Summary
В действующем протоколе описывается, как цифровая система профессиональной подготовки на основе виртуальной реальности улучшает реабилитацию пациентов с когнитивными нарушениями и дисфункцией верхних конечностей после инсульта.
Abstract
Реабилитация после инсульта часто требует частой и интенсивной терапии для улучшения функционального восстановления. Технология виртуальной реальности (VR) продемонстрировала потенциал для удовлетворения этих потребностей, предоставляя увлекательные и мотивирующие варианты терапии. Цифровая система профессионального обучения представляет собой VR-приложение, в котором используются передовые технологии, включая мультисенсорные экраны, виртуальную реальность и взаимодействие человека с компьютером, чтобы предложить различные методы обучения для развития когнитивных способностей и зрительно-моторной координации. Целью данного исследования являлась оценка эффективности данной программы в улучшении когнитивных функций и реабилитации верхних конечностей у пациентов, перенесших инсульт. Тренинг и оценка состоят из пяти когнитивных модулей, охватывающих восприятие, внимание, память, логическое мышление и вычисления, а также тренировку зрительно-моторной координации. Это исследование показывает, что после восьми недель обучения цифровая система профессиональной подготовки может значительно улучшить когнитивные функции, повседневные навыки, внимание и способность к самообслуживанию у пациентов, перенесших инсульт. Это программное обеспечение может быть использовано в качестве экономящего время и клинически эффективного реабилитационного пособия в дополнение к традиционным сеансам индивидуальной трудотерапии. Подводя итог, можно сказать, что цифровая система профессионального обучения является многообещающей и предлагает потенциальные финансовые преимущества в качестве инструмента для поддержки функционального восстановления пациентов, перенесших инсульт.
Introduction
Отмечается высокая заболеваемость, смертность, инвалидность и рецидивы, связанные с инсультом или нарушением мозгового кровообращения1. Во всем мире инсульт обогнал опухоли и сердечно-сосудистые заболевания, став второй по значимости причиной смерти, ав Китае он является основной причиной. Ожидается, что заболеваемость и социальное бремя инсульта значительно возрастут в ближайшие годы по мере старения населения. Люди, перенесшие инсульт, могут по-прежнему испытывать сенсорные, двигательные, когнитивные и психологические нарушения3. Последствия инсульта могут включать паралич одной стороны тела, включая лицо, руки и ноги, состояние, известное как гемиплегия. Это наиболее распространенное последствие инсульта, которое значительно влияет на качество жизни людей4.
Инсульт представляет значительную угрозу для здоровья людей. Из-за повреждения тканей головного мозга инсульт и гемиплегия могут привести к дисфункции рук, препятствуя повседневной деятельности пациентов (ADL) и снижая качество их жизни5. Снижение функции верхних конечностей, особенно кистей рук как дистальной части тела, представляет собой наиболее серьезную проблему при восстановлении верхних конечностей6. Поэтому функциональная реабилитация имеет решающее значение. Кроме того, 20–80% пациентов, перенесших инсульт, испытывают когнитивные нарушения, приводящие к дефициту внимания, памяти, речи и исполнительных способностей7.
В настоящее время клиническая реабилитация гемиплегии верхних конечностей в основном основывается на комплексной тренировке верхних конечностей и различных методах трудотерапии (например, лечение зеркальной коробкой8, подвеска9, функциональная электростимуляция10 и др.). В последнее время в качестве альтернативных методов реабилитации появились виртуальная реальность и интерактивные видеоигры. Эти вмешательства могут способствовать высокопроизводительной практике и снижать затраты времени терапевтов11. Системы виртуальной реальности быстро превратились в новые коммерческие устройства, которые могут быть использованы для улучшения когнитивных и двигательных функций верхних конечностей у людей, перенесших инсульт12. Несмотря на эти достижения, в этой области все еще есть неисследованные направления.
