Summary
Det nuvarande protokollet beskriver hur det VR-baserade digitala yrkesutbildningssystemet förbättrar rehabiliteringen av patienter med kognitiv svikt och dysfunktion i de övre extremiteterna efter en stroke.
Abstract
Strokerehabilitering kräver ofta frekvent och intensiv terapi för att förbättra funktionell återhämtning. Virtual reality-teknik (VR) har visat potentialen att möta dessa krav genom att tillhandahålla engagerande och motiverande behandlingsalternativ. Det digitala yrkesutbildningssystemet är en VR-applikation som använder den senaste tekniken, inklusive multi-touch-skärmar, virtuell verklighet och människa-datorinteraktion, för att erbjuda olika träningstekniker för avancerad kognitiv kapacitet och hand-öga-koordinationsförmåga. Syftet med denna studie var att bedöma effektiviteten av detta program för att förbättra kognitiv funktion och rehabilitering av övre extremiteter hos strokepatienter. Träningen och bedömningen består av fem kognitiva moduler som täcker perception, uppmärksamhet, minne, logiskt resonemang och beräkning, tillsammans med träning av hand-öga-koordination. Denna forskning indikerar att efter åtta veckors träning kan det digitala arbetsträningssystemet avsevärt förbättra kognitiv funktion, dagliga livsfärdigheter, uppmärksamhet och egenvårdsförmåga hos strokepatienter. Denna programvara kan användas som ett tidsbesparande och kliniskt effektivt rehabiliteringshjälpmedel för att komplettera traditionella en-till-en-arbetsterapisessioner. Sammanfattningsvis är det digitala yrkesutbildningssystemet lovande och erbjuder potentiella ekonomiska fördelar som ett verktyg för att stödja strokepatienters funktionella återhämtning.
Introduction
Det finns en hög incidens, mortalitet, invaliditetsfrekvens och återfall i samband med stroke eller cerebrovaskulär olycka1. Globalt sett har stroke gått om tumörer och hjärtsjukdomar och blivit den näst vanligaste dödsorsaken, och det är den främsta orsaken i Kina2. Incidensen och den sociala bördan av stroke förväntas öka avsevärt under de kommande åren i takt med att befolkningen åldras. Överlevare av stroke kan fortsätta att uppleva sensoriska, motoriska, kognitiva och psykologiska funktionsnedsättningar3. Effekterna av en stroke kan inkludera förlamning av ena sidan av kroppen, inklusive ansikte, armar och ben, ett tillstånd som kallas hemiplegi. Detta är den vanligaste följden av stroke och påverkarmänniskors livskvalitet avsevärt.
Stroke utgör ett betydande hot mot människors hälsa. På grund av skador på hjärnvävnad kan stroke och hemiplegi leda till dysfunktion i händerna, vilket hindrar patienternas aktiviteter i det dagliga livet (ADL) och försämrar deras livskvalitet5. Nedsatt funktion i de övre extremiteterna, särskilt i händerna som den distala kroppsdelen, utgör den största utmaningen vid återhämtning av övre extremiteter6. Därför är funktionell rehabilitering avgörande. Dessutom upplever 20-80 % av strokepatienterna kognitiv försämring, vilket leder till brister i uppmärksamhet, minne, språk och exekutiva förmågor7.
För närvarande förlitar sig den kliniska rehabiliteringen av hemiplegi i övre extremiteter främst på omfattande träning av övre extremiteter och olika ergoterapier (t.ex. spegelboxbehandling8, suspension9, funktionell elektrisk stimulering10, bland annat). På senare tid har virtuell verklighet och interaktiva videospel dykt upp som alternativa rehabiliteringsmetoder. Dessa interventioner kan underlätta träning med hög kapacitet och minska kraven på terapeuternas tid11. Virtual reality-system har snabbt utvecklats till nya kommersiella enheter som kan användas för att förbättra kognitiv och motorisk funktion i övre extremiteter hos strokeöverlevare12. Trots dessa framsteg finns det fortfarande outforskade vägar inom detta område.
