Effektene av et speilterapisySTEM basert på utvidet virkelighet hos pasienter med hjerneslag

Målet med denne studien er å utvikle et forsterket virkelighet-basert speilterapisystem, MirrARm, basert på sensor-basert sporing og visuelle refleksjonsprinsipper, og å undersøke dets effekter på motorisk rehabilitering av øvre ekstremitet og funksjonelle aktivitetsnivåer hos pasienter med slag.

I denne studien vil personer med slag som oppfyller inklusjonskriteriene bli tilfeldig tildelt to grupper ved bruk av stratifisering basert på alder, kjønn og Fugl-Meyer Upper Extremity-skårer. Gruppene vil være Forsterket Virkelighet-Basert Speilterapi-gruppen (AR-MT) og Konvensjonell Speilterapi-gruppen (C-MT). Alle deltakere vil motta konvensjonell fysioterapitrening i 30 minutter per økt, tre dager per uke, i åtte uker. Deltakere i AR-MT-gruppen vil i tillegg motta 30 minutter med øvelsestrening ved bruk av MirrARm-systemet tre dager per uke i åtte uker, mens deltakere i C-MT-gruppen vil motta øvelsestrening ved bruk av konvensjonell speilterapi i samme varighet og frekvens.

I denne studien vil forsterket virkelighet-basert speilterapitrening bli levert ved bruk av MirrARm-systemet. MirrARm-systemet vil bestå av en 27-tommers dataskjerm, en Leap Motion Controller bevegelsessporingssensor og en bærbar datamaskin. Skjermen vil plasseres på et arbeidsbord og vil vise bilder overført fra den tilkoblede bærbare datamaskinen. Leap Motion-sensoren vil også kobles til den bærbare datamaskinen og plasseres på bordet foran skjermen. Leap Motion-sensoren vil brukes til å overføre deltakernes håndbevegelser til skjermen i sanntid. Gjennom sine programvarefunksjoner vil MirrARm-systemet vise bevegelser utført med den ene hånden på skjermen som om de ble utført av den motsatte hånden.

Programvareinfrastrukturen til MirrARm-systemet vil utvikles ved bruk av Unity 6.1 spillmotor. Deltakernes håndbevegelser vil spores med høy presisjon i et tredimensjonalt miljø ved bruk av de offisielle programvareutviklingskitsene (SDKs) og bibliotekene til Leap Motion-enheten. Applikasjoner vil designes ved bruk av ferdiglagde eller tilpassede Unity-ressurser plassert innenfor et tredimensjonalt koordinatsystem i Unity-miljøet, og realistiske fysiske interaksjoner vil tilbys gjennom Unitys NVIDIA PhysX-baserte fysikkmotor. Driften av applikasjonen vil kontrolleres gjennom tilpassede MonoBehaviour-baserte skript utviklet ved bruk av C# programmeringsspråk. Disse skriptene vil dynamisk manipulere Transform-komponentegenskapene til scenenobjekter, inkludert posisjon, rotasjon og skala; behandle brukerinteraksjoner gjennom hendelsesbaserte utløsere; og utføre forhåndsdefinerte funksjoner innenfor spilløkken. Objekter som krever fysisk interaksjon vil tildeles Unitys Rigidbody-komponent for å gi fysiske egenskaper som masse, tyngdekraft og kollisjonsresponser, og interaksjonsregioner vil defineres ved bruk av Collider-komponenter.

Under treningsøkter med MirrARm-systemet vil deltakere med slag sitte foran skjermen på en stol med ryggstøtte og utføre oppgavene inkludert i spillifiserte terapeutiske aktiviteter ved bruk av deres upåvirkede overekstremitet, mens de observerer disse bevegelsene på skjermen som om de ble utført av den påvirkede overekstremiteten.

Fire forskjellige aktiviteter som skal brukes i MirrARm-systemet er designet av forskerne basert på bevegelser som anses viktige for overekstremitetsfunksjonalitet etter slag. Hver aktivitet er designet med tre vanskelighetsgrader. Deltakere vil utføre hvert nivå i to minutter, med en 30-sekunders hvileperiode mellom nivåene. De oppgaveorienterte aktivitetene i MirrARm-systemet er som følger:

• Kubestabling-aktivitet (fokusert på skulderløft)
• Rekkevidde-aktivitet (fokusert på albueekstensjon)
• Supinasjon-pronasjon-aktivitet
• Horisontal ring-aktivitet (fokusert på håndleddektensjon)

Alle deltakere inkludert i studien vil bli vurdert tre ganger under intervensjonsperioden (uke 0, uke 4 og uke 8) ved bruk av primære og sekundære utfallsmål av en blindet vurderer.

Alle statistiske analyser av dataene innhentet fra deltakere vil utføres ved bruk av SPSS versjon 27.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA). Kontinuerlige variabler vil rapporteres som gjennomsnitt ± standardavvik når antakelsen om normalfordeling er oppfylt og som median (interkvartilområde) når den ikke er. Kategoriske variabler vil rapporteres som antall (N) og prosent (%). Antakelseskontroller vil inkludere Shapiro-Wilk-testen for normalitet, Levenes test for homogenitet av varianser og Mauchlys test for sfærisitet; i tilfeller av brudd på sfærisitet vil Greenhouse-Geisser-korreksjonen bli brukt. Når antakelsene er oppfylt, vil en toveis blandet design (2×3) variansanalyse (ANOVA) utføres for hvert utfallsmål. Hovedeffektene av tid og gruppe, samt tiden × gruppe-interaksjonen, vil testes, og flere sammenligninger vil utføres ved bruk av Bonferroni-korreksjon. Effektstørrelser vil rapporteres som partiell eta kvadrat (η²p), med 95% konfidensintervaller og et signifikansnivå satt til p = 0,05. Når antakelsene ikke er oppfylt, vil endringer innenfor gruppen over tre tidspunkter analyseres ved bruk av Friedman-testen, etterfulgt av Bonferroni-korrigerte parvise Wilcoxon-tester hvis signifikante. Mellom-gruppe-sammenligninger vil utføres ved bruk av Mann-Whitney U-testen basert på endringsskårer over tidspunkter. Ikke-parametriske resultater vil rapporteres med effektstørrelser, 95% konfidensintervaller og et signifikansnivå på p = 0,05.