Allenamento della funzione cognitiva e della riabilitazione dell'arto superiore post-ictus utilizzando un sistema di formazione professionale digitale

Summary

L'attuale protocollo delinea come il sistema di formazione professionale digitale basato sulla realtà virtuale migliori la riabilitazione dei pazienti con deterioramento cognitivo e disfunzione dell'arto superiore a seguito di un ictus.

Abstract

La riabilitazione dell'ictus richiede spesso una terapia frequente e intensiva per migliorare il recupero funzionale. La tecnologia della realtà virtuale (VR) ha dimostrato il potenziale per soddisfare queste esigenze fornendo opzioni terapeutiche coinvolgenti e motivanti. Il sistema di formazione professionale digitale è un'applicazione VR che utilizza tecnologie all'avanguardia, tra cui schermi multi-touch, realtà virtuale e interazione uomo-computer, per offrire diverse tecniche di formazione per capacità cognitive avanzate e capacità di coordinazione occhio-mano. L'obiettivo di questo studio è stato quello di valutare l'efficacia di questo programma nel migliorare la funzione cognitiva e la riabilitazione degli arti superiori nei pazienti con ictus. L'allenamento e la valutazione consistono in cinque moduli cognitivi che coprono la percezione, l'attenzione, la memoria, il ragionamento logico e il calcolo, insieme all'allenamento della coordinazione occhio-mano. Questa ricerca indica che dopo otto settimane di formazione, il sistema di formazione professionale digitale può migliorare significativamente la funzione cognitiva, le capacità di vita quotidiana, l'attenzione e le capacità di cura di sé nei pazienti colpiti da ictus. Questo software può essere impiegato come ausilio riabilitativo che fa risparmiare tempo e clinicamente efficace per integrare le tradizionali sessioni di terapia occupazionale individuale. In sintesi, il sistema digitale di formazione professionale si mostra promettente e offre potenziali vantaggi finanziari come strumento per supportare il recupero funzionale dei pazienti colpiti da ictus.

Introduction

C'è un'alta incidenza, mortalità, tasso di disabilità e recidiva associati a ictus o incidente cerebrovascolare¹. A livello globale, l'ictus ha superato i tumori e le malattie cardiache diventando la seconda causa di morte ed è la causa principale^{in Cina.} Si prevede che l'incidenza e l'onere sociale dell'ictus aumenteranno significativamente nei prossimi anni con l'invecchiamento della popolazione. I sopravvissuti all'ictus possono continuare a manifestare menomazioni sensoriali, motorie, cognitive e psicologiche³. Gli effetti di un ictus possono includere la paralisi di un lato del corpo, inclusi viso, braccia e gambe, una condizione nota come emiplegia. Questa è la conseguenza più comune dell'ictus e ha un impatto significativo sulla qualità della vita delle persone⁴.

L'ictus rappresenta una minaccia significativa per la salute delle persone. A causa del danno al tessuto cerebrale, l'ictus e l'emiplegia possono provocare disfunzioni della mano, ostacolando le attività quotidiane dei pazienti (ADL) e diminuendo la loro qualità di vita⁵. La diminuzione della funzione dell'arto superiore, in particolare delle mani come parte distale del corpo, rappresenta la sfida più significativa nel recupero dell'arto superiore6. Pertanto, la riabilitazione funzionale è fondamentale. Inoltre, il 20%-80% dei pazienti colpiti da ictus sperimenta un deterioramento cognitivo, che porta a deficit di attenzione, memoria, linguaggio e capacità esecutive⁷.

Attualmente, la riabilitazione clinica dell'emiplegia dell'arto superiore si basa principalmente su un allenamento completo dell'arto superiore e su varie terapie occupazionali (ad esempio, trattamento con scatola a specchio⁸, sospensione⁹, stimolazione elettrica funzionale¹⁰, tra gli altri). Recentemente, la realtà virtuale e i videogiochi interattivi sono emersi come metodi di riabilitazione alternativi. Questi interventi possono facilitare la pratica ad alta capacità e ridurre le richieste di tempo dei terapisti¹¹. I sistemi di realtà virtuale si sono rapidamente evoluti in nuovi dispositivi commerciali che possono essere utilizzati per migliorare la funzione cognitiva e motoria degli arti superiori nei sopravvissuti all'ictus¹². Nonostante questi progressi, ci sono ancora strade inesplorate in questo campo.

