運動リハビリテーションにおける IVR (IVR_MOT)

背景 スポーツ外傷は、スポーツのパフォーマンスと、継続的かつ定期的な身体活動を意味する健康的なライフスタイルの維持の両方にとって重要な障害です。 イタリアでは、毎年、スポーツをしている 2,000 万人のうち約 30 万人が ER に入院しています。

競技スポーツに関しては、密集した競技スケジュール、ペースの速いリズム、アスリートが経験するプレッシャーの高まりが、負傷の頻度の増加を決定しています。 怪我は、競技を控える期間をもたらし、アスリートの心身のバランスに影響を与えます。 これらの理由から、スポーツ外傷には直接的および間接的なコストがかかり、理学療法は運動機能を回復して、スポーツへの最速かつ最も安全な復帰を保証することを目的としています。

中枢神経系への損傷の場合と末梢の問題に関連する場合（スポーツ外傷の大部分のように）の両方の場合の運動リハビリテーションのあらゆる形態は、可塑性と代償の概念に基づいています. 言い換えれば、回復の可能性は、システムが再編成できることを意味します。 実際には、現在の形でのリハビリテーション科学は、損傷した (運動) システムの積極的かつ反復的な運動を直接促進しようとしています。 このロジック、つまり、主にアクションの実行に基づくプロセスには、治療の障害となる主要な固有の制限があります。それは、運動機能に直接作用しますが、深刻な程度まで損なわれます. しかし、実際に運動を実行しなくても、自分の体が運動を行っているのを観察するだけで、運動系を活性化できることが最近示唆されています。 それに伴い、Immersive Virtual Reality（IVR）がもたらす多感覚性や臨場感・具現化を利用して、仮想の身体（アバター）が一時的に動くという錯覚体験を生み出すことができることを示しました。自らの移動体となった（いわゆる具現化。 さらに、この経験は、自分自身の実際の動きからの活性化と同様の方法で運動系を活性化します。 したがって、このような状況では、具現化された仮想身体の (幻想的な) 動きが参加者の運動系に統合されます。

これらの理論的考察に基づいて、本プロジェクトは、IVR を使用して、(欠陥のある) 運動実行の問題を回避/制限するリハビリテーション アプローチへの可能な劇的な変更をテストすることを提案します。 主な仮説は、自分自身のように知覚される動く仮想身体を単純に観察することで、機能回復を促進する程度まで運動系にアクセスできるようになるというものです。 言い換えれば、その目的は、（損傷した）運動感覚系ではなく、（無傷の）体性感覚系を通して運動機能にアクセスすることです。 さらに、そのような手順は、治療の少なくとも一部を遠隔で実行する可能性を提供する。

目的

スポーツリハビリテーションに関する現在の研究プロジェクトは、以下の目標を持っています。

1. 下肢の末梢損傷後の運動機能を回復するための没入型仮想現実 (IVR) でのリハビリテーション プロトコルを検証します。 プロトコルは、アクションの実行ではなく、アクションの観察に基づいています。 この考えの背後にある理論的根拠は、物理的な運動を行う自分の「自分の」仮想身体を観察することによる運動系の間接的な活性化が、実際の運動制御と行動の実行に関与するものと同じ神経認知メカニズムを動員するということです。 これにより、身体的リハビリテーションが大幅に強化され、運動回復が改善されます。
2. IVRに基づく神経科学的アプローチとスポーツリハビリテーションの基準を組み合わせ、従来のリハビリテーションを補完し、自宅でリモートで実行できる新しいアプローチを作成する標準プロトコルを開発する.

サンプル 参加者は、HastaFisio および Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino 理学療法センターで募集されます。サンプルは、膝の筋骨格損傷後に膝の捻挫および/または膝靭帯および/または半月板の手術を受けた成人 (年齢範囲 18 ～ 65 歳) で構成されます。 サンプル サイズは、被験者内因子として時間 (前、中間、および後) を使用し、被験者間因子としてグループ (実験、アクティブ コントロール、VR なし) を使用した混合効果 3x3 ANOVA のアプリオリ検出力分析に基づいて推定されました。 中程度の効果サイズ (f = 0.25) と 0.05 に設定されたアルファ レベルで 0.80 の検出力に到達するには、必要なサンプル サイズは 36 (グループあたり 12 人の参加者) です。 この研究では、ドロップアウトの可能性を考慮して、45 人の参加者 (グループごとに 15 人) を募集します。

方法 最初の実験セッションは、膝の手術から 2 週間以内に行われ、IVR トレーニング介入は、標準的な身体リハビリテーションの第 1 段階と並行して 6 週間続きます。 IVR トレーニング プロトコルは、一人称視点 (実験グループ) または三人称視点 (アクティブ コントロール グループ) で仮想アバターを観察することを意味します。別の対照群 (IVR トレーニングなし) は、標準的な身体トレーニングのみを受けます。 仮想シナリオでは、アバターは一連のリハビリ エクササイズを実行します (詳細は以下を参照)。 介入の前 (T0)、中間 (T1)、および介入後 (T2) に、一連の標準的な臨床試験で神経筋機能を評価します (詳細は以下を参照)。 さらに、ＩＶＲ手順の有効性を評価するために、実施形態は、同じ時点でアドホックなアンケートを介して測定される。

