Effekt av uppgiftsspecifik träning i en Augmented Reality-kontext på övre extremiteternas funktion och aktiviteter hos barn med spastisk cerebral pares (INTERACT)

Cerebral pares (CP) definieras som en grupp bestående störningar av rörelse- och hållningsutveckling, orsakade av icke-progressiva hjärnskador på fostrets eller utvecklande hjärna. Prevalensen är 2,3 till 3,7 per tusen barn födda i låg- och medelinkomstländer och 1,6 till 2,9 per tusen barn i utvecklade länder.

De motoriska störningar som finns hos barn med CP anses vara mer komplexa i de övre extremiteterna och representeras av förändringar i proprioception, selektiv motorisk kontroll, förekomst av spasticitet, minskat omfång av ledrörelser, muskelstyrka och motorisk koordinationsbrist. Dessa citerade strukturella och funktionella försämringar leder till begränsningar i utförandet av aktiviteter, såsom att nå och greppa, föremålsmanipulation och dagliga aktiviteter.

Med vetskapen om att barn med CP uppvisar brister i de övre extremiteternas motoriska funktion är det viktigt att utföra lämpliga ingrepp. I det här fallet spelar fysioterapi en viktig roll i rehabiliteringen av barn med CP, men det är nödvändigt att implementera starkt rekommenderade tillvägagångssätt. Litteraturen pekar på evidensnivån för att förbättra motorisk funktion och uppgiftsutförande hos barn och ungdomar med CP, och lyfter fram specifik uppgiftsträning, som indikeras med en grön signal om vetenskapliga bevis och stark rekommendationsstyrka.

Således bör rehabilitering för återhämtning av funktion och motoriska aktiviteter som involverar de övre extremiteterna hos barn med CP fokusera på utövandet av specifika uppgifter som används i det dagliga livet och verkliga miljöer som är målinriktade. Nya rekommendationer tyder dock på att hjälpinsatser, i kombination med specifik arbetsträning, ger bättre resultat. En ny form av intervention som utökar teknologin för rehabilitering och kan associeras med specifik uppgiftsträning är augmented reality (AR) terapi. AR har blivit en effektiv interventionsstrategi eftersom den främjar motivation och interaktion mellan den verkliga världen och det digitala innehållsuniversumet, där båda kompletterar varandra. Det har rapporterats att AR-träning förbättrar motoriken och ger möjlighet till billig rehabilitering, som även kan genomföras i hemmet. Det är dock viktigt att markera att studier om AR är få och avslöjar luckor i litteraturen som behöver fyllas.

Med tanke på behovet av att fylla dessa luckor är syftet med denna studie att verifiera effekterna av ett specifikt arbetsträningsprotokoll associerat med förstärkt verklighet (INTERACT-protokollet) på funktionen och aktiviteterna hos de övre extremiteterna hos barn som diagnostiserats med spastisk cerebral pares.

Därmed kommer studien att bidra med ny evidens för funktionell träning hos barn med CP. Termen INTERACT kommer från den engelska akronymen, som är ett protokoll för individualiserade övningar (I - individualized); uppgiftsspecifik (T - uppgiftsspecifik); med miljöanrikning (E - miljöanrikning); använda förstärkta och verkliga verkligheter (RA - verkliga och förstärkta verkligheter); och bedrivs aktivt (agera - aktiv träning). INTERACT-protokollet kommer att följa principerna för motorisk inlärning, och kommer att utföras med en billig AR-utrustning utvecklad för rehabilitering, och ett förslag till miljöberikning med införande av verkliga och virtuella föremål i den terapeutiska miljön.

Specifika mål:

För att jämföra effekterna av INTERACT-protokollet med konventionell fysioterapibehandling hos barn med spastisk CP:

1. På spatio-temporala och vinkelparametrar för manuell räckviddsrörelse;
2. Om fritidsaktiviteter som involverar de övre extremiteterna (UL);
3. På överföring av lärande, genom vinsten i utförandet av dagliga aktiviteter som involverar de övre extremiteterna;
4. Om retention av motorisk inlärning, efter en två månader lång uppföljningsperiod utan intervention;
5. På posturalt svaj under sitt-till-stå-rörelsen (med och utan dubbla motoriska uppgifter) och under funktionell räckvidd i stående.

