参与:卒中后Neurorehabilitation指导基于活动的游戏:一个试点研究

文摘

介绍。中风是健康成年人残疾的主要原因。本试验研究的目的是评估的可行性和结果的一种新的视频游戏重复练习模式,(参与)增强neurorehabilitation:指导基于活动的游戏运动。方法。16个人卒中后至少三个月作为参与者。所有参与者收到并发门诊治疗中风或参加健身班,完成至少500分钟的游戏。主基线,后续测试结果评价包括狼运动功能测试(WMFT)和Fugl-Meyer评估(FMA)。与使用一个游戏选择算法提供集中、分级作业重复高度个性化和指导实践。魏克森讯号等级测试是用来确定统计学意义。结果。有改善WMFT ()和菲利普-马萨()超过最小值建立临床重要差异。结论。是可行的和并发的有效辅助治疗卒中后。

1。介绍

中风是残疾的主要原因之一,在美国每年大约有795000人出现中风(1]。其中许多人留下残余的上肢赤字限制独立日常生活的活动(2),与自我的生活质量下降(3]。当前的研究表明,特定于任务的实践结果比传统神经肌肉功能改善康复(TNR) [4- - - - - -6]。TNR卒中后被定义为一个典型的现代实践,包括活动的组合,impairment-based练习,功能性任务实践中,被动的运动和活动来增强感官输入(2,7]。然而,根据一项观察性研究[朗和他的同事7),只有25%的一个典型的36分钟的上肢治疗涉及功能性任务练习。而实践重复所需的特定于任务的实践还没有完全描述,人们认为个人卒中后必须实践至少几千重复为了学习任务(5]。

存在一些障碍获得足够的练习。首先,有大量的任务是练习,虽然有一些相似的任务之间的学习迁移,如捡一个咖啡杯和一罐汽水,练习这些任务不一定会有利于学习用铅笔(5]。第二,重复练习的一个任务可能是无聊的病人和医生(7- - - - - -10]。第三,学习者必须积极参与任务实践;它不是足够的被动地穿过运动或活动(7,11]。最后,以确保最佳的运动质量和疗效任务实践期间,一个熟练的专业必须经常监督(8- - - - - -10),使其成本提供必要的小时的培训。

目前的方法提供重复练习的机会包括导致治疗(CIT),机器人和虚拟现实(VR)。CIT的个人强迫练习各种任务重复的hemiparetic手臂一天六个小时在一个结构化的环境和醒着的时间的90%,而nonhemiplegic手臂是受限的。成功的候选人CIT高功能的手,手腕和手指的主动控制扩展(6,12]。最小的运动要求和密集的结构化协议排除许多患者治疗卒中后从受益于这种干预。机器人设备积极指导运动期间重复实践,提供部分援助,同时也约束运动发生在一个特定的“正确”的运动模式。这些设备已经成功地利用在人们卒中后与高级和低级功能上肢主要在研究环境13,14),但还没有被广泛采用在传统临床设置。最后,提供一个三维的计算机生成的虚拟环境沉浸体验的“玩家”完成任务同样这样做在现实世界中。体验通常是迷人的,现实的和已被证明转移到一个类似现实世界活动。虚拟现实已成功用于中风后,能提供上肢重复性任务实践低和高功能上肢(15,16),但由于其可伸缩性有限的规模和费用两个设备的需求。

视频游戏系统,如Wii和PlayStation 2眼玩具是商用,廉价的虚拟现实意义系统,作为一种有效的辅助TNR用于中风患者(8- - - - - -10,17,18]。游戏提供了一个引人入胜的交互优化运动学习中是至关重要的(5),可以很容易地根据患者不同程度的麻痹性痴呆,类似于一些机器人和虚拟现实系统,但与CIT干预,只适合于高功能的手臂。三个机制假设占视频游戏在诱导神经可塑性的有效性。首先,游戏经常利用更多的能量比久坐不动的活动(19卒中后)这是很重要的因为个人通常不活跃(20.),和增强心血管健康可以提高大脑皮层可塑性(21,22]。其次,游戏提供了重要的双边实践机会,假设有效诱导重组contralesional汽车网络(23- - - - - -28]。最后,在比赛中,玩家将化身并发执行的活动在屏幕上提供可视化的生物反馈(18,29日),类似于使用镜像神经元网络技术卒中后(30.,31日]。这个网络包括壁和前运动皮层神经元的激活在实际运动和观察其他移动(32]。

