que des gains de performance aient été documentés après un entraînement répétitif de mouvements isolés (par exemple, Whitall et al. 2000), peu d'études ont examiné si les patients peuvent utiliser des informations explicites pour optimiser l'acquisition des habiletés motrices et si une véritable récupération comportementale se produit. Les points à considérer lors de l'élaboration de programmes de formation optimaux sont que l'apprentissage se produit lorsque les participants sont motivés, pratiquent une variété de tâches connexes et reçoivent une rétroaction pertinente (Nudo et Friel 1999; Winstein et al. 1999). De plus, les patients peuvent ne pas bénéficier d'une pratique variable jusqu'à ce que les éléments moteurs manquants soient récupérés (Carr & Shepherd 1987) et le réapprentissage moteur est lié au niveau de déficience physique et cognitive (Cirstea et al. 2006).

À ce jour, la plupart des études n'ont utilisé que des mesures cliniques pour évaluer le changement fonctionnel (par exemple, Jang et al. 2003) sans tenir compte de la façon dont le mouvement est effectué. Cette étude portera sur la capacité à distinguer si l'amélioration fonctionnelle résulte d'une augmentation de la compensation ou d'une véritable récupération motrice. Cela ne peut être fait qu'en corrélant l'amélioration fonctionnelle (mesures cliniques) avec les changements dans les schémas moteurs du bras grâce à une analyse détaillée des mouvements (cinématique). Puisqu'il existe un grand nombre d'indicateurs cinématiques possibles d'amélioration, les enquêteurs doivent identifier les mesures les plus révélatrices de changement. Il s'agit d'une première étape dans la détermination de mesures de résultats cliniquement significatives à utiliser dans les essais contrôlés randomisés sur l'efficacité des interventions. L'importance clinique est essentielle pour traduire les connaissances issues des études de recherche en pratiques fondées sur des données probantes (van Peppen et al. 2007).

B. Conception de l'étude : 1. Plan détaillé de l'étude

Deux groupes de 8 sujets d'AVC participeront à une conception A-B-A dans laquelle les données des tests post-intervention (dans la semaine suivant la fin de l'intervention) et de suivi (un mois après la fin de l'intervention) seront comparées aux données à partir de deux pré-tests (tenus au début et à la fin de la première semaine de l'étude juste avant le début de l'intervention). Plusieurs résultats de performance motrice clinique et cinématique seront mesurés pour déterminer ceux qui décrivent le mieux la récupération motrice du bras. Cela sera fait en comparant les changements dans les résultats avant et après la formation pour signifier les scores de 8 volontaires sains appariés selon l'âge et le sexe (enregistrés en une seule session). Les survivants d'un AVC pratiqueront le mouvement dans deux environnements d'entraînement différents offrant différents niveaux de motivation et de rétroaction : L'environnement d'entraînement 1 sera créé dans un environnement VR vidéo 2D qui fournira une forte motivation, une connaissance des résultats (KR) sur le résultat moteur (c'est-à-dire, vitesse, précision) et des informations non spécifiques sur la connaissance de la performance (KP) sur le mouvement du tronc. L'environnement 2 sera créé dans un environnement physique qui ne fournit que des commentaires KP mais pas de KR ou de motivation supplémentaire.

Protocole d'entraînement : après les évaluations de base (physiques et cognitives), les groupes d'AVC s'entraîneront à pointer vers 6 cibles standardisées placées juste hors de portée (12 essais par cible) au cours d'une phase d'acquisition de 15 séances espacées sur trois semaines (3 séances/semaine, 72 essais /session). Ce schéma de pratique intègre les éléments nécessaires à un apprentissage moteur optimal : 1) Pratique variée : Bien que les mouvements ne soient pas de nouvelles tâches motrices, ils doivent être réacquis lors de la récupération d'un AVC. Notre objectif n'est pas d'enseigner aux sujets une nouvelle tâche, mais d'identifier comment un mouvement exécuté de manière sous-optimale peut être amélioré avec la pratique. 2) Pratique intensive : Le nombre de répétitions par séance a été choisi selon les études de Cirstea et Levin (2000). Ainsi, 72 essais par session (3 blocs de 24 essais, 5 min de repos entre les blocs) sont considérés comme une pratique « intensive », qui est un élément nécessaire pour un programme d'entraînement réussi. Suite à la phase d'acquisition, des évaluations qui seront répétées après 3 mois pour évaluer la rétention et le transfert des habiletés motrices.

