Effecten van iVR-loopband op het lopen bij PD

1. ACHTERGROND De ziekte van Parkinson (PD) is de tweede meest voorkomende degeneratieve neurologische ziekte. PD veroorzaakt loopstoornissen die leiden tot een verhoogd risico op vallen. Deze valpartijen tasten de kwaliteit van leven van patiënten ernstig aan en brengen aanzienlijke kosten voor de gezondheidszorg met zich mee. Helaas reageren loopstoornissen niet goed op medicamenteuze behandelingen en hun behandeling is voornamelijk gebaseerd op revalidatiebehandelingen. De revalidatiebenadering bestaat uit twee stappen: een functionele beoordeling van de locomotorische capaciteiten gevolgd door voltooiing van een therapeutisch oefenprogramma.

   Net als de hartslag varieert de pasduur op korte en lange termijn volgens een complexe dynamiek van temporele variaties. Deze variaties vertonen langeafstandsautocorrelaties (LRA): de pasduur varieert niet willekeurig maar op een gestructureerde manier. De studie van LRA is gebaseerd op complexe wiskundige methoden waarbij 512 opeenvolgende loopcycli moeten worden geregistreerd. LRA zijn veranderd bij PD-patiënten met een te willekeurig loopritme. Verandering van LRA is gecorreleerd met neurologische stoornissen (Hoehn & Yahr-schaal en UPDRS) en de locomotorische stabiliteit van de patiënt (ABC-schaal & BESTest). Meting van LRA zou de eerste beschikbare objectieve en kwantitatieve biomarker zijn van stabiliteit en risico op vallen bij patiënten met de ziekte van Parkinson.

   Richtlijnen met betrekking tot revalidatieprogramma's voor PD-patiënten zijn gebaseerd op educatie (preventie van vallen en inactiviteit,...), fysieke oefeningen, functionele training (dubbeltaak, complexe taken,...), leren, aanpassingsstrategieën (cueing) en actieobservatie . De combinatie tussen immersive virtual reality (iVR), het gebruik van een iVR-headset, en loopbandlopen wordt ontwikkeld.

   Lopen op een loopband is op de lange termijn effectief gebleken voor het looppatroon en de kwaliteit van leven van PD-patiënten. Een recent uitgevoerd onderzoek heeft aangetoond dat een enkele loopbandsessie de variabiliteit van de pasduur tijdens de ingreep vermindert. Hoewel de loopband het looppatroon van de patiënt lijkt te verbeteren, ontbreekt er een essentiële ecologische component die mensen in staat stelt om het looppatroon te stabiliseren: een optische stroom, een omgeving die rolt tijdens het lopen. iVR maakt het mogelijk om patiënten een visuele stroom te geven wanneer ze op de loopband lopen alsof ze over de grond lopen en patiënten kunnen hiervan profiteren. Het doel van deze pilootstudie is om de spatio-temporele loopparameters en loopvariabiliteitsparameters te vergelijken die zijn verkregen tijdens drie loopcondities: lopen over de grond, lopen op een loopband, lopen op een loopband met een VR-headset.

2. METHODEN

2.1 Deelnemers: 10 patiënten die lijden aan de idiopathische ziekte van Parkinson zullen worden geworven uit de lokale gemeenschap en uit de poliklinieken Neurologie en Fysische en Revalidatiegeneeskunde van de Cliniques universitaires Saint-Luc (Sint-Lambrechts-Woluwe, België).

2.2 Functionele beoordeling: voordat de experimenten beginnen, ondergaan alle deelnemers een niet-schadelijke beoordeling, inclusief klinische tests en vragenlijsten

PD-patiënten: leeftijd, lengte, gewicht, geslacht, meest aangedane zijde, Movement Disorder Society-Unified Parkinson Disease Rating Scale (MDS-UPDRS), Mini Balance Evaluation Systems Test (Mini-BESTest), vereenvoudigde versie van de activiteitenspecifieke Balance Confidence Schaal (ABC-schaal), gemodificeerde Hoehn & Yahr-schaal, Mini Mental State Examination (MMSE).

2.3 Procedure : Elke deelnemer loopt in drie condities in willekeurige volgorde. Elke conditie duurde ±15 minuten om 512 loopcycli verplicht te krijgen om de aanwezigheid van LRA te beoordelen.

De eerste voorwaarde bestaat uit Over Ground Walking (OW). Deelnemers wordt gevraagd om op een rechthoekige baan met afgeronde hoek van 63,2 meter in CUSL te lopen met hun comfortabele loopsnelheid.

De tweede voorwaarde is Treadmill Walking (TW). Patiënten lopen op de loopband met hun comfortabele loopsnelheid die vóór de aandoening is beoordeeld met een looptest van 10 meter. Tijdens deze aandoening dragen patiënten een niet-dragend veiligheidsharnas (Petzl, Volt, Frankrijk).

