Effekten av nedsänkning i virtuell verklighet på övre extremiteternas funktionalitet hos personer med Parkinsons sjukdom: randomiserad klinisk prövning

Parkinsons sjukdom (PD) karakteriseras som en komplex neurologisk störning, med klassiska motoriska symtom som främst är förknippade med utvecklingen av Lewy-kroppar i nervceller och med förlusten av dopaminerga neuroner i substantia nigra. Bland de mest karakteristiska motoriska symtomen på sjukdomen ingår tremor, stelhet, bradykinesi, postural instabilitet och gångsvårigheter. Följaktligen påverkar sådana motoriska komorbiditeter patientens liv direkt, påverkar livskvaliteten, ökar risken för fall och minskar självständigheten i allmänhet. PD är för närvarande den näst vanligaste neurodegenerativa sjukdomen (efter Alzheimers sjukdom), med en frekvens av 14 drabbade per 100 000 invånare; när man betraktar befolkningen över 65 år stiger värdena till 160 drabbade per 100 000 invånare. Ungefär 60 000 nya fall av PD diagnostiseras varje år i USA, utöver de mer än en miljon fall som redan har diagnostiserats. I Brasilien uppskattas det att 200 000 individer har PD i den allmänna befolkningen, med en hög prevalens hos personer mellan 60 och 79 år. Omkring 36 000 nya fall uppstår i landet varje år. Incidensfrekvensen för män-kvinnor varierar mellan 1,3 och 2,0 i de flesta av de registrerade uppgifterna. År 2012, Noyce et al. analyserade 30 miljöfaktorer som kunde relateras till utvecklingen av PD, bland annat de som var mycket signifikanta: exponering för bekämpningsmedel, tidigare skada på skallregionen, boende på landsbygden, användning av betablockerare. , arbetare på landsbygden och konsumtion av vatten från brunnar. Bland de skyddande faktorerna finns: rökning, användning av icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel, koffeinkonsumtion, användning av kalciumkanalblockerare och alkoholkonsumtion. Bland de genetiska faktorer som bäst beskrivs i litteraturen är SNCA-generna, som kodar för alfa-synukleinproteinet; mutationer i LRRK2; mutationer i GBA-genen, som kodar för beta-Glucocerebrosidase-enzymet, som är den främsta genetiska riskfaktorn som hittills hittats för utveckling av PD.

Lewy-kroppar beskrevs först 1912 av Friedrich Henrich Lewy, och blev en viktig patologisk markör för PD. De finns inuti neuroner och består av neurofilament med aggregat av alfa-synuklein och ubiquitin. 2007, genom studien av Wakabayashi, visade han att Lewy-kroppar inte var direkt relaterade till orsakerna till PD, utan till dess symtom.

I allmänhet kännetecknas patofysiologin för PD av en progressiv neuronal förlust av den kompakta delen av substantia nigra i mellanhjärnan, vilket kräver en förlust på mer än 60 % för att huvudsymtomen på sjukdomen ska uppträda. Men förutom bristen på den dopaminerga vägen kan andra neurotransmittorer också vara involverade i patofysiologin för PD. I det noradrenerga systemet, locus coeruleus, uppvisar förlusten av 50 till 80 % av pigmenterade neuroner, förutom minskningen av neuroner i den dorsala vaguskärnan och i de supraoptiska och paraventrikulära hypotalamiska kärnorna, åtföljd av en minskning av funktionen av de noradrenerga projektionerna; I det serotonerga systemet observeras en minskning med 57,8 % av neuronerna i den dorsala raphe-kärnan; Och i det kolinerga systemet observerades en minskning med 50 till 60 % av kolinerga neuroner i den dorsala raphe-kärnan.

År 2003, en studie utvecklad av Braak et al. visade att PD börjar i Meissners gastriska autonoma plexus och i olfaktoriska neurala ändar, fortplantar sig till hjärnstammen (mellanhjärnan), just i dorsala vaguskärnor, glossopharyngeal nucleus, olfaktoriska och i det mellanliggande området. Därifrån delas evolutionen in i ytterligare 5 stadier, nämligen: 1 - raphe kärnor, gigantocellulär kärna och locus coeruleus; 2 - kompakt del av substantia nigra; 3 - framhjärnaområden i den temporala mesokortexen; 4 - föreningsområden för frontal neocortex; 5 - neocortex föreningsområden, premotoriska och motoriska områden.

