LETTERATURA INTERNAZIONALE

Realtà virtuale applicata alla riabilitazione: evidenze cliniche e prospettive future

Sanaz POURNAJAF¹*, Giovanni MORONE², Michela GOFFREDO¹, Donatella BONAIUTI³, Marco FRANCESCHINI¹.
¹ Dipartimento di Scienze Neurologiche e Riabilitative, IRCCS San Raffaele Roma
² IRCCS Fondazione Santa Lucia, Roma
³ Società Italiana di Medicina Fisica e Riabilitativa (SIMFER)

*Corresponding Author:
Sanaz Pournajaf
Dipartimento di Scienze Neurologiche e Riabilitative, IRCCS San Raffaele Roma.
Email: sanaz.pournajaf@sanraffaele.it

Abstract

Introduzione: la Realtà Virtuale (RV) costituisce un approccio innovativo e promettente per la riabilitazione cognitivo-motoria. Tuttavia, la sua efficacia non è stata ancora validata in tutti gli ambiti neuro-riabilitativi. Obiettivo di questa revisione narrativa è fornire concetti chiave della RV e approfondire l’efficacia valutando i recenti studi controllati randomizzati (RCT) per la riabilitazione dell’arto superiore ed inferiore attraverso i sistemi RV, in diverse aree di interesse riabilitativo (i.e.: neurologica, ortopedica, geriatrica e pediatrica).

Materiali e metodi: La letteratura pubblicata in lingua inglese sulla banca dati MEDLINE degli ultimi 10 anni è stata inclusa nella revisione. Il “data extraction form” è stato utilizzato per estrarre i dati più rilevanti degli studi inclusi.

Risultati: Dei 518 articoli individuati e valutati, 23 sono stati inclusi nella revisione. 20 RCT erano relativi al trattamento delle disabilità di origine neurologica (16 ictus, inclusi i subacuti e i cronici, 2 sclerosi multipla, 1 parkinson e 1 tetraplegia), 1 riabilitazione ortopedica, 1 riabilitazione geriatrica e 1 studio relativo al trattamento di pazienti pediatrici.

Discussione: I risultati hanno mostrato che la funzione motoria dell’arto superiore e i disturbi dell’equilibrio possono migliorare attraverso la riabilitazione con i sistemi di RV. Tuttavia, nessun miglioramento significativo è stato rilevato per quanto riguarda la destrezza manuale o la capacità di deambulazione a seguito di quest’approccio riabilitativo.

Conclusioni: Gli interventi che utilizzano la RV risultano efficaci per la riabilitazione dell’arto superiore, ma non per la destrezza manuale e deambulazione in tutte le patologie considerate. Un training riabilitativo attraverso i sistemi RV può migliorare l’equilibrio nei pazienti neurologici.

Keywords: realtà virtuale, riabilitazione, arto superiore, destrezza manuale, arto inferiore, cammino, equilibrio.

Introduzione

Negli ultimi decenni, l’interesse verso l’impiego della Realtà Virtuale (RV) nella comunità scientifica è notevolmente aumentato, anche per la sua possibile implementazione di utilizzo in trattamenti riabilitativi innovativi in ambito cognitivo-motorio. La RV è una nuova tecnologia basata sul principio dell’interazione tra un utente e un computer che può trasmettere stimoli in tempo reale come l’illusione di trovarsi in un altro luogo, grazie al cosiddetto senso di presenza, e di rispondere in modo realistico agli stimoli virtuali, compresa la reattività sia fisiologica che neurale, il cosiddetto “embodyment”, e anche di simulare l’esecuzione di azioni altrimenti impossibili o non comuni, vivendo esperienze insolite, accedendo a ogni possibile situazione in modo sicuro e controllato [1].

L’applicazione della RV in riabilitazione si è mostrata potenzialmente vantaggiosa grazie agli ambienti terapeutici standardizzati, riproducibili e controllabili che essa può prestare. Numerosi studi suggeriscono che la RV possa costituire un approccio riabilitativo motivante e divertente e persino più coinvolgente rispetto alla terapia convenzionale. Sebbene vi possa essere la percezione che le persone sottoposte a tali programmi riabilitativi potrebbero trovare tale tecnologia difficile da usare, le evidenze indicano quest’approccio come accettabile ed usabile [2].