Таким образом, это исследование направлено на изучение влияния реабилитационных тренировок верхних конечностей в сочетании с традиционной реабилитацией верхних конечностей на когнитивную и двигательную функцию верхних конечностей у пациентов с инсультом в период восстановления после гемипареза, обычно охватывающий начальные 6-24 недели после инсульта. Кроме того, мы рассмотрим его влияние на повседневные жизненные способности. Данное исследование направлено на предоставление ценных доказательств клинического применения роботизированных вмешательств.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Этот протокол исследования получил одобрение комитета по этике Первой аффилированной больницы Чжэцзянского университета (номер одобрения IIT20210035C-R2), и было получено информированное согласие всех участников. Для оценки осуществимости и эффективности программы было проведено экспериментальное исследование с использованием квази-рандомизации, одиночного слепого метода и контрольной группы. Для участия в эксперименте были приглашены 24 пациента, госпитализированные в отделение реабилитационной медицины Первой филиальной больницы Чжэцзянского университета. Критерии включения включали пациентов с инсультом, подтвержденных компьютерной томографией (КТ) или магнитно-резонансной томографией (МРТ), в возрасте 30-75 лет, через 6-24 недели после инсульта, оценку по Монреальской когнитивной шкале оценки (MoCA) <2613, дисфункцию верхних конечностей14, одностороннюю гемиплегию, стадию Бруннстрема 3-6по способности сидеть, а также сотрудничество в оценке и лечении. Критерии исключения включали когнитивные расстройства в анамнезе, дисфункцию основных органов, нарушения зрения или слуха, аномальное психическое поведение или прием антипсихотических препаратов, тяжелую спастичность (шкала Эшворта 3-4)16 и подвывих плеча или сильную боль в верхних конечностях.
1. Дизайн исследования
- Разделите всех пациентов на контрольную и опытную группы (по 12 человек в каждой группе) по методутаблицы случайных чисел 2.
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед началом эксперимента опытный эрготерапевт выполнил следующие обследования для всех пациентов: Монреальский когнитивный тест (MoCA)13, шкала оценки верхних конечностей Фугла-Мейера (FMA-UE)14 и модифицированный индекс Бартеля (MBI)17. - Проверить и подтвердить, что пациенты опытной группы проходили традиционную медикаментозную терапию, включая антигипертензивные, противодиабетические, антиагреганты, липидорегулирующие средства и т.д., по назначению врача.
- Кроме того, убедитесь, что каждый день они проходят 30-минутную рутинную тренировку по трудотерапии, включающую тренировку когнитивных функций и функцию верхних конечностей. Кроме того, подтвердите, что они посвящают 30 минут в день цифровой системе профессионального обучения в течение 8 недель.
ПРИМЕЧАНИЕ: Термин «традиционная лекарственная терапия» относится к стандартным лекарствам, назначаемым для ухода после инсульта, и конкретные лекарства могут различаться в зависимости от пациента и клиники.
- Кроме того, убедитесь, что каждый день они проходят 30-минутную рутинную тренировку по трудотерапии, включающую тренировку когнитивных функций и функцию верхних конечностей. Кроме того, подтвердите, что они посвящают 30 минут в день цифровой системе профессионального обучения в течение 8 недель.
- Убедитесь, что пациенты контрольной группы получают рутинную трудотерапию (ОТ) в течение 1 ч каждый день в сочетании с традиционной лекарственной терапией.
- Реализуйте рутинную тренировку когнитивных функций, адаптированную к типам когнитивных нарушений пациентов, выполнив следующие действия:
ПРИМЕЧАНИЕ: Тренинги проходят как контрольная, так и экспериментальная группа пациентов.- При дисфункции памяти: Направляйте пациентов к таким действиям, как обсуждение картинок, декламация абзацев, упражнения на память пути и вспоминание жизненных сюжетов.
- При дисфункции внимания: Проинструктируйте пациентов участвовать в тренинге по отслеживанию движений глаз, упражнениям по классификации чисел и аналогичному обучению распознаванию изображений.
- При дискалькулии: попросите пациентов выполнять простые упражнения на сложение и вычитание чисел меньше 50, а также такие виды деятельности, как шопинг и обучение финансовому моделированию.
- При зрительно-пространственных нарушениях: направляйте пациентов через такие действия, как складывание дров, решение головоломок, рисование и переворачивание предметов.
- При исполнительной дисфункции: Руководите пациентами такими видами деятельности, как оригами, рукоделие, рисование, полив цветов и другие.
- Для расстройства мышления и рассуждения: Направляйте пациентов в классификацию предметов, упорядочивание чисел, имитацию покупок в супермаркете, переход от общих рассуждений к конкретным рассуждениям.