Därför syftar denna studie till att undersöka effekterna av rehabiliteringsträning i övre extremiteter i kombination med konventionell rehabilitering av övre extremiteter på kognitiv och motorisk funktion i övre extremiteterna hos strokepatienter under återhämtningsperioden för hemipares, som vanligtvis sträcker sig över de första 6-24 veckorna efter strokeincidenten. Dessutom kommer vi att undersöka dess inverkan på det dagliga livet. Denna forskning syftar till att ge värdefulla bevis för den kliniska tillämpningen av robotinterventioner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Detta studieprotokoll fick godkännande från den etiska kommittén vid First Affiliated Hospital of Zhejiang University (godkännandenummer IIT20210035C-R2), och informerat samtycke erhölls från alla deltagare. En experimentell studie med kvasi-randomisering, enkelblindning och en kontrollgrupp genomfördes för att bedöma programmets genomförbarhet och effektivitet. 24 patienter som var inlagda på rehabiliteringsavdelningen på First Affiliated Hospital of Zhejiang University bjöds in att delta i detta experiment. Inklusionskriterierna omfattade strokepatienter bekräftade med datortomografi (CT) eller magnetisk resonanstomografi (MRT), i åldern 30-75 år, 6-24 veckor efter stroke, en Montreal Cognitive Rating Scale (MoCA) poäng <2613, dysfunktion i övre extremiteter14, ensidig hemiplegi, Brunnström stadium 3-6 för sittförmåga15 och samarbete för bedömning och behandling. Exklusionskriterierna inkluderade en historia av kognitiva störningar, allvarlig organdysfunktion, syn- eller hörselnedsättning, onormalt mentalt beteende eller användning av antipsykotiska läkemedel, svår spasticitet (Ashworth-skalan 3-4)16 och axelsubluxation eller svår smärta i övre extremiteterna.
1. Studiens utformning
- Dela in alla patienter i kontrollgruppen och experimentgruppen (12 i varje grupp) enligt slumptalstabellmetod2.
OBS: Före experimentet genomfördes följande bedömningar av en erfaren arbetsterapeut för alla patienter: Montreal Cognitive Assessment (MoCA)13, Fugl-Meyer Assessment Upper Extremity Scale (FMA-UE)14 och Modified Barthel Index (MBI)17. - Verifiera och bekräfta att patienterna i experimentgruppen genomgick konventionell läkemedelsbehandling, inklusive mediciner för blodtryckssänkande, antidiabetika, trombocythämmande medel, lipidreglerande medel, etc., enligt ordination av deras respektive läkare.
- Se dessutom till att de fick 30 minuters rutinmässig arbetsterapiträning varje dag, inklusive kognitiv funktionsträning och träning av övre extremitetsfunktion. Bekräfta dessutom att de ägnade 30 minuter dagligen åt det digitala yrkesutbildningssystemet under 8 veckor.
OBS: Termen "konventionell läkemedelsbehandling" avser standardmediciner som ordineras för vård efter stroke, och de specifika medicinerna kan variera mellan patienter och kliniker.
- Se dessutom till att de fick 30 minuters rutinmässig arbetsterapiträning varje dag, inklusive kognitiv funktionsträning och träning av övre extremitetsfunktion. Bekräfta dessutom att de ägnade 30 minuter dagligen åt det digitala yrkesutbildningssystemet under 8 veckor.
- Se till att patienterna i kontrollgruppen får rutinmässig arbetsterapi (OT) i 1 timme varje dag, i samband med konventionell läkemedelsbehandling.
- Implementera rutinmässig kognitiv funktionsträning som är skräddarsydd för de typer av patienters kognitiva funktionsnedsättning genom att följa stegen nedan:
OBS: Både kontroll- och experimentgruppen av patienter får dessa utbildningar.- För minnesdysfunktion: Vägled patienterna att delta i aktiviteter som att diskutera bilder, recitera stycken, minnesövningar och återkalla livsintriger.
- För uppmärksamhetsdysfunktion: Instruera patienter att delta i ögonspårningsträning, sifferklassificeringsövningar och liknande bildigenkänningsträning.
- För dyskalkyli: Be patienterna att utföra enkla additions- och subtraktionsövningar med tal mindre än 50, tillsammans med aktiviteter som shopping och finansiell simuleringsträning.
- För visuospatiala störningar: Vägled patienter genom aktiviteter som att stapla ved, lösa pussel, rita och vända föremål.
- För exekutiv dysfunktion: Led patienter i aktiviteter som origami, handtillverkning, målning, vattning av blommor och annat.
- För Tänkande och resonemangsdysfunktion: Vägleda patienter i att klassificera föremål, ordna siffror, simulera stormarknadsshopping, gå från allmänt resonemang till specifikt resonemang.
- Instruera patienterna att delta i konventionella funktionella övningar i övre extremiteter, som omfattar passiva och dominanta rörelser i varje led i den övre extremiteten. Detta inkluderar aktiviteter som rullträning, extraktion av övre extremiteter, kast och fånga bollen och kontrollträning för axel-, armbågs- och handledsrörelser.
- Inkludera dessutom pronation och supination av underarmen, finrörelser med fingrarna och träning av koordinationsflexibilitet, till exempel genom att använda en stiftbräda och skruva skruvar.
