Влияние погружения в виртуальную реальность на функциональность верхних конечностей у пациентов с болезнью Паркинсона: рандомизированное клиническое исследование

Болезнь Паркинсона (БП) характеризуется как сложное неврологическое расстройство с классическими двигательными симптомами, которые в основном связаны с развитием телец Леви в нервных клетках и с потерей дофаминергических нейронов в черной субстанции. К числу наиболее характерных двигательных симптомов заболевания относятся тремор, ригидность, брадикинезия, постуральная неустойчивость и затруднение походки. Следовательно, такие двигательные сопутствующие заболевания напрямую влияют на жизнь пациента, влияя на качество жизни, увеличивая риск падений и снижая самостоятельность в целом. БП в настоящее время является вторым наиболее распространенным нейродегенеративным заболеванием (после болезни Альцгеймера) с частотой 14 случаев на 100 000 жителей; при рассмотрении населения старше 65 лет значения возрастают до 160 пораженных на 100 000 жителей. Ежегодно в США диагностируется около 60 000 новых случаев болезни Паркинсона в дополнение к более чем одному миллиону уже диагностированных случаев. По оценкам, в Бразилии 200 000 человек страдают БП в общей популяции, с высокой распространенностью среди людей в возрасте от 60 до 79 лет. Ежегодно в стране возникает около 36 000 новых случаев. Коэффициент заболеваемости мужчин и женщин колеблется от 1,3 до 2,0 в большинстве зарегистрированных данных. В 2012 году Нойс и соавт. проанализировали 30 факторов внешней среды, которые могли быть связаны с развитием БП, среди которых высокозначимые: воздействие пестицидов, предшествующая травма области черепа, проживание в сельской местности, применение бета-блокаторов. , рабочие в сельской местности и потребление воды из колодцев. Среди обнаруженных защитных факторов: курение, использование нестероидных противовоспалительных препаратов, потребление кофеина, использование блокаторов кальциевых каналов и употребление алкоголя. Среди генетических факторов, лучше всего описанных в литературе, можно назвать гены SNCA, кодирующие белок альфа-синуклеин; мутации в LRRK2; мутации в гене GBA, который кодирует фермент бета-глюкоцереброзидазу, являющийся основным генетическим фактором риска развития болезни Паркинсона.

Тельца Леви были впервые описаны в 1912 году Фридрихом Генрихом Леви и стали основным патологическим маркером БП. Они находятся внутри нейронов и состоят из нейрофиламентов с агрегатами альфа-синуклеина и убиквитина. В 2007 году в ходе исследования Вакабаяши он показал, что тельца Леви напрямую связаны не с причинами болезни Паркинсона, а с ее симптомами.

В целом патофизиология БП характеризуется прогрессирующей гибелью нейронов компактной части черной субстанции среднего мозга, требующей потери более 60% для появления основных симптомов заболевания. Однако в дополнение к дефициту дофаминергического пути в патофизиологию БП могут быть вовлечены и другие нейротрансмиттеры. В норадренергической системе, в голубом пятне, наблюдается потеря от 50 до 80% пигментированных нейронов, в дополнение к редукции нейронов в дорсальном ядре блуждающего нерва и в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса, что сопровождается снижением функции норадренергические проекции; В серотонинергической системе наблюдается редукция 57,8% нейронов в дорсальном ядре шва; А в холинергической системе наблюдалась редукция от 50 до 60% холинергических нейронов в дорсальном ядре шва.

В 2003 году исследование, проведенное Braak et al. показали, что БП начинается в мейснеровском желудочном вегетативном сплетении и в обонятельных нервных окончаниях, распространяясь на ствол головного мозга (средний мозг), именно на дорсальные ядра блуждающего нерва, языкоглоточное ядро, обонятельную и промежуточную области. Отсюда эволюция делится еще на 5 стадий, а именно: 1 - ядра шва, гигантоцеллюлярное ядро ​​и голубое пятно; 2 — компактная часть черной субстанции; 3 — переднемозговые области височной мезокоры; 4 — зоны ассоциации лобной неокортекса; 5 - ассоциативные зоны неокортекса, премоторные и моторные зоны.

