Wpływ bieżni iVR na chód w chorobie Parkinsona

1. TŁO Choroba Parkinsona (PD) jest drugą pod względem częstości występowania zwyrodnieniową chorobą neurologiczną. ChP wywołuje zaburzenia chodu, które prowadzą do zwiększonego ryzyka upadków. Spadki te poważnie wpływają na jakość życia pacjentów i generują znaczne koszty opieki zdrowotnej. Niestety zaburzenia chodu słabo reagują na leczenie farmakologiczne, a ich leczenie opiera się głównie na leczeniu rehabilitacyjnym. Podejście rehabilitacyjne składa się z dwóch etapów: funkcjonalnej oceny zdolności lokomotorycznych, po której następuje realizacja terapeutycznego programu ćwiczeń fizycznych.

   Podobnie jak tętno, czas trwania kroku zmienia się w perspektywie krótko- i długoterminowej zgodnie ze złożoną dynamiką zmian czasowych. Zmiany te przedstawiają autokorelacje dalekiego zasięgu (LRA): czas trwania kroku nie zmienia się losowo, ale w uporządkowany sposób. Badanie LRA opiera się na skomplikowanych metodach matematycznych wymagających rejestracji 512 kolejnych cykli chodu. LRA są zmienione u pacjentów z PD, których rytm chodu jest nadmiernie przypadkowy. Zmiana LRA jest skorelowana z zaburzeniami neurologicznymi (skala Hoehna i Yahra oraz UPDRS) oraz stabilnością lokomotoryczną pacjentów (skala ABC i BESTest). Pomiar LRA byłby pierwszym dostępnym obiektywnym i ilościowym biomarkerem stabilności i ryzyka upadków u pacjentów z PD.

   Wytyczne dotyczące programów rehabilitacyjnych dla pacjentów z PD opierają się na edukacji (zapobieganie upadkom i bezczynności,...), ćwiczeniach fizycznych, treningu funkcjonalnym (podwójne zadania, zadania złożone,...), uczeniu się, strategiach adaptacyjnych (wskazanie) i obserwacji działania . Opracowane zostanie połączenie immersyjnej rzeczywistości wirtualnej (iVR), korzystania z zestawu słuchawkowego iVR i marszu na bieżni.

   Chodzenie na bieżni wykazało długoterminową skuteczność w zakresie chodu i jakości życia pacjentów z PD. Niedawno przeprowadzone badanie wykazało, że pojedyncza sesja na bieżni zmniejsza zmienność czasu trwania kroku podczas interwencji. Chociaż bieżnia wydaje się poprawiać chód pacjentów, brakuje w niej istotnego elementu ekologicznego, który pozwala ludziom stabilizować chód: przepływu optycznego, środowiska, które przewija się podczas chodzenia. iVR pozwala pacjentom uzyskać wizualny przepływ podczas chodzenia po bieżni, tak jakby szli nad ziemią, a pacjenci mogą z tego skorzystać. Celem tego badania pilotażowego jest porównanie czasoprzestrzennych parametrów chodu i parametrów zmienności chodu uzyskanych podczas trzech warunków marszu: marszu po ziemi, marszu na bieżni, marszu na bieżni z zestawem VR.

2. METODY

2.1 Uczestnicy: 10 pacjentów cierpiących na idiopatyczną chorobę Parkinsona zostanie zrekrutowanych spośród lokalnej społeczności oraz przychodni neurologii i medycyny fizycznej i rehabilitacji Cliniques universitaires Saint-Luc (Woluwe-Saint-Lambert, Belgia).

2.2 Ocena funkcjonalna: Przed rozpoczęciem eksperymentów wszyscy uczestnicy przejdą ocenę nieszkodliwości, w tym testy kliniczne i kwestionariusze

Pacjenci z PD: Wiek, wzrost, waga, płeć, najbardziej dotknięta strona, Zunifikowana Skala Oceny Choroby Parkinsona (MDS-UPDRS) (Mini-BESTest), Uproszczona wersja kwestionariusza Pewność równowagi właściwej dla aktywności Skala (ABC-Scale), zmodyfikowana skala Hoehn & Yahr, Mini Mental State Examination (MMSE).

2.3 Procedura: Każdy uczestnik będzie chodził w trzech warunkach w losowej kolejności. Każdy stan trwał ±15 minut, aby uzyskać 512 cykli chodu obowiązkowych do oceny obecności LRA.

Pierwszy warunek polega na chodzeniu po ziemi (OW). Uczestnicy zostaną poproszeni o chodzenie po prostokątnej ścieżce z zaokrąglonym rogiem o długości 63,2 metra w CUSL z komfortową dla nich prędkością marszu.

Drugim warunkiem jest marsz na bieżni (TW). Pacjenci będą chodzić po bieżni z wygodną dla nich prędkością marszu ocenioną przed wystąpieniem choroby za pomocą 10-metrowego testu marszu. W tym stanie pacjenci będą nosić uprząż bezpieczeństwa nieobciążającą (Petzl, Volt, Francja).