OBS: Påklädnings- och strippträning, applicering av självhjälpsutrustning och andra övningar för att förbättra förmågan till dagliga aktiviteter bör i första hand fokusera på den drabbade sidan, med lämplig inkorporering av den friska sidan för att hjälpa till med träningen av den drabbade sidan. Alla experimentella moment utförs i avdelningens rehabiliteringsrum. Den nämnda utbildningen genomförs 5 dagar i veckan under 8 veckor.
- Inkludera dessutom pronation och supination av underarmen, finrörelser med fingrarna och träning av koordinationsflexibilitet, till exempel genom att använda en stiftbräda och skruva skruvar.
2. Utbildningsprocessen för det digitala yrkesutbildningssystemet
OBS: Endast experimentgruppen får dessa utbildningar.
- Instruera patienten att stå eller sitta framför enheten (Figur 1) och justera displayen till lämplig höjd och lutningsvinkel, så att patientens händer lätt kan komma åt att röra vid skärmen.
- Skapa en individualiserad profil för varje patient, inklusive deras fullständiga namn, ålder, ID-nummer för sjukhusvistelse, diagnos och andra relevanta medicinska uppgifter.
- Välj lämpligt träningsprogram baserat på patientens typ av kognitiv funktionsnedsättning och den återstående muskelstyrkan i de övre extremiteterna. Ställ in parametrar för varje program, t.ex. träningstid, svårighetsgrad och vänster eller höger sida (Figur 2).
- Förklara och demonstrera den korrekta operationsmetoden för varje program för att säkerställa att patienten till fullo förstår syftet med träningen.
- Genomföra kognitiv funktionsträning.
- För patienter med minnesdysfunktion, följ träningsprocessen som nämns nedan.
OBS: Om patienten har minnesdysfunktion kan terapeuter välja mellan följande träningsprocedurer: "Rapid Matching Training", "Memory Matrix Training" och "Card Memory Training".- Snabb matchningsträning: Klicka på bilderna på skärmen och be patienten att komma ihåg föregående bild. Be sedan patienten att klicka på ikonknappen för att bekräfta om den aktuella bilden stämmer överens med den föregående.
- Memory Matrix Training: Klicka för att få tre ljusa rutor att blinka på olika platser på skärmen matris. Klicka sedan för att göra alla rutor mörkare och be patienten att klicka på de ljusa rutorna.
- Kortminnesträning: Klicka för att visa två bilder på skärmen och vänd sedan på dem. Instruera patienten att hitta det målkort som matchar det som visas på skärmen.
- För patienter med uppmärksamhetsdysfunktion, genomför följande träningsprocess.
OBS: För patienter med uppmärksamhetsdysfunktion, välj bland följande träningsprocedurer: "Träning av reaktionsförmåga", "Färgmatchningsträning", "Whack-A-Mole Game" och "Kortminnesträning".- Träning av reaktionsförmåga: När en tårta faller ovanför den tecknade avataren, instruera patienten att snabbt klicka på fångstknappen för att förhindra att kakan träffar huvudet.
- Färgmatchningsträning: När bollen ovanför banan är nära mitten av cirkeln, vägled patienten att klicka på motsvarande färg för att få bollen att studsa, antingen två eller fyra slag beroende på svårighetsgraden.
- Whack-A-Mole spel: introducera ett spel där skurken korsar landet, eller gopher sticker ut huvudet. Instruera patienten att klicka och slå på skurken eller gophern för att tjäna spelpoäng.
- Kortminnesträning: Visa kortinformation, vänd kortet och ändra dess position. Be patienten att hitta och klicka på målkortet igen enligt de angivna kraven.
- För patienter med räkne- och omdömesnedsättning, genomför följande utbildningsprocess.
OBS: När patienten har nedsatt räkneförmåga och omdöme bör terapeuter välja program som "Sten-sax-påse", "Aritmetisk resonemangsträning", "Sorterings- och plockningsträning" och "Fiskespel".- Sten-sax-påse: Visa en vänster-höger gest på skärmen och be patienten att göra en snabb bedömning, klicka för att avgöra om den vänstra handen vinner, den högra handen vinner eller om det är oavgjort.
- Aritmetisk resonemangsträning: Instruera patienten att beräkna det aritmetiska problemet på skärmen och jämföra det med talet, genom att välja knappen större än, mindre än eller lika med . Öka svårighetsgraden för det aritmetiska problemet med inställningens svårighetsgrad.
- Sorterings- och plockträning: Be patienten att plocka och klicka på lämplig typ och antal artiklar från listan enligt kraven i det övre vänstra hörnet.
- Fiskespel: Efter den snabba informationen instruerar du patienten att klicka på skärmen för att fånga en viss typ och ett visst antal fiskar för att få spelpoäng.