- Проинструктируйте пациентов выполнять обычные функциональные упражнения для верхних конечностей, включающие пассивные и доминирующие движения каждого сустава верхней конечности. Это включает в себя такие упражнения, как тренировка с роликами, извлечение верхних конечностей, бросок и ловля мяча, а также тренировка контроля движений плеч, локтей и запястий.
- Кроме того, включите пронацию и супинацию предплечий, тонкие движения пальцев и тренировку координационной гибкости, например, использование штифтовой доски и винтового винта.
ПРИМЕЧАНИЕ: Дрессировка по одеванию и раздеванию, применение оборудования для самопомощи и другие упражнения для повышения способности к повседневной деятельности должны быть в первую очередь сосредоточены на пораженной стороне, с соответствующим включением здоровой стороны, чтобы помочь в тренировке пораженной стороны. Все экспериментальные этапы проводятся в реабилитационном кабинете палаты. Указанное обучение проводится 5 дней в неделю в течение 8 недель.
- Кроме того, включите пронацию и супинацию предплечий, тонкие движения пальцев и тренировку координационной гибкости, например, использование штифтовой доски и винтового винта.
2. Учебный процесс цифровой системы профессионального обучения
ПРИМЕЧАНИЕ: Только экспериментальная группа проходит эти тренинги.
- Попросите пациента встать или сесть перед устройством (рис. 1) и отрегулируйте дисплей на соответствующую высоту и угол наклона, чтобы руки пациента могли легко прикоснуться к экрану.
- Создайте индивидуальный профиль для каждого пациента, включая его полное имя, возраст, идентификационный номер госпитализации, диагноз и другие важные медицинские данные.
- Подбирайте подходящую программу тренировок , исходя из типа когнитивных нарушений пациента и остаточной мышечной силы верхних конечностей. Задайте параметры для каждой программы, такие как продолжительность тренировки, уровень сложности и левая или правая сторона (рис. 2).
- Объясните и продемонстрируйте правильный метод работы для каждой программы, чтобы пациент полностью понял цель обучения.
- Проводите тренировку когнитивных функций.
- Для пациентов с дисфункцией памяти следуйте процессу обучения, как указано ниже.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если у пациента есть дисфункция памяти, терапевты могут выбрать одну из следующих тренировочных процедур: «Быстрая тренировка сопоставления», «Тренировка матрицы памяти» и «Тренировка карточной памяти».- Тренировка быстрого сопоставления: нажмите на картинки на экране и попросите пациента вспомнить предыдущую картинку. Затем попросите пациента нажать на кнопку «Значок », чтобы подтвердить, совпадает ли текущая картинка с предыдущей.
- Тренировка матрицы памяти: Нажмите, чтобы три ярких квадрата мигали в разных местах матрицы экрана. Затем нажмите, чтобы затемнить все квадраты , и попросите пациента нажать на яркие квадраты.
- Тренировка памяти карты: Нажмите, чтобы отобразить на экране два изображения , а затем переверните их. Попросите пациента найти целевую карту, совпадающую с той, что показана на экране.
- Для пациентов с дисфункцией внимания проведите следующий тренировочный процесс.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для пациентов с дисфункцией внимания выберите одну из следующих тренировочных процедур: «Тренировка способности к реакции», «Тренировка подбора цвета», «Игра «Бей крота» и «Тренировка карточной памяти».- Тренировка реакции: Когда торт падает над мультяшным аватаром, попросите пациента быстро нажать на кнопку ловли , чтобы торт не ударился головой.
- Тренировка подбора цвета: Когда мяч над дорожкой находится близко к центру круга, предложите пациенту нажать на соответствующий цвет , чтобы мяч отскочил на два или четыре удара в зависимости от сложности.
- Игра «Ударь крота»: Представьте игру, в которой плохой парень пересекает землю или суслик высовывает голову. Попросите пациента щелкнуть и ударить плохого парня или суслика , чтобы заработать игровые очки.
- Тренировка памяти карты: отображение информации о карте, переворачивание карты и изменение ее положения. Попросите пациента найти и снова нажать на целевую карточку в соответствии с указанными требованиями.
- Для пациентов с нарушениями счета и суждений проведите следующий тренировочный процесс.
