Effekten av optisk flödeshastighetsmanipulation och nivån av nedsänkning på gångmönstret hos människor efter stroke

STUDERA DESIGN

Denna studie är en experimentell, 2-grupps, multicenterstudie där personer efter stroke och friska personer kommer att utföra 2 olika pass med löpbandsgång. De 2 sessionerna kommer att genomföras på 2 separata dagar inom 10 dagar. Båda sessionerna kommer att vara identiska, bara VR-systemet som används för att manipulera den optiska flödeshastigheten kommer att skilja sig. Ordningen på de 2 sessionerna och manipuleringen av den optiska flödeshastigheten kommer att slumpas.

MATERIAL

GRAIL-system: Gait Real-time Interactive Lab (GRAIL) är ett integrerat rörelsefångningssystem som består av 10 optiska rörelsekameror (Vicon Inc., Oxford, Storbritannien), ett löpband med dubbla bälten med integrerade kraftplattor, en 180-graders cylindrisk projektion skärmsystem och D-Flow-programvara (Motekforce Link, Amsterdam, Nederländerna). Löpbandet i GRAIL-systemet har två lägen: fast gånghastighet eller självgående. För denna studie kommer löpbandet att vara självgående, vilket innebär att patienten har kontroll och kan välja gånghastighet. Löpbandet kommer att följa patientens gånghastighet, vilket gör att patienten kan starta, stanna och ändra hastighet efter behag. Projektionsskärmen i GRAIL-systemet kommer att säkerställa en semi-immersive virtuell miljö. GRAIL-systemet finns i Smart Space-labbet (UZ Gent) och kommer att göras tillgängligt hos forskarna vid VUB/UZ Brussel.

Huvudmonterad display (HMD): HMD VR-systemet 'Oculus Rift S' (Oculus, LLS, USA) är en lågkostnads-HMD som helt integrerar användaren i den virtuella miljön genom att blockera uppfattningen av den verkliga världen. "Oculus Rift S" kommer att säkerställa en helt uppslukande virtuell miljö. Forskarna vid VUB/UZ Brussel har HMD 'Oculus Rift S' i sin ägo och kommer att göra den tillgänglig för studien.

PROCEDUR

Båda sessionerna kommer att genomföras i Smart Space-labbet vid universitetssjukhuset i Gent (Corneel Heymanslaan 10, 9000 Gent) där GRAIL-systemet finns.

Före starten av båda sessionerna kommer vissa förberedelser att behöva göras med hänsyn till resultatmåtten:

• Patienterna kommer att bli ombedda att fylla i ett frågeformulär (Simulator Sickness Questionnaire-Pre).
• Ytelektroder kommer att placeras bilateralt på M. rectus femoris, M. vastus lateralis, M. biceps femoris, M. tibialis anterior, M. gastrocnemius medialis, M. deltoideus anterior del, M. deltoideus posterior del, M. latissimus dorsi. Elektrodplacering kommer att följa SENIAMs riktlinjer. Huden som ligger under elektroden kommer att rakas och rengöras med alkohol för att förbättra kontakten mellan elektroden och huden och minska impedansen.
• Reflekterande markörer kommer att placeras på fasta punkter på patientens nedre och övre extremiteter. Markörens placering följer Plug-in Gait helkroppsmodellen (VICON). För denna modell måste utredaren mäta följande saker i förväg: kroppslängd, kroppsvikt, benlängd, knäbredd, ankelbredd, axelförskjutning, armbågsbredd, handledsbredd, handtjocklek.

Efter dessa förberedelser kommer patienterna att börja gå på det självgående löpbandet i GRAIL-systemet. Endast av säkerhetsskäl kommer patienter att gå med säkerhetsselen. Patienterna kommer först att vänjas vid att gå på det självgående löpbandet i 8 minuter utan någon form av VR. Patienter behöver denna tillvänjningsförsök för att vänja sig vid löpbandssystemet i egen takt. Efter dessa 8 minuter kommer löpbandet att stoppas och patienterna kommer att sitta i en 5 minuters viloperiod. Under viloperioden kommer patienter att uppmanas att fylla i två korta frågeformulär (Simulator Sickness Questionnaire-1, VAS-skalorna).