- För patienter med Visuospatial störning, genomför följande träningspass.
OBS: Följande träningsprocedurer är lämpliga för patienter med visuospatiala störningar: "Ensidig försummande träning", "Pusselträning", "Bildkombinationsträning".- Ensidig försummelseträning: Klicka enligt videoanvisningarna för att kontrollera den simmande röda fisken med fingrarna och äta så många fiskar som möjligt.
- pussel utbildning: Klicka och sätta de trasiga bitarna i pusslet i rätt position så att de bildar en komplett bild igen.
- Bildkombinationsträning: Välj lämpliga bilder från olika former och färger till vänster och placera dem i rätt position till höger för att kombinera och bilda ett specifikt mönster.
- För patienter med exekutiv dysfunktion, genomför följande träningspass.
OBS: Patienter med exekutiv dysfunktion kan välja programmet "Virtual Kitchen". Patienter kan gradvis slutföra produktionsprocessen av "äggröra" praktiskt taget under ledning av systemet. Specifika steg är följande:- Förbered matmaterial: Instruera patienten att virtuellt (på skärmen) slå på kranen, rengöra tomaterna, skära tomaterna i bitar och lägga dem på tallriken. Lägg sedan äggen i skålen och rör om dem.
- Tillagning: Instruera patienterna att tända spisen, hälla i matoljan, hälla i de vispade äggen och tillsätt sedan tomaterna.
- Servera disken: När du är klar, vägled patienten att stänga av värmen och överföra den tillagade rätten till tallriken.
- För patienter med tanke- och resonemangsdysfunktion, gör följande.
OBS: Om patienten har namngivnings- och konceptuella svårigheter, välj mellan "Namngivningsträning", "Kortminnesövning" och "Objektdifferentieringsträning".- Namngivningsträning: Vägled patienter att hitta och klicka på rätt bild bland flera bilder baserat på kraven på textinformation och ljud, eller välj och klicka på rätt namn på objektet enligt bildinformationsanvisningarna.
- Kortminnesövning: Bland korten som visas på skärmen, be patienterna att hitta och klicka på det som är detsamma som det som finns i handen på den tecknade mannen i det övre högra hörnet.
- Objektdifferentieringsträning: Bland flera kolumner med former som visas på skärmen, be patienterna att identifiera och klicka på den som är unik och skiljer sig från de andra.
- För patienter med minnesdysfunktion, följ träningsprocessen som nämns nedan.
- Genomför funktionell träning av övre extremiteter.
- Träna patienterna med hjälpövningar eller enhandsövningar.
OBS: Om den drabbade extremiteten inte kan slutföra träningen ensam, låt den friska handen hålla den drabbade extremiteten och slutför hjälpträningen. När den drabbade extremiteten återfår en viss nivå av muskelstyrka kan enhandsträning inledas. Följande träningsprocedurer är lämpliga för hjälpövningar eller enhandsövningar: "Teckningsövning", "Musikalisk resa", "Att gå i labyrinten".- Ritövning: Enligt väganvisningarna som visas på skärmen, instruera patienterna att rita specifika linjer eller konturer av mönstret. Systemet genererar automatiskt en vacker bild. När svårigheten ökar kan du överväga att låta stigen försvinna och be patienten att beskriva bilden ur minnet.
- Musikalisk resa: Låt patienten radera grå rutor på skärmen synkroniserade med musikens rytm och förvandla dem till färgglada rutor. Detta ger en intensivt njutbar upplevelse.
- Gå i labyrinten: Instruera patienten att hålla i den lilla bollen i labyrinten och styra bollen genom labyrinten för att nå slutpunkten där diamanten finns.
- Träna patienterna med tvåhandskoordinationsövningar.
OBS: Om den drabbade extremiteten har god muskelstyrka kan tvåhandskoordinationsträning initieras. Välj procedurer som "Balansboll", "Fiskmatningsspel", "Bågskytteövning" och "Reaktionskoordinationsträning".- Balansboll: Låt patienten placera sina vänstra och högra nävar i båda ändarna av balansbommen, som har en liten blå boll på sig. Instruera dem att hålla balansen och förhindra att bollen rullar av någon sida.
- Fiskmatningsspel: Instruera patienterna att hålla ner fodret med ena handen och klicka på de små fiskarna som simmar på skärmen med den andra handen för att slutföra fiskmatningsuppgiften.
- Bågskytteövning: Vägled patienten att placera en hand på bågen och den andra på pilen, klicka och kontrollera pilen så att den träffar mitt i prick.
