パーキンソン病患者の上肢機能に対する仮想現実への没入の影響: 無作為化臨床試験

パーキンソン病 (PD) は、主に神経細胞内のレビー小体の発達と黒質のドーパミン作動性ニューロンの喪失に関連する古典的な運動症状を伴う複雑な神経障害として特徴付けられます。 この疾患の最も特徴的な運動症状には、振戦、硬直、運動緩慢、姿勢の不安定性、および歩行困難が含まれます。 その結果、このような運動併存疾患は、患者の生活に直接影響を与え、生活の質に影響を与え、転倒のリスクを高め、一般的に独立性を低下させます。 PD は現在、(アルツハイマー病に次いで) 2 番目に多い神経変性疾患であり、人口 100,000 人あたり 14 人が罹患しています。 65 歳以上の人口を考慮すると、値は住民 100,000 人あたり 160 人に上昇します。 米国では、すでに診断されている 100 万人以上の患者に加えて、毎年約 60,000 人の新しい患者が PD と診断されています。 ブラジルでは、一般集団で 200,000 人が PD を患っていると推定されており、60 歳から 79 歳の人々の有病率が高い。 国内では毎年約36,000件の新規症例が発生しています。 男性-女性の発生率は、記録されたデータのほとんどで 1.3 から 2.0 の間で変動します。 2012年、ノイスら。 PD の発症に関連する可能性のある 30 の環境要因を分析しました。その中には、農薬への曝露、頭蓋骨領域への以前の損傷、農村地域での生活、ベータ遮断薬の使用など、非常に重要なものが含まれていました。 、農村部の労働者、井戸からの水の消費。 発見された保護要因の中には、喫煙、非ステロイド性抗炎症薬の使用、カフェインの消費、カルシウム チャネル遮断薬の使用、およびアルコールの消費があります。 文献で最もよく説明されている遺伝的要因の中には、α-シヌクレインタンパク質をコードする SNCA 遺伝子があります。 LRRK2の変異;それまで PD 発症の主な遺伝的危険因子であった β-グルコセレブロシダーゼ酵素をコードする GBA 遺伝子の変異。

レビー小体は、1912 年にフリードリッヒ・ヘンリッヒ・レビーによって最初に記述され、PD の主要な病理学的マーカーになりました。 それらはニューロン内に見られ、α-シヌクレインとユビキチンの凝集体を含むニューロフィラメントで構成されています。 2007年、若林の研究により、彼はレビー小体がPDの原因ではなく、その症状に直接関係していることを示しました.

一般に、PD の病態生理は、中脳の黒質の緻密な部分の進行性の神経細胞の喪失を特徴とし、疾患の主な症状が現れるには 60% 以上の喪失が必要です。 しかし、ドーパミン作動性経路の欠損に加えて、他の神経伝達物質も PD の病態生理に関与している可能性があります。 ノルアドレナリン作動系では、青斑核は、背側迷走神経核、視索上核および傍室視床下部核におけるニューロンの減少に加えて、色素性ニューロンの 50 ～ 80% の損失を示し、以下の機能の低下を伴います。ノルアドレナリン投射;セロトニン作動系では、背側縫線核のニューロンの 57.8% の減少が観察されます。また、コリン作動系では、背側縫線核のコリン作動性ニューロンの 50 ～ 60% の減少が観察されました。

2003年、Braakらによって開発された研究。は、PDがマイスナー胃自律神経叢および嗅覚神経終末で始まり、脳幹（中脳）、正確には背側迷走神経核、舌咽核、嗅覚および中間領域に伝播することを示しました。 そこから、進化はさらに5つの段階に分けられます。つまり、1 - 縫線核、巨細胞核、青斑核です。 2 - 黒質のコンパクトな部分。 3 - 側頭中皮質の前脳領域。 4 - 前頭皮質の関連領域。 5 - 新皮質連合野、運動前野および運動野。

