IVR w rehabilitacji ruchowej (IVR_MOT)

WPROWADZENIE Urazy sportowe stanowią istotną przeszkodę zarówno w osiągach sportowych, jak iw utrzymaniu zdrowego stylu życia, który wymaga ciągłej i regularnej aktywności fizycznej. We Włoszech każdego roku na SOR trafia około 300 000 osób wśród 20 milionów osób uprawiających sport.

W sporcie wyczynowym gęste terminarze zawodów, szybkie tempo i rosnąca presja odczuwana przez sportowców determinują rosnącą częstość kontuzji. Kontuzje skutkują okresami absencji od startów w zawodach oraz wpływają na równowagę psychofizyczną sportowców. Z tych powodów urazy sportowe wiążą się ze znacznymi kosztami bezpośrednimi i pośrednimi, a fizjoterapia ma na celu przywrócenie funkcji motorycznych, aby zagwarantować najszybszy i najbezpieczniejszy powrót do sportu.

Każda forma rehabilitacji ruchowej, zarówno w przypadku uszkodzeń ośrodkowego układu nerwowego, jak i związanych z problemami obwodowymi (jak w większości urazów sportowych), opiera się na koncepcjach plastyczności i kompensacji. Innymi słowy, możliwość naprawy oznacza, że ​​system może się zreorganizować. W praktyce rehabilitacja w swoim obecnym kształcie stara się bezpośrednio promować aktywne i powtarzalne ćwiczenia uszkodzonego układu (motorycznego). Ta logika, czyli proces oparty przede wszystkim na wykonywaniu czynności, ma istotne wewnętrzne ograniczenie, które stanowi przeszkodę w leczeniu: oddziałuje bezpośrednio na funkcjonowanie motoryczne, które jest jednak upośledzone nawet w znacznym stopniu. Jednak ostatnio zasugerowano, że układ motoryczny można aktywować, po prostu obserwując, jak własne ciało wykonuje ruchy, bez faktycznego wykonywania ruchu. Zgodnie z tym i wykorzystując multisensoryczną naturę oraz poczucie obecności i ucieleśnienia, jakie zapewnia immersyjna rzeczywistość wirtualna (IVR), wykazano, że możliwe jest stworzenie iluzorycznego doświadczenia, w którym poruszające się wirtualne ciało (awatar) tymczasowo stał się własnym poruszającym się ciałem (tzw. Co więcej, doświadczenie to aktywuje układ motoryczny w sposób podobny do aktywacji z własnych rzeczywistych ruchów. Dlatego w takich warunkach (iluzoryczne) ruchy ucieleśnionego wirtualnego ciała są zintegrowane z układem motorycznym uczestnika.

Opierając się na tych teoretycznych rozważaniach, niniejszy projekt proponuje wykorzystanie IVR do przetestowania możliwej drastycznej zmiany w podejściu do rehabilitacji, która pozwoliłaby ominąć/ograniczyć problem (niewydolnej) motoryki. Główną hipotezą jest to, że prosta obserwacja poruszającego się wirtualnego ciała, które jest postrzegane jako własne, umożliwiłaby dostęp do układu ruchu w stopniu sprzyjającym regeneracji funkcjonalnej. Innymi słowy, celem jest uzyskanie dostępu do funkcjonującego silnika przez (nienaruszony) układ somatosensoryczny, a nie przez (uszkodzony) układ motoryczny. Dodatkowo taki zabieg daje możliwość wykonania przynajmniej części zabiegu zdalnie.

CELUJE

Obecny projekt badawczy dotyczący rehabilitacji sportowej ma następujące cele:

1. Walidacja protokołu rehabilitacyjnego w immersyjnej rzeczywistości wirtualnej (IVR) w celu przywrócenia funkcji motorycznych po urazach obwodowych kończyn dolnych. Protokół opierałby się raczej na obserwacji działań niż ich wykonaniu. Uzasadnieniem tego pomysłu jest to, że pośrednia aktywacja układu motorycznego poprzez obserwację „własnego” wirtualnego ciała, które wykonuje ćwiczenia fizyczne, uruchomiłaby te same mechanizmy neurokognitywne, które są zaangażowane w rzeczywistą kontrolę motoryczną i wykonanie czynności. Poprawiłoby to regenerację motoryczną poprzez znaczne usprawnienie rehabilitacji fizycznej.
2. Opracowanie standardowego protokołu, który łączyłby neuronaukowe podejście oparte na IVR ze standardami rehabilitacji sportowej i tworzyłby nowe podejście, które uzupełniałoby rehabilitację klasyczną i mogłoby być realizowane zdalnie w domu.