De huvudsakliga motoriska symtomen vid PD är bradykinesi, hypokinesi, akinesi, tremor och stelhet, samt balans- och gångstörningar. Dessutom förekommer ofta kognitiva störningar, minnesbrist, problem relaterade till visuospatial dysfunktion, svårigheter att utföra sekventiella och repetitiva rörelser, frysning och långsamma psykologiska reaktioner. Minskad skrift och problem med röst och sväljning hos individer kan också observeras. Bland de viktigaste kliniska symtomen på PD är tremor, som i cirka 50 % av fallen börjar i de distala extremiteterna. I vilosituationer är minskningen eller försvinnandet av detta symptom märkbart, vilket återkommer om individen bibehåller en mer långvarig handling eller hållning. Bradykinesi (långsamma rörelser) beror på en obalans mellan det hämmande och excitatoriska systemet, till följd av frånvaron av dopamin i striatum, som huvudsakligen påverkar automatiska rörelser, genererar en allmän rörelsefattighet och frekventa klagomål om svaghet. Patienter med PD har en stor chans att få en hållning med sin tyngdpunkt framåt, vilket skapar en böjd eller böjd hållning. Det finns också en minskning av posturala reflexer, såsom skyddande förlängning, balans och rätande reaktioner. Gången presenterar sig som en långsam, shufflande gång med en förkortad steglängd.

Farmakologisk behandling består av läkemedel som ökar intracerebrala koncentrationer av dopamin eller stimulerar dess receptorer. I den första behandlingslinjen finns Levodopa, som motsvarar en omedelbar föregångare till dopamin, som till skillnad från det kan passera blod-hjärnbarriären. Bromokriptin, Lissuride, Pergolid och Paramixepol är dopaminreceptor (D-2) agonistläkemedel, som är dopaminomimetika, som används ensamma eller tillsammans med Levodopa. Cardidopa förknippas vanligtvis med Levodopa för att underlätta läkemedlets verkan på det centrala nervsystemet, och därmed minska dess biverkningar, såsom illamående, kräkningar, aptitlöshet och ökad hjärtfrekvens, förutom att öka dess terapeutiska effektivitet. I den andra behandlingslinjen finns centrala antikolinergika, som utövar sina terapeutiska effekter genom att blockera den centrala kolinerga överföringen av acetylkolin, vilket återställer balansen med dopamin. I den tredje behandlingslinjen finns katekol-o-metyltransferas (COMT)-hämmare, som verkar genom att blockera omvandlingen av levodopa till 3-O-metyldopa, vilket ökar halveringstiden i plasma och andelen av dosen som når hjärnan. Också i den tredje behandlingslinjen finns irreversibla hämmare av MAO-enzymet typ B, som också hämmar återupptaget av dopamin från det synaptiska utrymmet.

Men även med en adekvat farmakologisk behandling för hantering av PD kan patienten fortfarande uppvisa betydande funktionsförluster, vilket direkt kommer att påverka deras dagliga aktiviteter och deras deltagande i samhället. Den sjukgymnastiska behandlingen syftar till att göra det möjligt för individen med PD att bibehålla sin maximala aktivitetsnivå och rörlighet, vilket är en tilläggsterapi till den isolerade farmakologiska behandlingen. Sjukgymnastik som tillämpas på patienter med PD i slutändan fokuserar främst på: posturala justeringar, förflyttningsmanövrar, förbättring av funktion i övre extremiteterna, balans, fysisk kapacitet, kognitiv kapacitet och gång; alltid strävar efter patientens oberoende och förbättrar deras livskvalitet. Bland några av de adjuvanta terapierna som redan studerats inom PD kan vi nämna: inducerad inneslutningsterapi, dans, kampsport, stavgång, vattenterapier och musikterapi. Dysfunktioner i övre extremiteterna förekommer ofta hos personer med Parkinsons sjukdom. Bland de första motoriska tecknen kan vi lyfta fram mikrofotografier och vilande tremor. Vilande tremor definieras som en tremor med 4 till 6 Hertz i frekvens i en lem som är helt i vila, som tillfälligt försvinner under rörelse och kan förvärras under situationer med känslomässig stress. Åtföljs av en långsamhet och gradvis mindre rörelser (hypokinesi) som kännetecknar bradykinesi, och en ofrivillig stelhet under en passiv rörelse av en led (kugghjulsfenomen). En stor förlust av manuell fingerfärdighet observeras också, vilket är oberoende av förekomsten av bradykinesi eller tremor. Detta fenomen myntades som "kinetisk apraxi av lemmen", vilket är en förlust av finmotorik som inte förklaras av elementära motoriska brister, såsom svaghet eller ataxi.

När sjukdomen fortskrider, kommer sådana dysfunktioner att påverka dagliga uppgifter som att klä på sig, borsta tänder, äta, knäppa knappar, använda mobiltelefoner och som en konsekvens upplever vi en försämring av livskvaliteten för individer med PD. Dessutom, trots de kända fördelarna med dopaminerg terapi för hantering av PD-symtom, har den visat sig vara ineffektiv för att förbättra samordnade arm- och handrörelser, vilket påverkar individens funktionella räckvidd och grepprörelser.