Hypoteser:

Det förväntas att deltagare i INTERACT-protokollgruppen kommer att:

1. Förbättra spatio-temporala och vinkelparametrar för manuell räckviddsrörelse, vilket indikerar bättre motorkontroll;
2. Förbättra i fritidsaktiviteter som involverar de övre extremiteterna;
3. Förbättra prestanda i aktiviteter som involverar de övre extremiteterna (överföring av lärande till dagliga aktiviteter);
4. Behåll motorisk inlärning efter två månader efter träning;
5. Minska posturala svajningar under upprättstående rörelse och med dubbla motoriska uppgifter och vid funktionell räckvidd i stående.

Exempelberäkning:

Det utfördes a priori med programvaran G*Power. Effektstorleken bestämdes baserat på data (DASH-skala) som erhölls i studien av Malick et al. (2022a), där en AR-intervention för aktiviteter i övre extremiteterna utfördes. För urvalsberäkningen beaktades således en effektstorlek på 1,03, en statistisk styrka på 90 %, ett konfidensintervall på 85 % och en statistisk signifikans på 5 %, i en oberoende mätning av t-testanalys. Urvalsberäkningen resulterade i totalt 34 deltagare. För att säkerställa ett tillräckligt antal deltagare i slutet av studien fastställdes inkluderingen av ytterligare 4 deltagare, för att svara för en uppskattad avgångsgrad på cirka 10 %. Därmed fastställdes fördelningen av 19 deltagare i var och en av de två grupperna.

Deltagare:

Studien kommer att bestå av barn med en medicinsk diagnos av unilateral och bilateral spastisk CP, med ett GMFCS (Gross Motor Function Classification System) nivå I och II, av båda könen, och i åldern mellan 6 och 12 år.

Randomisering:

Barn kommer att slumpmässigt fördelas till de två interventionsgrupperna med hjälp av ett elektroniskt tilldelningssystem: www.sealedenvelope.com. Barnen kommer att tilldelas gruppen genom blockrandomisering av 6, stratifierade efter GMFCS- och MACS-nivåer.

Allmänna rutiner:

Varje deltagare kommer att utvärderas. Först kommer föräldrarna att presenteras med Informed Consent Form, som formaliserar deras samtycke och barnets deltagande i projektet. Barnen kommer också att underteckna formuläret för informerat samtycke, som på ett mindre komplicerat sätt förklarar hela studieproceduren och de steg barnet kommer att gå igenom, och barnet måste samtycka. Volontärer från båda interventionsgrupperna kommer att bjudas in att delta i studien genom annonser på sociala medier, såsom Facebook, Instagram och radio, såväl som fysioterapikliniker som går med på att publicera forskningen genom att dela ut flygblad. Om det finns intresse från barnen och deras vårdnadshavare kommer kliniken att tillhandahålla forskarnas kontaktuppgifter, så att intresserade kan kontakta forskarna.

Intervention:

Både den konventionella sjukgymnastikbehandlingen och den experimentella behandlingen (INTERACT-protokollet) kommer att genomföras under en period av 4 veckor, 3 gånger i veckan, med 1 timme och 20 minuters träning per dag, av sjukgymnaster med erfarenhet av neuropediatrik och utbildade i detta protokoll. Det är viktigt att betona att valet av frekvens på 3 träningspass per vecka baseras på den träning som vanligtvis används i rehabiliteringsmiljöer i Brasilien, vilket anses genomförbart för barn och deras familjer. Detta val av frekvens baserades också på rekommendationer som finns i litteraturen, såsom de av Bailes et al. (2008) och McCoy et al. (2020), rekommenderar minst 2 sessioner per vecka.

Behandlingsprotokoll:

Först kommer målen att väljas ut. PEDI-CAT-instrumentet (dagliga aktiviteter och mobilitetsdomäner) har bilder i applikationsmanualen som kommer att användas för val och visualisering av mål.