PRÓBKA Uczestnicy będą rekrutowani w centrach fizjoterapii HastaFisio i Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino; próba będzie składać się z osób dorosłych (przedział wiekowy 18-65 lat), które przeszły skręcenie kolana i/lub operację więzadeł i/lub łąkotki kolana po urazach układu mięśniowo-szkieletowego kolana. Wielkość próby oszacowano na podstawie analizy mocy a priori dla ANOVA 3x3 efektów mieszanych z czasem (przed, w połowie i po) jako czynnikiem wewnątrzobiektowym i grupą (eksperymentalna, aktywna kontrola, bez VR) jako czynnikiem międzyobiektowym. Aby osiągnąć moc 0,80 przy średniej wielkości efektu (f = 0,25) i poziomie alfa ustawionym na 0,05, wymagana wielkość próby to 36 (12 uczestników na grupę). W badaniu weźmie udział 45 uczestników (15 na grupę), aby uwzględnić możliwe odpady.

METODYKA Pierwsza sesja eksperymentalna odbędzie się w ciągu dwóch tygodni od operacji kolana, a interwencja treningowa IVR potrwa sześć tygodni, równolegle z pierwszą fazą standardowej rehabilitacji ruchowej. Protokół szkolenia IVR obejmuje obserwację wirtualnego awatara z perspektywy pierwszej osoby (grupa eksperymentalna) lub z perspektywy trzeciej osoby (grupa kontrolna aktywna); inna grupa kontrolna (bez treningu IVR) przejdzie tylko standardowy trening fizyczny. W scenariuszu wirtualnym awatar wykona serię ćwiczeń rehabilitacyjnych (szczegóły poniżej). Przed (T0), w trakcie (T1) i po (T2) interwencji funkcje nerwowo-mięśniowe zostaną ocenione za pomocą baterii standardowych testów klinicznych (szczegóły poniżej). Ponadto, w celu oceny skuteczności procedury IVR, ucieleśnienie będzie mierzone za pomocą kwestionariusza ad hoc w tych samych punktach czasowych.

Środki:

Następująca bateria testów zostanie zebrana w T0, T1 i T2:

1. Przed sesją treningową IVR:

   • Skala IKDC (formularz subiektywnej oceny kolana Międzynarodowego Komitetu ds. Dokumentacji Kolana);
   • Pomiar pozycji przegubu za pomocą GyKo (inercyjne narzędzie pomiarowe);
   • Zakres ruchu wyprostu kolana mierzony za pomocą GyKo (inercyjne narzędzie pomiarowe);
   • Maksymalna siła prostowników stawu kolanowego mierzona ręcznym dynamometrem;
   • Wizualna skala analogowa (VAS) dla bólu po maksymalnym skurczu.

2. Podczas szkolenia IVR:

   - Kwestionariusz ucieleśnienia po zakończeniu ćwiczeń.

3. Po szkoleniu IVR:

   • Subiektywna znajomość każdego ćwiczenia prezentowanego na szkoleniu IVR;
   • Ogólne subiektywne opinie na temat sesji IVR. Należy pamiętać, że kliniczne pomiary fizjologiczne (wyczucie pozycji stawu, wyprost kolana, maksymalna siła prostowników kolana) zostaną zarejestrowane dla obu nóg.

Szkolenie:

Wszystkie grupy uczestników będą przestrzegać standardowego protokołu treningu fizycznego dwa razy w tygodniu, który będzie obejmował ćwiczenia siły, równowagi i elastyczności. Dodatkowo grupy Eksperymentalna i Aktywna kontrolna będą uczestniczyć w treningu IVR prowadzonym w te same dni co trening fizyczny, zawsze go poprzedzając. Szkolenie IVR będzie prowadzone za pomocą zamontowanego na głowie wyświetlacza, który umożliwia prezentację wciągających środowisk 3D z polem widzenia 360°. Wirtualna scena będzie zawierała siłownię ze standardowym wyposażeniem i wirtualnym awatarem w naturalnej wielkości, dobranym pod względem płci do uczestników. Awatar będzie oglądany albo z perspektywy pierwszej osoby (tj. tak, jakby awatar zastąpił prawdziwe ciało; grupa eksperymentalna), albo z perspektywy trzeciej osoby (tj. jakby to była inna osoba obserwowana z boku; aktywny Grupa kontrolna). Po wstępnej fazie zapoznawczej i zanurzenia, awatar wykona serię ćwiczeń (wyprost kolana w siadzie, przysiad, wykrok do przodu, wchodzenie i schodzenie z kroku, przysiad dzielony, test równowagi w osi Y), 3 obwody z 8 powtórzenie każdego ćwiczenia, które imituje rzeczywistą sesję rehabilitacji fizycznej. Awatar wykona ćwiczenia na kontuzjowanej stronie nogi (w przypadku ćwiczeń na jedną nogę).

