Configuração para a avaliação quantitativa do movimento e da atividade muscular durante um teste virtual modificado de caixa e bloco

O movimento é como interagimos com o mundo. Embora as atividades cotidianas, como pegar um copo d’água ou caminhar para o trabalho, possam parecer simples, mesmo esses movimentos dependem de sinalização complexa entre o sistema nervoso central, músculos e^membros. Como tal, a independência pessoal e a qualidade de vida estão altamente correlacionadas ao nível de função dos membros de um indivíduo ^2,3. Danos neurológicos, como na lesão medular (LM) ou lesão de nervos periféricos, podem resultar em déficits motores permanentes, diminuindo assim a capacidade de executar até mesmo atividades simples da vida diária ^4,5. De acordo com o Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame, mais de 100 milhões de pessoas nos Estados Unidos apresentam déficits motores, sendo o AVC uma das principais causas ^6,7,8. Devido à natureza dessas lesões, os pacientes geralmente requerem cuidados prolongados nos quais a avaliação motora quantitativa e o tratamento remoto podem ser benéficos.

As práticas atuais para o tratamento de distúrbios do movimento geralmente exigem avaliação clínica inicial e contínua da função por meio da observação por especialistas treinados, como fisioterapeutas ou terapeutas ocupacionais. Os testes clínicos validados padrão geralmente exigem profissionais treinados para administrá-los, com restrições de tempo específicas e pontuação subjetiva de movimentos ou tarefas funcionais predefinidas. No entanto, mesmo em indivíduos saudáveis, movimentos idênticos podem ser realizados com combinações variadas de ângulos articulares. Este conceito é denominado redundância musculoesquelética.

Os testes clínicos funcionais muitas vezes não levam em conta a redundância individual subjacente à variabilidade entre os sujeitos. Para médicos e pesquisadores, distinguir entre variabilidade normal causada por redundância e alterações patológicas no movimento continua sendo um desafio. Avaliações clínicas padronizadas realizadas por avaliadores bem treinados utilizam sistemas de pontuação de baixa resolução para reduzir a variabilidade entre avaliadores e melhorar a validade do teste. No entanto, isso introduz efeitos teto, diminuindo a sensibilidade e a validade preditiva para indivíduos que podem ter déficits leves de movimento ^9,10. Além disso, esses testes clínicos não podem diferenciar se os déficits são causados pela mecânica corporal passiva ou coordenação muscular ativa, o que pode ser importante durante o diagnóstico inicial e ao projetar um plano de reabilitação específico para o paciente. Ensaios clínicos randomizados revelaram eficácia inconsistente de planos de tratamento formulados com base em evidências fornecidas por esses testes clínicos 11,12,13. Vários estudos enfatizaram a necessidade de métricas clínicas quantitativas e fáceis de usar que possam ser usadas para orientar o desenho de intervenções futuras^14,15.

Em estudos anteriores, demonstramos a implementação da avaliação automatizada do movimento usando dispositivos de captura de movimento do consumidor prontamente disponíveis no comprometimento do braço pós-AVC, bem como a avaliação da função do ombro após cirurgia torácica em pacientes com câncer de mama^16,17. Além disso, mostramos que o uso de momentos articulares ativos para estimar momentos musculares de movimentos ativos específicos é uma medida mais sensível de déficits motores após AVC em comparação com ângulos articulares¹⁸. A captura de movimento e a eletromiografia de superfície (EMG) podem, portanto, ser de importância crítica na avaliação de pacientes diagnosticados como assintomáticos por testes clínicos padrão, mas que ainda podem estar apresentando dificuldades de movimento, fadiga ou dor. Este artigo descreve um sistema que pode permitir a caracterização detalhada e quantitativa do movimento durante testes clínicos padrão para o desenvolvimento futuro de métodos para avaliação e reabilitação em casa em populações de pacientes com deficiência motora.

A realidade virtual (VR) pode ser usada para construir uma experiência de usuário imersiva enquanto modela tarefas diárias. Normalmente, os sistemas de RV rastreiam os movimentos das mãos do usuário para permitir interações simuladas com o ambiente virtual. O protocolo que descrevemos aqui usa produtos de RV de consumo para captura de movimento para quantificar a avaliação de déficits motores, semelhante a outros estudos que demonstram o uso de controladores de videogame prontos para uso na avaliação quantitativa do comprometimento após acidente vascular cerebral ou cirurgia no ombro^16,17. Além disso, a EMG é uma medida não invasiva da atividade neural subjacente à contração muscular¹⁹. Como tal, a EMG pode ser usada para avaliar indiretamente a qualidade do controle neural do movimento e fornecer uma avaliação detalhada da função motora. Danos musculares e nervosos podem ser detectados pela EMG, e distúrbios como distrofia muscular e paralisia cerebral são comumente monitorados por essa técnica^20,21. Além disso, a EMG pode ser usada para rastrear alterações na força muscular ou espasticidade, o que pode não ser evidente nas avaliações cinemáticas^22,23, bem como fadiga e coativação muscular. Métricas como essas são críticas para considerar o progresso da reabilitação 23,24,25.

O paradigma experimental descrito aqui busca alavancar uma combinação de RV e EMG para abordar as limitações das ferramentas tradicionais de avaliação clínica. Aqui, os participantes foram solicitados a realizar uma tarefa de Caixa e Bloco modificada (BBT)²⁶ usando objetos reais e em RV. A TCB padrão é uma ferramenta clínica usada na avaliação geral da função macroscópica dos membros superiores, na qual os indivíduos são solicitados a mover o maior número possível de blocos de 2,5 cm de um compartimento, sobre uma partição, para um compartimento adjacente em um minuto. Embora frequentemente usado para avaliar de forma confiável os déficits em pacientes com acidente vascular cerebral ou outras condições neuromusculares (por exemplo, paresia dos membros superiores, hemiplegia espástica), dados normativos também foram relatados para crianças e adultos saudáveis, com idades entre 6 e 89^{anos 26}. Uma avaliação virtual do movimento é usada para simular aspectos funcionais do teste clínico validado realizado na vida real. A RV é usada aqui para diminuir o hardware necessário, permitindo o fornecimento de instruções padronizadas e pontuação programada e automatizada. Dessa forma, a supervisão constante por profissionais treinados não seria mais necessária.

O BBT neste estudo foi simplificado para se concentrar em capturar o alcance e a preensão de um bloco de cada vez que aparece no mesmo local. Isso maximizou a reprodutibilidade dos movimentos e minimizou a variabilidade intersujeito nos dados registrados. Por fim, os fones de ouvido de realidade virtual podem ser adquiridos por apenas US$ 300 e têm o potencial de abrigar várias avaliações. Uma vez programado, isso diminuiria significativamente o custo associado à avaliação profissional típica e permitiria maior acessibilidade desses testes clínicos padrão e validados em ambientes clínicos e remotos/domésticos.