L’espressione RV è tuttora oggetto di dibattito in quanto viene spesso utilizzata in modo improprio riferendosi agli esercizi di “exergaming” o “serious games” [3]. Inoltre, spesso le revisioni sistematiche riguardano sia sistemi RV “specializzati” (ad es.specificamente sviluppati per la pratica clinica e a scopo terapeutico) che RV “gaming” (i.e. console di gioco RV commerciali che potrebbero essere sfruttate anche nella pratica clinica) [4].

L’ integrazione della RV in molteplici aspetti della medicina riabilitativa ha dimostrato il potenziale di questa tecnologia come possibilità terapeutica in ambienti stimolanti, sicuri ed ecologicamente validi, ed al contempo misurando e mantenendo il controllo sulla quantità e qualità degli stimoli trasmessi [5^]. Inoltre, in RV, l’utente (paziente e/o terapista) interagisce con un ambiente multidimensionale generato dal computer, un Ambiente Virtuale (AV), che può essere esplorato in tempo reale [6]. La RV offre anche la capacità di personalizzare le esigenze di trattamento fornendo al contempo una maggiore standardizzazione dei protocolli di valutazione e training riabilitativo. Infatti, la letteratura dimostra che la RV fornisce un mezzo unico in cui la terapia può essere fornita in un contesto funzionale, mirato, motivante; inoltre le istruzioni date del terapista durante il training e la performance del paziente possono essere prontamente documentate e rintracciate [7,8].

I continui progressi nella tecnologia della RV, insieme alle concomitanti riduzioni dei costi correlati, hanno favorito lo sviluppo di sistemi RV più facilmente utilizzabili, vantaggiosi e accessibili che possono indirizzare in modo univoco una vasta gamma dei domini di riabilitazione motoria e cognitiva nonché psicologica. Ciò che rende importante lo sviluppo di applicazioni della RV nelle scienze terapeutiche e riabilitative è che essa rappresenta più di una semplice estensione lineare della tecnologia informatica esistente per uso umano. Diverse caratteristiche distinguono gli AV da altre forme di immagini visive come video e televisione. Una caratteristica fondamentale presente in tutti i sistemi RV è l’interazione. L’interazione avviene tramite AV che vengono creati per consentire all’utente di interagire anche con oggetti virtuali all’interno di tale ambiente. In alcuni sistemi, l’interazione può essere ottenuta tramite un pointer attivabile da un mouse o da un pulsante del joystick. In altri sistemi, una rappresentazione della mano dell’utente (o di un’altra parte del corpo) può essere generata all’interno dell’ambiente in cui il movimento della mano virtuale è legato alla mano dell’utente consentendo un’interazione più naturale con gli oggetti. Infine, mentre molte applicazioni della RV consentono all’utente di controllare lo scenario sullo schermo, le visualizzazioni in terza persona come giocatori nell’ambiente offrono anche l’opportunità di un’ulteriore interazione con l’AV.

Un’ampia gamma di interfacce visive viene utilizzata per creare vari gradi di immersione in un AV che vanno dai monitor convenzionali ai display montati sulla testa. L’immersività, ovvero l’utilizzatore che è circondato dall’ambiente virtuale, è una caratteristica fondamentale che permette di differenziare i sistemi di realtà virtuale utilizzati in riabilitazione in immersivi e non immersivi.

Ad oggi, le applicazioni riabilitative prevedono principalmente l’utilizzo di feedback sensitivi di tipo uditivo e visivo e indirettamente propriocettivo e vestibolare (soprattutto nel caso di RV immersiva) mentre l’utilizzo degli input aptici è in costante sviluppo. I dispositivi di interfaccia tattile inclusi guanti, penne, joystick ed esoscheletri forniscono agli utenti un senso del tatto e consentono all’utente di percepire una varietà di forme e superfici. C’è una crescente evidenza che le informazioni tattili siano un’aggiunta vantaggiosa per il raggiungimento di determinati obiettivi del trattamento come l’aumento della mobilità articolare e della forza [9]. Le informazioni tattili sono state anche identificate come un segnale significativo per migliorare le prestazioni di un soggetto in compiti più difficili. Ad esempio, Shing e colleghi [10] riportano un vantaggio specifico nell’aggiungere informazioni tattili a un movimento dell’arto superiore quando la difficoltà del compito, in questo caso un compito 3D pick and place, era alta. L’integrazione di interfacce visive e tattili con il tracciamento del movimento consente all’utente di immergersi in ambienti virtuali tridimensionali, inclusi suoni tridimensionali e oggetti virtuali che possono essere raccolti, manipolati e persino sentiti con le dita e le mani [11]. Un’altra caratteristica fondamentale della RV è predisporre un senso di presenza effettiva in un ambiente simulato e controllabile da parte dell’utente [12]. Il senso di presenza è stato definito come la sensazione di trovarsi in un ambiente anche se non fisicamente presenti e che determina un comportamento congruente con la situazione da parte del soggetto nell’ambiente [13]. I primi studi si sono basati su questionari per caratterizzare la presenza all’interno di un AV [12] fino ai trials più recenti che suggeriscono come gli outcome fisiologici tra cui la frequenza cardiaca e la risposta galvanica della pelle forniscano importanti informazioni sul senso d’immersione dell’utente [13].