対策：

次の一連のテストが T0、T1、および T2 で収集されます。

1. IVR トレーニング セッションの前に:

   • IKDC スケール (国際膝ドキュメンテーション委員会主観的膝評価フォーム);
   • GyKo（慣性測定ツール）で測定した関節位置感覚。
   • GyKo（慣性測定ツール）で測定した膝関節伸展可動域。
   • ハンドヘルドダイナモメーターで測定された膝伸筋の最大力。
   • 最大収縮後の痛みのビジュアル アナログ スケール (VAS)。

2. IVR トレーニング セッション中:

   - 演習が完了した後の具体化アンケート。

3. IVR トレーニング セッションの後:

   • IVR トレーニングで提示された各エクササイズに対する主観的な習熟度。
   • IVR セッションに関する一般的な主観的フィードバック。 臨床生理学的測定 (関節位置感覚、膝伸展、膝伸筋の最大力) が両脚に登録されることに注意してください。

トレーニング：

参加者のすべてのグループは、週に 2 回、筋力、バランス、柔軟性のエクササイズを含む標準的なフィジカル トレーニング プロトコルに従います。 さらに、Experimental および Active control グループは、身体トレーニングと同じ日に実施される IVR トレーニングに参加します。 IVR トレーニングは、360° の視野で臨場感あふれる 3D 環境を提示できるヘッドマウント ディスプレイを通じて管理されます。 仮想シーンには、いくつかの標準装備を備えたジムと、参加者と性別が一致する自然なサイズの仮想アバターが含まれます。 アバターは、一人称視点 (つまり、アバターが実際の身体に取って代わったかのように; 実験グループ)、または第三者視点 (つまり、横から観察された別の人であるかのように; アクティブ) のいずれかで見られます。対照群）。 最初の習熟と没入段階の後、アバターは一連のエクササイズ (座った状態での膝の伸展、スクワット、フォワード ランジ、ステップからのステップ アップとダウン、スプリット スクワット、Y バランス テストの前方リーチ) を 3 回行います。実際の物理的なリハビリセッションを模倣する各エクササイズの繰り返し。 アバターは負傷した脚側でエクササイズを行います (エクササイズが片足の場合)。

分析：

上記のテストとアンケートで得られたデータは、3 つのグループ (実験、アクティブ コントロール、および IVR トレーニングなし) 間および 3 つの時点 (T0、T1、T2) 内で、時間との 3x3 混合効果 ANOVA を使用して比較されます。被験者内因子として、被験者間因子としてグループ。 仮説は、実験グループは、アクティブ コントロール グループおよび IVR トレーニングなしのグループよりも、負傷した四肢の機能的パフォーマンスの大幅な改善を示すというものです。

プロジェクトの意味 理論的な観点から、このプロジェクトは、末梢損傷の運動リハビリテーションにおける自分の身体の意識的表現の根底にある神経認知メカニズムの基本的な役割の証拠を提供する最初のものとなるでしょう。 実際、現時点では、体を自分のものとして単純に表現するだけで (動きを実行する必要はありません)、運動系に影響を与えることを示唆する研究はごくわずかです。 これが運動機能にプラスの影響を与える可能性があるかどうかを調べた研究は1つだけでした。ただし、これらの結果は、末梢病変ではなく、脳病変のある患者で収集されました。 これらの理由から、このプロジェクトは、既存の理論的知識によって十分にサポートされているが、実験的に未踏のままである仮説に基づく、リハビリテーションへの新しいアプローチを提供します。 自分の体が動いているという錯覚が、運動の計画と実行 (スポーツ リハビリテーションの計画と実行など) に関与する脳領域の活性化を促進し、それによって不足している運動機能を改善できることを実証することは、新しい科学的発見となるでしょう。 . さらに、末梢損傷の場合でも、仮想身体の特性を介して身体に関連する信号を通じて運動システムが影響を受ける可能性があることを実証することは、運動リハビリテーションのより一般的なコンテキストで新しい機会を生み出します。

リハビリテーション科学への影響という点では、プロジェクトの成果の効果は、スポーツ リハビリテーションのアプローチに対する根本的な変化を提案しているため、いくつかのレベルで現れるでしょう。 スポーツ外傷の結果としての運動機能の喪失は、負の結果のカスケードを伴う衰弱性の出来事です. 最先端のリハビリテーションには、動作の実行に基づいた標準的なプロトコルが含まれており、適切に装備された構造物 (リハビリテーション センターのジム) で実行する必要があります。 まず、IVR トレーニングは物理的な動きの実行を必要としないため、標準的なリハビリテーション プロトコルへの貴重な追加として機能したり、一部の物理的なリハビリテーション セッションを置き換えたりすることさえできます。 第二に、IVR トレーニングは、患者がリモートで自律的に実行できるため、特に世界的なパンデミックの現在の状況に照らして、あらゆるタイプの介入にとって重要な利点です。 これらの 2 つの要素により、負傷からの回復に費やされる累積的な時間と労力が大幅に削減される可能性があります。 第三に、このようなアプローチは本質的に非常に柔軟であり、特定のニーズに応じて、他の技術や運動行動の測定 (例えば、運動運動学、脳の電気的活動、自律神経系の活動の測定など) によって補完することができます。そして複雑さのレベル。