IVR в двигательной реабилитации (IVR_MOT)

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Спортивные травмы являются важным препятствием как для спортивных результатов, так и для поддержания здорового образа жизни, предполагающего постоянную и регулярную физическую активность. В Италии каждый год происходит около 300 000 обращений в отделение неотложной помощи среди 20 миллионов людей, занимающихся спортом.

Что касается соревновательного спорта, то плотный график соревнований, быстрые ритмы и растущее давление, которое испытывают спортсмены, определяют увеличение частоты травм. Травмы приводят к периодам воздержания от соревнований и влияют на психофизическое равновесие спортсменов. По этим причинам спортивные травмы влекут за собой значительные прямые и косвенные затраты, и физиотерапия направлена ​​на восстановление двигательной функции, чтобы гарантировать максимально быстрое и безопасное возвращение в спорт.

Любая форма двигательной реабилитации, как при поражении центральной нервной системы, так и при периферических проблемах (как при большинстве спортивных травм), основывается на понятиях пластичности и компенсации. Другими словами, возможность восстановления подразумевает, что система может реорганизоваться. С практической точки зрения реабилитационная наука в ее нынешнем виде пытается напрямую способствовать активным и повторяющимся упражнениям поврежденной (двигательной) системы. Эта логика, т. е. процесс, в первую очередь основанный на выполнении действия, имеет большое внутреннее ограничение, которое представляет собой препятствие для лечения: она работает непосредственно с двигательной функцией, которая, однако, нарушена, даже в значительной степени. Однако недавно было высказано предположение, что двигательную систему можно активировать, просто наблюдая, как собственное тело выполняет движения, без какого-либо фактического выполнения движений. В соответствии с этим и используя преимущества мультисенсорной природы и ощущения присутствия и воплощения, которые обеспечивает иммерсивная виртуальная реальность (IVR), было показано, что можно создать иллюзорный опыт, который временно перемещает движущееся виртуальное тело (аватар). стал собственным движущимся телом (так называемое воплощение. Более того, этот опыт активирует двигательную систему, подобно тому, как активируются собственные реальные движения. Следовательно, в таких условиях (иллюзорные) движения воплощенного виртуального тела интегрируются в двигательную систему участника.

Основываясь на этих теоретических соображениях, в настоящем проекте предлагается использовать IVR для проверки возможного радикального изменения подхода к реабилитации, которое позволит обойти/ограничить проблему (недостаточного) двигательного выполнения. Основная гипотеза состоит в том, что простое наблюдение за движущимся виртуальным телом, которое воспринимается как собственное, позволит получить доступ к двигательной системе в той мере, в какой это будет способствовать функциональному восстановлению. Другими словами, цель состоит в том, чтобы получить доступ к моторному функционированию через (неповрежденную) соматосенсорную систему, а не через (поврежденную) двигательную. Кроме того, такая процедура дает возможность провести хотя бы часть лечения дистанционно.

ЦЕЛИ

Настоящий исследовательский проект по спортивной реабилитации преследует следующие цели:

1. Валидация протокола реабилитации в иммерсивной виртуальной реальности (IVR) для восстановления двигательных функций после периферических травм нижних конечностей. Протокол будет основан на наблюдении за действиями, а не на их выполнении. Обоснование этой идеи заключается в том, что непрямая активация двигательной системы посредством наблюдения за «собственным» виртуальным телом, выполняющим физические упражнения, задействует те же нейрокогнитивные механизмы, что и те, которые участвуют в реальном контроле движений и выполнении действий. Это улучшит двигательное восстановление за счет значительного улучшения физической реабилитации.
2. Разработать стандартный протокол, который объединил бы нейробиологический подход на основе IVR и стандарты спортивной реабилитации и позволил бы создать новый подход, который дополнял бы классическую реабилитацию и мог бы выполняться удаленно в домашних условиях.

ОБРАЗЕЦ Участники будут набраны в физиотерапевтических центрах HastaFisio и Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino; выборка будет состоять из взрослых (возраст от 18 до 65 лет), перенесших растяжение связок колена и/или операцию на связках колена и/или мениске после скелетно-мышечных травм колена. Размер выборки оценивался на основе априорного анализа мощности для смешанных эффектов 3x3 ANOVA со временем (до, в середине и после) в качестве внутрисубъектного фактора и группой (экспериментальная, активный контроль, без VR) в качестве межсубъектного фактора. Чтобы достичь степени 0,80 при среднем размере эффекта (f = 0,25) и уровне альфа, установленном на уровне 0,05, необходимый размер выборки составляет 36 (12 участников в группе). В исследовании примут участие 45 участников (по 15 в группе) для учета возможного отсева.

МЕТОДЫ Первая экспериментальная сессия будет проведена в течение двух недель после операции на колене, а тренировочное вмешательство IVR продлится шесть недель параллельно с первой фазой стандартной физической реабилитации. Протокол обучения IVR предполагает наблюдение за виртуальным аватаром от первого лица (Экспериментальная группа) или от третьего лица (Активная контрольная группа); другая контрольная группа (без обучения IVR) будет проходить только стандартную физическую подготовку. В виртуальном сценарии аватар выполнит серию реабилитационных упражнений (подробности см. ниже). До (T0), в середине (T1) и после (T2) вмешательства нервно-мышечные функции будут оцениваться с помощью ряда стандартных клинических тестов (подробности см. ниже). Более того, чтобы оценить эффективность процедуры IVR, воплощение будет измеряться с помощью специальной анкеты в те же моменты времени.

