Virtual reality viser løfte om tidlig opdagelse af balanceproblemer hos scleroseramte
Udgivelsesdato:KAPELHØJEN – Mennesker med multipel sklerose (MS) har ofte en meget øget risiko for at falde og skade sig selv, selv når de føler, at de er i stand til at gå normalt.
Nu har et hold ledet af forskere fra UNC School of Medicine demonstreret, hvad der kunne være en forholdsvis nem metode til tidlig opdagelse af sådanne problemer.
Forskerne har i en undersøgelse offentliggjort i PLoS One, brugte et virtual reality-system (VR) til at narre forsøgspersoner til at tro, at de faldt, mens de gik på et løbebånd. Forskerne fandt klare forskelle i reaktioner mellem mennesker med MS og personer på samme alder uden MS. Disse forskelle var ikke tydelige mellem grupperne, når de gik på en normal måde uden den "faldende" illusion.
Forskerne mener, at en VR-baseret test som denne, efter yderligere undersøgelse og udvikling, kunne gøres bærbar og bruges i vid udstrækning i neurologiske klinikker for at advare MS-patienter tidligere om deres balanceforstyrrelser, hvilket giver dem mulighed for at træffe foranstaltninger for at reducere deres risiko for at falde.
"Vores lovende resultater tyder på, at man kan bruge VR til at opdage balanceproblemer, der normalt forbliver uopdaget, indtil individet begynder at opleve reelle fald i hjemmet eller på arbejdet," sagde undersøgelsens hovedefterforsker Jason Franz, PhD, assisterende professor i UNC/NC State Joint Department af biomedicinsk teknik.
MS er en hjernesygdom, der rammer omkring 400.000 mennesker i USA og mere end 2 millioner på verdensplan. Det menes i vid udstrækning at være forårsaget af uhensigtsmæssig immuncelleaktivitet i hjernen og har tabet af det isolerende lag af myelinprotein omkring nervefibre - et tab, der forringer fibrenes evne til at lede nervesignaler. Tegn og symptomer på MS omfatter træthed, følelsesløshed og prikken, kognitive svækkelser, humørsvingninger og balance- og gangproblemer.
Sidstnævnte kan manifestere sig uventet. Mennesker, der har MS og udviser ringe eller intet handicap, har måske allerede dobbelt så stor risiko for at falde i gennemsnit sammenlignet med mennesker, der ikke har MS. Undersøgelser har også fundet ud af, at personer, der har en MS-diagnose, falder mindst én gang om året i gennemsnit. Mange af disse fald opstår under aktiviteter som at gå.
Franz og hans kolleger forsøgte at udvikle en test, der ville afsløre balance- og gangbesvær, selv hos mennesker med MS, som måske ikke er opmærksomme på disse problemer eller viser dem under normal gang.
"Når vi går rundt, bruger vores hjerner en række sensoriske feedback-kanaler, herunder kraftsensorer i vores fødder, til at guide vores bevægelser og foretage korrektioner fra det ene trin til det næste," sagde Franz. "Men hos mennesker med MS kan disse kraftsensorer blive mindre pålidelige, så folk er nødt til at stole mere på andre kanaler, især syn."
Franz og kolleger brugte en VR-enhed, der tillader eksperimentel manipulation af visuel perception. Deres laboratorieenhed er ligesom en halvcirkelformet teaterskærm, som forsøgspersoner ser, mens de går på et løbebånd. VR-scenen afbildede en gang ned ad, som motivet så ud til at gå, med samme hastighed som motivet gik på løbebåndet. Nogle gange skabte side-til-side-slingrer i scenen den illusion for hvert enkelt individ, at han eller hun var ved at blive ustabil, hvilket udløste en korrigerende reaktion, der kunne måles som en ændring i gang og fodplacering. Franz's hypotese var, at MS-personer med balanceforringelse ville adskille sig klart fra normale forsøgspersoner i disse korrigerende reaktioner.
Forskerne testede 14 personer med MS og 14 aldersmatchede ikke-MS-deltagere. De fandt ud af, at der ganske rigtigt var en klar forskel mellem grupperne i deres reaktioner, men det blev først tydeligt, når man brugte VR balance challenge.
"Under normal gang uden VR - selv med vores sofistikerede laboratorieudstyr, inklusive et batteri af 3D motion capture-kameraer - kunne vi ikke effektivt skelne mennesker med MS fra de sunde, aldersvarende individer," sagde Franz. "Så denne forstyrrede gående tilgang kunne have en masse vigtige kliniske og translationelle anvendelser."
Han og hans kolleger tilpasser nu deres system til brug med VR-headset i forbrugerkvalitet som et rutinemæssigt diagnostisk værktøj, der skal bruges i neurologernes klinikker til at opdage balanceforringelser, som ellers ville forblive uerkendte.
De håber også at udvikle VR-systemet som et værktøj til fysioterapi for at hjælpe MS-patienter med at forbedre deres balance og dermed reducere risikoen for fald.
Arbejdet var et samarbejde mellem UNC/NC State Joint Department of Biomedical Engineering, UNC School of Medicines Center for Rehabilitation Care og University of Illinois.
Forskningen blev støttet af en bevilling fra National MS Society.
Medforfatterne til undersøgelsen udover Jason Franz var Brian Selgrade, PhD, og Diane Meyer fra UNC, og Jacob Sosnoff, PhD, fra University of Illinois i Urbana-Champaign.