파킨슨병 환자의 다양한 연령대에서 가상 현실이 팔다리에 미치는 영향

파킨슨병(PD)은 주로 신경 세포 내에서 레비 소체의 발달과 흑질에서 도파민 작동성 뉴런의 손실과 관련된 고전적인 운동 증상을 동반하는 복잡한 신경 장애로 특징지어집니다. 질병의 가장 특징적인 운동 증상 중에는 떨림, 강직, 운동 완만, 자세 불안정 및 보행 장애가 포함됩니다. 결과적으로 이러한 운동 동반이환은 환자의 삶에 직접적인 영향을 미치고, 삶의 질에 영향을 미치고, 낙상의 위험을 증가시키고, 일반적으로 독립성을 감소시킵니다. PD는 현재 인구 100,000명당 14명의 비율로 알츠하이머병 다음으로 가장 널리 퍼진 신경퇴행성 질환입니다. 65세 이상의 인구를 고려할 때 값은 주민 100,000명당 160명으로 증가합니다. 미국에서는 매년 약 60,000건의 새로운 PD 사례가 진단되며 이미 진단된 백만 건 이상의 사례가 있습니다. 브라질에서는 일반 인구에서 200,000명의 개인이 PD를 가지고 있는 것으로 추정되며, 60세에서 79세 사이의 사람들에서 높은 유병률을 보입니다. 매년 국내에서 약 36,000건의 새로운 사례가 발생합니다. 남성-여성의 발생률은 기록된 대부분의 데이터에서 1.3에서 2.0 사이로 다양합니다. 2012년 Noyce et al. 파킨슨병 발병과 관련될 수 있는 30가지 환경 요인을 분석했는데, 그 중 살충제에 대한 노출, 두개골 부위의 이전 부상, 시골 지역에 거주, 베타 차단제 사용 등 매우 중요한 요인이 있었습니다. , 농촌 지역의 근로자 및 우물에서 물 소비. 발견된 보호 요인 중에는 흡연, 비스테로이드성 항염증제 사용, 카페인 섭취, 칼슘 채널 차단제 사용 및 알코올 섭취가 있습니다. 문헌에 가장 잘 설명된 유전적 요인 중에는 알파-시누클레인 단백질을 암호화하는 SNCA 유전자가 있습니다. LRRK2의 돌연변이; 파킨슨병 발병에 대해 그때까지 발견된 주요 유전적 위험 인자인 베타-글루코세레브로시다아제 효소를 암호화하는 GBA 유전자의 돌연변이.

Lewy 소체는 1912년 Friedrich Henrich Lewy에 의해 처음 기술되었으며 PD의 주요 병리학적 표지자가 되었습니다. 그들은 뉴런 내부에서 발견되며 알파-시누클레인과 유비퀴틴의 집합체가 있는 신경미세섬유로 구성됩니다. 2007년 Wakabayashi의 연구를 통해 그는 Lewy body가 PD의 원인이 아니라 증상과 직접적인 관련이 있음을 밝혔습니다.

일반적으로 파킨슨병의 병리생리학은 중뇌의 흑질의 치밀한 부분의 진행성 신경세포 손실을 특징으로 하며, 질병의 주요 증상이 나타나기 위해서는 60% 이상의 손실이 필요합니다. 그러나 도파민성 경로의 결손 외에도 다른 신경전달물질도 PD의 병리생리학에 관여할 수 있습니다. 노르아드레날린성 시스템에서 청반은 50~80%의 색소성 뉴런의 손실을 나타내며, 미주신경핵과 시상상핵 및 뇌실주위 시상하부 핵의 뉴런 감소와 함께 다음 기능의 감소를 동반합니다. 노르아드레날린성 돌기; 세로토닌성 시스템에서는 등줄기 핵에서 뉴런의 57.8% 감소가 관찰됩니다. 그리고 콜린성 계통에서는 등줄기핵의 콜린성 신경세포가 50~60% 감소하는 것이 관찰되었다.