Pertanto, questo studio mira a indagare gli effetti dell'allenamento riabilitativo dell'arto superiore combinato con la riabilitazione convenzionale dell'arto superiore sulla funzione cognitiva e motoria dell'arto superiore nei pazienti con ictus durante il periodo di recupero dell'emiparesi, in genere compreso tra le 6 e le 24 settimane iniziali dopo l'ictus incidente. Inoltre, esamineremo il suo impatto sulle capacità della vita quotidiana. Questa ricerca cerca di fornire prove preziose per l'applicazione clinica degli interventi robotici.

Protocol

Questo protocollo di studio ha ricevuto l'approvazione del comitato etico del First Affiliated Hospital dell'Università di Zhejiang (numero di approvazione IIT20210035C-R2) ed è stato ottenuto il consenso informato da tutti i partecipanti. È stato condotto uno studio sperimentale che impiega la quasi-randomizzazione, il single-blinding e un gruppo di controllo per valutare la fattibilità e l'efficacia del programma. 24 pazienti ricoverati nel reparto di medicina riabilitativa del Primo Ospedale Affiliato dell'Università di Zhejiang sono stati invitati a partecipare a questo esperimento. I criteri di inclusione comprendevano pazienti con ictus confermati dalla tomografia computerizzata (TC) o dalla risonanza magnetica (MRI), di età compresa tra 30 e 75 anni, 6-24 settimane dopo l'ictus, un punteggio della Montreal Cognitive Rating Scale (MoCA) <26¹³, disfunzione dell'arto superiore¹⁴, emiplegia unilaterale, stadio Brunnstrom 3-6 per la capacità di seduta¹⁵ e cooperazione per la valutazione e il trattamento. I criteri di esclusione includevano una storia di disturbi cognitivi, disfunzione degli organi maggiori, disturbi della vista o dell'udito, comportamento mentale anormale o uso di farmaci antipsicotici, spasticità grave (scala di Ashworth 3-4)¹⁶ e sublussazione della spalla o grave dolore agli arti superiori.