Bland de behandlingar som presenteras i litteraturen för hantering av underben i de övre extremiteterna hos individer med PD finns tekniker baserade på repetitionsträning i enkla och dubbla uppgifter; spegelterapi; återhållningsinducerad terapi; och sensomotorisk träning. Förutom flera publikationer under de senaste åren har VR skildrat användningen av VR för behandling av underben i övre extremiteterna hos patienter med PD, vilket visar lovande resultat inom området.

De senaste åren har intresset för Virtual Reality (VR) ökat exponentiellt, men tekniken har använts i några decennier. VR var en term som föreslogs och populariserades 1989 av Jaron Laurier. VR genereras från datorgrafikbehandling, där simuleringar av objekt, utrymmen och händelser erbjuds till användarens synfält för att efterlikna en verklig upplevelse. Utöver det visuella erbjudandet kan en auditiv, taktil eller till och med luktkomponent vara närvarande för att garantera en större multisensorisk stimulans tillsammans med möjligheten till realtidsinteraktion mellan dem. Det finns då ett direkt samband mellan antalet sensoriska kanaler som genereras av datorn som erbjuds användaren och nivån av nedsänkning som genereras, vilket kan variera beroende på vilken typ av hårdvara som används. Den virtuella miljön kan levereras till användaren genom traditionella displayer i två dimensioner (2D), projicerade genom glasögon i tre dimensioner (3D) eller i enheter som kallas Head-mounted display (HMD).

Bland de element som VR modelleras i representerar "Interaktivitet" användarens förmåga att aktivt delta i upplevelsen som genereras av VR. Det påverkas av systemets lyhördhet, grafik, ljud och frihetsgrader som ges till användaren i den virtuella miljön (AV). "Närvaro" är uppfattningen att miljön och virtuella objekt verkligen finns där och att användaren infogas mellan dem; Där det inte finns något som skiljer "jaget" och AV:et. En annan funktion är "Perceived Reality" där AV till viss del liknar den verkliga världen. Slutligen kan nedsänkning också förstärkas när det finns en emotionell och/eller kognitiv affektionskomponent under upplevelsen, relaterad till användarens inneboende faktorer, inklusive fysiologiska parametrar såsom hjärtfrekvens, hudkonduktans och psykologiska faktorer, såsom personlighetsdrag hos användaren.

Därför kan termen Virtual Reality vara mer relaterad till användarupplevelsen än till själva enheten.

1997 föreslog Mel Slater & Sylvia Wilbur också fem egenskaper som de strukturerar en virtuell miljö (VE): (a) Inkluderande; hänvisar till en AV som eliminerar signaler som indikerar existensen av en fysisk värld skild från den virtuella världen (t.ex. externt brus, joystickvikt); (b) Omfattande; hänvisar till antalet stimulerade sensoriska modaliteter (t.ex. taktila, auditiva). (c) Omgivande; hänvisar till den visuella presentationen av AV, inklusive det okulära synfältet (CVO) och graden i vilken den verkliga världen är utesluten (t.ex. huvudmonterad skärm, datorskärm). (d) Levande; hänvisar till upplösningen och troheten hos bilden som genereras av enheten (t.ex. visuell information); (e) Korrespondent; hänvisar till hur VE modifieras som svar på användarens perspektiv och handlingar. Användningen av VR har använts inom flera områden, inom underhållning, yrkesutbildning, militärt område, bland de mest olika tillämpningarna. Den första registreringen av dess användning inom det medicinska området går tillbaka till början av 1990-talet, och för närvarande har den använts i stor utsträckning både för undervisning inom hälsoområdet och för klinisk praktik, och har hittat lovande resultat inom området fysisk och intellektuell rehabilitering.

Den motoriska rehabiliteringsprocessen påverkas av tre huvudfaktorer: (a) tidig intervention; b) Uppgiftsinriktad utbildning. (c) intensitet och upprepning. Arbetsuppgifter som innefattar olika sensoriska processer (hörsel, proprioception, syn, beröring) är nödvändiga för att främja en förbättring av funktion. En annan viktig faktor för behandlingens framgång är baserad på patientens engagemang i de uppgifter som är inriktade på honom och hans motivation att utföra dem. Emellertid verkar patientens engagemang i traditionella neurologiska rehabiliteringsprogram vara lågt, och ofta verkar intensitetsdosen som används under sessioner vara otillräcklig för att generera största möjliga kliniska förbättring. Bristande efterlevnad av behandling kan, förutom att generera en låg effektivitet i resultatet, ha en hög ekonomisk kostnad.

