Effekten av optisk strømningshastighetsmanipulasjon og nedsenkingsnivået på gangmønsteret hos mennesker etter slag

STUDERE DESIGN

Denne studien er en eksperimentell, 2-gruppe, multisenterforsøk der personer etter hjerneslag og friske mennesker vil utføre 2 forskjellige økter med tredemøllegåing. De 2 øktene vil bli gjennomført på 2 separate dager innen 10 dager. Begge øktene vil være identiske, bare VR-systemet som brukes til å manipulere den optiske strømningshastigheten vil variere. Rekkefølgen på de 2 øktene og manipuleringen av den optiske strømningshastigheten vil bli randomisert.

MATERIALER

GRAIL-system: Gait Real-time Interactive Lab (GRAIL) er et integrerende bevegelsesfangstsystem som består av 10 optiske bevegelseskameraer (Vicon Inc., Oxford, Storbritannia), en tredemølle med to belter med integrerte kraftplater, en 180-graders sylindrisk projeksjon skjermsystem, og D-Flow-programvare (Motekforce Link, Amsterdam, Nederland). Tredemøllen til GRAIL-systemet har to moduser: fast ganghastighet eller selvgående. For denne studien vil tredemøllen være i eget tempo, noe som betyr at pasienten har kontroll og kan velge ganghastighet. Tredemøllen vil følge pasientens ganghastighet, noe som lar pasienten starte, stoppe og endre hastighet etter eget ønske. Projeksjonsskjermen til GRAIL-systemet vil sikre et semi-oppslukende virtuelt miljø. GRAIL-systemet er plassert i Smart Space-laben (UZ Gent) og vil bli gjort tilgjengelig hos forskerne ved VUB/UZ Brussel.

Hodemontert skjerm (HMD): HMD VR-systemet 'Oculus Rift S' (Oculus, LLS, USA) er en rimelig HMD som fullt ut integrerer brukeren i det virtuelle miljøet ved å blokkere oppfatningen av den virkelige verden. "Oculus Rift S" vil sikre et fullstendig oppslukende virtuelt miljø. Forskerne ved VUB/UZ Brussel har HMD 'Oculus Rift S' i sin besittelse og vil gjøre den tilgjengelig for studien.

FREMGANGSMÅTE

Begge øktene vil bli gjennomført i Smart Space-laboratoriet ved Universitetssykehuset i Gent (Corneel Heymanslaan 10, 9000 Gent) hvor GRAIL-systemet er plassert.

Før starten av begge øktene vil det måtte gjøres noen forberedelser med hensyn til resultatmålene:

• Pasientene vil bli bedt om å fylle ut et spørreskjema (Simulator Sickness Questionnaire-Pre).
• Overflateelektroder vil bli plassert bilateralt på M. rectus femoris, M. vastus lateralis, M. biceps femoris, M. tibialis anterior, M. gastrocnemius medialis, M. deltoideus anterior del, M. deltoideus posterior del, M. latissimus dorsi. Elektrodeplassering vil følge SENIAM-retningslinjene. Huden som ligger under elektroden vil bli barbert og rengjort med alkohol for å forbedre elektrode-hudkontakten og redusere impedansen.
• Reflekterende markører vil bli plassert på faste punkter på pasientens nedre og øvre lemmer. Plassering av markør vil følge Plug-in Gait full body-modellen (VICON). For denne modellen vil etterforskeren måtte måle følgende ting på forhånd: kroppslengde, kroppsvekt, benlengde, knebredde, ankelbredde, skulderforskyvning, albuebredde, håndleddsbredde, håndtykkelse.

Etter disse forberedelsene vil pasientene begynne å gå på tredemøllen i GRAIL-systemet i egen fart. Bare for sikkerhets skyld vil pasienter gå med sikkerhetsselen. Pasienter vil først bli vant til å gå på tredemøllen i eget tempo i 8 minutter uten noen form for VR. Pasienter trenger denne tilvenningsprøven for å venne seg til tredemøllesystemet med egen fart. Etter disse 8 minuttene vil tredemøllen stoppes og pasientene vil sitte i en 5-minutters hvileperiode. I hvileperioden vil pasientene bli bedt om å fylle ut to korte spørreskjemaer (Simulator Sickness Questionnaire-1, VAS-skalaen).

