Влияние специального обучения в контексте дополненной реальности на функцию и активность верхних конечностей у детей со спастическим церебральным параличом (INTERACT)

Детский церебральный паралич (ДЦП) определяется как группа стойких нарушений развития движений и осанки, вызванных непрогрессирующими повреждениями головного мозга плода или развивающегося мозга. Распространенность составляет от 2,3 до 3,7 на тысячу детей, родившихся в странах с низким и средним уровнем дохода, и от 1,6 до 2,9 на тысячу детей в развитых странах.

Двигательные нарушения, имеющиеся у детей с ДЦП, считаются более сложными в верхних конечностях и представлены изменениями проприоцепции, избирательного двигательного контроля, наличием спастичности, снижением объема движений в суставах, мышечной силы, нарушением координации движений. Указанные структурные и функциональные нарушения приводят к ограничениям в выполнении таких действий, как дотягивание и хватание, манипулирование объектами и повседневная деятельность.

Зная, что у детей с ДЦП наблюдаются нарушения двигательной функции верхних конечностей, важно проводить соответствующие вмешательства. В этом случае важную роль в реабилитации детей с ДЦП играет физиотерапия, но при этом необходимо реализовать настоятельно рекомендуемые подходы. В литературе указывается уровень доказательств улучшения двигательных функций и выполнения задач у детей и подростков с ДЦП, при этом особое внимание уделяется тренировке конкретных задач, что обозначается зеленым сигналом научных данных и убедительными рекомендациями.

Таким образом, реабилитация для восстановления функции и двигательной активности верхних конечностей у детей с ДЦП должна быть сосредоточена на отработке конкретных задач, используемых в повседневной жизни и реальных условиях, которые являются целенаправленными. Однако недавние рекомендации показывают, что вспомогательные вмешательства в сочетании с обучением конкретным задачам дают лучшие результаты. Новой формой вмешательства, которая расширяет технологии реабилитации и может быть связана с обучением конкретным задачам, является терапия дополненной реальности (AR). AR стала эффективной стратегией вмешательства, поскольку она способствует мотивации и взаимодействию между реальным миром и вселенной цифрового контента, где они дополняют друг друга. Сообщается, что обучение AR улучшает двигательные навыки и дает возможность недорогой реабилитации, которую также можно проводить дома. Однако важно подчеркнуть, что исследований по AR недостаточно и выявляются пробелы в литературе, которые необходимо заполнить.

Учитывая необходимость восполнить эти пробелы, целью данного исследования является проверка влияния специального протокола обучения задачам, связанным с дополненной реальностью (протокол INTERACT), на функцию и активность верхних конечностей у детей с диагнозом спастический церебральный паралич.

Таким образом, исследование предоставит новые данные о функциональной тренировке у детей с ДЦП. Термин ИНТЕРАКТ происходит от английской аббревиатуры, обозначающей протокол индивидуализированных упражнений (I – индивидуализированные); специфичный для задачи (Т – специфичный для задачи); с обогащением среды (Е – обогащение среды); использование дополненной и реальной реальностей (РА – реальные и дополненные реальности); и проводится активно (акт – активное обучение). Протокол INTERACT будет следовать принципам двигательного обучения и будет осуществляться с использованием недорогого AR-оборудования, разработанного для реабилитации, а также предложения по обогащению окружающей среды за счет включения реальных и виртуальных объектов в терапевтическую среду.

Конкретные цели:

Сравнить эффекты протокола INTERACT с традиционным физиотерапевтическим лечением у детей со спастическим ДЦП:

1. О пространственно-временных и угловых параметрах ручного движения;
2. О оздоровительной деятельности с участием верхних конечностей (ВЛ);
3. О передаче обучения через улучшение выполнения повседневной деятельности с участием верхних конечностей;
4. По сохранению двигательного обучения после двухмесячного периода наблюдения без вмешательства;
5. На постуральные колебания во время движения сидя-вставания (с двойными двигательными задачами и без них) и во время функциональной досягаемости в положении стоя.

Гипотезы:

Ожидается, что участники группы протокола INTERACT:

1. Улучшить пространственно-временные и угловые параметры ручного движения, что свидетельствует о лучшем двигательном управлении;
2. Улучшить оздоровительную деятельность с участием верхних конечностей;
3. Улучшить работоспособность в деятельности, задействующей верхние конечности (перенос обучения в повседневную деятельность);
4. Сохранение двигательного обучения через два месяца после тренировки;
5. Уменьшите раскачивание позы во время движения сидя-вставания, а также при выполнении двойных двигательных задач и во время функциональной досягаемости в положении стоя.

Пример расчета:

Априори это было выполнено с использованием программного обеспечения G*Power. Величина эффекта определялась на основании данных (шкала DASH), полученных в исследовании Malick et al. (2022a), где было проведено вмешательство AR для активности верхних конечностей. Таким образом, для расчета выборки в анализе t-критерия независимых показателей учитывались размер эффекта 1,03, статистическая мощность 90%, доверительный интервал 85% и статистическая значимость 5%. В результате выборочного подсчета общее количество участников составило 34 человека. Чтобы обеспечить достаточное количество участников в конце исследования, было включено еще 4 участника, что соответствует расчетному коэффициенту отсева примерно 10%. Таким образом, было определено распределение по 19 участников в каждую из двух групп.

Участники:

В исследование будут включены дети с медицинским диагнозом одностороннего и двустороннего спастического ДЦП, с I и II уровнями GMFCS (система классификации основных двигательных функций), обоих полов и в возрасте от 6 до 12 лет.