Ostatnim warunkiem jest chodzenie po bieżni z taką samą prędkością jak podczas TW, pacjenci nadal w uprzęży nieobciążającej, z założonymi goglami VR (VRTW). Gogle VR (HTC, Vive, Taïwan) składają się z pewnego rodzaju maski, którą osoba przychodzi założyć na twarz. Dwie soczewki Fresnela znajdują się przed oczami osoby, a osoba patrzy na wyświetlacz, który umożliwia stereoskopowe 3D przez te soczewki. Następnie pacjent zostaje zanurzony w immersyjnym środowisku wirtualnym, odciętym od świata zewnętrznego. Na potrzeby tego eksperymentu stworzono środowisko VR za pomocą oprogramowania Unity i kodu C#. Podczas spaceru po bieżni uczestnicy zobaczą otaczający ich cichy korytarz. Podczas chodzenia po bieżni uczestnicy dostrzegą przepływ optyczny. Prędkość przepływu optycznego postrzegana przez pacjenta w zestawie słuchawkowym zostanie dopasowana do prędkości bieżni, aby stworzyć iluzję chodzenia po prawdziwym korytarzu. Kwestionariusz dotyczący cyberchoroby (Simulator Sickness Questionnaire, SSQ) zostanie wypełniony przed i tuż po VRTW. Rzeczywiście, korzystanie z zestawu słuchawkowego VR może powodować zawroty głowy, nudności, bóle głowy i inne objawy u niektórych pacjentów. Chcemy ocenić, czy użycie strumienia optycznego wyświetlanego w VR na bieżni prowadzi do cyberchoroby.

2.4 Akwizycja danych: Dwie jednostki pomiaru bezwładności (IMU) (IMeasureU Research, VICON, USA) zostaną przyklejone do obu kostek bocznych pacjentów. IMU zostaną przyklejone taśmą do nogi po stronie najbardziej dotkniętej chorobą. System ten pozwalał na rejestrację przyspieszeń stawu skokowego przy częstotliwości 500 Hz. Dane zostaną następnie przesłane do komputera, a każdy szczyt przyspieszenia, odpowiadający każdemu uderzeniu piętą, zostanie wykryty przez opracowane wewnętrznie oprogramowanie w celu określenia czasu trwania wszystkich kroków.

2.5 Ocena chodu: Dane zostaną wyodrębnione z 512 kolejnych cykli chodu, które są wymagane do pomiaru zmienności chodu.

2.5.1 Czasoprzestrzenne zmienne chodu:

Średnia prędkość chodu, kadencja chodu i długość kroku będą mierzone w następujący sposób:

Średnia prędkość chodu (m.s-1) = Całkowity dystans marszu (m)/ Czas trwania pomiaru (s) Rytm chodu (#kroków.min-1) = Całkowita liczba kroków (#)/Czas trwania akwizycji (min) Długość kroku (m) = Prędkość chodu (m/s)*60/Kadencja chodu (kroki/min)

2.5.2 Zmienność czasu trwania kroku: Zmienność czasu trwania kroku można ocenić na dwa sposoby: pod względem wielkości lub pod względem organizacji (jak zmienia się czas trwania kroku w kolejnych cyklach chodu).

2.5.2.1 Wielkość zmienności czasu trwania kroku: Aby określić wpływ RAS na wielkość zmienności czasu trwania kroku podczas 512 cykli chodu, średnia, odchylenie standardowe (SD) i współczynnik zmienności (CV = [SD/ średnia] * 100) zostanie oceniona.

2.5.2.2 Organizacja czasowa zmienności czasu trwania kroku (LRA): Organizacja czasowa zmienności czasu trwania kroku zostanie oceniona za pomocą obliczeń LRA przy użyciu równomiernie rozłożonej uśrednionej wersji Detrended Fluctuation Analysis (DFA) w celu uzyskania wykładnika α. Obecność LRA można wykazać za pomocą wartości wykładnika α między 0,5 a 1.

Dane będą przetwarzane za pomocą CVI Labwindows (C++).

2.6 Analizy statystyczne: Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone przy użyciu Sigmaplot 13. Jeśli test normalności zakończy się pomyślnie, zostanie zastosowana jednokierunkowa ANOVA z powtarzanymi pomiarami w celu określenia wpływu różnych warunków chodu na czasoprzestrzenne parametry chodu (prędkość chodu, kadencja chodu, długość kroku) oraz na liniowe i nieliniowe miary zmienności czasu trwania kroku (wykładniki CV, SD, H i α). Gdy za pomocą ANOVA zostanie wykryta istotna różnica między grupami, zostanie przeprowadzony test post hoc w celu porównania każdej średniej z innymi średnimi w celu wyizolowania grup od siebie.

Przeprowadzony zostanie również sparowany test t w celu określenia możliwej zmiany wyniku w kwestionariuszu SSQ po TW i po VRTW.