증강현실 상황에서의 과제별 훈련이 경직성 뇌성마비 아동의 상지 기능 및 활동에 미치는 영향 (INTERACT)

뇌성마비(CP)는 태아 또는 발달 중인 뇌에 대한 비진행성 뇌 손상으로 인해 발생하는 운동 및 자세 발달의 영구적인 장애 그룹으로 정의됩니다. 유병률은 저소득 및 중간 소득 국가에서 태어난 어린이 1,000명당 2.3~3.7명, 선진국에서는 1,000명당 1.6~2.9명입니다.

CP가 있는 어린이에게 나타나는 운동 장애는 상지에서 더 복잡한 것으로 간주되며 고유 감각의 변화, 선택적 운동 제어, 경직의 존재, 관절 운동 범위 감소, 근력 및 운동 협응 결손으로 나타납니다. 이러한 구조적, 기능적 손상은 손을 뻗어 잡기, 물체 조작, 일상 생활 활동과 같은 활동 실행에 제한을 초래합니다.

CP가 있는 어린이는 상지 운동 기능에 결함이 있음을 알고 적절한 개입을 수행하는 것이 중요합니다. 이 경우 물리치료는 CP 아동의 재활에 중요한 역할을 하지만 적극 권장되는 접근법을 구현하는 것이 필요합니다. 문헌은 CP가 있는 아동 및 청소년의 운동 기능 및 작업 수행을 개선하기 위한 증거 수준을 지적하고, 과학적 증거의 녹색 신호와 강력한 권장 강도로 표시되는 특정 작업 훈련을 강조합니다.

따라서 CP 아동의 상지 기능 및 운동 활동 회복을 위한 재활은 목표 지향적인 일상 생활 및 실제 환경에서 사용되는 특정 작업의 실습에 중점을 두어야 합니다. 그러나 최근 권장 사항에 따르면 보조 개입을 특정 작업 훈련과 결합하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 재활을 위한 기술을 확장하고 특정 작업 훈련과 연관될 수 있는 새로운 형태의 개입은 증강현실(AR) 치료입니다. AR은 서로를 보완하는 현실 세계와 디지털 콘텐츠 세계 사이의 동기 부여와 상호 작용을 촉진하기 때문에 효과적인 개입 전략이 되었습니다. AR 훈련은 운동능력을 향상시키고 집에서도 할 수 있는 저렴한 재활 기회를 제공하는 것으로 보고됐다. 그러나 AR에 대한 연구가 드물고 채워져야 할 문헌의 공백이 드러난다는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

이러한 격차를 메울 필요성을 고려하여, 이 연구의 목적은 경직성 뇌성 마비 진단을 받은 어린이의 상지 기능 및 활동에 대한 증강 현실과 관련된 특정 작업 훈련 프로토콜(INTERACT 프로토콜)의 효과를 검증하는 것입니다.

따라서 이 연구는 CP 아동의 기능 훈련에 대한 새로운 증거를 제공할 것입니다. INTERACT라는 용어는 개별화된 운동 프로토콜인 영어 약어에서 파생되었습니다(I - 개별화). 작업별(T - 작업별); 환경 강화 (E - 환경 강화); 증강 현실과 현실(RA - 실제 및 증강 현실) 활용; 적극적으로(act - active training) 실시했습니다. INTERACT 프로토콜은 운동 학습의 원리를 따르며, 재활을 위해 개발된 저가형 AR 장비와 치료 환경에 실제 및 가상 객체를 삽입하여 환경 강화를 위한 제안을 통해 수행됩니다.

구체적인 목표:

경직성 CP가 있는 아동에 대한 INTERACT 프로토콜의 효과를 기존 물리치료와 비교하려면:

1. 수동 도달 운동의 시공간 및 각도 매개변수에 대해;
2. 상지와 관련된 레크리에이션 활동(UL);
3. 상지와 관련된 일상 활동 수행의 향상을 통한 학습 전이;
4. 개입 없이 2개월의 추적 기간을 거친 후 운동 학습 유지에 대해;
5. 앉았다 일어서기 동작(이중 운동 작업 유무에 관계없이) 및 기립 시 기능적 손 뻗기 중 자세 흔들림.