1. Disegno dello studio

1. Dividere tutti i pazienti nel gruppo di controllo e nel gruppo sperimentale (12 in ciascun gruppo) secondo il metodo² della tabella dei numeri casuali.
   NOTA: Prima dell'esperimento, le seguenti valutazioni sono state completate da un terapista occupazionale esperto per tutti i pazienti: la valutazione cognitiva di Montreal (MoCA)¹³, la scala degli arti superiori della valutazione Fugl-Meyer (FMA-UE)¹⁴ e l'indice di Barthel modificato (MBI)¹⁷.
2. Verificare e confermare che i pazienti del gruppo sperimentale siano stati sottoposti a terapia farmacologica convenzionale, compresi i farmaci per antipertensivi, antidiabetici, antiaggreganti, agenti regolatori dei lipidi, ecc., come prescritto dai rispettivi medici.
   1. Inoltre, assicurati che abbiano ricevuto 30 minuti di formazione di routine sulla terapia occupazionale ogni giorno, compreso l'allenamento delle funzioni cognitive e l'allenamento delle funzioni degli arti superiori. Inoltre, confermano di aver dedicato 30 minuti al giorno al sistema di formazione professionale digitale per una durata di 8 settimane.
      NOTA: Il termine "terapia farmacologica convenzionale" si riferisce ai farmaci standard prescritti per la cura post-ictus e i farmaci specifici possono variare tra pazienti e cliniche.
3. Assicurarsi che i pazienti del gruppo di controllo ricevano la terapia occupazionale di routine (OT) per 1 ora al giorno, in combinazione con la terapia farmacologica convenzionale.
4. Implementare l'allenamento delle funzioni cognitive di routine su misura per i tipi di deterioramento cognitivo dei pazienti seguendo i passaggi seguenti:
   NOTA: Sia il gruppo di controllo che il gruppo sperimentale di pazienti ricevono questi addestramenti.
   1. Per la disfunzione della memoria: guidare i pazienti a impegnarsi in attività come discutere di immagini, recitare paragrafi, esercizi di memoria del percorso e ricordare trame di vita.
   2. Per la disfunzione dell'attenzione: istruire i pazienti a partecipare a corsi di tracciamento oculare, esercizi di classificazione dei numeri e corsi di riconoscimento delle immagini simili.
   3. Per la discalculia: Chiedi ai pazienti di eseguire semplici esercizi di addizione e sottrazione che coinvolgono numeri inferiori a 50, insieme ad attività come lo shopping e l'addestramento alla simulazione finanziaria.
   4. Per i disturbi visuospaziali: guidare i pazienti attraverso attività come accatastare la legna, risolvere puzzle, disegnare e girare oggetti.
   5. Per la disfunzione esecutiva: guidare i pazienti in attività come origami, creazione di manuali, pittura, innaffiare fiori e altro.
   6. Per la disfunzione del pensiero e del ragionamento: guidare i pazienti nella classificazione degli articoli, nell'organizzazione dei numeri, nella simulazione della spesa al supermercato, nel passaggio dal ragionamento generale al ragionamento specifico.
5. Istruire i pazienti a impegnarsi in esercizi funzionali convenzionali dell'arto superiore, che comprendono movimenti passivi e dominanti di ciascuna articolazione dell'arto superiore. Ciò include attività come l'allenamento dei rulli, l'estrazione degli arti superiori, il lancio e la presa della palla e l'allenamento del controllo per i movimenti di spalle, gomiti e polsi.
   1. Inoltre, includi la pronazione e la supinazione dell'avambraccio, i movimenti fini delle dita e l'allenamento alla flessibilità di coordinazione, come l'uso di una tavola a spillo e l'avvitamento delle viti.
      NOTA: L'allenamento alla vestizione e allo spogliarello, l'applicazione di attrezzature di auto-aiuto e altri esercizi per migliorare la capacità delle attività della vita quotidiana dovrebbero concentrarsi principalmente sul lato interessato, con un'appropriata incorporazione del lato sano per aiutare nell'allenamento del lato interessato. Tutte le fasi sperimentali vengono condotte nella sala di riabilitazione del reparto. La formazione menzionata viene svolta 5 giorni a settimana per una durata di 8 settimane.

2. Processo formativo del sistema digitale di formazione professionale

NOTA: Solo il gruppo sperimentale riceve questi addestramenti.