在这项研究中,我们开发了一个新颖的方法,将商用视频游戏集成到TNR卒中后称为接触,增强neurorehabilitation:指导基于活动的游戏运动。本研究的目的是(1)检查可行性添加作为一个兼职TNR参与自然临床实践环境没有额外的技术治疗人员成本使用商用游戏设备;(2)检查是否通过参与游戏导致实践中完成改善上肢功能在卒中后的个体;(3)检查协变量的影响在参与游戏的功效,包括并发康复,数量的游戏时间,最初的运动和感觉功能,和慢性卒中后;(4)检查是否研究参与者发现游戏激励相比国内运动项目实践。

2。方法

2.1。研究设计

该研究机构审查委员会批准的人体研究克利夫兰诊所和克利夫兰州立大学,并从每个参与者获得知情同意。每个参与者同意参与这项研究。本研究利用混合方法的设计,用于解决定性的措施没有目标。1:可行性和没有目标。3:协变量分析。一个受试进行预测后续测试设计,符合基于社区参与的原则研究[33)是用于地址没有目标。2:改善上肢功能和没有目标。4:动机。没有对照组结果进行评估,评估实践自然临床实践环境。两个网站在一个地区卫生系统是利用,代表城市和郊区临床设置。

2.2。参与者

患者进入门诊物理和/或职业疗法或参与社区中风运动类都有资格参与。在这个试点研究,没有试图控制发生在并发门诊物理和/或职业治疗,但活动是符合当代的实践中所描述的朗et al。7和米勒et al。2),包括兼职教授等功能性电刺激。参加健身班完成心血管练习除了基本的伸展和加强活动。入选标准包括以下几点:(1)之间的涉及上肢轻偏瘫Brunnstrom阶段2 - 6;(2)≥3个月后中风;(3)足够的平衡来安全地坐在不支持的坐着,而参与视频游戏;(4)足够的认知和沟通技巧学习三个交易日内视频游戏;(5)能够独立发挥或支持人员帮助后设置。参与者排除如果他们混杂期间医疗干预的研究,如上肢注射肉毒杆菌。便利样本的16个参与者完成至少500分钟的游戏是包含在结果分析。试点调查,至少500分钟的游戏时间选择基于预期12日至16日会议的门诊康复是典型的显著改善发生之前,每个会话通常包括一个意思是36分钟的实际活动(7),导致432 - 576分钟的练习。参与者人口统计归纳如表1。

2.3。结果

基线,后续测试完成后使用的上肢部分Fugl-Meyer评估和狼运动功能测试主要结果措施在这个试点调查。二次中风的临床结果措施包括部分库存规模和内在动机的影响。详细的培训和管理手册开发和使用的所有FMA和WMFT评价者。在后续测试,评估者对基线结果也不清楚。

2.3.1。Fugl-Meyer评估(34]

的上肢运动部分Fugl-Meyer评估(FMA)是一个33-item测试评估反射的完整性和主动运动。FMA由以0 - 2的顺序量表(0 =不能执行,1 =执行部分,2 =执行完美),最大可能的66分。林等人的研究确定,菲利普-马萨同时效度高(35)、高评分者间信度(ICC = 0.96),和高两次试验法的可靠性(ICC = 0.99) (36]。最小临床重要的区别(MCID)上肢部分FMA由6.6点,或10%的总分66 (37]。菲利普-马萨的额外部分评估上肢的感觉,轻触的两项和4项本体感受。本节使用相同的0 - 2点顺序量表共有12点正常的感觉(34]。

2.3.2。沃尔夫运动功能测试(38]

狼电机的定时任务功能测试(WMFT)包括15项评估总值和精细运动任务。建立了心理属性,评分者间信度()和92.4%的内部一致性38]。林和他的同事们已经确定了MCID在亚急性中风(1.5到2秒39]。

