パーキンソン病患者のさまざまな年齢における上肢に対する仮想現実の影響

パーキンソン病 (PD) は、主に神経細胞内のレビー小体の発生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。 この病気の最も特徴的な運動症状には、振戦、固縮、運動緩慢、姿勢の不安定性、歩行困難などが含まれます。 その結果、このような運動併存症は患者の生活に直接影響を及ぼし、生活の質に影響を与え、転倒の危険性を高め、一般的に自立度を低下させます。 PD は現在、アルツハイマー病に次いで 2 番目に蔓延している神経変性疾患であり、人口 100,000 人あたり 14 人の割合で罹患しています。 65 歳以上の人口を考慮すると、人口 100,000 人あたりの罹患者数は 160 人に増加します。 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6万人が新たにPDと診断されている。 ブラジルでは、一般人口の 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くなります。 この国では毎年約36,000人の新規感染者が発生しています。 記録されたデータのほとんどでは、男性と女性の発生率は 1.3 から 2.0 の間で変化します。 2012 年に、ノイスら。は、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。その中で非常に重要なものは、農薬への曝露、頭蓋骨領域への過去の損傷、田舎での居住、ベータ遮断薬の使用です。 、農村部の労働者、井戸からの水の消費。 見つかった防御因子には、喫煙、非ステロイド性抗炎症薬の使用、カフェイン摂取、カルシウムチャネル遮断薬の使用、アルコール摂取などがあります。 文献に最もよく記載されている遺伝因子の中には、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。 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。これは、それまでに発見されていたPD発症の主な遺伝的危険因子である。

レビー小体は 1912 年にフリードリッヒ ヘンリッヒ レビーによって初めて記載され、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存在し、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、若林氏の研究により、レビー小体は PD の原因ではなく、その症状に直接関係していることが示されました。

一般に、PD の病態生理学は、中脳の黒質の緻密な部分の進行性のニューロン損失を特徴とし、疾患の主な症状が現れるには 60% 以上の損失が必要です。 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の病態生理学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性系である青斑核では、背側迷走神経核、視索上核および室傍視床下部核のニューロンの減少に加えて、色素沈着ニューロンの50～80％の喪失が見られ、これに伴い脳機能の低下が起こります。ノルアドレナリン作動性の投影。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、コリン作動性系では、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 年に、Braak らによって開発された研究が行われました。は、PDがマイスナー胃自律神経叢と嗅神経終末で始まり、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 つの段階に分かれます。1 - 縫線核、巨細胞核、青斑核。 2 - 黒質の緻密な部分。 3 - 側頭中皮質の前脳領域。 4 - 前頭新皮質の連合領域。 5 - 新皮質連合野、運動前野、運動野。

ＰＤの主な運動症状は、運動緩慢、運動低下、無動、振戦および固縮、ならびに平衡感覚および歩行障害である。 さらに、認知障害、記憶障害、視空間機能障害に関連する問題、連続的かつ反復的な動作の困難、すくみや遅い心理的反応がしばしば存在します。 文字の減少、声や嚥下の問題も観察されます。 ＰＤの主な臨床症状の中には振戦があり、これは症例の約５０％が遠位四肢で始まる。 安静時にはこの症状の減少または消失が顕著ですが、より長時間動作や姿勢を維持すると症状が再発します。 運動緩慢（動きの遅さ）は、線条体におけるドーパミンの欠如に起因する抑制系と興奮系の間の不均衡が原因で、主に自動運動に影響を及ぼし、全体的な動きの低下と頻繁な衰弱の訴えを引き起こします。 PD 患者は、重心が前方にある姿勢を獲得する可能性が高く、曲がった姿勢や屈曲した姿勢を生み出します。 また、保護伸展、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、歩幅が短くなり、ゆっくりと足を引きずりながら歩くようになります。

