Virtuální realita v rehabilitaci pacientů po CMP

Cílem následujícího příspěvku je náhled do problematiky neurorehabilitace ve virtuální realitě (VR) po prodělané cévní mozkové příhodě (CMP). Podkladem je rešerše v databázích PubMed, SAGE Journals a Cochrane s využitím prací publikovaných v období mezi lednem 2016 a prosincem 2022.

Úvod

Po prodělané cévní mozkové příhodě (CMP) dochází k podstatnému ovlivnění (snížení) kvality života. Uvádí se, že 33–42 % pacientů potřebuje 3–6 měsíců po CMP pomoc při každodenních aktivitách. Z nich 36 % má trvalé následky i po 5 letech od CMP. Kromě motorických deficitů se u více než 40 % osob, jež CMP přežily, objevují kognitivní poruchy. Mezi další následky patří smyslové poruchy, poruchy řeči, únava, deprese, polykací obtíže, poruchy chůze, narušení rovnováhy a koordinace způsobené CMP [4].

Obecným cílem neurorehabilitace je zlepšení aktivit v běžném životě a zvýšení sociální integrace. K podpoře neuroplasticity jsou nezbytné včasné zahájení rehabilitace, vysoký počet opakování (repetice) a vysoká intenzita úkolově specifického tréninku (task-specific training). Metody založené na tréninku jsou však často únavné, náročné na lidské zdroje a vyžadují specializované zařízení nebo vybavení [5]. Úspěch tzv. konvenční rehabilitace vyžaduje jak aktivní účast na terapii, tak dodržování pravidelného cvičení v domácím prostředí. Proces rehabilitace se může prodloužit, pokud pacient ztratí zájem a je-li nedostatek lidských a technických zdrojů.

V této souvislosti tak může mít pozitivní dopad na rehabilitaci motorických a kognitivních funkcí kombinace tradičních rehabilitačních technik s využitím nových technologií, např. robotiky, rozhraní mozek – počítač, neinvazivních mozkových stimulátorů, neuroprotéz a nositelných zařízení pro analýzu pohybu [8].

Podstata virtuální reality

V posledních dvou desetiletích se odborná veřejnost ve snaze řešit náklady a zvýšit zapojení pacientů do procesu rehabilitace obrací k VR a herním přístupům [3]. VR je definována jako „využití interaktivních simulací vytvořených pomocí počítačového hardwaru a softwaru, které uživatelům umožňují zapojit se do prostředí, jež vypadá a působí podobně jako objekty a události v reálném světě“ [5].

Terapie za pomoci VR může být realizována prostřednictvím tzv. plně imerzivního zážitku (úplná integrace jedince do virtuálního prostředí prostřednictvím trojrozměrné technologie s použitím displeje umístěného na hlavě), může být také semiimerzivní (trojrozměrná technologie s použitím vysoce výkonného grafického počítačového systému spojeného s velkou plochou pro zobrazení vizuální scény bez použití displeje umístěného na hlavě) nebo neimerzivní (dvojrozměrná technologie s klávesnicí, myší, snímači pohybu a dalšími externími zařízeními) [14].

Prostřednictvím simulovaného prostředí ve VR jsou poskytovány různé formy zpětné vazby – vnitřní (hmatové, proprioceptivní a kinestetické) a vnější (zrakové a sluchové) – v reálném čase se získáním okamžitých výsledků, které vedou ke zvýšení prožitku a zlepšení motorického učení. VR umožňuje vytvořit individualizovaný motorický trénink s vysokou úrovní opakování a variability [1]. 

VR v neurorehabilitaci

Zásadním poznatkem pro vývoj neurorehabilitace v prostředí VR byl objev neuronů se zrcadlovými vlastnostmi nacházejících se v rozsáhlých oblastech mozku souvisejících s motorikou, a to včetně suplementární motorické oblasti (SMA), premotorické kůry, primární motorické kůry a kortikální oblasti primárně nesouvisející s motorikou, včetně středního frontálního gyru, horního a dolního temenního gyru [10]. Jak uvádějí Rizzolatti a Sinigaglia, zrcadlový mechanismus je základním principem fungování mozku. Zrcadlové neurony jsou aktivovány jak při provádění určité motorické činnosti, tak při pozorování jejího provádění jinou osobou [12].

Neurorehabilitace ve VR využívá specifického virtuálního prostředí, robotických rozhraní nebo komerčních herních systémů [9]. Metaanalýza z roku 2019 prokázala dosažení většího efektu v rehabilitaci pacientů po CMP při aplikaci virtuálního systému přizpůsobeného konkrétním požadavkům na zlepšení funkce a aktivity horních končetin než konvenční rehabilitační postupy v odpovídajícím dávkování, nicméně komerční herní systémy toto nepotvrdily [7].