2003년에 Braak et al. PD는 Meissner의 위 자율 신경총과 후각 신경 종말에서 시작하여 뇌간(중뇌), 정확하게 등쪽 미주 핵, 설인두 핵, 후각 및 중간 영역으로 전파됨을 보여주었습니다. 거기에서 진화는 5 단계, 즉 1-raphe nuclei, gigantocellular nucleus 및 locus coeruleus로 나뉩니다. 2 - 흑질의 조밀한 부분; 3 - 측두엽 중피질의 전뇌 영역; 4 - 전두엽 신피질의 연합 영역; 5 - 신피질 연합 영역, 전운동 영역 및 운동 영역.

PD의 주요 운동 증상은 운동완서, 저운동증, 무운동증, 떨림 및 경직뿐만 아니라 균형 및 보행 장애입니다. 또한 인지 장애, 기억력 장애, 시공간 장애와 관련된 문제, 순차적이고 반복적인 움직임 수행의 어려움, 동결 및 느린 심리적 반응이 종종 나타납니다. 개인의 음성 및 삼키기의 쓰기 감소 및 문제도 관찰할 수 있습니다. PD의 주요 임상 증상 중에는 떨림이 있는데, 이는 약 50%의 사례에서 원위 사지에서 시작됩니다. 휴식 상태에서는 이 증상의 감소 또는 사라짐이 눈에 띄게 나타나며, 이는 개인이 더 긴 동작이나 자세를 유지하면 다시 나타납니다. 운동완만증(움직임의 느림)은 선조체에 도파민이 없기 때문에 억제 시스템과 흥분 시스템 사이의 불균형으로 인해 발생하며, 주로 자동 움직임에 영향을 미치고, 일반적인 움직임의 빈곤과 잦은 허약함을 호소합니다. 파킨슨병 환자는 무게 중심을 앞으로 향하게 하여 구부리거나 구부린 자세를 취할 가능성이 높습니다. 보호 확장, 균형 및 정위 반응과 같은 자세 반사도 감소합니다. 걸음걸이는 보폭이 짧아진 느리고 뒤섞이는 걸음걸이로 나타납니다.

약물 치료는 도파민의 뇌내 농도를 증가시키거나 도파민 수용체를 자극하는 약물로 구성됩니다. 첫 번째 치료 라인에는 레보도파가 있습니다. 레보도파는 도파민의 즉각적인 전구체에 해당하며, 달리 혈뇌 장벽을 통과할 수 있습니다. Bromocriptine, Lissuride, Pergolide 및 Paramixepol은 도파민 수용체(D-2) 작용제 약물로, 도파민 유사체이며 단독으로 또는 Levodopa와 함께 사용됩니다. 카디도파는 일반적으로 레보도파와 관련되어 중추 신경계에 대한 약물 작용을 촉진하여 메스꺼움, 구토, 식욕 부진, 심박수 증가와 같은 부작용을 줄이고 치료 효과를 높입니다. 두 번째 치료법은 중추 항콜린제로서 아세틸콜린의 중추 콜린성 전달을 차단하여 도파민과의 균형을 회복함으로써 치료 효과를 발휘합니다. 3차 치료에는 레보도파가 3-O-메틸도파로 전환되는 것을 차단하는 작용을 하는 카테콜-o-메틸 전이효소(COMT) 억제제가 있습니다. 뇌. 또한 치료의 세 번째 라인에는 시냅스 공간에서 도파민의 재흡수를 억제하는 MAO 효소 B형의 비가역적 억제제가 있습니다.

