脳卒中後の歩行パターンに対するオプティック フロー速度操作と没頭レベルの影響

研究デザイン

この研究は、脳卒中後の人々と健康な人々がトレッドミルウォーキングの2つの異なるセッションを実行する、実験的な2グループの多施設試験です. 2 つのセッションは、10 日以内に 2 つの別々の日に実行されます。 どちらのセッションも同じで、オプティック フロー速度の操作に使用される VR システムのみが異なります。 2 つのセッションの順序とオプティック フロー速度操作はランダム化されます。

材料

GRAIL システム: Gait Real-time Interactive Lab (GRAIL) は、10 台の光学式モーション カメラ (Vicon Inc.、オックスフォード、英国)、一体型フォース プレートを備えたデュアル ベルト トレッドミル、180 度の円筒投影で構成される統合モーション キャプチャ システムです。 screen システム、および D-Flow ソフトウェア (Motekforce Link、アムステルダム、オランダ)。 GRAIL システムのトレッドミルには 2 つのモードがあります: 一定速度で歩くか、自分のペースで歩くかです。 この研究では、トレッドミルは自分のペースで歩けるようになります。これは、患者がコントロールでき、歩行速度を選択できることを意味します。 トレッドミルは患者の歩行速度に追従し、患者は自由に開始、停止、速度の変更を行うことができます。 GRAIL システムのプロジェクション スクリーンは、半没入型の仮想環境を保証します。 GRAIL システムは Smart Space lab (UZ Gent) にあり、VUB/UZ Brussel の研究者が利用できるようになります。

ヘッドマウント ディスプレイ (HMD): HMD VR システム 'Oculus Rift S' (Oculus、LLS、米国) は、現実世界の認識を遮断することによってユーザーを仮想環境に完全に統合する低コストの HMD です。 「Oculus Rift S」は完全没入型の仮想環境を保証します。 VUB/UZ Brussel の研究者は、HMD 'Oculus Rift S' を所有しており、研究に利用できるようにします。

手順

どちらのセッションも、GRAIL システムがあるゲント大学病院 (Corneel Heymanslaan 10, 9000 Gent) の Smart Space ラボで実施されます。

両方のセッションを開始する前に、結果測定に関していくつかの準備を行う必要があります。

• 患者はアンケートに記入するように求められます (シミュレーター病気アンケート-プレ)。
• 表面電極は、大腿直筋、外側広筋、大腿二頭筋、前脛骨筋、内側腓腹筋、三角筋前部、三角筋後部、広背筋に両側に配置されます。 電極の配置は、SENIAM ガイドラインに従います。 電極の下にある皮膚を剃り、アルコールで洗浄して、電極と皮膚の接触を改善し、インピーダンスを減らします。
• 反射マーカーは、患者の下肢と上肢の固定点に配置されます。 マーカーの配置は、Plug-in Gait 全身モデル (VICON) に従います。 このモデルの場合、調査員は事前に次の項目を測定する必要があります: 体長、体重、脚の長さ、膝の幅、足首の幅、肩のオフセット、肘の幅、手首の幅、手の太さ。

これらの準備の後、患者は GRAIL システムのセルフペース トレッドミルで歩き始めます。 安全のためだけに、患者は安全ハーネスを着用して歩きます。 患者はまず、VR なしで 8 分間自分のペースでトレッドミルを歩くことに慣れます。 患者は、セルフペースのトレッドミル システムに慣れるために、この慣らし試験が必要です。 この 8 分間が経過したら、トレッドミルを停止し、患者は 5 分間座って休憩します。 休息期間中、患者は 2 つの短いアンケート (シミュレーター酔いアンケート-1、VAS スケール) に記入するよう求められます。

GRAIL セッション: 5 分間の休憩の後、患者は VR を使用してさらに 3 回 8 分間歩きます。 患者は、GRAIL デバイスの投影スクリーンに投影された仮想環境を見ながら歩いています (半没入型)。 オプティック フローは、8 分間の歩行ごとに異なります。 各散歩の間に、患者は 5 分間休憩し、各休憩時間中、患者は短いアンケート (シミュレーター酔いアンケート-2、-3) に記入するよう求められます。

HMD セッション: 5 分間の休憩の後、患者は VR を使用してさらに 3 回 8 分間歩きます。 患者は現在、HMD「Oculus Rift」を装着して歩いており、仮想環境に完全に没頭しています (完全没入型)。 オプティック フローは、8 分間の歩行ごとに異なります。 各散歩の間に、患者は 5 分間休憩し、各休憩時間中、患者は短いアンケート (シミュレーター酔いアンケート-2、-3) に記入するよう求められます。

両方のセッションを終了するために、参加者は 3 つのアンケート (シミュレーター酔いアンケート - ポスト、VAS スケール、および Igroup プレゼンス アンケート) に記入するよう求められます。

ランダム化

まず、セッションのタイプは 2 つの可能なオプションでランダム化されます: GRAIL - HMD または HMD - GRAIL。 第二に、セッション内のオプティック フロー速度操作 (一致、低速、高速) がランダム化されます。 操作の順序は、両方のセッションで同じになります。 各セッションの最初の 8 分間は、常に VR なしの時間になります。 その後、オプティック フロー速度が操作されます。 オプティック フロー速度操作のランダム化には、次の 6 つのオプションがあります。 . ランダム化は、Microsoft Excel® のブロック ランダム化によって行われます。

研究分析

この研究では、(1) オプティック フロー速度を操作する効果、および (2) 没入レベルの効果 (完全没入型 HMD を備えた半没入型 GRAIL システム) を調査します。

オプティック フロー速度が時空間歩行パラメーター、運動学、動力学、および筋肉活動に与える影響を、VR なしの歩行と比較します。 最初の段階では、LO(W)ESS スムージング (局所的に重み付けされた散布図のスムージング) を使用してデータを視覚化し、(条件および結果ごとに) 経時的に観測された効果を調査し、この準ノンパラメトリック アプローチを使用して柔軟性を確保します。 次に、効果の開始、大きさ、持続時間を表す関連値が抽出されます。

• 発症：臨床的に重要な最小差（MCID）を超えた時点。 MCID が不明な場合は、10% のしきい値が使用されます
• マグニチュード: 最大値 (または最大値) のマグニチュードと最大値に達した時点
• 持続時間：発症からMCID（または10％の閾値）を超えなくなるまでの時間

これらの値は、双方向反復測定 ANOVA (オプティック フロー速度 * デバイス) で条件間で比較されます。 関連する場合（探索的分析に基づく）、機能データ分析などの追加の詳細な統計が、本学の統計およびデータ分析部門の指導の下で実行されます。