Sanal modifiye edilmiş bir kutu ve blok testi sırasında hareket ve kas aktivitesinin kantitatif değerlendirmesi için kurulum

Hareket, dünyayla nasıl etkileşim kurduğumuzdur. Bir bardak su almak veya işe yürümek gibi günlük aktiviteler basit görünse de, bu hareketler bile merkezi sinir sistemi, kaslar ve uzuvlar arasındaki karmaşık sinyallere dayanır¹. Bu nedenle, kişisel bağımsızlık ve yaşam kalitesi, bireyin uzuv işlevinin seviyesi ile yüksek oranda ilişkilidir ^2,3. Omurilik yaralanması (SKY) veya periferik sinir yaralanmasında olduğu gibi nörolojik hasar, kalıcı motor eksikliklere neden olabilir ve böylece kişinin günlük yaşamın basit aktivitelerini bile gerçekleştirme yeteneğini azaltabilir ^4,5. Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü’ne göre, Amerika Birleşik Devletleri’nde 100 milyondan fazla insan motor eksiklikler yaşamaktadır ve inme önde gelen nedenlerden biridir ^6,7,8. Bu yaralanmaların doğası gereği, hastalar genellikle kantitatif motor değerlendirme ve uzaktan tedavinin faydalı olabileceği uzun süreli bakıma ihtiyaç duyarlar.

Hareket bozukluklarını tedavi etmek için mevcut uygulamalar genellikle fiziksel veya mesleki terapistler gibi eğitimli uzmanlar tarafından gözlem yoluyla fonksiyonun hem ilk hem de devam eden klinik değerlendirmesini gerektirir. Standart olarak doğrulanmış klinik testler genellikle, belirli zaman kısıtlamaları ve önceden tanımlanmış hareketlerin veya fonksiyonel görevlerin öznel puanlaması ile bunları uygulamak için eğitimli profesyoneller gerektirir. Bununla birlikte, sağlıklı bireylerde bile, eklem açılarının değişen kombinasyonları ile aynı hareketler gerçekleştirilebilir. Bu kavram kas-iskelet sistemi fazlalığı olarak adlandırılır.

Fonksiyonel klinik testler genellikle denekler arası değişkenliğin altında yatan bireysel fazlalığı hesaba katmaz. Hem klinisyenler hem de araştırmacılar için, fazlalığın neden olduğu normal değişkenlik ile hareketteki patolojik değişiklikler arasında ayrım yapmak bir zorluk olmaya devam etmektedir. İyi eğitimli değerlendiriciler tarafından gerçekleştirilen standartlaştırılmış klinik değerlendirmeler, değerlendiriciler arası değişkenliği azaltmak ve test geçerliliğini artırmak için düşük çözünürlüklü puanlama sistemlerini kullanır. Bununla birlikte, bu, tavan etkilerini ortaya çıkarır, böylece hafif hareket eksikliği olan denekler için duyarlılığı ve öngörücü geçerliliği düşürür ^9,10. Ayrıca, bu klinik testler, eksikliklerin pasif vücut mekaniğinden mi yoksa aktif kas koordinasyonundan mı kaynaklandığını ayırt edemez, bu da ilk tanı sırasında ve hastaya özgü bir rehabilitasyon planı tasarlanırken önemli olabilir. Randomize klinik çalışmalar, bu klinik testler tarafından sağlanan kanıtlara dayanarak formüle edilen tedavi planlarının tutarsız etkinliğini ortaya koymuştur 11,12,13. Çeşitli çalışmalar, gelecekteki müdahalelerin tasarımına rehberlik etmek için kullanılabilecek nicel, kullanıcı dostu klinik metriklere duyulan ihtiyacı vurgulamıştır^14,15.

Önceki çalışmalarda, meme kanseri hastalarında göğüs cerrahisi sonrası omuz fonksiyonunun değerlendirilmesinin yanı sıra, inme sonrası kol bozukluğunda hazır bulunan tüketici hareket yakalama cihazları kullanılarak otomatik hareket değerlendirmesinin uygulanmasını gösterdik^16,17. Ek olarak, belirli aktif hareketlerin kas momentlerini tahmin etmek için aktif eklem momentlerinin kullanılmasının, eklem açılarına kıyasla inme sonrası motor eksikliklerin daha hassas bir ölçüsü olduğunu gösterdik¹⁸. Bu nedenle, hareket yakalama ve yüzey elektromiyografisi (EMG), standart klinik testlerle asemptomatik olarak teşhis edilen, ancak yine de hareket güçlüğü, yorgunluk veya ağrı yaşayabilen hastaların değerlendirilmesinde kritik öneme sahip olabilir. Bu makale, hareket bozukluğu olan hasta popülasyonlarında evde değerlendirme ve rehabilitasyon yöntemlerinin gelecekteki gelişimi için standart klinik testler sırasında hareketin ayrıntılı ve kantitatif karakterizasyonunu sağlayabilecek bir sistemi açıklamaktadır.