- Reaktionskoordinationsträning: Låt patientens högra och vänstra hand hålla ner hammaren och klicka för att slå den gula bollen växelvis, liknande pingisspelet, för att träna patientens koordination och reaktionsförmåga.
OBS: Efter avslutad träning för varje procedur ger instrumentet automatiskt en analys av träningsresultaten och lagrar dem i patientens exklusiva file. Terapeuten utvärderar patientens träningseffekt genom att jämföra resultaten varje gång (Figur 3 och Figur 4).
- Träna patienterna med hjälpövningar eller enhandsövningar.
- När patientens funktion återhämtar sig, be terapeuten att regelbundet kombinera träningsprogrammet och justera procedurens svårighetsgrad och varaktighet baserat på patientens prestation.
OBS: Under hela träningsperioden övervakar terapeuten hela träningsprocessen för patienten, lyssnar tålmodigt på patientens behov, hjälper patienten när han stöter på svårigheter och ger beröm och uppmuntran när han eller hon har slutfört träningsuppgifterna.
3. Uppföljningsrutiner
- Efter 8 veckors behandling ska en ny bedömning göras av alla patienter som använder MoCA, FMA-UE och MBI. Denna omprövning görs av samma arbetsterapeut.
- Analysera statistiskt insamlade data från bedömningarna före och efter träningen för att fastställa betydelsen av resultaten.
OBS: Lämpliga statistiska metoder användes, beroende på normaliteten i datadistributionen, för att bedöma effekten av det digitala yrkesutbildningssystemet på återhämtningen av kognitiva och motoriska funktioner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I denna studie rekryterades 24 patienter med dysfunktion i övre extremiteter i kombination med olika typer av kognitiv funktionsnedsättning efter en stroke. De observerade typerna av kognitiv försämring inkluderade bland annat amnesi, agnosi, exekutiv dysfunktion, uppmärksamhetsstörningar. Inga statistiskt signifikanta skillnader hittades mellan de två grupperna vad gäller kön, ålder, sjukdomsduration och typ av stroke (P > 0,05), vilket framgår av tabell 1. Experimentgruppen, som genomgick rehabilitering av övre extremiteter med hjälp av det digitala arbetsträningssystemet, uppvisade större förbättringar i FMA-UE14, MoCA13 och MBI17 jämfört med konventionell terapi (Tabell 2).
Efter träningsperioden visade experimentgruppen en signifikant förbättring av MoCA-poäng (P < 0,05), medan kontrollgruppen inte visade signifikanta skillnader (P > 0,05). Dessutom var förbättringen i experimentgruppen mer uttalad än i kontrollgruppen (P < 0,05) (tabell 2). När det gäller FMA-poäng för övre extremiteter visade experimentgruppen signifikant förbättring efter 8 veckors träning (P < 0,05), med en anmärkningsvärd skillnad i förbättring jämfört med kontrollgruppen (P < 0,05) (Tabell 2). När det gäller BI-poäng uppvisade båda grupperna signifikanta förbättringar jämfört med före interventionen (P < 0,05), och förbättringen i experimentgruppen skilde sig signifikant från den i kontrollgruppen (P < 0,05) (Tabell 2). Dessa fynd understryker effektiviteten hos det digitala yrkesutbildningssystemet när det gäller att förbättra patienternas kognitiva förmågor och förmåga i övre extremiteter, vilket överträffar traditionell rehabiliteringsterapi när det gäller kognitiva förbättringar.
Statistiska analyser utfördes med hjälp av en statistisk programvara (se Materialförteckning), med signifikansnivån satt till ett tvåsidigt P < 0,05. Parametrisk analys, som antog datanormalitet och varianshomogenitet, använde det oberoende urvalet t-test för att jämföra skillnader mellan grupper i skalpoäng.