2. Méthodes : Sujets Huit sujets d'AVC par groupe seront recrutés. Ils seront appariés sur l'âge et sur la sévérité motrice initiale du bras (± 5 pts sur le Fugl-Meyer Arm Assessment). Huit sujets sains appariés selon l'âge et le sexe seront recrutés comme groupe témoin.

Recrutement des sujets : les patients seront recrutés à partir des listes de sortie de l'hôpital Haim Sheba en utilisant une procédure en place depuis 2005. Le dépistage sera effectué par des associés de recherche clinique. Les participants potentiels répondant aux critères d'inclusion 1 à 3 et aux critères d'exclusion recevront une lettre explicative les invitant à contacter les investigateurs de l'étude. Un consentement éclairé sera obtenu de chaque participant. Les sujets témoins seront recrutés dans la communauté.

Environnements de formation : Motivation et rétroaction : La formation se fera dans le département d'ergothérapie situé au Sheba Medical Center. Les environnements d'entraînement nous permettront d'évaluer l'effet de la combinaison de différents degrés de motivation et de rétroaction sur les résultats moteurs. L'environnement 1 est très motivant (roman et ludique) puisque la formation est présentée comme un jeu dans lequel l'apprenant tente de battre son propre score lors des séances suivantes. Les cibles sont présentées sous forme de balles dans un système de réalité virtuelle basé sur la vidéo (Gesture Xtreme). Le patient est assis devant un écran de 36 pouces de la scène à 6 cibles. L'image du patient est capturée par une caméra vidéo et insérée dans la scène affichée sur le moniteur. La tâche consiste à pointer vers chacune des cibles qui apparaissent dans une séquence aléatoire. Les commentaires fourniront des informations pertinentes pour l'apprentissage moteur (KR, KP, score du jeu). L'environnement 2 intègre le même nombre et la même disposition de cibles que l'environnement Env. 1 mais ils seront présentés dans un environnement physique sur un cadre en bois devant le sujet. Les commentaires KR et KP seront fournis sous forme d'indices verbaux par l'expérimentateur, comme cela se fait habituellement en clinique. Cependant, ils n'auront aucune information de motivation supplémentaire (score du jeu).

Mesures de résultats préliminaires : Avant et après l'entraînement dans les deux groupes d'AVC, des évaluateurs en aveugle mesureront les scores cliniques de la déficience motrice et de la fonction du bras (score du bras Fugl-Meyer, échelle de performance atteinte, test de la boîte et des blocs, test de la fonction motrice de Wolf, journal d'activité motrice ) ainsi que la fonction cognitive. Tous les tests sont valides et fiables et sont régulièrement utilisés dans la pratique clinique.

Test cinématique : tâche de test et tâche de transfert :

Les enquêteurs enregistreront également des mesures de résultats cinématiques caractérisant les mouvements des bras et du tronc lors de l'atteinte (extension du coude, adduction horizontale de l'épaule, flexion de l'épaule, mouvements scapulaires, déplacement du tronc).

Notre objectif est de nous concentrer sur la cinématique segmentaire et articulaire lors d'un test et d'une tâche de transfert consistant en des mouvements d'atteinte. La tâche de test sera enregistrée. La cible de test sera placée en ligne avec le sternum du patient à une distance juste au-delà de la longueur du bras du sujet. La tâche de test est similaire aux mouvements effectués vers l'une des cibles pratiquées. Pour évaluer l'apprentissage moteur, les enquêteurs détermineront si les éléments appris dans une tâche sont transférés à d'autres tâches similaires. Ainsi, les enquêteurs évalueront également les mouvements effectués dans une tâche de transfert vers une cible placée devant l'épaule ipsilatérale à 5 centimètres (cm) plus haut que la rangée la plus élevée de cibles entraînées. La tâche de transfert est donc un nouveau mouvement, non pratiqué pendant la formation. La cinématique segmentaire du corps rigide sera enregistrée à partir d'ensembles de 4 marqueurs réfléchissants passifs (sphères de 0,5 cm de diamètre) attachés aux segments du tronc, de la partie supérieure du bras et de l'avant-bras. Cela permettra de calculer trois degrés de liberté en translation et trois degrés de liberté en rotation par segment. La cinématique articulaire sera collectée à partir de repères fixés sur le sternum, l'acromion, le coude et le poignet via des cadres exo-squelettiques. Le mouvement du marqueur sera enregistré avec un système de capture de mouvement optoélectronique à 3 caméras calibré (ProReflex MCU-240, Qualisys) sur un logiciel informatique approprié (Qualisys, Göteborg, Swe). La collecte de données (100 Hertz, 2-5 secondes) sera déclenchée par le mouvement de la main à partir d'une position centrale en relâchant un interrupteur mécanique. La précision des mesures de chaque marqueur se situe dans une marge d'erreur <0,2 cm.