Programmi di training motorio-cognitivo attraverso la RV forniscono stimoli sensoriali interattivi e multimodali e biofeedback utilizzando rappresentazioni degli arti del paziente. La neuroriabilitazione supportata dalla realtà virtuale agisce secondo i principi dell’Action Observation Therapy e dell’immagine motoria che a loro volta attivano le aree corticali coinvolte nell’esecuzione del movimento [14]; un processo che aumentato risulta di maggiore intensità quando il movimento è diretto verso un oggetto [15, 16].

Altra caratteristica interessante dal punto di vista riabilitativo è la possibilità di manipolare gli ambienti virtuali adattandoli alle esigenze terapeutiche ed alle caratteristiche funzionali del paziente, sia cognitive che motorie. La possibilità di creare ambienti virtuali può coinvolgere i sensi e stimolare l’attenzione del paziente come avvenuto ad esempio nello studio pilota di Iosa et al. ove l’interazione con opere d’arte, integrate nello scenario virtuale, potenziava l’efficacia terapeutica della realtà virtuale da sola [1].

Questa narrative review ha primariamente l’obiettivo di chiarire concetti chiave/definizioni della RV e fornire il razionale per il suo utilizzo; secondariamente di esporre una panoramica delle evidenze scientifiche recenti dimostrando l’efficacia degli interventi di RV specializzati in diversi campi della riabilitazione.

Classificazione dei sistemi RV

Una vasta gamma di dispositivi di RV è disponibile per un trattamento riabilitativo personalizzato sia in ambiente ospedaliero che domiciliare Tali sistemi si distinguono in relazione alla tecnologia basata sulla RV, caratterizzata dal loro diverso senso di presenza all’interno di mondi virtuali e a seconda del grado in cui l’utente è isolato dall’ambiente fisico quando interagisce con l’ambiente virtuale. I sistemi basati sulla RV spaziano da non immersivi a completamente immersivi [17]. Ciò che determina quindi il senso di presenza è il livello di immersione previsto (ovvero il livello di interazione con la RV), che a sua volta dipende dal sistema utilizzato.

Reltà Viruale Non-Immersiva

La RV non-immersiva utilizza monitor o proiezioni a parete per produrre un’immagine 3D. Pertanto, l’ambiente esterno non viene completamente eliminato e la persona riceve l’impressione di un AV tridimensionale interagendo in tempo reale con la rappresentazione del proprio corpo (e.g. centro della pressione corporea oppure l’avatar) all’interno del sistema e ricevendo dei feedback sensoriali (spesso visivi, uditivi e propriocettivi). Esempio di sistema di RV-non immersiva è il Virtual Reality Rehabilitation System (VRRS, Khymeia srl, Padova, Italia), in cui il movimento viene registrato e presentato in uno scenario virtuale attraverso un ampio schermo [18-20] (Figura 1).

Figura 1

Realtà Virtuale Immersiva

Sistemi RV sempre più complessi e completamente immersivi, come il Cave Automatic Virtual Environment (CAVE) sviluppato presso l’Università dell’Illinois a Chicago, forniscono l’illusione dell’immersione proiettando immagini 3D sulle pareti e sul pavimento di un cubo delle dimensioni di una stanza. Anche più persone che indossano occhiali 3D leggeri possono entrare contemporaneamente e camminare liberamente all’interno della CAVE. Un sistema di tracciamento della testa regola continuamente la proiezione stereo sulla posizione corrente dello spettatore principale. Per integrare il movimento dell’utente con quello dell’AV e degli oggetti virtuali, la posizione e il movimento dell’utente devono essere tracciati in modo che le immagini virtuali possano essere aggiornate in tempo reale [2-3]. Gli approcci del motion tracking includono la tecnologia di sottrazione del colore, la sottrazione dei video-frames e dispositivi di tracking magnetici e infrarossi. I progressi tecnici nello sviluppo di queste interfacce hanno ridotto al minimo i tempi di ritardo, un tempo lunghi e responsabili di alcune delle prime segnalazioni di “cybersickness”. Altri sistemi di RV prevedono l’utilizzo di Head Mounted Display (HMD), in grado di garantire un grado significativo di immersività, interattività e senso di presenza.

