IVR in Motorische Revalidatie (IVR_MOT)

ACHTERGROND Sportblessures zijn een belangrijk obstakel voor zowel sportprestaties als voor het behouden van een gezonde levensstijl die voortdurende en regelmatige fysieke activiteit vereist. In Italië zijn er elk jaar ongeveer 300.000 opnames op de SEH onder 20 miljoen mensen die sporten.

In de competitieve sport bepalen dichte wedstrijdschema's, snelle ritmes en toenemende druk die atleten ervaren de toenemende frequentie van blessures. Blessures leiden tot perioden van afzien van wedstrijden en tasten het psycho-fysieke evenwicht van sporters aan. Om deze redenen hebben sportblessures aanzienlijke directe en indirecte kosten en fysiotherapie streeft ernaar de motorische functie te herstellen om de snelste en veiligste terugkeer naar sport te garanderen.

Elke vorm van motorische revalidatie, zowel bij schade aan het centrale zenuwstelsel als bij perifere problemen (zoals bij de meeste sportblessures), is gebaseerd op de begrippen plasticiteit en compensatie. Met andere woorden, de mogelijkheid van herstel houdt in dat het systeem zichzelf kan reorganiseren. In de praktijk probeert de revalidatiewetenschap in haar huidige vorm actieve en repetitieve oefening van het beschadigde (motorische) systeem direct te bevorderen. Deze logica, d.w.z. het proces dat in de eerste plaats gebaseerd is op het uitvoeren van acties, heeft een belangrijke intrinsieke grens die de behandeling in de weg staat: ze werkt rechtstreeks samen met de motorische werking die echter, zelfs in ernstige mate, wordt aangetast. Onlangs is echter gesuggereerd dat het motorsysteem kan worden geactiveerd door eenvoudigweg te observeren hoe het eigen lichaam de bewegingen uitvoert, zonder enige daadwerkelijke uitvoering van de beweging. In lijn daarmee, en gebruikmakend van de multisensorische aard en het gevoel van aanwezigheid en belichaming dat Immersive virtual reality (IVR) biedt, is aangetoond dat het mogelijk is om een ​​illusoire ervaring te creëren die een bewegend virtueel lichaam (avatar) tijdelijk werd het eigen bewegende lichaam (zogenaamde belichaming. Bovendien activeert deze ervaring het motorsysteem op een manier die vergelijkbaar is met de activering vanuit de eigen daadwerkelijke bewegingen. Daarom zijn in dergelijke omstandigheden de (illusoire) bewegingen van het belichaamde virtuele lichaam geïntegreerd in het motorsysteem van de deelnemer.

Op basis van deze theoretische overwegingen stelt het huidige project voor om de IVR te gebruiken om een ​​mogelijke drastische wijziging van de revalidatiebenadering te testen die het probleem van de (gebrekkige) motorische uitvoering zou omzeilen/beperken. De hoofdhypothese is dat eenvoudige observatie van een bewegend virtueel lichaam, dat wordt gezien als het eigen lichaam, toegang zou geven tot het motorische systeem in die mate dat het functionele herstel wordt bevorderd. Met andere woorden, het doel is om toegang te krijgen tot de motorische werking via het (intacte) somatosensorische systeem, in plaats van via het (beschadigde) motorische systeem. Daarnaast biedt een dergelijke ingreep de mogelijkheid om in ieder geval een deel van de behandeling op afstand uit te voeren.

DOELEN

Het huidige onderzoeksproject over sportrevalidatie heeft de volgende doelstellingen:

1. Het valideren van een revalidatieprotocol in Immersive virtual reality (IVR) voor het herstellen van motorische functies na perifere letsels van de onderste ledematen. Het protocol zou gebaseerd zijn op observatie van acties in plaats van op uitvoering ervan. De grondgedachte achter dit idee is dat indirecte activering van het motorsysteem door de observatie van iemands "eigen" virtuele lichaam dat fysieke oefeningen uitvoert, dezelfde neurocognitieve mechanismen zou rekruteren als degenen die betrokken zijn bij de echte motorische controle en actie-uitvoering. Dit zou het motorisch herstel verbeteren door de fysieke revalidatie aanzienlijk te verbeteren.
2. Een standaardprotocol ontwikkelen dat de neurowetenschappelijke benadering op basis van IVR en de normen van sportrevalidatie zou combineren en een nieuwe benadering zou creëren die de klassieke revalidatie zou aanvullen en op afstand thuis zou kunnen worden uitgevoerd.