Dans un premier temps, les enquêteurs détermineront les temps de mouvement, la précision, la douceur, les rotations des segments et des articulations et les principales composantes de la coordination multi-articulaire. Les coordonnées cartésiennes (x, y, z) pour chaque segment seront obtenues à partir des ensembles de marqueurs segmentaires. Les données brutes d'au moins trois marqueurs par segment seront utilisées après interpolation des marqueurs manquants (polynôme d'ordre 5). Pour chaque essai, les temps de mouvement et les vitesses maximales seront déterminés à partir des traces de vitesse tangentielle au point final. Le temps de mouvement est le temps entre le point auquel la vitesse tangentielle dépasse et reste au-dessus de 5% de son maximum, puis revient et reste en dessous de ce niveau. La précision du mouvement en termes d'erreurs d'étendue constante sera calculée comme la distance moyenne (d) entre la position finale du point final (x, y, z) et la position de la cible (x0, y0, z0). Les erreurs directionnelles constantes et variables (SD) seront également définies. La fluidité du mouvement sera calculée à partir de la trace de vitesse tangentielle en utilisant l'indice de courbure (rapport de la longueur du trajet du point final à la longueur d'une ligne droite joignant les positions initiale et finale) et le nombre de pics dans le trajet de la trajectoire. Pour les rotations de segment et d'articulation, les vecteurs seront calculés dans les systèmes de coordonnées de référence pour les segments supérieur et avant-bras.

À partir des données résultantes du mouvement centroïde du segment et de la rotation du segment, différentes variables de résultat seront calculées. Les plus pertinentes définiront les changements de performance par rapport au mouvement final et par rapport à la posture du bras entier, en particulier l'évolution du mouvement dans le temps (dérivées temporelles) et la fragmentation de la trajectoire segmentaire et de la posture du bras. tout en se déplaçant vers les différentes cibles. Des aspects supplémentaires du mouvement seront explorés afin de trouver les descripteurs les plus appropriés de la performance motrice du bras et des changements après les interventions cliniques proposées.

Les scores de changement seront calculés pour chaque sujet afin de déterminer un indice d'amélioration (IP) et un indice d'apprentissage (IL). L'IP est défini comme le changement de chaque variable sous la forme d'un rapport entre les valeurs post-test et pré-test. Un IP de 1 indique aucun changement tandis que les valeurs négatives et positives indiquent que la valeur a respectivement diminué ou augmenté. Pour certaines variables, des rapports positifs indiqueront une amélioration (vitesse du point final, douceur du point final, mesures d'angle, amplitudes de phase) tandis que pour d'autres, une amélioration sera démontrée par des rapports négatifs (temps de mouvement, précision du mouvement). L'IL, utilisé pour déterminer si les sujets conservent des améliorations après l'entraînement pour chaque période de suivi, est défini comme le changement de la variable à la rétention par rapport au post-test. Les valeurs IL de 1 indiquent que l'amélioration est maintenue (pas de changement), de valeur négative que le paramètre a diminué et de valeur positive que le paramètre a augmenté.

Analyse statistique : Pour notre premier objectif, les changements dans les mesures de résultats seront déterminés en comparant les résultats de mouvement avant et après les phases d'acquisition et de rétention par deux mesures répétées ANOVA à plan mixte (MANOVA) et en comparant les moyennes brutes (Temps 1, Temps 2, Temps 3, Temps 4) et changer les scores (IP, IL) entre les groupes. Les enquêteurs détermineront quelles mesures cinématiques subissent le plus de changements et peuvent donc être les plus indicatives de la récupération motrice (par exemple, augmentation du mouvement du coude et/ou de l'épaule, diminution du mouvement du tronc) en recherchant quelles mesures sont les plus différentes entre les groupes d'entraînement. Les enquêteurs s'attendent à ce que les changements dans la formation de groupe dans l'environnement I soient plus importants que ceux de la formation de groupe dans l'environnement 2.