PD の主な運動症状は、運動緩慢、運動機能低下、無動症、振戦および硬直、ならびにバランス障害および歩行障害です。 さらに、認知障害、記憶障害、視覚空間機能障害に関連する問題、連続的および反復的な動きの実行の困難、フリーズおよび遅い心理的反応がしばしば存在します. 文字の減少、発声や嚥下の問題も見られます。 PD の主な臨床症状には振戦があり、約 50% の症例で四肢の遠位部から始まります。 安静時には、この症状の減少または消失が顕著であり、個人がより長時間の動作または姿勢を維持すると再発します. 運動緩慢 (動きの鈍さ) は、線条体にドーパミンが存在しないことから生じる抑制系と興奮系の間の不均衡によるもので、主に自動運動に影響を与え、一般的な運動不足と脱力感の頻繁な訴えを引き起こします。 PD患者は、重心を前方に向けた姿勢を獲得する可能性が高く、曲がった姿勢を生み出します。 また、防御伸展、バランス、立ち直り反応などの姿勢反射も低下します。 歩行は、ストライドの長さを短くしたゆっくりとしたシャッフル歩行として現れます。

薬理学的治療は、ドーパミンの脳内濃度を上昇させるか、その受容体を刺激する薬物で構成されています。 治療の最初の行には、ドーパミンの直接の前駆体に対応するレボドパがあり、それとは異なり、血液脳関門を通過することができます. ブロモクリプチン、リスリド、ペルゴリド、およびパラミセポールは、ドーパミン受容体 (D-2) アゴニスト薬であり、ドーパミノミメティックであり、単独で、またはレボドパと組み合わせて使用​​されます。 カルディドパは通常、中枢神経系に対する薬物の作用を促進するためにレボドパと関連付けられているため、治療効果を高めることに加えて、吐き気、嘔吐、食欲不振、心拍数の増加などの副作用を軽減します。 第二の治療法は中枢性抗コリン薬で、アセチルコリンの中枢性コリン作動性伝達を遮断し、ドーパミンとのバランスを回復することで治療効果を発揮します。 治療の 3 番目の行には、カテコール-o-メチルトランスフェラーゼ (COMT) 阻害剤があります。これは、レボドパから 3-O-メチルドパへの変換をブロックすることによって作用し、血漿中の半減期と到達する用量の割合を増加させます。脳。 また、治療の 3 番目の行には、シナプス空間からのドーパミンの再取り込みも阻害する MAO 酵素 B 型の不可逆的阻害剤があります。

しかし、PD の管理に適切な薬理学的治療を行ったとしても、患者は依然として重大な機能喪失を示す可能性があり、日常生活の活動や社会への参加に直接影響します。 理学療法的治療は、孤立した薬理学的治療の補助療法として、PD 患者が最大レベルの活動と可動性を維持できるようにすることを目的としています。 PD患者に適用される理学療法は、主に姿勢の調整、移動操作、上肢機能の改善、バランス、身体能力、認知能力、および歩行に焦点を当てることになります。常に患者の自立を求め、生活の質を向上させます。 PDですでに研究されているいくつかの補助療法の中で、誘導封じ込め療法、ダンス、武道、ノルディックウォーキング、水中療法、音楽療法を挙げることができます. 上肢の機能障害は、パーキンソン病患者に頻繁に見られます。 最初の運動兆候の中で、顕微鏡写真と安静時振戦を強調することができます。 安静時振戦は、完全に安静にされた四肢の周波数が 4 ～ 6 ヘルツの振戦と定義され、運動中に一時的に消失し、感情的ストレスの状況で悪化する可能性があります。 運動緩慢の特徴である動きの鈍さと次第に小さくなる動き (運動低下症)、および関節の受動的な動き (歯車現象) 中の不随意の硬直を伴います。 手先の器用さの大幅な喪失も観察されますが、これは運動緩慢または振戦の存在とは無関係です。 この現象は「手足の運動性失行症」と呼ばれ、衰弱や運動失調などの基本的な運動障害では説明できない細かい運動能力の喪失です。

病気が進行するにつれて、そのような機能不全は、着替え、歯磨き、食事、ボタンの押し方、携帯電話の使用などの日常生活に影響を与え、その結果、PD 患者の生活の質の悪化を認識しています。 さらに、PD症状の管理に対するドーパミン作動性療法の既知の利点にもかかわらず、個人の機能的なリーチとグリップの動きに影響を与える協調的な腕と手の動きの改善には効果がないことが示されています.