STEEKPROEF Deelnemers worden geworven in de fysiotherapeutische centra HastaFisio en Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino; de steekproef zal bestaan ​​uit volwassenen (leeftijdscategorie 18-65 jaar) die een verstuiking van de knie en/of een operatie aan kniebanden en/of meniscus hebben ondergaan na musculoskeletale letsels van de knie. De steekproefomvang werd geschat op basis van a priori poweranalyse voor mixed-effects 3x3 ANOVA met Tijd (Pre, Mid en Post) als factor binnen het onderwerp en Groep (experimenteel, actieve controle, geen VR) als factor tussen het onderwerp. Om een ​​power van 0,80 te bereiken met een gemiddelde effectgrootte (f = 0,25) en een alfaniveau van 0,05, is de vereiste steekproefomvang 36 (12 deelnemers per groep). De studie zal 45 deelnemers rekruteren (15 per groep) om rekening te houden met mogelijke uitvallers.

METHODEN De eerste experimentele sessie vindt plaats binnen twee weken na de knieoperatie en de IVR-trainingsinterventie duurt zes weken, parallel aan de eerste fase van standaard fysieke revalidatie. Het IVR-trainingsprotocol impliceert het observeren van een virtuele avatar in het perspectief van de eerste persoon (experimentele groep) of in het perspectief van de derde persoon (actieve controlegroep); een andere controlegroep (Geen IVR-training) volgt alleen de standaard fysieke training. In het virtuele scenario voert de avatar een reeks revalidatieoefeningen uit (zie details hieronder). Voor (T0), halverwege (T1) en na (T2) de ingreep worden de neuromusculaire functies beoordeeld met een reeks standaard klinische tests (zie details hieronder). Bovendien zal, om de doeltreffendheid van de IVR-procedure te evalueren, de belichaming worden gemeten via een ad-hocvragenlijst op dezelfde tijdstippen.

Maatregelen:

Op T0, T1 en T2 worden de volgende reeks tests afgenomen:

1. Voorafgaand aan de IVR-trainingssessie:

   • IKDC-schaal (internationaal kniedocumentatiecommissie subjectief knie-evaluatieformulier);
   • Gewrichtspositiegevoel gemeten met GyKo (traagheidsmeetinstrument);
   • Bewegingsbereik knie-extensie gemeten met GyKo (traagheidsmeetinstrument);
   • Maximale kracht van de knie-extensoren gemeten via handdynamometer;
   • Visuele analoge schaal (VAS) voor pijn na maximale contractie.

2. Tijdens de IVR-training:

   - Uitvoeringsvragenlijst nadat de oefeningen zijn voltooid.

3. Na de IVR-training:

   • Subjectieve vertrouwdheid met elke oefening die in de IVR-training wordt gepresenteerd;
   • Algemene subjectieve feedback over de IVR-sessie. Merk op dat de klinisch fysiologische maatregelen (gewrichtspositiewaarneming, knie-extensie, maximale kracht van knie-extensoren) voor beide benen worden geregistreerd.

Opleiding:

Alle groepen deelnemers volgen twee keer per week het standaard fysieke trainingsprotocol met oefeningen op kracht, balans en flexibiliteit. Daarnaast zullen experimentele en actieve controlegroepen deelnemen aan de IVR-training die wordt gegeven op dezelfde dagen als de fysieke training, die er altijd aan voorafgaat. De IVR-training wordt gegeven via een op het hoofd gemonteerd display waarmee meeslepende 3D-omgevingen met een gezichtsveld van 360° kunnen worden gepresenteerd. De virtuele scène zal een sportschool bevatten met wat standaardapparatuur en een virtuele avatar op natuurlijke grootte, passend bij het geslacht van de deelnemers. De avatar wordt bekeken vanuit het perspectief van de eerste persoon (d.w.z. alsof de avatar het echte lichaam verving; Experimentele groep), of vanuit het perspectief van de derde persoon (d.w.z. alsof het een andere persoon is die vanaf de zijkant wordt bekeken; Actief controlegroep). Na de initiële gewennings- en onderdompelingsfase voert de avatar een reeks oefeningen uit (zittende knie-extensie, squat, voorwaartse lunge, op en neer stappen van een trede, split squat, anterieure reikwijdte van Y-balanstest), 3 circuits met 8 herhaling van elke oefening, die een real-life fysieke revalidatiesessie nabootst. De avatar voert de oefeningen uit aan de kant van het geblesseerde been (in gevallen waarin de oefeningen eenbenig zijn).