Esempi di dispositivi sono il Sistema Nirvana-BTS Bioengineering, Quincy, MA 02169, USA (Figura 2), che permette un aumento del grado di immersività e di un ambiente virtuale definito semi-immersivo nel quale interagire [21]; o il dispositivo VRRS Khymeia integrato con il sistema HMD (Figura 3).

Figura 2

Figura 3

Realtà Aumentata (RA)

I recenti sviluppi dell’informatica hanno permesso di combinare la RV con il mondo reale con conseguente creazione di una nuova tecnologia chiamata anche RA. La RA è composta da un display (HMD o basato su un monitor) dotato di un dispositivo di rilevamento della posizione e una fotocamera che consente all’utente di visualizzare il mondo reale. Questa vista risulta aumentata dall’aggiunta di oggetti generati dal computer e specifici della posizione e informazioni (cioè gli elementi digitali sono sovrapposti al naturale ambiente dove e quando sono necessari) [22]. Per esempio, Tecchia e collaboratori hanno recentemente sviluppato un interessante sistema di realtà mista in cui l’utente può camminare liberamente in un scenario virtuale a grandezza naturale indossando un HMD, che è connesso a una telecamera 3D montata sulla parte superiore del­l’HMD consentendo all’osservatore di usare le sue vere mani quando interagisce con oggetti virtuali [23].

Mentre nella RA, in generale, il mondo reale rimane al centro dell’esperienza ma arricchita da dettagli virtuali in modo tale da permettere all’utente di interagire con oggetti sia virtuali che fisici, nella RV, l’utente è completamente immerso in ambienti virtuali senza percezione del mondo reale.

Effetti avversi della RV

La cybersickness è una forma di cinetosi con sintomi che possono includere nausea, vomito, affaticamento degli occhi, disorientamento, atassia e vertigini, ed è un importante fattore a sfavore della riabilitazione attraverso i sistemi di RV e diminuisce il vantaggio del trattamento. Anche l’uso di HMD, che ha il vantaggio di aumentare l’immersione, potrebbe causare oltre alla cybersickness, effetti collaterali come dolore e cefalea dovuti al sovraccarico [24]. Al fine di ridurre tale disturbo, dovrebbero essere sviluppate tecnologie pertinenti come il miglioramento del sistema hardware e software per ridurre al minimo il divario temporale tra il movimento dell’utente e il corrispondente display visivo [25]. Tuttavia, secondo una revisione condotta da Laver e collaboratori su 24 studi pochi eventi avversi sono stati riscontrati a seguito della terapia basata sulla RV includendo sintomi come lievi vertigini, cefalea e dolore da sovraccarico [2].

Materiale e metodi

Strategia della ricerca

È stata condotta una revisione della letteratura e sono stati considerati eleggibili gli studi relativi alla riabilitazione con RV. La ricerca degli articoli appropriati è stata effettuata sul database di MEDLINE, utilizzando i seguenti criteri: ((virtual reality [Titolo/Abstract] OR virtual environment [Titolo/Abstract]) OR virtual therapy [Titolo/Abstract]) AND rehabilitatin [Titolo/Abstract] AND (“loattrfree full text” [sb] AND (“2012/01/01”[PDAT] :“2021/06/15”[PDAT])). Gli articoli sono stati filtrati per data di pubblicazione, con l’obiettivo di includere solo quelli pubblicati negli ultimi 10 anni, vista l’ampia letteratura disponibile sull’argomento. Sono stati inclusi solo studi randomizzati controllati (RCT). Per ogni articolo incluso, sono state riportate informazioni relative a (1) autori dello studio e anno di pubblicazione (2) caratteristiche cliniche (popolazione, il numero dei partecipanti per gruppo; interventi, misure di outcome e il target della riabilitazione); (3) tipologia del sistema RV e (4) conclusioni.

Eleggibilità degli studi

Per la revisione sono stati considerati interventi per la riabilitazione degli arti superiori e inferiori nell’AV, in diversi campi riabilitativi (i.e.: neurologica, ortopedica, geriatrica e pediatrica). Sono stati inclusi solo gli studi che hanno applicato i sistemi RV specializzati, mentre gli studi con gli interventi tramite l’utilizzo dei sistemi di RV gaming o tramite l’applicazione di altri sistemi RV non specificati nel testo sono stati esclusi.