그러나 PD 관리를 위한 적절한 약물 치료에도 불구하고 환자는 여전히 상당한 기능적 손실을 나타낼 수 있으며 이는 일상 생활 활동과 사회 참여에 직접적인 영향을 미칩니다. 물리 치료 치료는 PD를 가진 개인이 최대 수준의 활동과 이동성을 유지할 수 있도록 하는 것을 목표로 하며, 격리된 약리 치료에 대한 보조 요법입니다. 파킨슨병 환자에게 적용되는 물리치료는 주로 자세 조정, 이동 조작, 상지 기능 개선, 균형, 신체 능력, 인지 능력 및 보행; 항상 환자의 독립성을 추구하고 삶의 질을 향상시킵니다. 파킨슨병에서 이미 연구된 일부 보조 요법 중에서 다음을 언급할 수 있습니다. 유도 봉쇄 요법, 무용, 무술, 노르딕 워킹, 수중 요법 및 음악 요법. 상지 기능 장애는 파킨슨병 환자에게서 자주 나타납니다. 첫 번째 모터 징후 중에서 우리는 현미경 사진과 안정시 떨림을 강조할 수 있습니다. 안정시 떨림은 완전히 휴식을 취한 사지에서 발생하는 주파수 4~6헤르츠의 떨림으로 정의되며, 움직이는 동안 일시적으로 사라지고 정서적 스트레스 상황에서 악화될 수 있습니다. 관절의 수동적 움직임(톱니바퀴 현상) 동안 느린 운동과 점진적으로 더 작은 움직임(운동완만증) 및 비자발적 경직을 특징으로 하는 움직임이 동반됩니다. 서동이나 떨림의 존재와 무관하게 손재주도 크게 상실됩니다. 이 현상은 쇠약이나 운동 실조와 같은 기본 운동 결손으로 설명되지 않는 미세 운동 기능의 상실인 "사지 운동 실행증"으로 만들어졌습니다.

질병이 진행됨에 따라 이러한 기능 장애는 결국 옷 입기, 양치질, 식사, 단추 잠그기, 휴대폰 사용과 같은 일상 생활에 영향을 미치고 결과적으로 PD를 가진 개인의 삶의 질이 악화되는 것을 감지합니다. 또한, 파킨슨병 증상 관리를 위한 도파민 요법의 알려진 이점에도 불구하고 개인의 기능적 도달 및 그립 움직임에 영향을 미치는 조정된 팔과 손 움직임을 개선하는 데 비효율적인 것으로 나타났습니다.

PD가 있는 개인의 상지 결손 관리를 위해 문헌에 제시된 치료법 중에는 단일 및 이중 작업의 반복 훈련을 기반으로 하는 기술이 있습니다. 거울치료; 구속 유도 요법; 및 감각 운동 훈련. 뿐만 아니라 최근 몇 년간 여러 간행물에서 PD 환자의 상지 결손 치료를 위한 VR의 사용을 묘사하고 있으며 해당 분야에서 유망한 결과를 보여주고 있습니다.

최근 몇 년 동안 가상 현실(VR)에 대한 관심이 기하급수적으로 증가했지만 이 기술은 수십 년 동안 사용되었습니다. VR은 1989년 Jaron Laurier가 제안하고 대중화한 용어입니다. VR은 실제 경험을 모방하기 위해 객체, 공간 및 이벤트의 시뮬레이션을 사용자의 시야에 제공하는 컴퓨터 그래픽 처리에서 생성됩니다. 시각적 제공 외에도 청각, 촉각 또는 심지어 후각 구성 요소가 존재하여 이들 간의 실시간 상호 작용 가능성과 함께 더 큰 다감각 자극을 보장할 수 있습니다. 그러면 사용자에게 제공되는 컴퓨터에 의해 생성된 감각 채널의 수와 사용되는 하드웨어 유형에 따라 달라질 수 있는 생성된 몰입 수준 사이에 직접적인 관계가 있습니다. 가상 환경은 2차원(2D)의 전통적인 디스플레이, 3차원(3D)의 안경 또는 HMD(Head Mounted Display)라는 장치를 통해 투사되는 기존 디스플레이를 통해 사용자에게 제공될 수 있습니다.

