Virtual reality visar lovar för tidig upptäckt av balansproblem hos multipel sklerosdrabbade
Publiceringsdatum:KAPELLHULLEN – Personer med multipel skleros (MS) har ofta en kraftigt ökad risk att falla och skada sig även när de känner att de kan gå normalt.
Nu har ett team ledd av forskare från UNC School of Medicine visat vad som kan vara en relativt enkel metod för tidig upptäckt av sådana problem.
Forskarna, i en studie publicerad i PLoS One, använde ett virtuell verklighetssystem (VR) för att lura försökspersoner att tro att de föll när de gick på ett löpband. Forskarna fann tydliga skillnader i reaktioner mellan personer med MS och personer i samma ålder utan MS. Dessa skillnader var inte uppenbara mellan grupperna när de gick på ett normalt sätt utan den "fallande" illusionen.
Forskarna tror att ett VR-baserat test som detta, efter ytterligare studier och utveckling, skulle kunna göras portabelt och användas i stor utsträckning på neurologiska kliniker för att varna MS-patienter tidigare om deras balansförsämringar, vilket gör att de kan vidta åtgärder för att minska risken att falla.
"Våra lovande resultat tyder på att man kan använda VR för att upptäcka balansproblem som vanligtvis förblir oupptäckta tills individen börjar uppleva riktiga fall hemma eller på jobbet", säger studiens huvudutredare Jason Franz, PhD, biträdande professor vid UNC/NC State Joint Department för biomedicinsk teknik.
MS är en hjärnsjukdom som drabbar cirka 400 000 människor i USA och mer än 2 miljoner över hela världen. Det anses allmänt vara orsakat av olämplig immuncellsaktivitet i hjärnan och har förlusten av det isolerande lagret av myelinprotein runt nervfibrer – en förlust som försämrar fibrernas förmåga att leda nervsignaler. Tecken och symtom på MS inkluderar trötthet, domningar och stickningar, kognitiva störningar, instabilt humör och problem med balans och gång.
Det senare kan visa sig oväntat. Människor som har MS och uppvisar liten eller ingen funktionsnedsättning kan redan ha dubbelt så stor risk att falla i genomsnitt jämfört med personer som inte har MS. Studier har också visat att personer som har en MS-diagnos faller minst en gång per år i genomsnitt. Många av dessa fall inträffar under aktiviteter som promenader.
Franz och hans kollegor försökte utveckla ett test som skulle avslöja balans- och gångstörningar även hos personer med MS som kanske inte är medvetna om dessa problem eller visar dem under normal gång.
"När vi går runt använder våra hjärnor en mängd olika sensoriska återkopplingskanaler, inklusive kraftsensorer i våra fötter, för att styra våra rörelser och göra korrigeringar från ett steg till nästa," sa Franz. "Men hos personer med MS kan dessa kraftsensorer bli mindre tillförlitliga, så människor måste lita mer på andra kanaler, särskilt syn."
Franz och kollegor använde en VR-enhet som tillåter experimentell manipulation av visuell perception. Deras laboratorieapparat är som en halvcirkelformad teaterskärm som personer tittar på när de går på ett löpband. VR-scenen avbildade en korridor där motivet verkade gå, i samma hastighet som motivet gick på löpbandet. Ibland skapade vinklar från sida till sida i scenen en illusion för varje försöksperson att han eller hon blev instabil, vilket utlöste en korrigerande reaktion som kunde mätas som en förändring i gång och fotplacering. Franz hypotes var att MS-patienterna med balansstörningar skulle skilja sig klart från normala försökspersoner i dessa korrigerande reaktioner.
Forskarna testade 14 personer med MS och 14 åldersmatchade icke-MS-deltagare. De fann att det verkligen fanns en tydlig skillnad mellan grupperna i deras reaktioner, men detta blev tydligt först när man använde VR-balansutmaningen.
"Under normal gång utan VR – även med vår sofistikerade labbutrustning inklusive ett batteri av 3D-rörelsekameror – kunde vi inte effektivt skilja personer med MS från de friska, åldersmatchade individerna," sa Franz. "Så den här störda promenaden kan ha många viktiga kliniska och translationella tillämpningar."
Han och hans kollegor anpassar nu sitt system för användning med konsumentklassade VR-headset som ett rutinmässigt diagnostiskt verktyg som ska användas på neurologmottagningar för att upptäcka balansstörningar som annars inte skulle kännas igen.
De hoppas också kunna utveckla VR-systemet som ett verktyg för sjukgymnastik för att hjälpa MS-patienter att förbättra sin balans och därmed minska risken för fall.
Arbetet var ett samarbete mellan UNC/NC State Joint Department of Biomedical Engineering, UNC School of Medicines Center for Rehabilitation Care och University of Illinois.
Forskningen stöddes av ett anslag från National MS Society.
Medförfattarna till studien förutom Jason Franz var Brian Selgrade, PhD, och Diane Meyer från UNC, och Jacob Sosnoff, PhD, från University of Illinois i Urbana-Champaign.