IVR inom motorisk rehabilitering (IVR_MOT)

BAKGRUND Idrottsskador är ett viktigt hinder både för idrottsprestationer och för att upprätthålla en hälsosam livsstil som innebär kontinuerlig och regelbunden fysisk aktivitet. I Italien finns det varje år cirka 300 000 antagningar till akuten bland 20 miljoner människor som utövar idrott.

När det gäller tävlingsidrott avgör täta tävlingsscheman, snabba rytmer och ökande press som idrottare upplever den ökande frekvensen av skador. Skador leder till perioder av avstånd från tävlingar och påverkar idrottares psyko-fysiska balans. Av dessa skäl har idrottsskador betydande direkta och indirekta kostnader och sjukgymnastik syftar till att återställa motorisk funktion för att garantera den snabbaste och säkraste återgången till idrotten.

Varje form av motorisk rehabilitering, både vid skador på det centrala nervsystemet och de som är relaterade till perifera problem (som vid de flesta sportskador), bygger på begreppen plasticitet och kompensation. Möjligheten till återhämtning innebär med andra ord att systemet kan omorganisera sig självt. Rent praktiskt försöker rehabiliteringsvetenskapen i sin nuvarande form att direkt främja aktiv och repetitiv träning av det skadade (motoriska) systemet. Denna logik, d.v.s. processen som i första hand är baserad på handlingsutförande, har en stor inneboende gräns som utgör ett hinder för behandlingen: den arbetar direkt med den motoriska funktionen som dock äventyras, även i allvarlig utsträckning. Det har dock nyligen föreslagits att det motoriska systemet kan aktiveras genom att helt enkelt observera sin egen kropp utföra rörelserna, utan något egentligt rörelseutförande. I linje med det, och att dra nytta av den multisensoriska naturen och känslan av närvaro och förkroppsligande som Immersive virtual reality (IVR) ger, har det visat sig att det är möjligt att skapa en illusorisk upplevelse av att en rörlig virtuell kropp (avatar) tillfälligt blev ens egen rörliga kropp (så kallad förkroppsligande. Dessutom aktiverar denna upplevelse det motoriska systemet på ett sätt som liknar aktiveringen från ens egna faktiska rörelser. Därför, under sådana förhållanden, är de (illusoriska) rörelserna hos den förkroppsligade virtuella kroppen integrerade i deltagarens motorsystem.

Baserat på dessa teoretiska överväganden, föreslår föreliggande projekt att använda IVR för att testa en möjlig drastisk förändring av rehabiliteringsmetoden som skulle kringgå/begränsa problemet med (bristande) motorisk utförande. Huvudhypotesen är att enkel observation av en rörlig virtuell kropp, som uppfattas som ens egen, skulle möjliggöra åtkomst till det motoriska systemet i den utsträckningen att det främjar den funktionella återhämtningen. Målet är med andra ord att få tillgång till den motoriska funktionen genom det (intakta) somatosensoriska systemet, snarare än genom det (skadade) motoriska. Dessutom ger ett sådant förfarande möjlighet att utföra åtminstone en del av behandlingen på distans.

MÅL

Det nuvarande forskningsprojektet om idrottsrehabilitering har följande mål:

1. Att validera ett rehabiliteringsprotokoll i Immersive virtual reality (IVR) för att återställa motoriska funktioner efter perifera skador i de nedre extremiteterna. Protokollet skulle baseras på observation av åtgärder snarare än på deras utförande. Grunden bakom denna idé är att indirekt aktivering av det motoriska systemet genom observation av ens "egen" virtuella kropp som utför fysiska övningar skulle rekrytera samma neurokognitiva mekanismer som de som är involverade i den verkliga motorkontrollen och handlingsutförandet. Detta skulle förbättra den motoriska återhämtningen genom att avsevärt förbättra den fysiska rehabiliteringen.
2. Att utveckla ett standardprotokoll som skulle kombinera det neurovetenskapliga tillvägagångssättet baserat på IVR och standarderna för sportrehabilitering och som skulle skapa ett nytt tillvägagångssätt som skulle komplettera den klassiska rehabiliteringen och som skulle kunna utföras på distans hemma.