ПРИМЕЧАНИЕ: Когда у пациента есть нарушения счета и суждений, терапевты должны выбрать такие программы, как «Камень-ножницы-бумага», «Тренировка арифметического мышления», «Тренировка сортировки и сбора» и «Рыбалка».- Камень-ножницы-бумага: Покажите на экране жест левой и правой рукой и попросите пациента сделать быстрое суждение, щелкнув, чтобы определить, выигрывает ли левая, правая или ничья.
- Тренировка арифметического мышления: Попросите пациента вычислить арифметическую задачу на экране и сравнить ее с числом, нажав кнопку «больше», «меньше» или «равно ». Увеличьте сложность арифметической задачи с помощью уровня сложности настройки.
- Тренировка сортировки и комплектации: Попросите пациента выбрать и щелкнуть по соответствующему типу и количеству предметов из списка в соответствии с требованиями в левом верхнем углу.
- Рыбалка: Следуя подсказке, попросите пациента нажать на экран, чтобы поймать определенный тип и количество рыбы , чтобы заработать игровые очки.
- Для пациентов с зрительно-пространственными нарушениями проводят следующие тренировочные занятия.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для пациентов с нарушениями зрительно-пространственного восприятия подходят следующие тренировочные процедуры: «Тренировка одностороннего пренебрежения», «Тренировка пазла», «Тренировка комбинации картинок».- Дрессировка одностороннего пренебрежения: Нажимайте в соответствии с видеоподсказками , чтобы контролировать плавающую красную рыбу пальцами и съедать как можно больше рыбы.
- Тренировка пазла: Щелкните и поместите сломанные кусочки пазла в правильное положение , чтобы они снова сформировали полную картину.
- Тренировка комбинирования изображений: Выберите подходящие картинки из различных форм и цветов слева и поместите их в правильное положение справа , чтобы объединить и сформировать определенный узор.
- Для пациентов с исполнительной дисфункцией проводят следующие тренинги.
ПРИМЕЧАНИЕ: Пациенты с исполнительной дисфункцией могут выбрать программу «Виртуальная кухня». Пациенты могут постепенно завершить процесс производства «омлета с яйцом» практически под руководством системы. Конкретные шаги следующие:- Подготовьте пищевые материалы: Попросите пациента виртуально (на экране) открыть кран, очистить помидоры, нарезать помидоры кусочками и положить их на тарелку. Затем положите яйца в миску и перемешайте.
- Приготовление пищи: Попросите пациентов разжечь плиту, налить растительное масло, влить взбитые яйца, а затем добавить помидоры.
- Подавайте блюда: После завершения помогите пациенту выключить огонь и переложить приготовленное блюдо на тарелку.
- Для пациентов с дисфункцией мышления и рассуждения проводят следующее.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если у пациента есть трудности с называнием имен и концептуальными проблемами, выберите один из следующих вариантов: «Тренировка именования», «Упражнение на запоминание карт» и «Тренировка дифференциации объектов».- Обучение именованию: Помогите пациентам найти и щелкнуть по правильной картинке среди нескольких картинок в соответствии с требованиями к текстовой информации и звуку или выбрать и щелкнуть по правильному названию предмета в соответствии с подсказками с информацией о картинке.
- Упражнение на запоминание карточек: Среди карточек, появляющихся на экране, попросите пациентов найти и щелкнуть по той , которая совпадает с той, что находится в руке мультяшного человечка в правом верхнем углу.
- Тренировка дифференциации объектов: Среди нескольких столбцов фигур, появляющихся на экране, попросите пациентов определить и щелкнуть ту, которая уникальна и отличается от других.
- Для пациентов с дисфункцией памяти следуйте процессу обучения, как указано ниже.
- Проведение функциональной тренировки верхних конечностей.
- Тренируйте пациентов с помощью вспомогательных упражнений или упражнений для одной руки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если пораженная конечность не может выполнить тренировку в одиночку, попросите здоровую руку подержать пораженную конечность и выполнить вспомогательную тренировку. Как только пораженная конечность восстановит определенный уровень мышечной силы, можно начинать тренировку одной рукой. Для вспомогательных упражнений или упражнений одной рукой подходят следующие тренировочные процедуры: «Упражнение на рисование», «Музыкальное путешествие», «Прогулка по лабиринту».- Упражнение на рисование: В соответствии с подсказками по траектории, появляющимися на экране, попросите пациентов нарисовать определенные линии или контуры узора. Система автоматически сгенерирует красивую картинку. По мере того, как сложность увеличивается, подумайте о том, чтобы позволить пути исчезнуть, и попросите пациента набросать картину по памяти.