Меры:

Следующая группа тестов будет собрана в T0, T1 и T2:

1. Перед тренировкой IVR:

   • шкала IKDC (форма субъективной оценки коленного сустава Международного комитета по документации коленного сустава);
   • Чувство положения сустава, измеренное с помощью GyKo (инструмент инерциального измерения);
   • Диапазон движения разгибания колена, измеренный с помощью GyKo (инерциальный инструмент измерения);
   • Максимальная сила разгибателей колена, измеренная с помощью ручного динамометра;
   • Визуальная аналоговая шкала (ВАШ) боли после максимального сокращения.

2. Во время тренировки IVR:

   - Анкета воплощения после выполнения упражнений.

3. После тренировки IVR:

   • Субъективное знакомство с каждым упражнением, представленным в тренинге IVR;
   • Общие субъективные отзывы о сеансе IVR. Обратите внимание, что клинические физиологические показатели (ощущение положения сустава, разгибание колена, максимальное усилие разгибателей колена) будут зарегистрированы для обеих ног.

Обучение:

Все группы участников два раза в неделю будут следовать стандартному протоколу физической подготовки, который будет включать упражнения на силу, равновесие и гибкость. Кроме того, экспериментальная и активная контрольные группы будут участвовать в тренировке IVR, проводимой в те же дни, что и физическая тренировка, всегда предшествующей ей. Обучение IVR будет проводиться через головной дисплей, который позволяет отображать иммерсивную 3D-среду с полем обзора 360°. Виртуальная сцена будет содержать тренажерный зал со стандартным оборудованием и виртуальный аватар в натуральную величину, соответствующий полу участников. Аватар будет виден либо от первого лица (т. е. как если бы аватар заменял реальное тело; Экспериментальная группа), либо от третьего лица (т. е. как если бы это был другой человек, наблюдаемый сбоку; Активная группа). контрольная группа). После начальной фазы ознакомления и погружения аватар выполнит серию упражнений (разгибание колена сидя, присед, выпад вперед, шаг вверх и вниз со ступеньки, сплит-приседание, тест Y-баланса на вытяжение вперед), 3 круга по 8 повторение каждого упражнения, имитирующего реальный сеанс физической реабилитации. Аватар будет выполнять упражнения на стороне поврежденной ноги (в случаях, когда упражнения одноногие).

Анализ:

Данные, полученные в тестах и ​​анкетах, описанных выше, будут сравниваться между тремя группами (экспериментальная, активный контроль и обучение без IVR) и в пределах трех временных точек (T0, T1, T2) с использованием дисперсионного анализа смешанных эффектов 3x3 со временем. как внутрисубъектный фактор и группа как межсубъектный фактор. Гипотеза состоит в том, что экспериментальная группа продемонстрирует большее улучшение функционального состояния поврежденной конечности, чем активная контрольная группа и тренировочная группа без IVR.

ПОСЛЕДСТВИЯ ПРОЕКТА С теоретической точки зрения, проект будет первым, кто предоставит доказательства фундаментальной роли нейрокогнитивных механизмов, лежащих в основе сознательной репрезентации собственного тела, в двигательной реабилитации периферических травм. Действительно, в настоящий момент лишь несколько исследований говорят о том, что простое представление тела как своего (без необходимости совершать движения) влияет на двигательную систему. Только в одном исследовании изучалось, может ли это оказать положительное влияние на двигательную функцию; однако эти результаты были получены у пациентов с поражениями головного мозга, а не с периферическим. По этим причинам проект предлагает новый подход к реабилитации, основанный на гипотезе, хорошо поддерживаемой существующими теоретическими знаниями, но остающейся неисследованной экспериментально. Демонстрация того, что иллюзия того, что собственное тело движется, может способствовать активации областей мозга, участвующих в планировании и выполнении движений (например, планирование и выполнение упражнений для спортивной реабилитации), и, следовательно, улучшение недостаточной двигательной функции, было бы новым научным открытием. . Более того, демонстрация того, что на двигательную систему можно воздействовать сигналами, относящимися к телу через свойства виртуального тела, даже в случае периферических повреждений, открывает новые возможности в более общем контексте двигательной реабилитации.

С точки зрения воздействия на реабилитационную науку результаты проекта проявятся на нескольких уровнях, поскольку он предлагает радикально изменить подход к спортивной реабилитации. Утрата двигательных функций в результате спортивных травм является изнурительным событием с каскадом негативных последствий. Современный уровень реабилитации включает в себя стандартные протоколы, основанные на выполнении движений, которые должны выполняться в специально оборудованных помещениях (спортивных залах реабилитационных центров). Во-первых, IVR-тренировка не требует выполнения каких-либо физических движений и, следовательно, может служить ценным дополнением к стандартным протоколам реабилитации или даже заменять некоторые сеансы физической реабилитации. Во-вторых, IVR-обучение может проводиться пациентом дистанционно и автономно, что является важным преимуществом для любого вида вмешательства, особенно в свете текущей ситуации глобальной пандемии. Эти два элемента могут значительно сократить совокупное время и усилия, затрачиваемые на восстановление после травм. В-третьих, такой подход носит весьма гибкий характер и может быть дополнен другими методиками и показателями двигательного поведения (например, кинематика движений, электрическая активность мозга, показатели активности вегетативной нервной системы и др.) в зависимости от конкретных потребностей. и уровень сложности.