Srovnání konvenční rehabilitace a rehabilitace ve VR

Prováděné studie se zaměřují na několik aspektů týkajících se účinnosti (efektu) VR v rehabilitaci po prodělané CMP. Nejvíce studií je věnováno motorickým deficitům, zejména na horních končetinách (HK), dále poruchám chůze a rovnováhy. Byly provedeny také studie cílené na kognitivní funkce, poruchy řeči a kvalitu života.

V metaanalýze 38 studií z roku 2019 hodnotící účinnost intervencí založených na VR a hrách na zlepšení funkce HK po CMP bylo prokázáno téměř 29% zlepšení, a to zejména v akutním a subakutním stadiu po CMP (< 6 měsíců). Výrazně větší efekt pak přinesly herní intervence oproti virtuálním systémům, které postrádaly herní složku a poskytovaly pouze prostou zpětnou vazbu. Navzdory očekávání nedošlo k většímu zlepšení u intervencí ve VR s vyšším dávkováním (tj. počet opakování za dobu provádění úkolu a doby provádění úkolu) [3].

Studie z roku 2020 zmiňuje rozporuplné důkazy týkající se načasování, dávkování a způsobu aplikace zvýšené dávky robotiky, VR nebo opakovaného cvičení a naznačuje potřebu zkoumat jak trénink s vysokým objemem, tak způsob tréninku během prvních měsíců po CMP. Cílem této studie bylo empiricky ověřit nezodpovězené otázky týkající se parametrů intenzivního tréninku s vysokým dávkováním a optimálního načasování intenzivního robotického motorického tréninku v prvních 2 měsících po CMP především na zlepšení funkce hemiparetické ruky [11].

Cílem systematického review a metaanalýzy z roku 2019 bylo zjistit u pacientů s chronickou CMP (> 6 měsíců po CMP), zda je trénink ve VR stejně účinný na zlepšení funkce HK, dolních končetin (DK) a celkových funkčních schopností. Bylo zahrnuto 21 studií s celkem 562 pacienty, srovnány byly skupiny s rehabilitací ve VR a bez ní. Rehabilitační trénink ve VR zlepšil funkce DK včetně rovnováhy a chůze v podobné míře jako funkce HK, zlepšil rovněž celkové funkční schopnosti. Poměrně silný účinek byl pozorován na svalové napětí a svalovou sílu, mírný až slabý účinek na každodenní činnosti (ADL), rozsah pohybu kloubů, chůzi, rovnováhu, funkci a kinematiku. Ovšem počet studií zahrnutých do analýzy zkoumajících efekt VR na ADL byl velmi malý [5].

V roce 2020 bylo provedeno systematické review a metaanalýza 32 studií (20 randomizovaných a 12 nerandomizovaných) zahrnujících celkem 809 osob. Byly hodnoceny časoprostorové parametry chůze během tréninku ve VR ve srovnání s konvenční terapií chůze. Metaanalýza sledovala, zda je kombinovaný trénink chůze pomocí VR a roboticky asistované rehabilitace (RAR) lepší než samotný trénink chůze pomocí VR nebo RAR. Z analýzy vyplynuly důkazy o větším účinku tréninku chůze ve VR, který se projevil ve všech časoprostorových parametrech chůze, jako je rychlost chůze, kroková frekvence a délka kroku (středně velké zvýšení účinku) [2].

V neurozobrazovací studii z roku 2017 bylo zjištěno, že výraznější zlepšení výkonnosti chůze po tréninku ve VR souvisí s vyšší aktivací oblastí mozku spojených s motorickým plánováním a prováděním, konkrétně s aktivací v somatosenzoricko-motorické kůře a suplementární motorické oblasti. V mnoha zahrnutých studiích se uvádělo zlepšení statické a dynamické rovnováhy při využití VR (zlepšení na balanční škále dle Bergové, v testu Timed Up and Go a funkčním testu dosahu). Středně velké až velké standardizované účinky terapie ve VR na rychlost chůze, délku kroku a krokovou frekvenci byly zjištěny se současným využitím RAR ve srovnání se samotnou RAR [15].

Rovněž metaanalýza z roku 2016 zahrnující 16 randomizovaných studií se 428 účastníky prokázala u pacientů po CMP, kteří absolvovali rehabilitaci ve VR, významné zlepšení na balanční škále dle Bergové a testu Timed Up and Go ve srovnání s těmi, kteří se rehabilitace ve VR neúčastnili [6].