2.3.3。中风的影响范围(40]

中风的影响规模3.0版本(SIS)是一种自我的生活质量测量,其中包括59质疑八域(强度、手功能、日常生活活动(ADL)、流动性、沟通、情感、记忆和思考,和参与)。SIS利用广告规模,利率每一项的难度。对于这个试点调查,反诽谤联盟(没有。(5)和手功能。7)部分被选为最反映变化预期结果的干预。林和他的同事建立了MCID水平反诽谤联盟和手函数分量表5.9和17.8点,分别为(41]。

2.3.4。内在动机量表(42]

内在动机的兴趣/享受内部氧化物库存(IMI)是一个自我报告测量组成的七项。每个项目在1到7级根据真正的参与者的语句。IMI在后续测试使用,比较兴趣/享受游戏相对于家庭锻炼计划。对于此举的有效性已经建立(42]。

2.4。干预

参与可以在以下方面有别于标准的视频游戏。首先,它使用一个游戏选择算法提供专注,仔细分级作业cognitive-perceptual-motor任务的重复练习。它提供高度个性化和指导练习玩视频游戏的形式来专门解决每个人的独特的星座是卒中后神经损伤。其次,它使用一个有限数量的游戏系统平台和游戏。第三,在神经肌肉康复临床医师的指导下,还支持人员的直接监督下进行,或者在这项研究中,学生,从而减少成本,同时保持练习的强度和质量。所有临床医生参与经历coinvestigators是neurorehabilitation专家(17-32多年的经验)。

2.4.1。游戏选择算法

一个游戏选择算法开发和使用在这个试点研究。第一步确定了具体和独特的卒中后每个人的需求。完成后的初步调查/评估临床医生,参与者和临床医生发明了一种现实的协作功能目标,获得一个从事致力于实践的一个重要因素(36,43,44]。接下来,临床医师完成目标的功能任务分析与评估目前的身体结构/功能障碍等局限性强,被动的活动范围(舞会),电机控制,感觉可能会限制功能/活动。限制汽车部件,如减少漂浮肩弯曲优先,以及关键交互nonmotor损伤,如参加或hemineglect能力减弱。游戏被选中的病人之间的桥梁的损伤和运动需要完成的功能目标。该算法允许障碍和任务组件上的准备工作在继续之前练习的实际任务,但是游戏本身总是的一部分有意义的活动。

为了有效地选择适当的游戏对于一个给定的参与者,游戏利用研究中分析了使用分类法代表多个连续的运动技能的困难(45)与表发达来识别这些马达组件为每一场比赛。第一组因素有关的环境要求玩游戏确认环境是否静止(即。打高尔夫球)或运动(即。,batting), and if successful play required force modulation and/or accuracy (i.e., archery). The second set of factors involving the body’s interaction with the task demands determined which upper extremity joints needed to move in what planes of motion in relation to gravity (i.e., antigravity shoulder flexion with elbow extension during bowling), whether the task needed specific types of grasp and hand/finger manipulation (i.e., drumming versus playing the guitar), if the task itself was continuous (i.e., boxing) or discrete (i.e., golf swing), and whether it required unilateral or bimanual dexterity (i.e., tennis versus canoeing). The ability to complete bimanual task training was another important feature considered in this model, since bimanual function is variable, utilized in more than 54% of hand activities [46),已被证明是一个有效的康复工具(23,24,26- - - - - -28]。用双手的技能进一步细分为四类:用双手的帮助(即。,two-handed activity such as golfing with hemiplegic hand ace wrapped to controller); yoked (i.e., baseball batting); reciprocal (i.e., driving); differing (i.e., playing the guitar). In addition to a game’s specific upper extremity motor demands, other critical nonmotor factors were considered. For example, cognitive demands were matched with the patient’s ability to understand and learn the game. Associated cardiovascular demands were assessed; in general, continuous tasks (i.e., boxing) that require the player to perform a movement without rest had higher demands than games composed of discrete tasks (i.e., bowling) where there is rest between repetitions. Other nonmotor domains included sensation/perception and trunk control/balance. Changes in these nonmotor areas were not specifically monitored outside of the sensory section of the FMA.