VR을 모델링하는 요소 중 "Interactivity"는 VR이 생성하는 경험에 사용자가 능동적으로 참여할 수 있는 능력을 나타냅니다. AV(Virtual Environment)에서 사용자에게 제공되는 시스템의 반응성, 그래픽, 사운드, 자유도 등에 영향을 받습니다. "Presence"는 환경과 가상 객체가 실제로 존재하고 사용자가 그 사이에 삽입되어 있다는 인식입니다. "I"와 AV를 분리하는 것은 없습니다. 또 다른 기능은 AV가 실제 세계와 어느 정도 유사한 "지각된 현실"입니다. 마지막으로, 심박수, 피부 전도도와 같은 생리적 매개변수 및 사람의 성격 특성과 같은 심리적 요인을 포함하여 사용자의 내재적 요인과 관련하여 경험 중에 정서적 및/또는 인지적 정서적 요소가 있을 때 몰입도가 증폭될 수 있습니다. 사용자.

따라서 가상 현실이라는 용어는 장치 자체보다 사용자 경험과 더 관련이 있을 수 있습니다.

1997년에 Mel Slater와 Sylvia Wilbur는 가상 환경(VE)을 구성하는 5가지 특성을 제안했습니다. 가상 세계와 별개의 물리적 세계의 존재를 나타내는 신호(예: 외부 소음, 조이스틱 무게 등)를 제거한 AV를 의미합니다. (b) 광범위한; 자극된 감각 양식(예: 촉각, 청각)의 수를 나타냅니다. (c) 주변; 안구 시야(CVO) 및 실제 세계가 배제된 정도(예: 헤드 마운트 디스플레이, 컴퓨터 화면)를 포함하여 AV의 시각적 표현을 나타냅니다. (d) 생생한; 장치에 의해 생성된 이미지의 해상도 및 충실도를 나타냅니다(예: 시각 정보). (e) 특파원 사용자의 관점과 행동에 따라 VE가 수정되는 방식을 나타냅니다. VR의 사용은 가장 다양한 응용 프로그램 중에서 엔터테인먼트, 전문 교육, 군사 분야의 범위에서 여러 영역에서 사용되었습니다. 의료 분야에서의 첫 번째 사용 기록은 1990년대 초로 거슬러 올라가며 현재 건강 분야 교육과 임상 실습 모두에 널리 사용되어 신체적 및 지적 재활 분야에서 유망한 결과를 얻고 있습니다.

운동 재활 과정은 세 가지 주요 요인의 영향을 받습니다: (a) 조기 개입; (b) 작업 중심 교육; (c) 강도와 반복. 기능 향상을 촉진하기 위해서는 다양한 감각 과정(청각, 고유 감각, 시각, 촉각)을 포함하는 작업이 필요합니다. 치료의 성공을 위한 또 다른 중요한 요소는 환자가 자신에게 맞춰진 작업에 대한 참여와 이를 수행하려는 동기에 기반합니다. 그러나 전통적인 신경 재활 프로그램에 대한 환자 참여도는 낮은 것으로 보이며 종종 세션 중에 사용되는 강도 선량은 가능한 최대의 임상 개선을 생성하기에 불충분한 것으로 보입니다. 치료에 대한 불순응은 결과적으로 낮은 효과를 생성할 뿐만 아니라 높은 경제적 비용을 초래할 수 있습니다.

이러한 맥락에서 VR을 사용한 재활 치료는 오늘날 널리 사용되는 기존 치료보다 더 효과적인 경우에 따라 신경학적 인구를 위한 실행 가능한 대안임이 입증되었습니다. VR은 시각적, 청각적 또는 촉각적 피드백을 통해 동작 학습을 개선하기 위해 권장되는 기술적 접근 방식으로 눈에 띕니다. 사용자는 도전적이고 동기 부여가 되는 환경을 통해 운동 및 인지 과정을 동시에 수행할 수 있습니다. . VR의 장점 중 하나는 실제 환자 상황의 시나리오에 맞게 VE를 수정하고 치료 요구 사항을 개별화하는 기능입니다. 또한 외부 관찰자는 활동을 활성화하고 사용자에게 제안된 작업의 전체 수행을 기록하여 진행 상황을 분석할 수 있습니다. 또한 지난 10년 동안 VR은 최근 몇 년 동안 지속적으로 요구되는 양식인 원격 재활의 범위에서 성공적으로 사용되었습니다.