- Музыкальное путешествие: Попросите пациента стереть серые квадраты на экране в такт ритму музыки, превратив их в разноцветные квадраты. Это обеспечивает очень приятные ощущения.
- Ходьба по лабиринту: Попросите пациента держаться за маленький шарик в лабиринте и направлять его через лабиринт, чтобы добраться до конечной точки , где находится алмаз.
- Тренируйте пациентов с помощью упражнений на координацию двумя руками.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если пораженная конечность имеет хорошую мышечную силу, можно начать тренировку координации двумя руками. Выберите такие процедуры, как «Балансировочный мяч», «Игра с кормлением рыбы», «Стрельба из лука» и «Тренировка координации реакции».- Балансировочный мяч: Попросите пациента положить левый и правый кулаки на оба конца бревна, на котором находится маленький синий шарик. Проинструктируйте их сохранять равновесие и не допускать скатывания мяча с любой стороны.
- Игра «Кормление рыб»: Попросите пациентов удерживать корм одной рукой, а другой рукой нажимать на маленьких рыбок, плавающих на экране, чтобы выполнить задание по кормлению рыб.
- Упражнение в стрельбе из лука: Предложите пациенту положить одну руку на лук, а другую на стрелу, щелкая и контролируя стрелу так, чтобы она идеально попала в яблочко.
- Тренировка координации реакции: Пусть правая и левая руки пациента удерживают молоток и щелкают, чтобы ударить по желтому мячу попеременно, как в игре в пинг-понг, чтобы тренировать координацию и способность реакции пациента.
ПРИМЕЧАНИЕ: По завершении обучения для каждой процедуры прибор автоматически предоставляет анализ результатов обучения, сохраняя их в эксклюзивном файле пациента. Терапевт оценивает тренировочный эффект пациента, каждый раз сравнивая результаты (рис. 3 и рис. 4).
- Тренируйте пациентов с помощью вспомогательных упражнений или упражнений для одной руки.
- По мере того, как функция пациента восстанавливается, попросите терапевта регулярно рекомбинировать программу тренировок, корректируя сложность и продолжительность процедуры в зависимости от результатов пациента.
ПРИМЕЧАНИЕ: На протяжении всего периода обучения терапевт контролирует весь тренировочный процесс пациента, терпеливо выслушивает потребности пациента, помогает пациенту при столкновении с трудностями, а также предлагает похвалу и поощрение после успешного выполнения учебных заданий.
3. Последующие процедуры
- После 8 недель лечения провести повторное обследование всех пациентов с помощью MoCA, FMA-UE и MBI. Эта повторная оценка проводится тем же эрготерапевтом.
- Статистически проанализировать данные, собранные в ходе оценок до и после тренировки, чтобы определить значимость результатов.
ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от нормальности распределения данных были использованы соответствующие статистические методы для оценки влияния цифровой системы профессионального обучения на восстановление когнитивных и двигательных функций.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
В это исследование было включено 24 пациента с дисфункцией верхних конечностей в сочетании с различными типами когнитивных нарушений после инсульта. Наблюдаемые типы когнитивных нарушений включали амнезию, агнозию, исполнительную дисфункцию, нарушения внимания и другие. Статистически значимых различий между двумя группами по полу, возрасту, длительности заболевания и типу инсульта не выявлено (P > 0,05), как подробно описано в таблице 1. В экспериментальной группе, которая проходила реабилитацию верхних конечностей с использованием цифровой системы профессиональной подготовки, наблюдались большие улучшения в FMA-UE14, MoCA13 и MBI17 по сравнению с традиционной терапией (табл. 2).
По итогам тренировочного периода экспериментальная группа продемонстрировала достоверное улучшение показателей MoCA (P < 0,05), в то время как контрольная группа не показала существенных различий (P > 0,05). Причем улучшение в опытной группе было более выраженным, чем в контрольной (Р < 0,05) (табл. 2). Что касается показателей FMA верхних конечностей, экспериментальная группа показала значительное улучшение после 8 недель тренировок (P < 0,05), с заметной разницей в улучшении по сравнению с контрольной группой (P < 0,05) (Таблица 2). Что касается показателей БИ, то в обеих группах наблюдались достоверные улучшения по сравнению с периодом до вмешательства (P < 0,05), причем улучшение в экспериментальной группе достоверно отличалось от такового в контрольной группе (P < 0,05) (табл. 2). Эти результаты подчеркивают эффективность цифровой системы профессионального обучения в улучшении когнитивных способностей пациентов и способностей верхних конечностей, превосходя традиционную реабилитационную терапию в улучшении когнитивных функций.