가설:

INTERACT 프로토콜 그룹의 참가자는 다음을 수행할 것으로 예상됩니다.

1. 수동 도달 이동의 시공간 및 각도 매개변수를 개선하여 더 나은 모터 제어를 나타냅니다.
2. 상지와 관련된 레크리에이션 활동이 향상됩니다.
3. 상지와 관련된 활동의 성능 향상(학습을 일상 활동으로 전환)
4. 훈련 후 2개월 후에도 운동 학습을 유지합니다.
5. 앉았다 일어서기 운동, 이중 운동 작업 및 기립 자세에서 기능적 손을 뻗는 동안 자세 흔들림을 줄입니다.

샘플 계산:

G*Power 소프트웨어를 사용하여 사전에 수행되었습니다. 효과크기는 Malick 등의 연구에서 얻은 데이터(DASH scale)를 바탕으로 결정하였다. (2022a), 상지 활동에 대한 AR 중재가 수행되었습니다. 따라서 표본 계산을 위해 독립적 측정 t-검정 분석을 통해 효과 크기 1.03, 통계 검정력 90%, 신뢰 구간 85%, 통계적 유의성 5%를 고려했습니다. 샘플 계산 결과 총 34명의 참가자가 나왔습니다. 연구가 끝날 때 충분한 수의 참가자를 보장하기 위해 약 10%의 예상 감소율을 설명하기 위해 4명의 참가자를 더 포함하도록 설정되었습니다. 따라서 두 그룹 각각에 19명의 참가자 할당이 결정되었습니다.

참가자들:

이 연구는 일측성 및 양측성 경직성 CP로 의학적 진단을 받고 GMFCS(대근육 운동 기능 분류 시스템) 레벨 I 및 II 등급을 받은 남녀 모두 6세에서 12세 사이의 어린이로 구성됩니다.

무작위화:

어린이들은 전자 할당 시스템(www.sealedenvelope.com)을 사용하여 두 개의 개입 그룹에 무작위로 할당됩니다. 어린이들은 GMFCS 및 MACS 수준에 따라 계층화된 6개의 블록 무작위화를 통해 그룹에 할당됩니다.

일반 절차:

각 참가자가 평가됩니다. 먼저, 부모의 동의와 자녀의 프로젝트 참여를 공식화하는 사전 동의 양식이 부모에게 제공됩니다. 아이들은 또한 전체 학습 절차와 아이가 겪게 될 단계와 아이가 동의해야 하는 단계를 덜 복잡한 방식으로 설명하는 사전 동의 양식에 서명하게 됩니다. 두 중재 그룹의 자원 봉사자들은 페이스북, 인스타그램, 라디오 등 소셜 미디어 광고를 통해 연구에 참여하도록 초대될 뿐만 아니라 전단지 배포를 통한 연구 홍보에 동의한 물리치료 클리닉을 통해 연구에 참여하도록 초대됩니다. 아동 및 보호자의 관심이 있는 경우, 클리닉에서는 연구자의 연락처 정보를 제공하여 관심 있는 분들이 연구자에게 연락할 수 있도록 합니다.

간섭:

기존 물리치료와 실험적 치료(INTERACT 프로토콜)는 모두 신경소아과에 경험이 있고 이 프로토콜에 따라 훈련받은 물리치료사에 의해 하루 1시간 20분씩 일주일에 3회, 4주에 걸쳐 수행됩니다. 주당 3회 훈련 세션의 빈도 선택은 브라질의 재활 환경에서 일반적으로 사용되는 훈련을 기반으로 하며 이는 어린이와 그 가족에게 실현 가능한 것으로 간주된다는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 이러한 빈도 선택은 Bailes et al.과 같은 문헌에서 발견된 권장 사항을 기반으로 했습니다. (2008) 및 McCoy et al. (2020), 주당 최소 2회 세션을 권장합니다.

치료 프로토콜:

먼저 목표가 선택됩니다. PEDI-CAT 기기(일상 활동 및 이동성 영역)에는 목표 선택 및 시각화에 사용되는 응용 프로그램 설명서의 이미지가 있습니다.

