增强现实背景下的特定任务训练对痉挛性脑瘫儿童上肢功能和活动的影响 (INTERACT)

脑瘫（CP）被定义为一组永久性运动和姿势发育障碍，由胎儿或发育中大脑的非进行性脑损伤引起。 在低收入和中等收入国家出生的儿童中，患病率为 2.3% 至 3.7%，在发达国家为 1.6% 至 2.9%。

脑瘫儿童的上肢运动障碍被认为更为复杂，表现为本体感觉、选择性运动控制、痉挛、关节活动范围缩小、肌肉力量和运动协调缺陷的变化。 这些结构和功能障碍导致活动执行受到限制，例如伸手和抓握、物体操作和日常生活活动。

了解患有脑瘫的儿童存在上肢运动功能缺陷，因此采取适当的干预措施非常重要。 在这种情况下，物理治疗在脑瘫儿童的康复中发挥着重要作用，但有必要实施强烈推荐的方法。 文献指出了改善脑瘫儿童和青少年运动功能和任务表现的证据水平，强调了特定的任务训练，以科学证据的绿色信号和强烈的推荐强度表示。

因此，脑瘫儿童上肢功能和运动活动的康复应侧重于日常生活和现实环境中以目标为导向的特定任务的练习。 然而，最近的建议表明，辅助干预措施与特定任务训练相结合可以取得更好的效果。 增强现实（AR）疗法是一种新的干预形式，它正在扩展康复技术，并且可以与特定任务训练相结合。 AR 已成为一种有效的干预策略，因为它促进了现实世界和数字内容世界之间的动力和互动，两者相辅相成。 据报道，AR训练可以提高运动技能，并提供低成本康复的机会，而且也可以在家进行。 然而，重要的是要强调，关于 AR 的研究很少，并且揭示了需要填补的文献空白。

鉴于需要填补这些空白，本研究的目的是验证与增强现实相关的特定任务训练方案（INTERACT方案）对诊断为痉挛性脑瘫的儿童上肢功能和活动的影响。

因此，该研究将为脑瘫儿童的功能训练提供新的证据。 INTERACT 一词源自英文首字母缩略词，是一种个性化练习协议（I - 个性化）；特定于任务（T - 特定于任务）；与环境丰富（E - 环境丰富）；利用增强现实和现实（RA - 真实和增强现实）；并积极进行（行动-主动训练）。 INTERACT协议将遵循运动学习的原则，并将使用专为康复开发的低成本AR设备来进行，并提出通过在治疗环境中插入真实和虚拟物体来丰富环境的建议。

具体目标：

比较 INTERACT 方案与常规物理治疗对痉挛性脑瘫儿童的效果：

1. 手动伸展运动的时空参数和角度参数研究
2. 关于涉及上肢的娱乐活动（UL）；
3. 关于学习的迁移，通过涉及上肢的日常活动的表现来实现；
4. 在两个月的无干预随访期后，关于运动学习保留情况；
5. 坐站运动（有或没有双运动任务）期间以及站立时的功能性伸展期间的姿势摇摆。

假设：

预计 INTERACT 协议组的参与者将：

1. 改善手动伸展运动的时空和角度参数，表明更好的运动控制；
2. 改善涉及上肢的娱乐活动；
3. 提高上肢活动的表现（将学习转移到日常活动中）；
4. 训练后两个月后保持运动学习能力；
5. 减少坐站运动期间、双重运动任务以及站立时的功能性伸展期间的姿势摇摆。

计算示例：

它是使用 G*Power 软件先验执行的。 效应大小是根据Malick等人研究中获得的数据（DASH量表）确定的。 (2022a)，其中对上肢活动进行了 AR 干预。 因此，对于样本计算，在独立测量 t 检验分析中考虑了 1.03 的效应大小、90% 的统计功效、85% 的置信区间和 5% 的统计显着性。 样本计算结果共有 34 名参与者。 为了确保研究结束时有足够数量的参与者，又增加了 4 名参与者，估计流失率约为 10%。 由此，确定了两组各 19 名参与者的分配。

参加者：

该研究将包括医学诊断为单侧和双侧痉挛性脑瘫、GMFCS（粗大运动功能分类系统）I 级和 II 级的儿童，男女不限，年龄在 6 至 12 岁之间。

随机化：

将使用电子分配系统将儿童随机分配到两个干预组：www.sealedenvelope.com。 儿童将按 6 人分组随机分配到小组，并按 GMFCS 和 MACS 水平分层。