Статистический анализ проводился с использованием статистического программного обеспечения (см. Таблицу материалов), при этом уровень значимости был установлен на уровне двустороннего P < 0,05. Параметрический анализ, предполагающий нормальность данных и однородность дисперсии, использовал t-критерий независимых выборок для сравнения различий между группами по шкале.
Рисунок 1: Цифровая система профессионального обучения. Экран системы расположен на эргономически подходящей высоте и под углом для пациентов с инсультом в сидячем или стоячем положении, что способствует интерактивному вовлечению в реабилитационные упражнения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Игровой контент и применение когнитивной VR-схемы верхних конечностей. Этот рисунок наглядно иллюстрирует различные задания в игре, каждая из которых тщательно разработана для развития определенных когнитивных и моторных навыков. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Анализ результатов обучения стрельбе из лука – количество колец на мишень поражена. Эта цифра представляет собой статистическую разбивку выступлений участников в стрельбе из лука, визуализируя количество колец, попавших в мишень за несколько сессий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Анализ результатов обучения стрельбе из лука на карте активных зон. Цветовые градиенты представляют области высокой и низкой активности, давая представление о точности и фокусных точках попыток участников, таким образом, служа визуальным инструментом для оценки двигательного контроля и координации на протяжении всей тренировки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
| Группа | n | Пол (n) | Возраст (x±s, y ) | Течение болезни (х±с, г) | Тип хода (n) | Гемиплегическая сторона (n) | |||||
| Мужской | Женский | Ишемический | Геморрагический | Налево | Правильно | ||||||
| Контрольная группа (n = 12) | 12 | 6 | 6 | 50,50 ± 5,50 | 37.08 ± 11.48 | 7 | 5 | 7 | 5 | ||
| Опытная группа (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 | ||||||
Таблица 1. Базовые характеристики между двумя группами. Представлено комплексное сравнение исходных характеристик контрольной и экспериментальной групп. Это включает в себя демографические и клинические данные, обеспечивающие сопоставимость между группами и верификацию процесса рандомизации, что подтверждает надежность последующего анализа.
| Группа | Мока | ФМА-УЭ | МБИ | |
| Контрольная группа (n = 12) | За процедуру | 18.25 ± 2.42 | 31,83 ± 6,26 | 57,42 ± 7,37 |
| Последующая обработка | 19,0 ± 3,16 | 35,58 ± 5,04 | 64,33 ± 6,51 * | |
| Опытная группа (n = 12) | За процедуру | 18.33 ± 2.34 | 32,42 ± 5,84 | 57.33 ± 9.50 |
| Последующая обработка | 22.00 ± 2.92 **# | 40,67 ± 6,72**# | 71,42 ± 9,63 **# | |
| *P < 0,05 по сравнению с предварительной обработкой; #P < 0,05 по сравнению с контрольной группой | ||||
Таблица 2. Сравнение баллов MoCA, FMA-UE и MBI между двумя группами до и после тренировки (x ± s). *P < 0,05 по сравнению с предварительной обработкой. #P < 0,05 по сравнению с контрольной группой. Выделены статистически значимые значения, проясняющие влияние режима тренировок на основе VR на когнитивные и двигательные функции и демонстрирующие соответствующие улучшения в возможностях участников после тренировки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Для поддержки восстановления пациентов, перенесших инсульт, была внедрена система реабилитации в виртуальной реальности с использованием новейшей технологии мультисенсорного экрана для повышения вовлеченности в обучение, погружения, интерактивности и концептуализации. Эта система обеспечивает интерактивную тренировку управления моторикой верхних конечностей, которая объединяет зрение, слух и осязание. Он также включает в себя реабилитационные учебные модули, направленные на развитие памяти, внимания, пространственного восприятия, вычислительной техники, зрительно-моторной координации и виртуальные задачи, предлагая персонализированную когнитивную тренировку. Кроме того, цифровая реабилитация способствует когнитивному восстановлению и восстановлению верхних конечностей за счет обогащенной виртуальной деятельности повседневной жизни (ADL) и когнитивной тренировки18,19.