INTERACT-protokoll:

Protokollet kommer att köras med förstärkta verklighetsspel genom förstärkt verklighetsprogram som heter BRAINN_XR. Programvaran använder en RGB-kamera, ett verktyg med elektroniska komponenter och sensorer, som kan spåra barnets gester och rörelser i realtid. Barnet kommer initialt att befinna sig på ett avstånd på 1,8 m till 2,5 m från RGB-kameran, med en höjd av 0,6 m till 1,2 m från marken, för att få sin kropp spårad och interagera med spelets gränssnitt. Den verkliga bilden av barnet projiceras in i spelet, vilket möjliggör visualisering av både spelet och barnet på skärmen.

Mjukvaran har olika spel, inklusive pusselspelet. Spelet kommer att projiceras på väggen med hjälp av en projektor, och beroende på barnets avstånd från spelet, till exempel större avstånd, kommer bitarna att vara längre och högre eller lägre, vilket leder till mer komplexa kroppsrörelser som att sitta på huk, trampa på en steg, lateral gång och funktionell räckvidd bortom stödbasen. Detta möjliggör variationer i aktiviteter som involverar hela kroppen. Spelet ger också auditiv feedback när varje pjäs är monterad och antalet träffar och "Grattis" i slutet av spelet.

Spelsteg:

Först kommer temat, eller den lekfulla delen av spelet, att ställas in enligt deltagarens preferenser.

För att starta spelet kommer deltagaren att välja vilken lem de vill börja spela med, höger eller vänster, och forskaren kommer att välja utmaningarna för antalet pjäser, plats för pjäserna, miljöberikning genom att infoga riktiga föremål i den virtuella spel, såsom steg, bänkar av olika höjd, pusselbitar, bland annat.

Ett exempel på ett spel: ett virtuellt pussel som kräver rörelser som att plocka upp en bit längst ner på skärmen och ta den till den passande platsen överst på skärmen. Medan deltagaren interagerar med den virtuella miljön kan de också utforska sin omgivning och utföra olika rörelser med hela kroppen, enligt spelets krav.

Kontrollgruppsintervention:

Denna grupp kommer att få behandling av den sjukgymnast som ansvarar för interventionsmottagningen. Behandlingen syftar till förstärkning, aktiv stretching och biomekanisk inriktning. De resurser som används kommer att vara de som vanligtvis används på sjukgymnastikkliniker, såsom schweiziska bollar, bänkar, hantlar, väggstänger och rullar, etc. Med klinikens tillstånd kommer deltagarnas register att övervakas varje vecka för att kontrollera vilka typer av övningar de utför. Vi kommer att erbjuda INTERACT-behandlingen till denna grupp om den visar större effektivitet vad gäller de bedömda resultaten.

Programvaran Data Analysis SPSS 17 kommer att användas. Huvudfokus för studien är jämförelsen av utfall mellan grupperna i början och slutet av interventionen.

En intention-to-treat-analys kommer att tillämpas (inklusive alla deltagare, oavsett andelen följsamhet till behandlingen). Beskrivande analys kommer att utföras för kontinuerliga och diskreta data (medelvärde och standardavvikelse (SD)). Kontinuerliga och diskreta data som inte följer en normalfördelning, även efter datatransformation, kommer att analyseras med icke-parametriska metoder.

En MANOVA kommer att tillämpas för att jämföra medel för resultaten av de experimentella och konventionella behandlingarna. I båda grupperna, för varje variabel av intresse, kommer deltat för förändringen mellan slutet och början av interventionen (Slutpoäng - Initial poäng) att beräknas. Deltat kommer att användas i alla jämförelseanalyser. Intragruppsförändringar över de tre bedömningarna kommer att använda upprepade åtgärder MANOVA. Tukeys post hoc-test kommer att användas (jämförelse mellan bedömningen före behandling, efter behandling och retention (2 månader efter avslutad behandling)). Nivån för statistisk signifikans kommer att sättas till 5 %.