2.4.2。游戏系统平台和游戏

治疗师的知识不同的游戏选项是必不可少的合适选择。虽然足够数量的游戏是必要的,以满足不同个体的不同需求后中风,这是平衡的需要知道的各种游戏功能和要求。因此,游戏是选择从六个不同的光盘使用两个游戏系统平台之一,索尼PlayStation二世与它(游戏:玩,玩2,摇滚乐队)或任天堂Wii(游戏:Wii运动,Wii度假村,和Wii游戏),提供一个广泛的选择与不同程度和类型的困难。Wii控制器包含加速器驱动的多平面倾斜,旋转,和加速度运动,以及通过各种控制按钮。它可以是一个用USB相机,利用投影实时图像视觉生物反馈的球员到电视屏幕上。在虚拟环境下移动的球员认为自己是叠加在图像的实际背景9]。它可以提供更多的选项功能较差的人手臂和/或更多的认知缺陷,因为它没有必要激活基于重力感应手控制器或控制按钮控件。许多修改和道具开发使游戏更特定的任务,难度分级,个性化的人口(即异构。,扩大车轮在开车,覆盖了Wii控制器)未使用的按钮。图1显示一个人玩这个游戏Bubblepop与它在ps2,利用精密捏掌握而拿笔在屏幕上弹出气泡。

2.4.3。代表团支持人员

完成上述分析后,治疗临床医生使用一个目标记录形式作为沟通工具为学生完成所有参与者的干预。这种形式列出了合作目标,预防措施,主电机和辅助nonmotor目标,和一个游戏有可能解决这些目标列表以及任何需要修改。协助学生健康科学本科,研究生,博士学生物理治疗。学生们需要知道如何使用每个游戏系统和玩所有的游戏。培训手册是为此目的而开发的,作为一个快速参考故障排除在游戏会话。在游戏监督临床医生是永远存在的,但治疗其他病人。标准化的干预记录日志是用来跟踪什么游戏,每个游戏花费多少时间玩,修改游戏。

3所示。分析

魏克森讯号等级测试是用来计算差异Fugl-Meyer评估,沃尔夫运动功能测试,中风影响规模和内在动机的库存。分析了数据使用SPSS统计软件包版本18。菲利普-马萨MCIDs比较组意味着,WMFT, SIS (MCID不是可供IMI)。此外,对于这个试点研究,下列检查反是:(1)初始水平的手臂/手功能,以初始FMA评分,(2)卒中后时间(亚急性和慢性),(3)并发TNR,(4)的游戏时间,(5)的感觉。

4所示。结果

4.1。可行性

为游戏开发的算法选择基于个性化的目标和赤字部分中给出2是可行的。在一个给定的游戏会话由本科生和研究生,临床医生平均花费10分钟给予指导和协助游戏的选择和修改。总的来说,商用游戏选择满足需求的广泛的赤字卒中后修改。然而,它是重要的是监督临床医生以及学生了解不同的游戏选项。大约50%的参与者需要一些手的帮助学生在游戏会话。

4.2。改善上肢功能

表2总结了结果的均值和标准偏差的措施。菲利普-马萨的平均得分增加了8点(),这是大于6.6分MCID [37]。11秒的平均改善WMFT (每2)大于1.5 - MCID在亚急性中风39]。没有统计上的显著差异的两个分量表对SIS的兴趣:ADL ()和手功能()。

4.3。协变量分析

几个分析主要结果措施完成,菲利普-马萨和WMFT帮助描绘的入选标准计划的随机临床试验(RCT)。首先,菲利普-马萨和WMFT检查结果与初始手臂功能以FMA评分(图2)。结果的分析和结合研究卒中后手臂的回归函数(47,48),参与者被分成四组。参与者最初10和较低的(没有的分数。1和2)没有受益于干预,大多数人在其他三组(11-35;36-55;56 - 66)所做的改进。

为了确定卒中后时间是否会影响结果,参与者被分成亚急性(3 - 9月发布)或长期(> 9莫post)类别(3当他们开始游戏研究的基础上。图3表明,在亚急性集团取得了较大的进步,也改善了慢性组。