EXEMPEL Deltagare kommer att rekryteras vid HastaFisio och Centro di Medicina Preventiva e dello Sport dell'Università degli Studi di Torino fysioterapicenter s; provet kommer att bestå av vuxna (åldersintervall 18-65 år) som genomgått knä stukning och/eller operation av knäligament och/eller menisk efter muskuloskeletala skador i knät. Provstorleken uppskattades baserat på a priori effektanalys för blandade effekter 3x3 ANOVA med tid (före, mitten och efter) som inom-ämnesfaktor och grupp (experimentell, aktiv kontroll, ingen VR) som mellan-ämnesfaktor. För att nå en potens på 0,80 med en medeleffektstorlek (f = 0,25) och alfanivå inställd på 0,05, är den nödvändiga urvalsstorleken 36 (12 deltagare per grupp). Studien kommer att rekrytera 45 deltagare (15 per grupp) för att ta hänsyn till eventuella avhopp.

METODER Det första experimentpasset kommer att äga rum inom två veckor från knäoperationen och IVR-träningsinterventionen kommer att pågå i sex veckor, parallellt med den första fasen av vanlig fysisk rehabilitering. IVR-träningsprotokollet innebär att observera en virtuell avatar i förstapersonsperspektivet (experimentell grupp) eller i tredjepersonsperspektivet (aktiv kontrollgrupp); en annan kontrollgrupp (ingen IVR-träning) kommer endast att genomgå den fysiska standardträningen. I det virtuella scenariot kommer avataren att utföra en serie rehabiliteringsövningar (se detaljer nedan). Före (T0), i mitten (T1) och efter (T2) interventionen kommer de neuromuskulära funktionerna att bedömas med ett batteri av vanliga kliniska tester (se detaljer nedan). Dessutom, för att utvärdera effektiviteten av IVR-proceduren, kommer utförandet att mätas via ett ad hoc-frågeformulär vid samma tidpunkter.

Åtgärder:

Följande batteri av tester kommer att samlas in vid T0, T1 och T2:

1. Innan IVR träningspass:

   • IKDC-skala (International knee documentation Committee subjektiv kneevaluation form);
   • Ledpositionsavkänning mätt med GyKo (tröghetsmätverktyg);
   • Knäförlängningsområde för rörelse mätt med GyKo (tröghetsmätningsverktyg);
   • Maximal kraft av knästräckare uppmätt via handdynamometer;
   • Visuell analog skala (VAS) för smärta efter maximal kontraktion.

2. Under IVR-träningspasset:

   - Utförande frågeformulär efter att övningarna är klara.

3. Efter IVR-träningspasset:

   • Subjektiv förtrogenhet med varje övning som presenteras i IVR-utbildningen;
   • Allmän subjektiv feedback angående IVR-sessionen. Observera att de kliniska fysiologiska åtgärderna (ledpositionskänsla, knäförlängning, maximal kraft av knästräckare) kommer att registreras för båda benen.

Träning:

Alla grupper av deltagare kommer två gånger i veckan att följa det vanliga fysiska träningsprotokollet som kommer att innehålla övningar för styrka, balans och flexibilitet. Dessutom kommer experimentella och aktiva kontrollgrupper att delta i IVR-träningen som administreras på samma dagar som den fysiska träningen, alltid före den. IVR-utbildningen kommer att administreras genom en huvudmonterad display som gör det möjligt att presentera uppslukande 3D-miljöer med ett 360° synfält. Den virtuella scenen kommer att innehålla ett gym med viss standardutrustning och en virtuell avatar i naturlig storlek, könsmatchad med deltagarna. Avataren kommer att ses antingen från förstapersonsperspektivet (dvs som om avataren ersatte den verkliga kroppen; Experimentell grupp), eller från tredjepersonsperspektivet (dvs som om det var en annan person som observerades från sidan; Aktiv kontrollgrupp). Efter den inledande bekantskaps- och nedsänkningsfasen kommer avataren att utföra en serie övningar (sittande knäförlängning, knäböj, utfall framåt, steg upp och ner från ett steg, split squat, främre räckvidd av Y-balanstest), 3 kretsar med 8 upprepning av varje övning, som imiterar en fysisk rehabiliteringssession i verkligheten. Avataren kommer att utföra övningarna på den skadade bensidan (i fall då övningarna är ettbens).