HMD(Head-Mounted Display)에서 설계된 디자인 시스템은 1960년대에 Ivan Sutherland의 첫 번째 그래픽 변형에 의해 Utah 변형에서 처음 고안되었습니다. 두 개의 렌즈를 사용하여 착용한 개인이 이미지를 볼 수 있도록 헬멧을 정의하여 VR에서 몰입형 EV에 사용할 수 있습니다. 지난 수십 년 동안 저렴한 기술로 인해 VR용 HMD의 사용은 일반 대중, 교육, 엔터테인먼트 및 의료 분야에서 여러 가지 응용 프로그램을 갖게 되었습니다. 일반 대중이 사용할 수 있는 HMD 모델 중에서 HTC VIVE(HTC Corporation¸ Taiwan)를 언급할 수 있습니다. 밸브 인덱스(Valve Corporation¸ 워싱턴, 미국); 및 Meta Quest 2(Meta Inc.¸캘리포니아, 미국). 센서의 휴대성과 저렴한 비용 덕분에 LMC는 광범위한 감독 없이 치료 및 가정 환경에서 운동을 수행하는 데 적합합니다. 재활에 초점을 맞춘 현재 문헌의 대부분은 비몰입형 VR 장치를 사용하고 있으며, 해당 분야의 리뷰는 이러한 상태의 치료를 위해 보다 몰입형 장치를 사용하는 연구에 큰 격차가 있음을 지적합니다. HMD를 통한 치료를 위해 몰입형 좌심실을 사용하면 평면 스크린에 투사된 환경보다 훨씬 더 직관적으로 상호 작용할 수 있으며 상지 재활에서 더 나은 결과를 생성하고 외부 산만함을 줄이고 몰입된 개인의 집중력을 높입니다. 더 큰 사용자 동기 부여를 생성합니다. 이 분야에 대한 연구가 부족하기 때문에 문제의 연구는 VR의 다양한 몰입 수준에서 노출 프로토콜을 기반으로 한 요법이 PD가 있는 개인의 상지의 기능적 측면에 미치는 가능한 이점을 조사하는 것을 목표로 합니다.

PD는 현재 세계에서 두 번째로 가장 흔한 신경퇴행성 질환이며 질병 통제의 발전에도 불구하고 상지 운동 장애는 약리학적 치료에 거의 반응을 보이지 않는 것 같습니다. 최근 몇 년 동안 기술의 발전과 일반 대중의 접근이 점점 더 쉬워짐에 따라 VR 기반 신경 재활의 사용이 점점 더 유명해지고 있습니다. 재활에 VR을 사용하는 것은 이미 실행 가능하고 안전한 대안으로 입증되었으며 물리 치료사 및/또는 작업 치료사가 채택한 기존 치료법과 유사하거나 우수한 결과를 나타냅니다. 이미 문헌에서 VR의 사용이 입증된 VR의 특성 중에는 치료의 개별화, 일상 작업을 모방하도록 수정할 수 있는 능력, 원격 재활에서의 사용 및 환자와 치료사에게 즉각적인 피드백을 제공할 수 있는 능력이 있습니다. 재활 프로토콜에서 더 큰 효과를 위해.

연구의 발전에도 불구하고 이 분야에서 좋은 방법론적 품질을 가진 연구는 여전히 부족합니다. 또한 여러 리뷰에서 다양한 연령대의 치료 효과에 대한 차이를 제시합니다. VR을 사용한 임상 실습 지침을 개발하여 환자의 안전을 높이고 치료 비용과 효과를 개선하려면 더 많은 양질의 연구가 필요합니다.

연구의 일반적인 목적은 파킨슨병을 앓는 연령대가 다른 개인의 상지 기능에 대한 가상 현실 장치(Leap Motion Controller)를 사용하는 개입 프로토콜의 효과를 검증하는 것입니다.