Sanal gerçeklik (VR), günlük görevleri modellerken sürükleyici bir kullanıcı deneyimi oluşturmak için kullanılabilir. Tipik olarak, VR sistemleri, sanal ortamla simüle edilmiş etkileşimlere izin vermek için kullanıcının el hareketlerini izler. Burada tanımladığımız protokol, inme veya omuz cerrahisi sonrası bozulmanın kantitatif değerlendirmesinde kullanıma hazır video oyun denetleyicilerinin kullanımını gösteren diğer çalışmalara benzer şekilde, motor açıkların değerlendirmesini ölçmek için hareket yakalama için tüketici VR ürünlerini kullanır^16,17. Ek olarak, EMG, kas kasılmasının altında yatan nöral aktivitenin invaziv olmayan bir ölçüsüdür¹⁹. Bu nedenle, EMG, hareketin nöral kontrolünün kalitesini dolaylı olarak değerlendirmek ve motor fonksiyonun ayrıntılı bir değerlendirmesini sağlamak için kullanılabilir. Kas ve sinir hasarı EMG ile tespit edilebilir ve kas distrofisi ve serebral palsi gibi bozukluklar bu teknik kullanılarak yaygın olarak izlenir^20,21. Ayrıca, EMG, kinematik değerlendirmelerde^22,23 belirgin olmayabilecek kas gücü veya spastisitedeki değişikliklerin yanı sıra yorgunluk ve kas koaktivasyonunu izlemek için kullanılabilir. Bu gibi metrikler rehabilitasyon ilerlemesini dikkate almada kritik öneme sahiptir 23,24,25.

Burada açıklanan deneysel paradigma, geleneksel klinik değerlendirme araçlarının sınırlamalarını ele almak için VR ve EMG’nin bir kombinasyonundan yararlanmayı amaçlamaktadır. Burada, katılımcılardan gerçek nesneleri kullanarak ve VR’de değiştirilmiş bir Kutu ve Blok görevi (BBT)²⁶ gerçekleştirmeleri istendi. Standart BBT, brüt üst ekstremite fonksiyonunun genel değerlendirmesinde kullanılan ve deneklerden bir bölmeden bir bölme üzerinden bir dakika içinde bitişik bir bölmeye mümkün olduğunca çok sayıda 2,5 cm’lik bloğu hareket ettirmelerinin istendiği klinik bir araçtır. Genellikle inme veya diğer nöromüsküler rahatsızlıkları olan hastalarda (ör., üst ekstremite parezi, spastik hemipleji) eksiklikleri güvenilir bir şekilde değerlendirmek için kullanılırken, 6-89 yaş arası sağlıklı çocuklar ve yetişkinler için de normatif veriler bildirilmiştir²⁶. Gerçek hayatta gerçekleştirilen doğrulanmış klinik testin işlevsel yönlerini simüle etmek için sanal bir hareket değerlendirmesi kullanılır. VR burada, standartlaştırılmış talimatların ve programlanmış, otomatik puanlamanın sağlanmasına izin verirken gerekli donanımı azaltmak için kullanılır. Bu nedenle, eğitimli profesyoneller tarafından sürekli denetim artık gerekli olmayacaktır.

Bu çalışmadaki BBT, aynı yerde görünen bir blokun her seferinde ulaşmasını ve kavranmasını yakalamaya odaklanacak şekilde basitleştirilmiştir. Bu, hareketlerin tekrarlanabilirliğini en üst düzeye çıkardı ve kaydedilen verilerdeki denekler arası değişkenliği en aza indirdi. Son olarak, sanal gerçeklik kulaklıkları 300 $ gibi düşük bir fiyata satın alınabilir ve birden fazla değerlendirmeye ev sahipliği yapma potansiyeline sahiptir. Bir kez programlandıktan sonra, bu, tipik profesyonel değerlendirme ile ilişkili maliyeti önemli ölçüde azaltacak ve hem klinik hem de uzaktan/ev ortamlarında bu standart, doğrulanmış klinik testlerin erişilebilirliğinin artmasına izin verecektir.