パーキンソン病患者の上肢障害の管理に関する文献に示されている治療法の中には、単一および二重課題の反復訓練に基づく技術があります。ミラーセラピー;拘束誘発療法;そして感覚運動トレーニング。 近年のいくつかの出版物と同様に、PD 患者の上肢障害の治療に VR を使用することが描写されており、この分野で有望な結果が示されています。

近年、仮想現実 (VR) への関心が飛躍的に高まっていますが、この技術は数十年にわたって使用されてきました。 VR は、1989 年にジャロン ローリエによって提唱され普及した用語です。 VR はコンピュータ グラフィックス処理から生成され、実際の体験を模倣するために、オブジェクト、空間、およびイベントのシミュレーションがユーザーの視野に提供されます。 視覚的な提供に加えて、聴覚、触覚、さらには嗅覚の要素が存在する可能性があり、それらの間のリアルタイムの相互作用の可能性とともに、より大きな多感覚刺激を保証します。 コンピュータによって生成され、ユーザーに提供される感覚チャネルの数と、生成される没入感のレベルとの間には直接的な関係があり、使用されるハードウェアの種類によって異なる場合があります。 仮想環境は、2 次元 (2D) の従来のディスプレイ、3 次元 (3D) のメガネを通して投影される従来のディスプレイ、またはヘッドマウント ディスプレイ (HMD) と呼ばれるデバイスを介してユーザーに配信できます。

VR をモデル化する要素の中で、「インタラクティブ性」は、VR によって生成される体験にユーザーが積極的に参加する能力を表します。 これは、仮想環境 (AV) でユーザーに提供されるシステム、グラフィックス、サウンド、および自由度の応答性に影響されます。 「プレゼンス」とは、環境と仮想オブジェクトが実際にそこにあり、ユーザーがそれらの間に挿入されているという認識です。 「私」とAVを隔てるものは何もありません。 もう一つの特徴は、AVが現実世界にある程度似ている「知覚現実」です。 最後に、体験中に感情的および/または認知的感情要素が存在する場合、没入感を増幅することもできます。これは、心拍数、皮膚コンダクタンスなどの生理学的パラメーター、および個人の性格特性などの心理的要因を含む、ユーザーの内因性要因に関連しています。ユーザー。

したがって、バーチャル リアリティという用語は、デバイス自体よりもユーザー エクスペリエンスに関連している可能性があります。

1997 年に、Mel Slater と Sylvia Wilbur は、仮想環境 (VE) を構成する 5 つの特性も提案しました。仮想世界とは別の物理世界の存在を示す信号 (外部ノイズ、ジョイスティックの重さなど) を除去する AV を指します。 (b) 広範な。刺激された感覚モダリティ（触覚、聴覚など）の数を指します。 (c) 周囲。眼球視野 (CVO) および現実世界が除外される程度 (例: ヘッドマウント ディスプレイ、コンピューター画面) を含む、AV の視覚的表現を指します。 (d) 鮮やか。デバイスによって生成された画像の解像度と忠実度 (視覚情報など) を指します。 (e) コレスポンデント。ユーザーの視点とアクションに応じて VE がどのように変更されるかを示します。 VR の使用は、エンターテイメント、職業訓練、軍事分野など、さまざまな分野で使用されています。 医療分野での使用の最初の記録は 1990 年代初頭にさかのぼり、現在では健康分野での教育と臨床診療の両方で広く使用されており、身体的および知的リハビリテーションの分野で有望な結果が得られています。

運動リハビリテーション プロセスは、次の 3 つの主要な要因の影響を受けます。(a) 早期介入。 (b) タスク指向のトレーニング。 (c) 強度と反復。 機能の改善を促進するためには、さまざまな感覚プロセス (聴覚、固有受容感覚、視覚、触覚) を含むタスクが必要です。 治療を成功させるためのもう 1 つの重要な要素は、患者が自分に向けられた課題に取り組み、それらを実行する動機に基づいています。 しかし、従来の神経リハビリテーション プログラムへの患者の関与は低いようであり、多くの場合、セッション中に使用される強度の線量は、最大限の臨床的改善を生み出すには不十分であるように思われます。 治療を順守しないと、結果の有効性が低くなるだけでなく、経済的コストが高くなる可能性があります。