Рандомизация:

Дети будут случайным образом распределены по двум группам вмешательства с использованием электронной системы распределения: www.sealedenvelope.com. Дети будут распределены в группы путем рандомизации по 6 блоков, стратифицированных по уровням GMFCS и MACS.

Общие процедуры:

Каждый участник будет оцениваться. Сначала родителям будет представлена ​​форма информированного согласия, официально оформляющая их согласие и участие ребенка в проекте. Дети также подпишут форму информированного согласия, в которой в менее сложной форме объясняется вся процедура обучения и этапы, которые ребенок пройдет, и ребенок должен дать свое согласие. Добровольцы из обеих групп вмешательства будут приглашены принять участие в исследовании посредством рекламы в социальных сетях, таких как Facebook, Instagram и радио, а также в клиниках физиотерапии, которые согласятся рекламировать исследование путем распространения листовок. Если дети и их опекуны проявят интерес, клиника предоставит контактную информацию исследователей, что позволит заинтересованным сторонам связаться с исследователями.

Вмешательство:

Как традиционное физиотерапевтическое лечение, так и экспериментальное лечение (протокол INTERACT) будут проводиться в течение 4 недель 3 раза в неделю с тренировками по 1 часу 20 минут в день физиотерапевтами, имеющими опыт нейропедиатрии и обученными этому протоколу. Важно подчеркнуть, что выбор частоты тренировок (3 занятия в неделю) основан на тренировках, обычно используемых в реабилитационных центрах Бразилии, которые считаются возможными для детей и их семей. Этот выбор частоты также был основан на рекомендациях, найденных в литературе, например, Bailes et al. (2008) и Маккой и др. (2020), рекомендуя проводить не менее 2 занятий в неделю.

Протоколы лечения:

Сначала будут выбраны цели. В руководстве по применению инструмента PEDI-CAT (повседневная деятельность и мобильность) есть изображения, которые будут использоваться для выбора и визуализации целей.

ИНТЕРАКТ Протокол:

Протокол будет реализован с использованием игр дополненной реальности с помощью программного обеспечения дополненной реальности под названием BRAINN_XR. Программное обеспечение использует RGB-камеру — инструмент с электронными компонентами и датчиками, способный отслеживать жесты и движения ребенка в режиме реального времени. Первоначально ребенок будет находиться на расстоянии от 1,8 до 2,5 м от камеры RGB и на высоте от 0,6 до 1,2 м от земли, чтобы отслеживать его тело и взаимодействовать с игровым интерфейсом. Реальное изображение ребенка проецируется в игру, что позволяет визуализировать на экране как игру, так и ребенка.

В программе есть разные игры, в том числе и головоломка. Игра будет проецироваться на стену с помощью проектора, и в зависимости от расстояния ребенка от игры, например, большего расстояния, фигуры будут располагаться дальше и выше или ниже, направляя более сложные движения тела, такие как приседание, наступление на шаг, боковая ходьба и функциональная досягаемость за пределы опорной базы. Это позволяет варьировать активность всего тела. В игре также предусмотрена звуковая обратная связь при установке каждой детали, а также количество попаданий и «Поздравления» в конце игры.

Шаги игры:

Во-первых, тема или игровая часть игры будет задана в соответствии с предпочтениями участника.

Чтобы начать игру, участник выберет, какой конечностью он хотел бы начать играть, правой или левой, а исследователь выберет задачи по количеству частей, расположению частей, обогащению окружающей среды путем вставки реальных объектов в виртуальную. игры, такие как ступеньки, скамейки разной высоты, кусочки головоломки и другие.

Пример игры: виртуальная головоломка, требующая таких движений, как взятие фрагмента внизу экрана и перенос его в подходящее место вверху экрана. Пока участник взаимодействует с виртуальной средой, он также может исследовать свое окружение, выполняя различные движения всем телом в соответствии с требованиями игры.

Вмешательство контрольной группы:

Эта группа будет получать лечение у физиотерапевта, ответственного за интервенционную клинику. Лечение будет направлено на укрепление, активное растяжение и биомеханическое выравнивание. Используемые ресурсы будут теми, которые обычно используются в физиотерапевтических клиниках, например, швейцарские мячи, скамейки, гантели, шведские стенки, ролики и т. д. С разрешения клиники записи участников будут проверяться еженедельно, чтобы проверить типы упражнений, которые они выполняют. Мы предложим лечение INTERACT этой группе, если оно продемонстрирует большую эффективность в отношении оцененных результатов.

Для анализа данных будет использоваться программное обеспечение SPSS 17. Основное внимание в исследовании уделяется сравнению результатов между группами в начале и в конце вмешательства.

Будет применен анализ намерения лечить (включая всех участников, независимо от процента приверженности лечению). Описательный анализ будет выполняться для непрерывных и дискретных данных (среднее и стандартное отклонение (SD)). Непрерывные и дискретные данные, которые не подчиняются нормальному распределению, даже после преобразования данных, будут анализироваться с использованием непараметрических методов.

MANOVA будет применяться для сравнения средних результатов экспериментального и традиционного лечения. В обеих группах для каждой интересующей переменной будет рассчитана дельта изменения между окончанием и началом вмешательства (Окончательный балл – Начальный балл). Дельта будет использоваться во всех сравнительных анализах. Для внутригрупповых изменений по трем оценкам будут использоваться повторные измерения MANOVA. Будет использован апостериорный тест Тьюки (сравнение оценки до лечения, после лечения и удержания (через 2 месяца после окончания лечения)). Уровень статистической значимости будет установлен на уровне 5%.