Analys:

Data som erhållits i testerna och frågeformulären som beskrivs ovan kommer att jämföras mellan de tre grupperna (Experimentell, Aktiv kontroll och Ingen IVR-träning) och inom de tre tidpunkterna (T0, T1, T2) med hjälp av en 3x3 ANOVA med blandade effekter med Time som en inom-subjektsfaktor och grupp som en mellan-subjektsfaktor. Hypotesen är att den experimentella gruppen kommer att visa större förbättring av den skadade extremitetens funktionella prestanda än den aktiva kontrollgruppen och träningsgruppen Ingen IVR.

PROJEKTETS IMPLIKATIONER Ur ett teoretiskt perspektiv kommer projektet att vara det första som ger bevis på den grundläggande roll som de neurokognitiva mekanismer som ligger bakom medveten representation av den egna kroppen i motorisk rehabilitering av perifera skador. För närvarande tyder faktiskt bara ett fåtal studier på att helt enkelt representera en kropp som sin egen (utan att behöva utföra rörelser) påverkar det motoriska systemet. Endast en studie undersökte om detta kunde ha en positiv inverkan på den motoriska funktionen; dessa resultat samlades dock in hos patienter med hjärnskador, snarare än perifera. Av dessa skäl erbjuder projektet ett nytt tillvägagångssätt för rehabilitering som är baserat på hypoteser väl underbyggda av den befintliga teoretiska kunskapen men som förblir outforskad experimentellt. Att visa att illusionen att ens egen kropp rörde sig kan främja aktiveringen av hjärnområden som är involverade i motorisk planering och utförande (t.ex. planering och genomförande av sportrehabiliteringsövningar), och därför förbättra den bristfälliga motoriska funktionaliteten, skulle vara ett nytt vetenskapligt fynd . Att visa att det motoriska systemet kan påverkas genom de signaler som är relaterade till kroppen via egenskaperna hos en virtuell kropp, även vid perifera skador, skapar dessutom nya möjligheter i den mer allmänna kontexten av motorisk rehabilitering.

När det gäller inverkan på rehabiliteringsvetenskapen kommer effekterna av projektresultaten att visas på flera nivåer, eftersom det föreslår en radikal förändring av idrottsrehabiliteringsmetoden. Förlusten av motorisk funktion till följd av sportskador är en försvagande händelse med en kaskad av negativa konsekvenser. Det senaste inom rehabiliteringen inkluderar standardprotokoll som är baserade på utförande av rörelser och som måste utföras i lämpligt utrustade strukturer (gym på rehabiliteringscenter). För det första kräver IVR-träningen ingen fysisk rörelse och kan därför fungera som ett värdefullt tillägg till standardrehabiliteringsprotokollen, eller till och med ersätta vissa fysiska rehabiliteringssessioner. För det andra kan IVR-träning utföras på distans och autonomt av patienten, vilket är en viktig fördel för alla typer av interventioner, särskilt i ljuset av den nuvarande situationen för den globala pandemin. Dessa två faktorer kan avsevärt minska den ackumulerade tid och ansträngning som investeras i återhämtning från skador. För det tredje är ett sådant tillvägagångssätt mycket flexibelt till sin natur och kan kompletteras med andra tekniker och mått på motoriskt beteende (t.ex. rörelsekinematik, hjärnans elektriska aktivitet, mått på det autonoma nervsystemets aktivitet, etc.), beroende på de specifika behoven. och komplexitetsnivå.