薬物治療は、ドーパミンの脳内濃度を増加させるか、その受容体を刺激する薬物で構成されます。 治療の第一選択は、ドーパミンの直接前駆体に相当するレボドパですが、レボドパとは異なり、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キセポールはドーパミン受容体 (D-2) アゴニスト薬であり、ドーパミン模倣薬であり、単独でまたはレボドパと併用して使用されます。 カルディドパは通常、中枢神経系に対する薬の作用を促進するためにレボドパと併用され、治療効果を高めるだけでなく、吐き気、嘔吐、食欲不振、心拍数の上昇などの副作用を軽減します。 治療の第 2 行は中枢抗コリン薬で、アセチルコリンの中枢コリン伝達を遮断し、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。 3番目の治療法はカテコール-O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）阻害剤で、レボドーパから3-O-メチルドーパへの変換を阻害することで作用し、血漿中半減期と到達する用量の割合を増加させる。脳。 また、3番目の治療法にはMAO酵素B型の不可逆的阻害剤があり、これもシナプス空間からのドーパミンの再取り込みを阻害します。

しかし、PDを管理するための適切な薬物治療を行ったとしても、患者は依然として重大な機能損失を示す可能性があり、それは日常生活活動や社会への参加に直接影響を及ぼします。 理学療法は、PD 患者が最大レベルの活動性と可動性を維持できるようにすることを目的としており、単独の薬物療法に対する補助療法です。 PD患者に適用される理学療法は、最終的には姿勢の調整、移動操作、上肢機能、バランス、身体能力、認知能力、歩行の改善に主に焦点を当てます。常に患者の自立と生活の質の向上を追求します。 PD ですでに研究されている補助療法としては、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、音楽療法などが挙げられます。 上肢の機能障害は、パーキンソン病患者に頻繁に存在します。 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、完全に安静にしている手足における周波数 4 ～ 6 ヘルツの振戦として定義され、動作中は一時的に消失しますが、感情的ストレスの状況では悪化する可能性があります。 運動緩慢の特徴である動作の遅さと徐々に小さな動き（運動低下）、および関節の受動的運動中の不随意な硬直（歯車現象）を伴います。 運動緩慢や振戦の有無とは無関係に、手先の器用さの大幅な低下も観察されます。 この現象は「四肢の運動失行」と呼ばれ、脱力感や運動失調などの初歩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、そのような機能障害は、服を着る、歯磨きする、食べる、ボタンを押す、携帯電話を使うなどの日常生活に影響を与えるようになり、その結果、PD患者の生活の質が悪化していることがわかります。 さらに、PD症状の管理におけるドーパミン作動性療法の利点は知られているが、個人の機能的なリーチやグリップの動きに影響を与える、腕と手の協調運動の改善には効果がないことが示されている。

PD患者の上肢欠損を管理するために文献で紹介されている治療法の中には、単一課題および二重課題の反復訓練に基づいた技術がある。鏡療法。拘束誘発療法。そして感覚運動トレーニング。 同様に、近年のいくつかの出版物では、PD 患者の上肢欠損の治療に VR を使用することが描かれており、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) への関心が急激に高まっていますが、このテクノロジーは数十年前から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案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、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、より大きな多感覚刺激とそれらの間のリアルタイム相互作用の可能性を保証するために、聴覚、触覚、さらには嗅覚の要素が存在する場合があります。 ユーザーに提供されるコンピューターによって生成される感覚チャネルの数と、生成される没入感のレベル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ります。 仮想環境は、従来の 2 次元 (2D) ディスプレイ、メガネを通して投影される 3 次元 (3D)、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通じてユーザーに提供できます。

VR がモデル化される要素のうち、「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存在し、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。そこには「私」とAVを隔てるものは何もない。 もう 1 つの機能は、AV がある程度現実世界に似ている「Perceived Reality」です。 最後に、心拍数、皮膚コンダクタンスなどの生理学的パラメータや、ユーザーの性格特性などの心理的要因を含む、ユーザーの固有の要因に関連する、体験中に感情的および/または認知的感情要素がある場合にも、没入感は増幅されます。ユーザー。