I detta sammanhang visar sig rehabiliteringsterapi med hjälp av VR vara ett gångbart alternativ för den neurologiska befolkningen, i vissa fall mer effektiv än den konventionella terapi som används i stor utsträckning idag. VR utmärker sig för att vara ett rekommenderat tekniskt tillvägagångssätt för att förbättra rörelseinlärning, genom visuell, auditiv eller taktil feedback kan användaren arbeta med både motoriska och kognitiva processer samtidigt, genom en utmanande och motiverande miljö. . Bland fördelarna med VR är möjligheten att modifiera VE för scenarier av verkliga patientsituationer och individualisera behandlingsbehov. Dessutom kan en extern observatör aktivera aktiviteten och registrera hela utförandet av den uppgift som föreslås för användaren, och på så sätt analysera deras framsteg. Också under det senaste decenniet har VR framgångsrikt använts inom ramen för telerehabilitering, en modalitet som har varit en ständig efterfrågan de senaste åren.

Designsystem designade i Head-Mounted Display skapades först på 1960-talet i Utah-transformationen av den då första av Ivan Sutherlands grafiska transformation. Det definieras som en hjälm där bilderna, med hjälp av två linser, ses av individen som bär dem, vilket gör det möjligt att använda dem för uppslukande elbilar i VR. Under de senaste decennierna, med den billiga tekniken, har användningen av HMDs för VR flera tillämpningar för allmänheten, inom utbildning, underhållning och inom det medicinska området. Bland HMD-modellerna som är tillgängliga för allmänt bruk kan vi nämna HTC VIVE (HTC Corporation¸ Taiwan); Valve Index (Valve Corporation¸ Washington, USA); och Meta Quest 2 (Meta Inc.¸Kalifornien, USA). Tack vare sensorns portabilitet och låga kostnad är LMC lämplig för att utföra övningar i en terapeutisk miljö och hemmamiljö, utan omfattande övervakning. Mycket av den aktuella litteraturen som fokuserar på rehabilitering har använt icke-immersiva VR-enheter, och recensioner inom området pekar på en stor lucka i studier som använder mer immersiva enheter för behandling av sådana tillstånd. Användningen av ett mer uppslukande LV för behandling genom HMD kan vara mycket mer intuitivt att interagera med än i miljöer som projiceras på platta skärmar och generera bättre resultat vid rehabilitering av de övre extremiteterna, minska externa distraktioner, öka fokus för den nedsänkta individen, och generera större användarmotivation. På grund av bristen på studier inom området syftar studien i fråga till att undersöka de möjliga fördelarna som en terapi baserad på ett exponeringsprotokoll i olika grader av nedsänkning i VR påverkar de funktionella aspekterna av de övre extremiteterna hos individer med PD.

PD är för närvarande den näst vanligaste neurodegenerativa sjukdomen i världen, och trots framsteg inom sjukdomskontroll verkar motoriska störningar i övre extremiteterna visa lite respons på farmakologisk behandling. Under de senaste åren, med teknikens framsteg och dess allt lättare tillgång till den allmänna befolkningen, har användningen av VR-baserad neurologisk rehabilitering blivit mer och mer känd. Användningen av VR i rehabilitering har redan visat sig vara ett hållbart, säkert alternativ, med liknande eller överlägsna resultat jämfört med konventionella terapier som antagits av sjukgymnaster och/eller arbetsterapeuter. Bland egenskaperna hos VR där litteraturen redan bevisar dess användning, är individualiseringen av behandlingen, förmågan att modifiera den för att efterlikna vardagliga uppgifter, användningen i telerehabilitering och förmågan att ge omedelbar feedback till patienten och terapeuten, egenskaper som är väsentliga för större effektivitet i ett rehabiliteringsprotokoll.

Trots de ökande framstegen inom forskningen saknas fortfarande studier med god metodisk kvalitet inom detta område. Dessutom pekar flera recensioner i ämnet på bristen på studier som jämför de olika typerna av nedsänkning vid behandling av neurologiska tillstånd. Dessutom behövs fler kvalitetsstudier för att utveckla riktlinjer för klinisk praxis med användning av VR, vilket genererar mer patientsäkerhet och en förbättring av kostnaden och effektiviteten av behandlingen.

Det allmänna målet med studien kommer att vara att verifiera effekterna av ett interventionsprotokoll som använder en icke-immersiv Virtual Reality-enhet (Leap Motion Controller och Flat Display) och Immersive Virtual Reality (Leap Motion Controller och HMD) på funktionaliteten hos de övre extremiteterna av individer med Parkinsons sjukdom.