De laatste voorwaarde bestaat uit het lopen op een loopband, met dezelfde snelheid als tijdens TW, patiënten die nog steeds het niet-dragende harnas dragen, terwijl ze een VR-headset (VRTW) dragen. De VR-headset (HTC, Vive, Taïwan) bestaat uit een soort masker dat de persoon op zijn gezicht komt zetten. Twee Fresnel-lenzen bevinden zich voor de ogen van de persoon en de persoon kijkt naar een scherm dat stereoscopische 3D door deze lenzen mogelijk maakt. De patiënt wordt vervolgens ondergedompeld in een meeslepende virtuele omgeving, afgesloten van de buitenwereld. Voor dit experiment is een VR-omgeving gecreëerd door middel van Unity-software en met behulp van C#-code. Terwijl ze op de loopband lopen, zien de deelnemers een rustige gang om hen heen. De deelnemers zullen een optische stroom waarnemen tijdens het lopen op de loopband. De snelheid van de optische stroom die door de patiënt in de headset wordt waargenomen, wordt afgestemd op de snelheid van de loopband om de illusie te creëren dat u op een echte gang loopt. Voor en vlak na VRTW zal een cybersickness vragenlijst (Simulator Sickness Questionnaire, SSQ) worden ingevuld. Het gebruik van een VR-headset kan bij sommige patiënten inderdaad duizeligheid, misselijkheid, hoofdpijn en andere symptomen veroorzaken. We willen evalueren of het gebruik van een optische stroom weergegeven in VR op een loopband al dan niet leidt tot cybersickness.

2.4 Data-acquisitie: Twee Inertial Measurement Units (IMU) (IMeasureU Research, VICON, VS) zullen worden geplakt op de beide laterale malleoli van de patiënt. IMU's worden op het been geplakt aan de kant die het meest door de ziekte is aangetast. Met dit systeem konden enkelversnellingen bij 500 Hz worden geregistreerd. De gegevens worden vervolgens op een computer gezet en elke acceleratiepiek, die overeenkomt met elke hielaanval, wordt gedetecteerd door software die intern is ontwikkeld om alle pasduur te bepalen.

2.5 Gangbeoordeling: gegevens worden geëxtraheerd uit 512 opeenvolgende loopcycli die nodig zijn om de loopvariabiliteit te meten.

2.5.1 Spatiotemporele loopvariabelen:

De gemiddelde loopsnelheid, loopcadans en paslengte worden als volgt gemeten:

Gemiddelde loopsnelheid (m.s-1) = totale loopafstand (m)/ acquisitieduur (s) Loopcadans (#steps.min-1) = Totaal aantal stappen (#)/Acquisitieduur (min) Staplengte (m) = Loopsnelheid (m/s)*60/Loopcadans (stappen/min)

2.5.2 Variabiliteit van de pasduur: De variabiliteit van de pasduur kan op 2 manieren worden beoordeeld: in termen van omvang of in termen van organisatie (hoe de pasduur evolueert over opeenvolgende loopcycli).

2.5.2.1 Omvang van de variabiliteit van de pasduur: Om het effect te bepalen van de RAS op de grootte van de variabiliteit van de pasduur gedurende 512 loopcycli, het gemiddelde, de standaarddeviatie (SD) en de variatiecoëfficiënt (CV = [SD/ gemiddelde] * 100) worden beoordeeld.

2.5.2.2 Temporele organisatie van de stapduurvariabiliteit (LRA) : De temporele organisatie van de stapduurvariabiliteit zal worden beoordeeld door LRA-berekening met behulp van de gelijkmatig verdeelde gemiddelde versie van de Detrended Fluctuation Analysis (DFA) om α exponent te verkrijgen. De aanwezigheid van LRA kan worden weergegeven met α-exponentwaarden tussen 0,5 en 1.

Gegevens worden behandeld door middel van CVI Labwindows (C++).

2.6 Statistische analyses: Statistische analyses worden uitgevoerd met behulp van Sigmaplot 13. Als de normaliteitstest slaagt, wordt een ANOVA in één richting met herhaalde metingen toegepast om het effect van de verschillende loopcondities op spatiotemporele loopparameters (loopsnelheid, loopcadans, paslengte) en op lineaire en niet-lineaire metingen van de variabiliteit van de pasduur te bepalen (CV, SD, H en α exponenten). Wanneer een significant verschil tussen groepen wordt gedetecteerd met de ANOVA, zal een post hoc test worden uitgevoerd om elk gemiddelde te vergelijken met de andere middelen om de groepen van elkaar te isoleren.

Er zal ook een gepaarde t-toets worden uitgevoerd om een ​​mogelijke verandering in score op de SSQ-vragenlijst na TW en na VRTW vast te stellen.