GRAIL-session: Efter den 5-minuters viloperioden kommer patienterna att gå ytterligare 3 gånger 8 minuter med VR. Patienter går nu medan de tittar på en virtuell miljö som projiceras på projektionsskärmen på GRAIL-enheten (halvuppslukande). Det optiska flödet kommer att vara olika under varje 8 minuters promenad. Mellan varje promenad kommer patienterna att vila i 5 minuter och under varje viloperiod kommer patienterna att uppmanas att fylla i ett kort frågeformulär (Simulator Sickness Questionnaire-2,-3).

HMD-session: Efter den 5-minuters viloperioden kommer patienterna att gå ytterligare 3 gånger 8 minuter med VR. Patienter går nu medan de bär HMD 'Oculus Rift' och är helt nedsänkta i en virtuell miljö (helt uppslukande). Det optiska flödet kommer att vara olika under varje 8 minuters promenad. Mellan varje promenad kommer patienterna att vila i 5 minuter och under varje viloperiod kommer patienterna att uppmanas att fylla i ett kort frågeformulär (Simulator Sickness Questionnaire-2,-3).

För att avsluta båda sessionerna kommer deltagarna att bli ombedda att fylla i 3 frågeformulär (Simulator Sickness Questionnaire-Post, VAS-skalorna och Igroup Presence Questionnaire).

RANDOMISERING

Först kommer typen av session att randomiseras med 2 möjliga alternativ: GRAIL - HMD eller HMD - GRAIL. För det andra kommer den optiska flödeshastighetsmanipulationen (matchad, långsam, snabb) inom sessionen att randomiseras. Ordningen för manipulationen kommer att vara densamma i båda sessionerna. De första 8 minuterna i varje session kommer alltid att vara den utan VR. Därefter kommer den optiska flödeshastigheten att manipuleras. Det finns 6 möjliga alternativ för randomisering av den optiska flödeshastighetsmanipulationen: matchad - långsam - snabb / matchad - snabb - långsam / långsam - snabb - matchad / långsam - matchad - snabb / snabb - långsam - matchad / snabb - matchad - långsam . Randomiseringarna kommer att göras genom blockrandomisering i Microsoft Excel®.

STUDIEANALYS

Denna studie kommer att undersöka (1) effekten av att manipulera den optiska flödeshastigheten och (2) effekten av nedsänkningsnivån (semi-immersive GRAIL-system med full-immersive HMD).

Den effekt optisk flödeshastighet har på spatiotemporala gångparametrar, kinematik, kinetik och muskelaktivitet kommer att jämföras med att gå utan VR. I ett första steg kommer data att visualiseras med hjälp av LO(W)ESS-utjämning (lokalt viktad scatterplot-utjämning) för att utforska de observerade effekterna över tid (per tillstånd och resultat), vilket möjliggör flexibilitet med detta kvasi-icke-parametriska tillvägagångssätt. Därefter kommer relevanta värden som uttrycker effektens början, storlek och varaktighet att extraheras:

• Debut: tidpunkt(er) då den minsta kliniskt viktiga skillnaden (MCID) överskrids. Om MCID är okänt kommer en tröskel på 10 % att användas
• Magnitude: storleken på maximum (eller maxima) och tidpunkt(er) vid vilken maximum nås
• Varaktighet: tiden mellan början och tidpunkten då MCID (eller 10 %-tröskeln) inte längre överskrids

Dessa värden kommer att jämföras mellan förhållanden i en tvåvägs upprepade mätningar ANOVA (optisk flödeshastighet * enhet). Om det är relevant (baserat på de explorativa analyserna), kommer ytterligare djupgående statistik, såsom funktionell dataanalys, att utföras under ledning av institutionen för statistik och dataanalys vid vårt universitet.