传统并发上肢肌肉神经康复的效果检查。所有的参与者都收到并发职业疗法(OT)组成的传统上肢神经肌肉康复,门诊物理治疗主要集中在下肢neurorehabilitation,平衡,和/或有氧训练,或正在参与一个健身班。见图4,而两组改善,那些接受传统并发上肢神经肌肉康复有更大的改进。

因为游戏的时间是自我选择的这个试点项目,其影响检查结果。参与者分组根据分钟的游戏时间如下:500 - 999分钟(56%的参与者),1000 - 1499分钟(25%的参与者)和1500分钟或更多(19%的参与者)。我们可以看到在图5,组织完成了最大数量的游戏显示最大的改善。没有发现显著差异之间的低收入和中等组游戏时间。

最后,图6说明了变化出现在参与者在菲利普-马萨与最初的感觉功能障碍。除了一个11的参与者显示改善的时候感觉postintervention测试。

4.4。动机

使用IMI动机实践评估。这是统计学意义(使用Wilcoxon signed-ranks测试)与5.3/7(平均增加家里锻炼计划6.4/7)()游戏。

5。讨论

在本试验研究中,我们发现,参与者高度参与游戏活动,从而提高员工的自愿参与这个辅助干预。反过来,这导致大量重复性的目标导向的完成实践水平很少获得传统门诊上肢neurorehabilitation [7]。虚拟现实文学的概念讨论了“存在”是一种积极、积极参与,发生在虚拟现实的体验(49]。我们的观察是一致的工作由兰特和他的同事(9)指出高的存在感在游戏的参与者。

是可行的使用进行协议提供大量的有意义的和现实的临床环境中参与实践。虽然不是正式测量在整个研究中,实践重复变化从每分钟只有少数像高尔夫球和保龄球游戏每分钟50多个重复的游戏,比如拳击和打鼓。游戏选择算法允许筹备工作障碍和任务组件作为一个有意义的活动进展之前练习的实际任务。这可能澄清最近讨论的有效性上肢任务实践(50- - - - - -53),因为我们假设的一个关键组件是有意义的和参与实践而不是任务特异性。额外的重要性在这个小试验样品是这种干预导致重大变化运动机能较差的个体功能上肢(初始FMA上肢分数11-35)之间除了那些高功能,包括一些手和手腕的运动。这些低功能个人不会候选人CIT (6]。目前,这些人的主要循证方法机器人和虚拟现实的干预措施通常是昂贵的,不是普遍可用的临床社区14,15,54]。参与协议,然而,使用成本较低,商业可用的视频游戏设备在临床可行的协议。在我们即将到来的随机临床试验,我们计划包括患者上肢FMA评分> 10在三个月以上的中风后自那些较低的运动机能似乎没有从协议中获益。可能一些基线水平的运动机能积极参与游戏干预是必要的。此外,单一功能个人很高(64/66)的初始FMA评分没有改进我们的运动结果的措施。因此,我们计划排除个人FMA评分> 63,因为一些游戏需要高水平的敏捷实践充分挑战这样的个体。

与同步上肢神经肌肉协调游戏康复试点研究改进的结果。因此,我们即将到来的审判使用参与协议将包括两个干预武器,每一个都有不同比例的并发上肢康复,为了更好的量化技术和辅助治疗的剂量必须导致临床上重要的运动功能的变化。它提供了一个新的用游戏的方式以降低成本大幅增加重复的练习机会比传统实践(7),同时保持高度个性化和有针对性的。

参与协议被发现具有成本效益的干预,很大程度上归因于利用学生和支持人员的能力。除了培养临床医生所需要的时间和人员,必须考虑设备的费用。我们可以只使用两个不同的游戏系统平台,Wii和PlayStation II,六种不同的游戏光盘两个系统。这提供了一个广泛的选择游戏选项,允许我们满足个人的需要各级部门的功能,提供可变性的练习机会,防止无聊,常常发生在完成一个任务重复。虽然是至关重要的治疗临床医生熟悉所有游戏选项,限制游戏选择意味着忙碌的医生可以学习不同的游戏选择合理的时间。