これに関連して、VR を使用したリハビリテーション療法は、神経学的集団にとって実行可能な代替手段であることが証明されており、場合によっては、今日広く使用されている従来の療法よりも効果的です。 VR は、運動学習を改善するための推奨される技術的アプローチであることで際立っており、視覚、聴覚、または触覚のフィードバックを通じて、ユーザーは挑戦的でやる気を起こさせる環境を通じて、運動プロセスと認知プロセスの両方を同時に処理できます。 . VR の利点の 1 つは、実際の患者の状況のシナリオに合わせて VE を変更し、治療のニーズを個別化できることです。 さらに、外部オブザーバーはアクティビティをアクティブにし、ユーザーに提案されたタスクの全体的なパフォーマンスを記録して、進行状況を分析できます。 また、過去 10 年間で、VR は遠隔リハビリテーションの範囲で成功裏に使用されてきました。これは、近年一定の需要があるモダリティです。

ヘッドマウント ディスプレイで設計されたデザイン システムは、1960 年代のユタ州の変革で、当時の最初の Ivan Sutherland のグラフィック変革によって最初に考案されました。 これは、2つのレンズを使用して、着用した個人が画像を見るヘルメットと定義されており、VR での没入型 EV に使用することができます。 過去数十年間、安価な技術により、VR 用の HMD の使用は、教育、娯楽、および医療分野で、一般大衆向けのいくつかのアプリケーションを持っています。 一般向けに販売されているHMDモデルの中には、HTC VIVE (HTC Corporation¸ Taiwan) があります。 Valve Index (Valve Corporation¸ ワシントン、米国); Meta Quest 2 (Meta Inc.¸California,USA)。 センサーの携帯性と低コストのおかげで、LMC は広範囲にわたる監督なしで、治療環境や家庭環境でエクササイズを行うのに適しています。 リハビリテーションに焦点を当てた現在の文献の多くは、非没入型 VR デバイスを使用しており、この分野のレビューは、そのような状態の治療により没入型デバイスを使用する研究に大きなギャップがあることを指摘しています。 HMD を介した治療のためのより没入型の LV の使用は、フラット スクリーンに投影された環境よりもはるかに直感的に操作でき、上肢のリハビリでより良い結果を生み出し、外部の気晴らしを減らし、没頭した個人の集中力を高めます。ユーザーのモチベーションを高めます。 この分野での研究が不足しているため、問題の研究は、VR へのさまざまな没入度での曝露プロトコルに基づく治療が、PD 患者の上肢の機能面に影響を与える可能性のある利点を調査することを目的としています。

PD は現在、世界で 2 番目に多い神経変性疾患であり、疾患管理の進歩にもかかわらず、上肢の運動障害は薬理学的治療にほとんど反応しないようです。 近年、テクノロジーの進歩と一般の人々へのアクセスがますます容易になったことで、VR ベースの神経リハビリテーションの使用はますます悪評を得ています。 リハビリテーションにおける VR の使用は、実行可能で安全な代替手段であることが既に証明されており、理学療法士や作業療法士が採用している従来の治療法と同等またはそれ以上の結果が得られています。 文献がすでにその使用を証明している VR の特徴の中には、治療の個別化、日常業務を模倣するようにそれを変更する能力、遠隔リハビリテーションでの使用、患者とセラピストに即座にフィードバックを提供する能力、本質的な特性があります。リハビリテーションプロトコルの効果を高めるために。

研究がますます進歩しているにもかかわらず、この分野での方法論的な質の高い研究はまだ不足しています。 さらに、このテーマに関するいくつかのレビューは、神経疾患の治療におけるさまざまなタイプのイマージョンを比較した研究の欠如を指摘しています。 さらに、VR を使用した臨床診療のガイドラインを作成し、患者の安全性を高め、治療の費用と有効性を改善するには、より多くの質の高い研究が必要です。

この研究の一般的な目的は、非没入型バーチャル リアリティ デバイス (Leap Motion Controller とフラット ディスプレイ) と没入型バーチャル リアリティ (Leap Motion Controller と HMD) を使用した介入プロトコルが上肢の機能に及ぼす影響を検証することです。パーキンソン病患者の。