1. Istruire il paziente a stare in piedi o seduto davanti al dispositivo (Figura 1) e regolare il display su un'altezza e un angolo di inclinazione appropriati, consentendo un facile accesso alle mani del paziente per toccare lo schermo.
2. Crea un profilo personalizzato per ogni paziente, incluso il nome completo, l'età, il numero di identificazione del ricovero, la diagnosi e altri dettagli medici rilevanti.
3. Selezionare il programma di allenamento appropriato in base al tipo di deterioramento cognitivo del paziente e alla forza muscolare residua degli arti superiori. Impostare i parametri per ciascun programma, ad esempio la durata dell'allenamento, il livello di difficoltà e il lato sinistro o destro (Figura 2).
4. Spiegare e dimostrare il metodo operativo corretto per ogni programma per garantire che il paziente comprenda appieno lo scopo della formazione.
5. Condurre l'allenamento delle funzioni cognitive.
   1. Per i pazienti con disfunzione della memoria, seguire il processo di formazione come indicato di seguito.
      NOTA: Se il paziente ha una disfunzione della memoria, i terapisti possono scegliere tra le seguenti procedure di allenamento: "Rapid Matching Training", "Memory Matrix Training" e "Card Memory Training".
      1. Rapid Matching Training: fare clic sulle immagini sullo schermo e chiedere al paziente di ricordare l'immagine precedente. Quindi chiedere al paziente di fare clic sul pulsante Icona per confermare se l'immagine corrente corrisponde a quella precedente.
      2. Memory Matrix Training: fare clic per far lampeggiare tre quadrati luminosi in punti diversi della matrice dello schermo. Quindi, fai clic per scurire tutti i quadrati e chiedi al paziente di fare clic sui quadrati luminosi.
      3. Card Memory Training: fare clic per visualizzare due immagini sullo schermo e quindi capovolgerle . Istruire il paziente a trovare la scheda bersaglio che corrisponde a quella mostrata sullo schermo.
   2. Per i pazienti con disfunzione dell'attenzione, eseguire il seguente processo di formazione.
      NOTA: Per i pazienti con disfunzione dell'attenzione, selezionare una delle seguenti procedure di addestramento: "Allenamento delle capacità di reazione", "Addestramento alla corrispondenza dei colori", "Gioco Whack-A-Mole" e "Allenamento della memoria delle carte".
      1. Addestramento all'abilità di reazione: quando una torta cade sopra l'avatar dei cartoni animati, istruisci il paziente a fare clic rapidamente sul pulsante di cattura per evitare che la torta colpisca la testa.
      2. Allenamento per l'abbinamento dei colori: quando la palla sopra la pista è vicina al centro del cerchio, guida il paziente a fare clic sul colore corrispondente per far rimbalzare la palla, due o quattro battiti a seconda della difficoltà.
      3. Gioco Whack-A-Mole: Introduci un gioco in cui il cattivo attraversa la terra, o il gopher sporge la testa. Chiedi al paziente di fare clic e colpire il cattivo o il gopher per guadagnare punti gioco.
      4. Card Memory Training: visualizza le informazioni sulla carta, capovolgi la scheda e cambiane la posizione. Chiedere al paziente di trovare e fare nuovamente clic sulla scheda target in base ai requisiti specificati.
   3. Per i pazienti con compromissione della matematica e della capacità di giudizio, condurre il seguente processo di formazione.
      NOTA: Quando il paziente ha problemi di calcolo e di giudizio, i terapeuti dovrebbero scegliere programmi come "Sasso-Carta-Forbici", "Addestramento al ragionamento aritmetico", "Addestramento allo smistamento e alla raccolta" e "Gioco di pesca".
      1. Sasso-Carta-Forbici: Visualizza un gesto della mano sinistra-destra sullo schermo e chiedi al paziente di esprimere un giudizio rapido, facendo clic per determinare se vince la mano sinistra, vince la mano destra o è un pareggio.
      2. Addestramento al ragionamento aritmetico: istruire il paziente a calcolare il problema aritmetico sullo schermo e confrontarlo con il numero, selezionando il pulsante maggiore di, minore o uguale . Aumenta la difficoltà del problema aritmetico con il livello di difficoltà dell'impostazione.
      3. Formazione per lo smistamento e il prelievo: chiedere al paziente di prelevare e fare clic sul tipo e sulla quantità appropriati di articoli dall'elenco in base ai requisiti nell'angolo in alto a sinistra.
      4. Gioco di pesca: Seguendo le informazioni richieste, istruire il paziente a fare clic sullo schermo per catturare un tipo e un numero specifici di pesci per guadagnare punteggi di gioco.
   4. Per i pazienti con disturbo visuospaziale, condurre le seguenti sessioni di allenamento.
      NOTA: Le seguenti procedure di allenamento sono adatte per i pazienti con disturbi visuospaziali: "Addestramento alla negligenza unilaterale", "Addestramento al puzzle", "Allenamento alla combinazione di immagini".
      1. Addestramento alla negligenza unilaterale: fare clic in base alle istruzioni video per controllare il pesce rosso che nuota con le dita e mangiare il maggior numero possibile di pesci.
      2. puzzle puzzle: fare clic e mettere i pezzi rotti del puzzle nella posizione corretta in modo che formino di nuovo un'immagine completa.
      3. Allenamento per la combinazione di immagini: seleziona le immagini appropriate da varie forme e colori a sinistra e posizionale nella posizione corretta a destra per combinarle e formare un motivo specifico.