Figur 1: Digitalt system för yrkesutbildning. Systemets skärm är placerad i en ergonomiskt lämplig höjd och vinkel för strokepatienter i sittande eller stående position, vilket främjar interaktivt engagemang för rehabiliteringsövningar. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Spelinnehåll och tillämpning av kognitivt baserat VR-schema för övre extremiteter. Den här figuren illustrerar grafiskt olika uppgifter i spelet, var och en noggrant utformad för att rikta in sig på specifika kognitiva och motoriska färdigheter. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Analys av träningsresultat för bågskyttespel - antalet ringar per träff av målet. Denna figur ger en statistisk uppdelning av deltagarnas prestationer inom bågskyttespelet, visualiserar antalet ringar som träffas per mål över flera sessioner. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Analys av träningsresultat för bågskyttespel över aktiva områden. Färggradienterna representerar områden med hög och låg aktivitet, vilket ger insikt i noggrannheten och fokuspunkterna för deltagarnas försök, vilket fungerar som ett visuellt verktyg för att bedöma motorisk kontroll och koordination under hela träningen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
| Grupp | n | Kön (n) | Ålder (x±s, y ) | Sjukdomsförlopp (x±s, d) | Typ av slag (n) | Hemiplegisk sida (n) | |||||
| Manlig | Kvinnlig | Ischemisk | Hemorragisk | Vänster | Höger | ||||||
| Kontrollgrupp (n = 12) | 12 | 6 | 6 | 50,50 ± 5,50 | 37,08 ± 11,48 | 7 | 5 | 7 | 5 | ||
| Experimentell grupp (n = 12) | 12 | 7 | 5 | 50,42 ± 5,52 | 36,0 ± 10,86 | 8 | 4 | 6 | 6 | ||
| P | >0.05 | >0.05 | >0.05 | >0.05 | >0.05 | ||||||
Tabell 1. Baslinjekarakteristika mellan de två grupperna. Den presenterar en omfattande jämförelse av baslinjekarakteristika mellan kontroll- och experimentgrupperna. Detta inkluderar demografiska och kliniska data, vilket säkerställer jämförbarhet mellan grupperna och verifierar randomiseringsprocessen, vilket bekräftar robustheten i den efterföljande analysen.
| Grupp | Moca | FMA-UE | MBI (på engelska) | |
| Kontrollgrupp (n = 12) | Per behandling | Kl. 18.25 ± 2.42 | 31,83 ± 6,26 | 57,42 ± 7,37 |
| Efterbehandling | 19,0 ± 3,16 | 35,58 ± 5,04 | 64,33 ± 6,51 * | |
| Experimentell grupp (n = 12) | Per behandling | Kl. 18.33 ± 2.34 | 32,42 ± 5,84 | 57,33 ± 9,50 |
| Efterbehandling | 22,00 ± 2,92 **# | 40,67 ± 6,72**# | 71,42 ± 9,63 **# | |
| *P < 0,05 jämfört med förbehandling; #P < 0,05, jämfört med kontrollgruppen | ||||
Tabell 2. Jämförelse av MoCA-, FMA-UE- och MBI-poäng mellan två grupper före och efter träning (x ± s). *P < 0,05 jämfört med förbehandling. #P < 0,05, jämfört med kontrollgruppen. De statistiskt signifikanta värdena lyfts fram, vilket belyser effekten av det VR-baserade träningsprogrammet på kognitiva och motoriska funktioner och visar de relevanta förbättringarna i deltagarnas förmågor efter träningen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Ett rehabiliteringssystem för virtuell verklighet implementerades för att stödja återhämtningen av strokepatienter, med hjälp av den senaste multi-touch-skärmtekniken för att förbättra träningsengagemang, fördjupning, interaktivitet och konceptualisering. Detta system ger interaktiv motorisk kontrollträning i övre extremiteter som integrerar syn, hörsel och känsel. Den innehåller också rehabiliteringsträningsmoduler som riktar sig till minne, uppmärksamhet, rumsuppfattning, datorer, hand-öga-koordination och virtuella uppgifter, vilket erbjuder personlig kognitiv träning. Dessutom förbättrar den digitala rehabiliteringen kognitiv återhämtning och återhämtning av övre extremiteter genom berikade virtuella aktiviteter i det dagliga livet (ADL) och kognitiv träning18,19.
Den nuvarande metoden för kognitiv funktionsrehabilitering efter stroke involverar vanligtvis datorstödd träning och arbetsterapi, ibland kompletterad med metoder som hyperbar syrgasbehandling och transkraniell elektrisk stimulering20. Det VR-baserade träningssystemet som beskrivs här erbjuder däremot högintensiv, repetitiv och mycket reproducerbar motorisk träning21. Systemet justerar på ett intelligent sätt spelets svårighetsgrader baserat på patientens rehabiliteringsframsteg och skräddarsyr uppgifter för högintensiv träning. Dessutom är virtual reality-spel tillgängliga när som helst och var som helst, vilket gör det möjligt för patienter att delta i rehabiliteringsträning oftare och uppnå ett högre antal repetitioner.
Jämfört med befintliga VR-enheter framstår det digitala arbetsträningssystemet som ett mer personligt och flexibelt rehabiliteringsalternativ, som koncentrerar patienternas ansträngningar och uppmärksamhet för förbättrade resultat. Aktivt deltagande av patienter är avgörande under neuroplasticitet, motorisk inlärning och rehabilitering. Att kombinera rehabterapi med patienternas frivilliga träning har visat sig främja återhämtningen av förlorade motoriska förmågor22,23. Denna virtuella rehabilitering erbjuder fördelar när det gäller motivation, säkerhet och anpassning, samtidigt som den möjliggör övervakning och analys av användarnas prestationer under träningen. Utvärderingar med hjälp av en 7-gradig skala av Likert-typ har visat positiva resultat, vilket indikerar förbättrad acceptans, förväntningseffektivitet, tillfredsställelse och stabilitet hos VR-systemet24. Baserat på feedback från arbetsterapeuter och individer med kognitiv svikt tyder resultaten på att detta träningssystem är både genomförbart och användbart.