Основными двигательными симптомами БП являются брадикинезия, гипокинезия, акинезия, тремор и ригидность, а также нарушение равновесия и походки. Кроме того, часто присутствуют когнитивные расстройства, дефицит памяти, проблемы, связанные со зрительно-пространственными дисфункциями, трудности в выполнении последовательных и повторяющихся движений, замирание и замедление психологических реакций. Также можно наблюдать снижение письма и проблемы с голосом и глотанием у отдельных лиц. Среди основных клинических симптомов БП — тремор, который примерно в 50% случаев начинается с дистальных отделов конечностей. В ситуациях покоя заметно уменьшение или исчезновение этого симптома, который возвращается, если человек сохраняет более продолжительное действие или позу. Брадикинезия (замедление движений) возникает из-за дисбаланса между тормозной и возбудительной системами, возникающего в результате отсутствия дофамина в полосатом теле, влияя в основном на автоматические движения, вызывая общую скудость движений и частые жалобы на слабость. Пациенты с болезнью Паркинсона имеют высокую вероятность принятия позы с центром тяжести вперед, что приводит к согнутой или согнутой позе. Также наблюдается снижение постуральных рефлексов, таких как защитное разгибание, равновесие и выпрямление. Походка представляет собой медленную шаркающую походку с укороченной длиной шага.

Фармакологическое лечение состоит из препаратов, повышающих внутримозговую концентрацию дофамина или стимулирующих его рецепторы. В первой линии лечения находится леводопа, которая соответствует непосредственному предшественнику дофамина, который, в отличие от него, может преодолевать гематоэнцефалический барьер. Бромокриптин, лизсурид, перголид и парамиксепол являются препаратами-агонистами дофаминовых рецепторов (D-2), которые являются дофаминомиметиками и используются отдельно или в сочетании с леводопой. Cardidopa обычно сочетается с леводопой, чтобы облегчить действие препарата на центральную нервную систему, тем самым уменьшая его побочные эффекты, такие как тошнота, рвота, потеря аппетита и учащенное сердцебиение, в дополнение к увеличению его терапевтической эффективности. Во второй линии лечения находятся центральные антихолинергические средства, которые проявляют свое терапевтическое действие, блокируя центральную холинергическую передачу ацетилхолина, восстанавливая баланс с дофамином. К третьей линии лечения относятся ингибиторы катехол-о-метилтрансферазы (КОМТ), которые блокируют превращение леводопы в 3-О-метилдопу, тем самым увеличивая период полувыведения из плазмы и долю дозы, которая достигает мозг. Также в третью линию лечения входят необратимые ингибиторы фермента МАО типа В, которые также ингибируют обратный захват дофамина из синаптического пространства.

Тем не менее, даже при адекватном фармакологическом лечении БП у пациента все еще могут наблюдаться значительные функциональные нарушения, которые напрямую влияют на его повседневную активность и участие в жизни общества. Физиотерапевтическое лечение направлено на то, чтобы позволить человеку с БП поддерживать максимальный уровень активности и подвижности, являясь дополнительной терапией к изолированному фармакологическому лечению. Физиотерапия, применяемая к пациентам с БП, в конечном итоге фокусируется в основном на: корректировке положения тела, перемещении, улучшении функции верхних конечностей, баланса, физической работоспособности, когнитивных способностей и походки; всегда стремится к независимости пациентов и улучшению качества их жизни. Среди некоторых адъювантных методов лечения, уже изученных при БП, мы можем упомянуть: индуцированную сдерживающую терапию, танцы, боевые искусства, скандинавскую ходьбу, водную терапию и музыкальную терапию. Дисфункции верхних конечностей часто присутствуют у людей с болезнью Паркинсона. Среди первых двигательных признаков можно выделить микрографию и тремор покоя. Тремор покоя определяется как тремор частотой от 4 до 6 герц в конечности, находящейся в полном покое, который временно исчезает во время движения и может усиливаться в ситуациях эмоционального стресса. Сопровождается замедленностью и прогрессивно меньшими движениями (гипокинезией), характеризующими брадикинезию, и непроизвольной ригидностью при пассивных движениях сустава (феномен зубчатого колеса). Также наблюдается значительная потеря ловкости рук, которая не зависит от наличия брадикинезии или тремора. Это явление названо «кинетической апраксией конечности», то есть потерей мелкой моторики, не объясняемой элементарными двигательными нарушениями, такими как слабость или атаксия.

По мере прогрессирования заболевания такие дисфункции в конечном итоге влияют на повседневные жизненные задачи, такие как одевание, чистка зубов, прием пищи, застегивание пуговиц, использование мобильных телефонов, и, как следствие, мы наблюдаем ухудшение качества жизни людей с БП. Кроме того, несмотря на известные преимущества дофаминергической терапии для лечения симптомов БП, показано, что она неэффективна для улучшения скоординированных движений рук и кистей, которые влияют на функциональные движения руки и руки.