我们的数据分析发现一些意想不到的结果。首先,我们测量上肢感觉使用FMA作为一个潜在的协变量。我们发现11的12参与者感觉改进了菲利普-马萨赛后的这一部分损失。虽然我们知道感官功能是一个关键的组件在运动学习55),我们的研究文献中几乎没有共识关于干预改善卒中后的感觉56]。这些初步结果进行更系统的感官评价函数在我们即将到来的审判。第二,我们假设亚急性集团将显著提高慢性组以上。虽然这种模式出现,区别很小,支持这一理论,许多个人中风后上肢功能障碍学习不使用偏瘫的胳膊和手57),目前,我们不提供足够的干预措施在这个区域(7]。基于这些试验结果,我们将继续招收患者亚急性和慢性中风以来两组演示临床显著水平的变化。在这个门诊的便利样本代表人口的两个参与设施,一半的门诊参与者中风后至少6个月。最后,参与者并没有改变的一个领域是姐姐,这是一个反映了参与者的感知功能,而不是一个实际的函数(40]。检查的结果只有亚急性集团,我们测量的变化超出了5.9的MCID反诽谤联盟分段(从58.5增加到71),但不超过17.8的MCID分段(从42增加到44)(41]。这可以用这一事实来解释几个这些个体没有恢复功能的使用偏瘫的手。也,假设个人亚急性组可能变得更加意识到赤字的程度随着时间的推移,出院后回家。缺乏改变的慢性组可能是反映了一个更稳定的认知功能在长时间以来中风事件。

本研究有很多的局限性。作为飞行员临床结果的研究,没有控制组,没有控制并发疗法。此外,游戏的时间被每个参与者自我选择的。这些因素将会控制在我们即将到来的审判。剂量问题悬而未决的这项研究中,特别是自500 - 999分钟和1000 - 1499分钟的练习组发表了类似的收益。利用游戏的时间而不是实际练习重复可能占这一发现,自从之间存在大量重复的变化速度缓慢的游戏,比如高尔夫,保龄球和快节奏的游戏,比如拳击和剑战斗。一个基于重力感应系统被设计作为试点研究的一部分,将用于我们即将到来的审判为临床相关的量化所需的实践和功能改变(58]。根据这些初步数据,协议为我们即将到来的试验设计包括两个干预武器检查剂量的一个额外的小时的游戏十二周,相比一个小时的中文。这将提供总计720分钟的游戏时间或TNR结合两种TNR每周会议。权力分析已经完成在这些初步数据的非劣性的假设。后续测试会议一个月后完成游戏干预也将包括在内。

第二,尽管所有评级机构被训练和使用的详细管理手册FMA和WMFT发达,有多个评价者在这项研究中,评分者间信度并没有专门评估。协议对我们即将到来的审判包括盲法评估人员已标准化的管理措施来完成所有基线和postintervention测试结果。

第三,姿势稳定在这调查虽然没有正式评估改进被观察到,可能得益于游戏干预。这些观察体位稳定性的保证一个更系统化的评估计划后续个随机对照试验。

最后,接触的更客观的措施是必须的,作为一个与IMI上限效应可能会发生。据坊间传言,我们一群经验丰富的临床医师,很少观察到一定程度的参与传统神经康复期间见证了游戏。我们觉得IMI的结果可能是困惑的社会化发生在游戏而不是在家里锻炼。

6。结论

在这个试点调查中,我们发现,参与协议的使用在临床环境中是可行的。有统计上显著的改善上肢功能以上肢部分WMFT FMA和,和参与者动机使用这个游戏协议。剂量的游戏时间尚不清楚,但至少个人完成500分钟的演示的干预改善功能。在未来的工作中,参与协议将被用作并发上肢康复的一个附属物。

确认

这项工作是由教员研究发展格兰特和夏季学习格兰特,从克利夫兰州立大学。此外,我们要感谢的帮助多个本科,研究生,博士物理治疗来自克利夫兰州立大学的学生在实际的游戏辅助工作的参与者。最后,这个项目不可能完成没有协作,帮助,支持临床医生在克利夫兰诊所的主校区,莱克伍德医院。

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