一般程序：

每个参与者都将受到评估。 首先，将向家长出示知情同意书，正式表明他们的同意以及孩子对项目的参与。 孩子们还将签署知情同意书，该表以不太复杂的方式解释了整个研究程序以及孩子将要经历的步骤，并且孩子必须同意。 来自两个干预组的志愿者将被邀请通过 Facebook、Instagram 和广播等社交媒体上的广告以及同意通过分发传单宣传这项研究的物理治疗诊所参与这项研究。 如果儿童及其监护人有兴趣，诊所将提供研究人员的联系信息，以便感兴趣的各方与研究人员联系。

干涉：

常规物理治疗和实验治疗（INTERACT方案）均将由具有神经儿科经验并接受过该方案培训的物理治疗师进行，为期4周，每周3次，每天训练1小时20分钟。 需要强调的是，每周 3 次训练的频率选择是基于巴西康复环境中通常使用的训练，这对于儿童及其家庭来说是可行的。 这种频率的选择也是基于文献中的建议，例如 Bailes 等人的建议。 (2008) 和麦考伊等人。 (2020)，建议每周至少进行 2 次会议。

治疗方案：

首先，将选择目标。 PEDI-CAT 仪器（日常活动和移动领域）的应用手册中包含图像，将用于目标的选择和可视化。

交互协议：

该协议将通过名为 BRAINN_XR 的增强现实软件使用增强现实游戏来执行。 该软件使用 RGB 摄像头，这是一种带有电子元件和传感器的工具，能够实时跟踪孩子的手势和动作。 孩子最初将与 RGB 摄像头保持 1.8m 至 2.5m 的距离，距离地面高度为 0.6m 至 1.2m，以跟踪其身体并与游戏界面进行交互。 孩子的真实图像被投射到游戏中，从而可以在屏幕上看到游戏和孩子的形象。

该软件有不同的游戏，包括益智游戏。 游戏会利用投影仪投射到墙上，根据孩子与游戏的距离，例如距离越大，棋子就会越远、越高或越低，指挥更复杂的身体动作，如蹲下、踩踏等。迈步、横向行走以及超出支撑底座的功能范围。 这允许涉及全身的活动发生变化。 游戏还提供每件安装时的听觉反馈、命中次数以及游戏结束时的“恭喜”。

游戏步骤：

首先，主题，或者说游戏的有趣部分，将根据参与者的喜好来设定。

开始游戏时，参与者将选择他们想要开始玩的肢体，左手还是右手，研究人员将通过将真实物体插入虚拟世界来选择棋子数量、棋子位置、环境丰富化等挑战游戏，例如台阶、不同高度的长凳、拼图等。

一个游戏的例子：一个虚拟拼图，需要一些动作，例如拿起屏幕底部的一块并将其带到屏幕顶部的合适位置。 参与者在与虚拟环境互动的同时，还可以根据游戏的需求探索周围的环境，用全身做出不同的动作。

对照组干预：

该小组将接受负责干预诊所的物理治疗师的治疗。 治疗的目的是增强力量、主动拉伸和生物力学调整。 使用的资源将是物理治疗诊所通常使用的资源，例如瑞士球、长凳、哑铃、墙杆和滚轮等。 经诊所授权，参与者的记录将每周进行监控，以检查他们正在进行的锻炼类型。 如果 INTERACT 治疗在评估结果方面表现出更高的效率，我们将向该群体提供 INTERACT 治疗。

数据分析将使用SPSS 17软件。 该研究的主要重点是比较干预开始和结束时各组之间的结果。

将应用意向治疗分析（包括所有参与者，无论坚持治疗的百分比如何）。 将对连续和离散数据（均值和标准差 (SD)）进行描述性分析。 即使在数据转换之后，也不遵循正态分布的连续和离散数据将使用非参数方法进行分析。

将应用多元方差分析来比较实验和常规治疗结果的平均值。 在两组中，对于每个感兴趣的变量，将计算干预结束和开始之间的变化增量（最终分数 - 初始分数）。 增量将用于所有比较分析。 三个评估中的组内变化将使用重复测量多元方差分析。 将使用Tukey事后检验（治疗前、治疗后和保留率（治疗结束后2个月）的评估之间的比较）。 统计显着性水平将设定为5%。