Virtual reality-enheten kan öka uppgiftsrepetitionerna (intensiteten) genom att öka nöjet för att uppmuntra engagemang i specifika uppgifter. Jämfört med befintliga VR-enheter erbjuder det digitala yrkesutbildningssystemet ett mer varierat utbud av kognitiva och aktiviteter i det dagliga livet (ADL) träningsspel. Billiga virtuella rehabiliteringssystem kan fungera som komplement till konventionell rehabilitering och kräver minskad direkt övervakning. Användningen av rörelsesensorer tillsammans med VR-system gör det möjligt för rehabiliteringspersonal att digitalt bedöma och spåra patienternas funktioner25. Rehabilitering baserad på ett digitalt träningssystem är ett lovande verktyg som gör det möjligt för patienter att aktivt delta i rehabiliteringsplaner och uppnå bättre återhämtning av motoriska funktioner.
Det finns dock kvardröjande frågor, t.ex. att identifiera de främsta mottagarna av rehabilitering av virtuell verklighet, bedöma effekterna av uppslukande kontra icke-uppslukande upplevelser och fastställa de mest effektiva återkopplingsmekanismerna26. Virtuell verklighet kan också integreras i nya terapeutiska modaliteter, såsom gränssnitt mellan hjärna och dator och icke-invasiv hjärnstimulering, för att öka neuroplasticiteten och förbättra återhämtningsresultaten27. Studien stötte på begränsningar, inklusive utmaningar relaterade till gestigenkänning, behovet av exakta justeringar av rörelsevinkel och timing baserat på patienternas motoriska förmågor och kravet på noggrann implementering av tröskelvärden6. Dessutom begränsar den relativt lilla urvalsstorleken resultatens generaliserbarhet.
Sammanfattningsvis förbättrar kognitiv funktionsträning genom ett digitalt rehabiliteringssystem avsevärt kognition, motorisk funktion i övre extremiteter och ADL-kapacitet hos strokepatienter. Detta tillvägagångssätt har stor potential för klinisk rehabilitering och kan utökas för att gynna fler strokerehabiliteringscentra i framtiden. Dessutom möjliggör mångsidigheten hos denna metod dess tillämpning inom olika rehabiliteringsområden, inklusive traumaåterhämtning och behandling av neurodegenerativa sjukdomar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har uppgett att det inte finns några intressekonflikter eller finansiella upplysningar i samband med denna studie.
Acknowledgments
Vi tackar patienterna och vårdpersonalen på First Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine för deras stöd och samarbete under hela denna studie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| FlexTable digital occupational training system | Guangzhou Zhanghe Intelligent Technology Co., Ltd. | Observation on the rehabilitation effect of digital OT cognitive function training on stroke patients with decreased attention function | FlexTable digital operation training system uses the latest multi-touch screen technology, virtual reality and human-computer interaction technology, integrates a variety of training methods, and provides digital advanced brain function and hand-eye coordination training |
| SPSS 25.0 | IBM | https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25 |
References
- Feigin, V. L., et al. World stroke organization (wso): Global stroke fact sheet 2022. Int J Stroke. 17 (1), 18-29 (2022).
- Liu, G., Cai, H., Leelayuwat, N. Intervention effect of rehabilitation robotic bed under machine learning combined with intensive motor training on stroke patients with hemiplegia. Front Neurorobot. 16, 865403 (2022).
- Langhorne, P., Bernhardt, J., Kwakkel, G.
- Feigin, V. L., Lawes, C. M., Bennett, D. A., Barker-Collo, S. L., Parag, V. Worldwide stroke incidence and early case fatality reported in 56 population-based studies: A systematic review. Lancet Neurol. 8 (4), 355-369 (2009).
- Han, Y., Xu, Q., Wu, F. Design of wearable hand rehabilitation glove with bionic fiber-reinforced actuator. IEEE J Transl Eng Health Med. 10, 2100610 (2022).
- Gu, Y., et al. A review of hand function rehabilitation systems based on hand motion recognition devices and artificial intelligence. Brain Sci. 12 (8), 1079 (2022).