Среди методов лечения, представленных в литературе для лечения дефицита верхних конечностей у людей с БП, есть методы, основанные на повторной тренировке в одиночных и двойных задачах; зеркальная терапия; сдерживающая терапия; и сенсомоторная тренировка. Кроме того, в нескольких публикациях за последние годы описывается использование VR для лечения поражений верхних конечностей у пациентов с БП, что показывает многообещающие результаты в этой области.

В последние годы интерес к виртуальной реальности (VR) растет в геометрической прогрессии, но технология используется уже несколько десятилетий. Термин VR был предложен и популяризирован в 1989 году Джароном Лорье. Виртуальная реальность создается на основе обработки компьютерной графики, при которой симуляции объектов, пространств и событий предлагаются в поле зрения пользователя, чтобы имитировать реальный опыт. В дополнение к визуальному предложению может присутствовать слуховой, тактильный или даже обонятельный компонент, чтобы гарантировать больший мультисенсорный стимул вместе с возможностью взаимодействия между ними в реальном времени. Таким образом, существует прямая зависимость между количеством сенсорных каналов, генерируемых компьютером, которые предлагаются пользователю, и уровнем генерируемого погружения, который может варьироваться в зависимости от типа используемого оборудования. Виртуальная среда может быть представлена ​​пользователю с помощью традиционных дисплеев в двух измерениях (2D), проецируемых через очки в трех измерениях (3D) или в устройствах, называемых головными дисплеями (HMD).

Среди элементов, в которых моделируется VR, «Интерактивность» представляет собой способность пользователя активно участвовать в опыте, создаваемом VR. На него влияет отзывчивость системы, графика, звуки и степени свободы, которые предоставляются пользователю в виртуальной среде (AV). «Присутствие» — это восприятие того, что окружающая среда и виртуальные объекты действительно существуют и что пользователь вставлен между ними; В котором нет ничего, что разделяло бы «Я» и АВ. Еще одна особенность - «Воспринимаемая реальность», в которой AV в некоторой степени похож на реальный мир. Наконец, погружение также может быть усилено, когда во время опыта присутствует эмоциональный и/или когнитивный аффективный компонент, связанный с внутренними факторами пользователя, включая физиологические параметры, такие как частота сердечных сокращений, проводимость кожи, и психологические факторы, такие как личностные черты человека. Пользователь.

Следовательно, термин виртуальная реальность может быть больше связан с пользовательским опытом, чем с самим устройством.

В 1997 году Мел Слейтер и Сильвия Уилбур также предложили пять характеристик, по которым они структурируют виртуальную среду (ВЭ): (а) инклюзивность; относится к AV, который устраняет сигналы, указывающие на существование физического мира, отдельного от виртуального мира (например, внешний шум, вес джойстика); б) обширный; относится к числу стимулируемых сенсорных модальностей (например, тактильных, слуховых); в) окружающие; относится к визуальному представлению AV, включая поле зрения глаза (CVO) и степень исключения реального мира (например, дисплей на голове, экран компьютера). (г) яркий; относится к разрешению и точности изображения, генерируемого устройством (например, визуальная информация); д) корреспондент; относится к тому, как VE изменяется в ответ на точку зрения и действия пользователя. Использование VR было использовано в нескольких областях, в сфере развлечений, профессиональной подготовки, военной области, среди самых разных приложений. Первые записи о его использовании в области медицины относятся к началу 1990-х годов, и в настоящее время он широко используется как для обучения в области здравоохранения, так и для клинической практики, обнаружив многообещающие результаты в области физической и интеллектуальной реабилитации.

На процесс двигательной реабилитации влияют три основных фактора: (а) раннее вмешательство; (б) целенаправленное обучение; в) интенсивность и повторение. Задания, включающие различные сенсорные процессы (слух, проприоцепция, зрение, осязание), необходимы для улучшения функции. Другой важный фактор успеха лечения основан на вовлеченности пациента в ориентированные на него задачи и его мотивации к их выполнению. Тем не менее, участие пациентов в традиционных программах неврологической реабилитации кажется низким, и часто дозы интенсивности, используемые во время сеансов, кажутся недостаточными для достижения максимально возможного клинического улучшения. Несоблюдение режима лечения может, помимо низкой эффективности в результате, иметь высокие экономические издержки.