したがって、仮想現実という用語は、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、メル スレーターとシルビア ウィルバーも、仮想環境 (VE) を構成する 5 つの特性を提案しました。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) 広範囲にわたる。刺激された感覚様式（例えば、触覚、聴覚）の数を指します。 (c) 周囲。 AV の視覚的表現を指します。これには、眼球視野 (CVO) および現実世界が除外される度合い (ヘッドマウント ディスプレイ、コンピューター画面など) が含まれます。 (d) 鮮明。デバイスによって生成された画像 (視覚情報など) の解像度と忠実度を指します。 (e) 特派員。ユーザーの視点やアクションに応じて VE がどのように変更されるかを指します。 VR の使用は、最も多様な用途の中でも、エンターテインメント、専門訓練、軍事分野など、いくつかの分野で使用されています。 医療分野での最初の使用記録は 1990 年代初頭に遡り、現在では保健分野での教育と臨床実践の両方に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のプロセスは、次の 3 つの主要な要因によって影響を受けます。(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には、さまざまな感覚プロセス（聴覚、固有受容、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んでいること、およびそれらを実行する動機に基づいています。 しかし、伝統的な神経学的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用量は、可能な限り最大の臨床的改善を生み出すには不十分であるようです。 治療を順守しないと、結果として有効性が低いだけでなく、高い経済的コストがかか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系の人々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、場合によっては現在広く使用されている従来の療法よりも効果的です。 VR は、視覚、聴覚、または触覚フィードバックを通じて、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として際立っており、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に同時に取り組むことができます。 。 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、治療ニーズを個別にカスタマイズできることです。 さらに、外部の観察者がアクティビティをアクティブにして、ユーザーに提案されたタスクのパフォーマンス全体を記録し、その進捗状況を分析することができます。 また、過去 10 年間で、VR は近年絶えず需要が高まっている遠隔リハビリテーションの分野でうまく使用されてきました。

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 年代にユタ州の変革期に、当時最初のグラフィック変革を行ったアイヴァン サザーランド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、装着した人が画像を見ることができるヘルメットとして定義されており、VR での没入型 EV に使用できるようになります。 ここ数十年、安価なテクノロジーにより、VR 用の HMD の使用は、教育、エンターテイメント、医療分野など、一般向けにいくつかの用途に利用されてきました。 一般に使用可能な HMD モデルとしては、HTC VIVE (HTC Corporation¸ 台湾) を挙げることができます。 Valve Index (Valve Corporation¸ 米国ワシントン州);および Meta Quest 2 (Meta Inc.¸カリフォルニア、米国)。 センサーの可搬性と低コストのおかげで、LMC は治療環境や家庭環境で広範な監督なし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では、そのような症状の治療に、より没入型のデバイスを使用する研究には大きなギャップがあることが指摘されています。 HMD を介した治療に、より没入型の LV を使用すると、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、上肢のリハビリテーションでより良い結果が得られ、外部の気が散りにくくなり、没入している個人の集中力が高まります。ユーザーのモチベーションをさらに高めることができます。 この分野では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 患者の上肢の機能的側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 番目に蔓延している神経変性疾患であり、疾患制御の進歩にも関わらず、上肢の運動障害は薬物治療に対してほとんど反応を示していないようです。 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により、VR ベースの神経リハビリテーションの使用はますます有名になってきています。 リハビリテーションにおける VR の使用は、理学療法士や作業療法士が採用する従来の療法と同等またはそれ以上の結果をもたらす、実行可能で安全な代替手段であることがすでに証明されています。 VR の使用がすでに文献で証明されている VR の特徴には、治療の個別化、日常の作業を模倣するように変更する機能、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機能などがあります。リハビリテーションプロトコルの効果を高めるために。

研究はますます進歩しているにもかかわらず、この分野で方法論的に質の高い研究はまだ不足しています。 さらに、いくつかのレビューは、異なる年齢層における治療の有効性に関してギャップを示しています。 VR を使用した臨床実践のガイドラインを開発し、患者の安全性を高め、治療の費用と効果を向上させるには、より質の高い研究が必要です。

研究の一般的な目的は、さまざまな年齢層のパーキンソン病患者の上肢の機能に対する、仮想現実デバイス (Leap Motion Controller) を使用した介入プロトコルの効果を検証することです。