Systematické review a metaanalýza z roku 2021 zařadily 73 studií s 1617 zúčastněnými osobami (819 ve skupině s VR, 798 v kontrolní skupině) s cílem uspořádat a porovnat dostupné údaje týkající se účinnosti různých typů VR v rehabilitaci po CMP a shrnout jejich vliv na motorické, senzorické a kognitivní poruchy. Z analýzy vyplynulo, že VR zlepšuje motorické schopnosti včetně chůze, rovnováhy, smyslových a kognitivních poruch. To však nebylo potvrzeno v kvantitativní analýze. U pacientů zařazených do studie v akutním stadiu CMP nebyly prokázány signifikantní rozdíly pro experimentální skupinu ve srovnání se skupinou s konvenční rehabilitací; na rozdíl od pacientů zařazených po 6 měsících od CMP, u kterých došlo ke zlepšení funkčních schopností. Účinnou se ukázala také teleterapie u pacientů, kteří se nemohli dostavit do rehabilitačního zařízení. Mnoho ze zahrnutých studií však přineslo pouze neutrální výsledky (a sice, že intervence ve VR má podobný přínos jako konvenční terapie) nebo zjistily absenci přínosu VR vůči konvenční rehabilitaci. Možnými vysvětleními jsou heterogenita analyzovaných studií, různé definice konvenční rehabilitace, pomalý nábor pacientů do studií a ve většině studií i zařazení pacientů v chronickém stadiu po CMP, ve kterém již zotavení probíhá pomaleji [4].

V roce 2020 byly publikovány systematické review a metaanalýza, jejichž cílem bylo shrnutí důkazů srovnávajících účinnost cvičení v imerzivní, semiimerzivní a neimerzivní VR na zlepšení kognice u osob po CMP s kontrolní skupinou. Do přehledu bylo zahrnuto 8 randomizovaných studií se 196 účastníky. Metaanalýza nepřinesla důkazy, že by intervence ve VR byly efektivnější než v kontrolních skupinách, a to z hlediska zlepšení globální kognice, pozornosti, paměti a jazyka. Limitem metaanalýzy byl malý počet zahrnutých studií a jejich vysoká heterogenita, takže nebylo možné provedení analýzy pro zjištění rozdílu účinků mezi jednotlivými podtypy VR, parametry intervence (frekvence, délka sezení, celková doba trvání) nebo podle různých oblastí kognice (globální kognice, pozornost, paměť, vizuospaciální schopnosti, exekutivní funkce a jazyk) [14]. 

Závěr

VR skýtá velký potenciál stát se běžnou součástí neurorehabilitačních programů u pacientů po CMP. Účinnost byla prokázána v různých stadiích po prodělání CMP a v různých věkových kategoriích. VR představuje bezpečnou a zároveň motivující formu terapie s řadou výhod. Ty spočívají například v možnosti vytvoření reálného prostředí umožňujícího procvičování simulováním skutečných aktivit denního života a situací, které by ve skutečném světě znamenaly pro pacienta riziko poranění či pádu.

Důležitým předpokladem účinnosti rehabilitace ve VR je výběr vhodného pacienta, který musí mj. aktivně spolupracovat a být motivovaný ke cvičení. Neměly by být přítomné závažné interní komorbidity, aktivní onkologické onemocnění, závažné ortopedické potíže nebo jiné neurologické onemocnění ovlivňující motorické schopnosti, kognici, komunikaci či smyslové vnímání.

Budoucí výzkum v oblasti VR u pacientů po CMP musí cílit jak na akutní, tak na subakutní stadia po CMP, součástí protokolů studií musejí být jasně definované parametry: protokol konvenční rehabilitace, protokol VR, frekvence, intenzita a trvání rehabilitačního tréninku ve VR včetně typu VR a kombinace s dalšími moderními postupy neurorehabilitace (např. roboticky asistovaná rehabilitace).

Závěrem bychom chtěli zdůraznit, že k dosažení co možná nejlepšího funkčního stavu po CMP se v rámci konceptu moderní neurorehabilitace jeví jako nejefektivnější tzv. kombinovaný rehabilitační přístup, tedy kombinující postupy konvenční rehabilitace s nástroji moderní neurorehabilitace, jako jsou roboticky asistovaná rehabilitace, VR a další.

Poděkování

Podpořeno projektem Ministerstva zdravotnictví ČR – Institucionální podpora na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace (Fakultní nemocnice Ostrava), RVO – FNOs/2020.