В этом контексте реабилитационная терапия с использованием ВР оказывается жизнеспособной альтернативой для неврологической популяции, будучи в некоторых случаях более эффективной, чем традиционная терапия, широко используемая сегодня. Виртуальная реальность выделяется тем, что является рекомендуемым технологическим подходом для улучшения обучения движению, благодаря визуальной, слуховой или тактильной обратной связи, пользователь может одновременно работать как с двигательными, так и с когнитивными процессами в сложной и мотивирующей среде. . Среди преимуществ VR — возможность модифицировать VE для сценариев реальных ситуаций пациента и индивидуализировать потребности в лечении. Кроме того, внешний наблюдатель может активировать активность и фиксировать все выполнение задачи, предложенной пользователю, тем самым анализируя их ход. Также в последнее десятилетие VR успешно используется в рамках телереабилитации, модальности, пользующейся постоянным спросом в последние годы.

Дизайн-системы, разработанные в Head-Mounted Display, были впервые задуманы в 1960-х годах в ходе трансформации штата Юта тогдашним первым графическим преобразованием Ивана Сазерленда. Он определяется как шлем, в котором с помощью двух линз изображения видит человек, носящий их, что позволяет использовать их для иммерсивных электромобилей в виртуальной реальности. В последние десятилетия, благодаря дешевым технологиям, использование HMD для виртуальной реальности нашло несколько применений для широкой публики, в образовании, развлечениях и в области медицины. Среди моделей HMD, доступных для общего пользования, можно отметить HTC VIVE (HTC Corporation¸ Тайвань); Valve Index (Valve Corporation¸ Вашингтон, США); и Meta Quest 2 (Meta Inc., Калифорния, США). Благодаря портативности и низкой стоимости датчика LMC подходит для выполнения упражнений в терапевтических и домашних условиях, без тщательного наблюдения. Большая часть современной литературы, посвященной реабилитации, использует неиммерсивные устройства виртуальной реальности, и обзоры в этой области указывают на большой пробел в исследованиях, в которых для лечения таких состояний используются более иммерсивные устройства. Использование более иммерсивного LV для лечения с помощью HMD может быть гораздо более интуитивно понятным для взаимодействия, чем в средах, проецируемых на плоские экраны, и давать лучшие результаты в реабилитации верхних конечностей, уменьшая внешние отвлекающие факторы, увеличивая внимание погруженного человека, и создание большей мотивации пользователей. Из-за отсутствия исследований в этой области, рассматриваемое исследование направлено на изучение возможных преимуществ, которые терапия, основанная на протоколе воздействия при различной степени погружения в виртуальную реальность, влияет на функциональные аспекты верхних конечностей людей с БП.

Болезнь Паркинсона в настоящее время является вторым наиболее распространенным нейродегенеративным заболеванием в мире, и, несмотря на успехи в борьбе с болезнями, двигательные расстройства верхних конечностей, по-видимому, мало поддаются фармакологическому лечению. В последние годы, с развитием технологий и все более легким доступом к ним для населения в целом, использование неврологической реабилитации на основе виртуальной реальности приобретает все большую известность. Использование виртуальной реальности в реабилитации уже зарекомендовало себя как жизнеспособная и безопасная альтернатива с аналогичными или превосходящими результатами по сравнению с традиционными методами лечения, принятыми физиотерапевтами и/или трудотерапевтами. Среди характеристик виртуальной реальности, использование которых в литературе уже доказано, — индивидуализация лечения, возможность модифицировать его для имитации повседневных задач, использование в телереабилитации и возможность мгновенной обратной связи с пациентом и терапевтом, важные характеристики. для большей эффективности в протоколе реабилитации.

Несмотря на растущий прогресс в исследованиях, исследований с хорошим методологическим качеством в этой области по-прежнему не хватает. Кроме того, несколько обзоров на эту тему указывают на отсутствие исследований, сравнивающих различные типы погружения в воду при лечении неврологических состояний. Кроме того, необходимы дополнительные качественные исследования для разработки руководств по клинической практике с использованием виртуальной реальности, что обеспечит большую безопасность пациентов и улучшит стоимость и эффективность лечения.

Общая цель исследования будет заключаться в проверке влияния протокола вмешательства с использованием устройства виртуальной реальности без погружения (контроллер Leap Motion и плоский дисплей) и виртуальной реальности с эффектом погружения (контроллер движения Leap и HMD) на функциональность верхних конечностей. лиц с болезнью Паркинсона.