- Baltaduonienė, D., Kubilius, R., Berškienė, K., Vitkus, L., Petruševičienė, D. Change of cognitive functions after stroke with rehabilitation systems. Translational Neuroscience. 10 (1), 118-124 (2019).
- Samuelkamaleshkumar, S., et al. Mirror therapy enhances motor performance in the paretic upper limb after stroke: A pilot randomized controlled trial. Arch Phys Med Rehabil. 95 (11), 2000-2005 (2014).
- Xin, T. Effect of suspension-based digit work therapy system training on upper limb motor function in stroke hemiparesis patients. Chinese Journal of Rehabilitation Theory and Practice. 28, 1259-1264 (2022).
- Mccabe, J., Monkiewicz, M., Holcomb, J., Pundik, S., Daly, J. J. Comparison of robotics, functional electrical stimulation, and motor learning methods for treatment of persistent upper extremity dysfunction after stroke: A randomized controlled trial. Arch Phys Med Rehabil. 96 (6), 981-990 (2015).
- Hung, J. W., et al. Comparison of kinect2scratch game-based training and therapist-based training for the improvement of upper extremity functions of patients with chronic stroke: A randomized controlled single-blinded trial. Eur J Phys Rehabil Med. 55 (5), 542-550 (2019).
- Cho, K. H., Song, W. K. Robot-assisted reach training with an active assistant protocol for long-term upper extremity impairment poststroke: A randomized controlled trial. Arch Phys Med Rehabil. 100 (2), 213-219 (2019).
- Lu, J., et al. Montreal cognitive assessment in detecting cognitive impairment in chinese elderly individuals: A population-based study. J Geriatr Psychiatry Neurol. 24 (4), 184-190 (2011).
- Page, S. J., Hade, E., Persch, A. Psychometrics of the wrist stability and hand mobility subscales of the fugl-meyer assessment in moderately impaired stroke. Phys Ther. 95 (1), 103-108 (2015).
- Ottosson, A. Signe brunnstrom's influence on us physical therapy. Physical Therapy. 101 (8), (2021).
- Urban, P. P., et al. Occurence and clinical predictors of spasticity after ischemic stroke. Stroke. 41 (9), 2016-2020 (2010).
- Duffy, L., Gajree, S., Langhorne, P., Stott, D. J., Quinn, T. J. Reliability (inter-rater agreement) of the barthel index for assessment of stroke survivors: Systematic review and meta-analysis. Stroke. 44 (2), 462-468 (2013).
- Bao, X., et al. Mechanism of kinect-based virtual reality training for motor functional recovery of upper limbs after subacute stroke. Neural Regen Res. 8 (31), 2904-2913 (2013).
- Henderson, A., Korner-Bitensky, N., Levin, M. Virtual reality in stroke rehabilitation: A systematic review of its effectiveness for upper limb motor recovery. Top Stroke Rehabil. 14 (2), 52-61 (2007).
- Faria, A. L., Andrade, A., Soares, L., Sb, I. B. Benefits of virtual reality based cognitive rehabilitation through simulated activities of daily living: A randomized controlled trial with stroke patients. J Neuroeng Rehabil. 13 (1), 96 (2016).
- Chien, W. T., Chong, Y. Y., Tse, M. K., Chien, C. W., Cheng, H. Y. Robot-assisted therapy for upper-limb rehabilitation in subacute stroke patients: A systematic review and meta-analysis. Brain Behav. 10 (8), e01742 (2020).
- Zhang, L., Jia, G., Ma, J., Wang, S., Cheng, L. Short and long-term effects of robot-assisted therapy on upper limb motor function and activity of daily living in patients post-stroke: A meta-analysis of randomized controlled trials. J Neuroeng Rehabil. 19 (1), 76 (2022).
- Lu, C., Hua, The effects of digital cognitive training in occupational therapy on cognition, upper limb movement, and activities of daily living in stroke patients. Modern Medicine. 47, 373-376 (2019).
- Yun, S. J., et al. Cognitive training using fully immersive, enriched environment virtual reality for patients with mild cognitive impairment and mild dementia: Feasibility and usability study. JMIR Serious Games. 8 (4), 18127 (2020).
- Kim, W. S., et al. Clinical application of virtual reality for upper limb motor rehabilitation in stroke: Review of technologies and clinical evidence. J Clin Med. 9 (10), 3369 (2020).
- Høeg, E. R., et al. System immersion in virtual reality-based rehabilitation of motor function in older adults: A systematic review and meta-analysis. Frontiers in Virtual Reality. 2, 39-56 (2021).
- Bevilacqua, R., et al. Non-immersive virtual reality for rehabilitation of the older people: A systematic review into efficacy and effectiveness. Journal of Clinical Medicine. 8 (11), 1882 (2019).