Analyse:

De gegevens verkregen in de hierboven beschreven tests en vragenlijsten zullen worden vergeleken tussen de drie groepen (experimenteel, actieve controle en geen IVR-training) en binnen de drie tijdspunten (T0, T1, T2) met behulp van een 3x3 mixed-effects ANOVA met Time als binnen-subject factor en groep als tussen-subject factor. De hypothese is dat de experimentele groep een grotere verbetering zal laten zien in de functionele prestatie van het geblesseerde ledemaat dan de actieve controlegroep en de geen IVR-trainingsgroep.

IMPLICATIES VAN HET PROJECT Vanuit theoretisch perspectief zal het project het eerste zijn dat bewijs levert van de fundamentele rol van de neurocognitieve mechanismen die ten grondslag liggen aan de bewuste representatie van het eigen lichaam bij de motorische revalidatie van perifere letsels. Inderdaad, op dit moment suggereren slechts enkele studies dat het eenvoudigweg voorstellen van een lichaam als het eigen lichaam (zonder enige noodzaak om bewegingen uit te voeren) het motorische systeem beïnvloedt. In slechts één studie is onderzocht of dit een positieve invloed zou kunnen hebben op het motorisch functioneren; die resultaten werden echter verzameld bij patiënten met hersenlaesies, in plaats van perifere. Om deze redenen biedt het project een nieuwe benadering van revalidatie die gebaseerd is op hypothesen die goed ondersteund worden door de bestaande theoretische kennis maar experimenteel onontgonnen blijven. Het zou een nieuwe wetenschappelijke bevinding zijn om aan te tonen dat de illusie dat het eigen lichaam in beweging was, de activering van hersengebieden die betrokken zijn bij motorische planning en uitvoering (bijv. planning en uitvoering van sportrevalidatie-oefeningen) kan bevorderen en daardoor de gebrekkige motorische functionaliteit kan verbeteren. . Door bovendien aan te tonen dat het motorische systeem kan worden beïnvloed door de signalen gerelateerd aan het lichaam via de eigenschappen van een virtueel lichaam, ook bij perifere letsels, ontstaan ​​nieuwe kansen in de meer algemene context van motorische revalidatie.

Wat de impact op de revalidatiewetenschap betreft, zullen de effecten van de projectresultaten op verschillende niveaus zichtbaar worden, aangezien het een radicale verandering van de sportrevalidatiebenadering voorstelt. Het uitvallen van het motorisch functioneren als gevolg van sportblessures is een slopende gebeurtenis met een cascade van negatieve gevolgen. De stand van de techniek van de revalidatie omvat standaardprotocollen die gebaseerd zijn op het uitvoeren van bewegingen en die moeten worden uitgevoerd in goed uitgeruste structuren (gymnastiek van revalidatiecentra). Ten eerste vereist de IVR-training geen fysieke bewegingsuitvoering en kan daarom een ​​waardevolle aanvulling zijn op de standaard revalidatieprotocollen, of zelfs sommige fysieke revalidatiesessies vervangen. Ten tweede kan IVR-training op afstand en autonoom door de patiënt worden uitgevoerd, wat een belangrijk voordeel is voor elk type interventie, vooral in het licht van de huidige situatie van de wereldwijde pandemie. Deze twee elementen kunnen de cumulatieve tijd en moeite die wordt geïnvesteerd in het herstel van blessures aanzienlijk verminderen. Ten derde is een dergelijke benadering van nature zeer flexibel en kan deze worden aangevuld met andere technieken en metingen van motorisch gedrag (bv. bewegingskinematica, elektrische hersenactiviteit, metingen van de activiteit van het autonome zenuwstelsel, enz.), afhankelijk van de specifieke behoeften. en niveau van complexiteit.