   5. Per i pazienti con disfunzione esecutiva, condurre le seguenti sessioni di formazione.
      NOTA: I pazienti con disfunzione esecutiva possono scegliere il programma "Cucina Virtuale". I pazienti possono completare gradualmente il processo di produzione di "pomodoro strapazzato e uova" virtualmente sotto la guida del sistema. I passaggi specifici sono i seguenti:
      1. Preparare i materiali alimentari: Istruire il paziente ad aprire virtualmente (sullo schermo) il rubinetto, pulire i pomodori, tagliare i pomodori a pezzi e posizionarli sul piatto. Quindi, metti le uova nella ciotola e mescolale.
      2. Cucinare: Istruire i pazienti ad accendere il fornello, versare l'olio da cucina, versare le uova sbattute e poi aggiungere i pomodori.
      3. Servire le pietanze: Al termine, guidare il paziente a spegnere il fuoco e trasferire la pietanza cotta sulla piastra.
   6. Per i pazienti con disfunzione del pensiero e del ragionamento, eseguire quanto segue.
      NOTA: Se il paziente ha difficoltà concettuali e di denominazione, scegliere tra "Addestramento alla denominazione", "Esercizio di memoria delle carte" e "Addestramento alla differenziazione degli oggetti".
      1. Formazione sulla denominazione: guida i pazienti a trovare e fare clic sull'immagine corretta tra più immagini in base ai requisiti delle informazioni testuali e del suono, oppure scegli e fai clic sul nome corretto dell'elemento in base alle istruzioni di informazioni sull'immagine.
      2. Esercizio di memoria delle carte: tra le carte che appaiono sullo schermo, chiedi ai pazienti di trovare e fare clic su quella che è uguale a quella nella mano dell'omino dei cartoni animati nell'angolo in alto a destra.
      3. Addestramento alla differenziazione degli oggetti: tra le diverse colonne di forme che appaiono sullo schermo, chiedi ai pazienti di identificare e fare clic su quella che è unica e diversa dalle altre.
6. Condurre l'allenamento funzionale dell'arto superiore.
   1. Allenare i pazienti con esercizi ausiliari o esercizi con una sola mano.
      NOTA: Se l'arto interessato non è in grado di completare l'allenamento da solo, chiedere alla mano sana di tenere l'arto interessato e completare l'addestramento ausiliario. Una volta che l'arto interessato riacquista un certo livello di forza muscolare, è possibile iniziare l'allenamento con una sola mano. Le seguenti procedure di allenamento sono adatte per esercizi ausiliari o esercizi con una sola mano: "Esercizio di disegno", "Viaggio musicale", "Camminare nel labirinto".
      1. Esercizio di disegno: in base alle istruzioni del percorso che appaiono sullo schermo, istruire i pazienti a disegnare linee o contorni specifici del modello. Il sistema genererà automaticamente una bella immagine. Man mano che la difficoltà aumenta, considera di lasciare che il percorso scompaia e chiedi al paziente di delineare l'immagine a memoria.
      2. Viaggio musicale: chiedi al paziente di cancellare i quadrati grigi sullo schermo in sincronia con il ritmo della musica, trasformandoli in quadrati colorati. In questo modo si ottiene un'esperienza intensamente piacevole.
      3. Camminare nel labirinto: istruire il paziente a tenere la pallina nel labirinto e guidare la palla attraverso il labirinto per raggiungere il punto finale in cui si trova il diamante.
   2. Allenare i pazienti con esercizi di coordinazione a due mani.
      NOTA: Se l'arto interessato ha una buona forza muscolare, è possibile iniziare l'allenamento della coordinazione a due mani. Scegli procedure come "Balance Ball", "Fish Feeding Game", "Tiro con l'arco" e "Allenamento di coordinazione della reazione".
      1. Palla di equilibrio: Chiedi al paziente di posizionare i pugni sinistro e destro su entrambe le estremità della trave di equilibrio, che ha una piccola palla blu su di essa. Istruiscili a mantenere l'equilibrio ed evitare che la palla rotoli da entrambi i lati.
      2. Gioco di alimentazione dei pesci: istruire i pazienti a tenere premuto il mangime con una mano e fare clic sul piccolo pesce che nuota sullo schermo con l'altra mano per completare l'attività di alimentazione dei pesci.
      3. Pratica di tiro con l'arco: Guida il paziente a posizionare una mano sull'arco e l'altra sulla freccia, facendo clic e controllando la freccia in modo che colpisca perfettamente il bersaglio del bue.
      4. Allenamento di coordinazione della reazione: lasciare che la mano destra e sinistra del paziente tengano premuto il martello e clicchino alternativamente per colpire la pallina gialla , in modo simile al gioco del ping-pong, per allenare la coordinazione e la capacità di reazione del paziente.
         NOTA: Al termine della formazione per ogni procedura, lo strumento fornisce automaticamente un'analisi dei risultati dell'addestramento, memorizzandoli nella cartella esclusiva del paziente. Il terapeuta valuta l'effetto dell'allenamento del paziente confrontando i risultati ogni volta (Figura 3 e Figura 4).
7. Man mano che la funzione del paziente si riprende, chiedi al terapeuta di ricombinare regolarmente il programma di allenamento, regolando la difficoltà e la durata della procedura in base alle prestazioni del paziente.
   NOTA: Durante tutto il periodo di formazione, il terapeuta supervisiona l'intero processo di formazione del paziente, ascolta pazientemente le esigenze del paziente, assiste il paziente quando incontra difficoltà e offre lodi e incoraggiamento al completamento con successo delle attività di formazione.