GRAIL-økt: Etter den 5-minutters hvileperioden vil pasientene gå ytterligere 3 ganger 8 minutter med VR. Pasienter går nå mens de ser på et virtuelt miljø som projiseres på projeksjonsskjermen til GRAIL-enheten (semi-immersive). Den optiske flyten vil være forskjellig under hver 8-minutters spasertur. Mellom hver tur vil pasientene hvile i 5 minutter og i hver hvileperiode vil pasientene bli bedt om å fylle ut et kort spørreskjema (Simulator Sickness Questionnaire-2,-3).

HMD-økt: Etter den 5-minutters hvileperioden vil pasientene gå ytterligere 3 ganger 8 minutter med VR. Pasienter går nå mens de har på seg HMD 'Oculus Rift' og blir fullstendig nedsenket i et virtuelt miljø (helt oppslukende). Den optiske flyten vil være forskjellig under hver 8-minutters spasertur. Mellom hver tur vil pasientene hvile i 5 minutter og i hver hvileperiode vil pasientene bli bedt om å fylle ut et kort spørreskjema (Simulator Sickness Questionnaire-2,-3).

For å avslutte begge øktene vil deltakerne bli bedt om å fylle ut 3 spørreskjemaer (Simulator Sickness Questionnaire-Post, VAS-skalaene og Igroup Presence Questionnaire).

TILFELDIGHET

Først vil sesjonstypen randomiseres med 2 mulige alternativer: GRAIL - HMD eller HMD - GRAIL. For det andre vil den optiske flythastighetsmanipulasjonen (matchet, sakte, rask) i økten bli randomisert. Rekkefølgen på manipulasjonen vil være den samme i begge øktene. De første 8 minuttene i hver økt vil alltid være den uten VR. Deretter vil den optiske strømningshastigheten bli manipulert. Det er 6 mulige alternativer for randomisering av den optiske strømningshastighetsmanipulasjonen: matchet - sakte - rask / matchet - rask - sakte / sakte - rask - matchet / sakte - matchet - rask / rask - sakte - matchet / rask - matchet - sakte . Randomiseringene vil skje gjennom blokkrandomisering i Microsoft Excel®.

STUDIEANALYSE

Denne studien vil undersøke (1) effekten av å manipulere den optiske strømningshastigheten og (2) effekten av nedsenkingsnivået (semi-immersivt GRAIL-system med full-immersiv HMD).

Effekten optisk strømningshastighet har på spatiotemporale gangparametere, kinematikk, kinetikk og muskelaktivitet vil sammenlignes med å gå uten VR. I et første trinn vil dataene visualiseres ved hjelp av LO(W)ESS-utjevning (lokalt vektet spredningsdiagram-utjevning) for å utforske de observerte effektene over tid (per tilstand og utfall), noe som gir fleksibilitet ved bruk av denne kvasi-ikke-parametriske tilnærmingen. Deretter vil relevante verdier som uttrykker begynnelse, størrelse og varighet av effekten trekkes ut:

• Begynnelse: tidspunkt(er) der den minimale klinisk viktige forskjellen (MCID) overskrides. I tilfelle MCID er ukjent, vil en terskel på 10 % brukes
• Magnitude: størrelsen på maksimum (eller maksima) og tidspunkt(er) der maksimum nås
• Varighet: tiden mellom utbruddet og tidspunktet da MCID (eller 10 %-terskel) ikke lenger overskrides

Disse verdiene vil bli sammenlignet mellom forhold i en toveis gjentatte målinger ANOVA (optisk strømningshastighet * enhet). Hvis det er relevant (basert på de utforskende analysene), vil ytterligere dybdestatistikk, som funksjonell dataanalyse, bli utført under veiledning av Institutt for statistikk og dataanalyse ved universitetet vårt.