인터랙트 프로토콜:

프로토콜은 BRAINN_XR이라는 증강 현실 소프트웨어를 통해 증강 현실 게임을 사용하여 실행됩니다. 이 소프트웨어는 어린이의 몸짓과 움직임을 실시간으로 추적할 수 있는 전자 부품과 센서가 포함된 도구인 RGB 카메라를 사용합니다. 어린이는 처음에 RGB 카메라로부터 1.8m~2.5m 거리에 있고, 높이는 지면에서 0.6m~1.2m 떨어져 있어 신체를 추적하고 게임 인터페이스와 상호 작용합니다. 아이의 실제 이미지가 게임에 투사되어 게임과 아이를 모두 화면에 시각화할 수 있습니다.

소프트웨어에는 퍼즐 게임을 포함한 다양한 게임이 있습니다. 게임은 프로젝터를 사용하여 벽에 투사되며, 게임에서 어린이의 거리, 예를 들어 거리가 멀어짐에 따라 조각이 더 멀리, 더 높거나 더 낮아져 쪼그리고 앉기, 밟기 등 더 복잡한 신체 움직임을 연출합니다. 계단, 측면 보행, 지지대 너머의 기능적 도달이 가능합니다. 이는 몸 전체를 포함하는 활동의 변화를 허용합니다. 이 게임은 또한 각 조각이 장착될 때 청각 피드백을 제공하고 게임이 끝나면 히트 수와 "축하합니다"를 제공합니다.

게임 단계:

먼저, 참가자의 선호도에 따라 테마, 즉 게임의 재미있는 부분이 설정됩니다.

게임을 시작하기 위해 참가자는 오른쪽이나 왼쪽 중 어느 쪽 팔다리로 놀고 싶은지 선택하고, 연구원은 조각 수, 조각 위치, 가상 물체에 실제 물체를 삽입하여 환경 강화에 대한 과제를 선택합니다. 계단, 다양한 높이의 벤치, 퍼즐 조각 등과 같은 게임.

게임의 예: 화면 하단에 있는 조각을 집어 화면 상단의 알맞은 위치로 가져가는 등의 움직임이 필요한 가상 퍼즐. 참가자는 가상 환경과 상호 작용하는 동시에 게임 요구 사항에 따라 몸 전체를 사용하여 다양한 동작을 수행하면서 주변을 탐색할 수도 있습니다.

통제 그룹 개입:

이 그룹은 중재 클리닉을 담당하는 물리치료사로부터 치료를 받게 됩니다. 치료는 강화, 능동적 스트레칭, 생체역학적 정렬을 목표로 합니다. 사용되는 자원은 스위스 볼, 벤치, 덤벨, 월 바, 롤러 등과 같이 물리치료 클리닉에서 일반적으로 사용되는 자원입니다. 클리닉의 승인을 받아 참가자의 기록을 매주 모니터링하여 그들이 수행하는 운동 유형을 확인합니다. 평가된 결과와 관련하여 더 큰 효율성을 입증하는 경우 이 그룹에 INTERACT 치료를 제공할 것입니다.

데이터 분석 SPSS 17 소프트웨어가 사용됩니다. 연구의 주요 초점은 개입 시작과 종료 시 그룹 간의 결과를 비교하는 것입니다.

치료 의도 분석이 적용됩니다(치료 준수율에 관계없이 모든 참가자 포함). 연속 및 이산 데이터(평균 및 표준 편차(SD))에 대한 설명 분석이 수행됩니다. 정규분포를 따르지 않는 연속적이고 이산적인 데이터는 데이터 변환 후에도 비모수적 방법을 사용하여 분석됩니다.

MANOVA를 적용하여 실험적 치료법과 기존 치료법의 결과 평균을 비교합니다. 두 그룹 모두에서 각 관심 변수에 대해 개입 종료와 시작 사이의 변화 델타(최종 점수 - 초기 점수)가 계산됩니다. 델타는 모든 비교 분석에 사용됩니다. 세 가지 평가에 걸친 그룹 내 변경 사항은 반복 측정 MANOVA를 사용합니다. Tukey의 사후 테스트(치료 전, 치료 후, 유지(치료 종료 후 2개월) 평가 비교)를 사용합니다. 통계적 유의성은 5%로 설정하겠습니다.