Analiza:

Dane uzyskane w testach i kwestionariuszach opisanych powyżej zostaną porównane między trzema grupami (eksperymentalna, aktywna kontrola i trening bez IVR) oraz w trzech punktach czasowych (T0, T1, T2) przy użyciu ANOVA efektów mieszanych 3x3 z czasem jako czynnik wewnątrzprzedmiotowy i grupowy jako czynnik międzyprzedmiotowy. Hipoteza jest taka, że ​​grupa eksperymentalna wykaże większą poprawę sprawności funkcjonalnej uszkodzonej kończyny niż aktywna grupa kontrolna i grupa bez treningu IVR.

IMPLIKACJE PROJEKTU Od strony teoretycznej projekt jako pierwszy dostarczy dowodów na fundamentalną rolę mechanizmów neurokognitywnych leżących u podstaw świadomej reprezentacji własnego ciała w rehabilitacji ruchowej urazów obwodowych. Rzeczywiście, na chwilę obecną tylko nieliczne badania sugerują, że samo reprezentowanie ciała jako własnego (bez potrzeby wykonywania ruchów) wpływa na układ ruchowy. Tylko w jednym badaniu zbadano, czy może to mieć pozytywny wpływ na funkcjonowanie motoryczne; jednak wyniki te zostały zebrane u pacjentów ze zmianami w mózgu, a nie obwodowymi. Z tych powodów projekt oferuje nowe podejście do rehabilitacji, które opiera się na hipotezach dobrze popartych istniejącą wiedzą teoretyczną, ale pozostaje niezbadanych eksperymentalnie. Nowatorskim odkryciem naukowym byłoby wykazanie, że złudzenie, że własne ciało się porusza, może sprzyjać aktywacji obszarów mózgu zaangażowanych w planowanie i wykonywanie ruchu (np. . Co więcej, wykazanie, że sygnały związane z ciałem poprzez właściwości wirtualnego ciała mogą oddziaływać na układ ruchu, nawet w przypadku urazów obwodowych, stwarza nowe możliwości w bardziej ogólnym kontekście rehabilitacji ruchowej.

Jeśli chodzi o wpływ na naukę o rehabilitacji, efekty projektu pojawią się na kilku poziomach, ponieważ proponuje on radykalną zmianę w podejściu do rehabilitacji sportowej. Utrata sprawności motorycznej w wyniku urazów sportowych jest zdarzeniem wyniszczającym z kaskadą negatywnych konsekwencji. Stan rehabilitacji obejmuje standardowe protokoły, które opierają się na wykonywaniu ruchów i które muszą być wykonywane w odpowiednio wyposażonych obiektach (siłownie ośrodków rehabilitacyjnych). Po pierwsze, trening IVR nie wymaga wykonywania ruchu fizycznego, dzięki czemu może stanowić wartościowe uzupełnienie standardowych protokołów rehabilitacyjnych, a nawet zastąpić niektóre sesje rehabilitacyjne. Po drugie, trening IVR może być wykonywany zdalnie i samodzielnie przez pacjenta, co jest istotną zaletą każdego rodzaju interwencji, szczególnie w świetle obecnej sytuacji globalnej pandemii. Te dwa elementy mogą znacznie skrócić łączny czas i wysiłek włożony w powrót do zdrowia po kontuzjach. Po trzecie, takie podejście jest z natury bardzo elastyczne i może być uzupełniane innymi technikami i pomiarami zachowania motorycznego (np. kinematyką ruchu, aktywnością elektryczną mózgu, pomiarami aktywności autonomicznego układu nerwowego itp.), w zależności od konkretnych potrzeb i poziom złożoności.