3. Procedure di follow-up

1. Dopo 8 settimane di trattamento, condurre una rivalutazione di tutti i pazienti utilizzando MoCA, FMA-UE e MBI. Questa rivalutazione viene effettuata dallo stesso terapista occupazionale.
2. Analizzare statisticamente i dati raccolti dalle valutazioni pre e post allenamento per determinare la significatività dei risultati.
   NOTA: Sono stati utilizzati opportuni metodi statistici, a seconda della normalità della distribuzione dei dati, per valutare l'impatto del sistema digitale di formazione professionale sul recupero delle funzioni cognitive e motorie.

Results

In questo studio, sono stati arruolati 24 pazienti che presentavano disfunzione dell'arto superiore combinata con vari tipi di deterioramento cognitivo a seguito di un ictus. I tipi osservati di deterioramento cognitivo includevano amnesia, agnosia, disfunzione esecutiva, disturbi dell'attenzione, tra gli altri. Non sono state riscontrate differenze statisticamente significative tra i due gruppi in termini di sesso, età, durata della malattia e tipo di ictus (P > 0,05), come dettagliato nella Tabella ...

Discussion

È stato implementato un sistema di riabilitazione in realtà virtuale per supportare il recupero dei pazienti colpiti da ictus, utilizzando la più recente tecnologia multi-touch screen per migliorare il coinvolgimento della formazione, l'immersione, l'interattività e la concettualizzazione. Questo sistema fornisce un allenamento interattivo per il controllo motorio degli arti superiori che integra vista, udito e tatto. Include anche moduli di allenamento riabilitativo mirati alla memoria, all'attenzione, alla percezione s...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sistema digitale di formazione professionale FlexTable	Guangzhou Zhanghe Intelligent Technology Co., Ltd.	Osservazione sull'effetto riabilitativo dell'allenamento digitale OT sulla funzione cognitiva OT su pazienti con ictus con funzione di attenzione ridotta	Il sistema di allenamento operativo digitale FlexTable utilizza la più recente tecnologia multi-touch screen, la realtà virtuale e la tecnologia di interazione uomo-computer, integra una varietà di metodi di allenamento e fornisce un allenamento digitale avanzato sulla funzione cerebrale e sulla coordinazione occhio-mano
SPSS 25.0	IBM		https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25