Современный подход к восстановлению когнитивных функций после инсульта, как правило, включает компьютерное обучение и трудотерапию, иногда дополняемую такими методами, как гипербарическая оксигенация и транскраниальнаяэлектростимуляция. В отличие от этого, описанная здесь система обучения на основе виртуальной реальности предлагает высокоинтенсивную, повторяющуюся и высоко воспроизводимую двигательную тренировку21. Система интеллектуально регулирует уровни сложности игры в зависимости от прогресса реабилитации пациента, адаптируя задания для высокоинтенсивных тренировок. Кроме того, игры виртуальной реальности доступны в любое время и в любом месте, что позволяет пациентам чаще участвовать в реабилитационных тренировках и достигать большего количества повторений.
По сравнению с существующими устройствами виртуальной реальности цифровая система профессионального обучения выделяется как более персонализированный и гибкий вариант реабилитации, концентрирующий усилия и внимание пациентов для улучшения результатов. Активное участие пациентов имеет решающее значение во время нейропластичности, моторного обучения и реабилитации. Было обнаружено, что сочетание реабилитационной терапии с произвольными физическими упражнениями способствует восстановлению утраченных двигательных возможностей22,23. Эта виртуальная реабилитация дает преимущества в мотивации, безопасности и персонализации, а также позволяет отслеживать и анализировать производительность пользователей во время обучения. Оценки с использованием 7-балльной шкалы Лайкерта показали положительные результаты, свидетельствующие об улучшении приемлемости, эффективности ожиданий, удовлетворенности и стабильности системы VR24. Основываясь на отзывах эрготерапевтов и людей с когнитивными нарушениями, результаты показывают, что эта система тренировок возможна и пригодна для использования.
Устройство виртуальной реальности может увеличить количество повторений (интенсивность) задач, повышая удовольствие и стимулируя вовлеченность в конкретные задачи. По сравнению с существующими устройствами виртуальной реальности, цифровая система профессионального обучения предлагает более разнообразный спектр когнитивных и повседневных обучающих игр (ADL). Недорогие виртуальные реабилитационные системы могут служить дополнением к традиционной реабилитации, требуя меньшего непосредственного контроля. Использование датчиков движения наряду с системами виртуальной реальности позволяет специалистам по реабилитации оценивать и отслеживать функции пациентов в цифровом виде25. Реабилитация на основе цифровой системы обучения является перспективным инструментом, позволяющим пациентам активно участвовать в планах реабилитации и добиваться лучшего восстановления двигательных функций.
Тем не менее, остаются нерешенными вопросы, такие как определение основных бенефициаров реабилитации в виртуальной реальности, оценка воздействия иммерсивного и неиммерсивного опыта и определение наиболее эффективных механизмов обратной связи26. Виртуальная реальность также может быть интегрирована в новые терапевтические методы, такие как интерфейсы мозг-компьютер и неинвазивная стимуляция мозга, для повышения нейропластичности и улучшения результатов выздоровления27. Исследование столкнулось с ограничениями, в том числе с проблемами, связанными с распознаванием жестов, необходимостью точной регулировки угла движения и времени в зависимости от двигательных возможностей пациентов, а также требованием тщательного соблюдения пороговыхпределов. Кроме того, относительно небольшой размер выборки ограничивает обобщаемость полученных результатов.
В заключение, тренировка когнитивных функций с помощью цифровой реабилитационной системы значительно улучшает когнитивные способности, двигательную функцию верхних конечностей и возможности ADL у пациентов с инсультом. Этот подход обладает значительным потенциалом для клинической реабилитации и может быть расширен в будущем, чтобы принести пользу большему количеству реабилитационных центров после инсульта. Кроме того, универсальность этого метода позволяет применять его в различных областях реабилитации, включая восстановление после травм и лечение нейродегенеративных заболеваний.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы заявили, что в этом исследовании нет конфликта интересов или раскрытия финансовой информации.
Acknowledgments
Мы благодарим пациентов и медицинский персонал Первой аффилированной больницы Медицинской школы Чжэцзянского университета за их поддержку и сотрудничество на протяжении всего исследования.
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).