Estrazione dei dati

Successivamente allo screening dei record di ricerca, è stato creato e applicato un modulo di “data extraction form” per estrarre i dati più rilevanti degli studi inclusi.

Risultati

La ricerca elettronica del database MEDLINE ha identificato 518 record Dopo lo screening degli abstract, sono stati selezionati 53 articoli per la lettura del testo completo. Di questi, un totale finale di 23 articoli è stato incluso nella revisione (Figura 4).

Figura 4

20 studi erano relativi al trattamento di disturbi neurologici (16 ictus, inclusi i subacuti e i cronici, 2 sclerosi multipla, 1 parkinson e 1 tetraplegia), 1 riabilitazione ortopedica, 1 riabilitazione geriatrica e 1 articolo relativo al trattamento di pazienti pediatrici con solo 8 partecipanti. 74% degli studi hanno utilizzato il sistema RV per la riabilitazione dell’arto superiore compresi quelli mirati al miglioramento delle attività della vita quotidiana e la qualità della vita; 26 % per l’arto inferiore compresi gli studi mirati alla riabilitazione del cammino e dell’equilibrio. La tabella 1 riporta le caratteristiche degli studi inclusi.

Tabella I. Caratteristiche degli studi inclusi.

Legenda: GS: Gruppo Sperimentale; GC: Gruppo di Controllo; RV: Realtà Virtuale; Conv.: Convenzionale; FT: Fisioterapia; TO: Terapia Occupazionale; n.d: manifattura non disponibile; EQ-5D-5L: EuroQoL-5 dimensions instrument; EQ-VAS: EuroQoL visual analog scale ; FM-UE: Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremity; mBI: modified Barthel Index (BI); COPM: Canadian Occupational Performance Scale; BBT: Box and Blocks Test; NHPT: 9-Hole Peg Test; ARAT: Action Research Arm Test; FIM: Functional Independence Measure; TUG: Timed Up and Go Test; MOCA: Montreal Cognitive Assessment; SCS: selected Cog State; NFI: Neurobehavioral Functioning Inventory; MMT; Manual Muscle Test, MAS: modified Ashworth Scale,GS: Grip Strength; MMSE: Mini-Mental State Examination; mIMI: modified Intrinsic Motivation Inventory; UPDRS: Unified Parkinson’s Disease Rating Scale; PPT: Purdue Pegboard Test ; FSS: Fatigue Severity Scale; MSIS-29: Multiple Sclerosis Impact Scale; CSQ-8:Client Satisfaction Questionnaire; MAL: Motor Activity Log; NEADL: Nottingham Extended Activities of Daily Living; CAHAI-7: Chedoke Arm and Hand Activity Inventory; ADLs: Activity of Daily Living; HS: Hamilton Scale; JTT: Jebsen-Taylor hanf function test; SCIM: Spinal Cord Injury Independence Measure; MI: Motricity Index; QUEST: Quebec User Evaluation of Satisfaction; QOM: Quality of Movement; AOU: Amount of Use; GDS: Geriatric Depression Scale; NIHSS: National Institutes of Health stroke scale, BBS: Berg Balance Scale; FRT: Functional Reaching Test; 10-MWT: 10-meter Walking Test; FSST: Four Square Step Test; FESI: Fall Efficacy Scale International; TMWT: Two-Minute Walk test; CMSA: McMaster Stroke Assessment Scale; LPS: Lateral Pinch Strength; PPS: 3-point pinch strength; WOMAC: Western Ontario and McMaster Universities osteoarthritis index; GPE: global perceived effect; SAFE: Survey of Activities and Fear of Falling In the Elderly GET: Gaming Elderly Test

Discussione

La RV offre il potenziale per creare ambienti di valutazione e trattamento che consentono il controllo preciso di presentazioni dinamiche immersive o non-immersive (in base al tipo di sistema) di stimoli complessi, all’interno delle quali sono possibili interazioni sofisticate, monitoraggio comportamentale e registrazione delle prestazioni. Questi fattori combinati al contesto degli AV funzionalmente rilevanti ed ecologicamente migliorati, permettono un’alta personalizzazione del programma riabilitativo.

Quest’articolo fornisce una panoramica delle evidenze scientifiche dell’ultimo decennio dimostrando l’implicazione degli interventi di RV specializzati in diversi campi della riabilitazione. Dalla relativa revisione non sistematica emergono molteplici studi incentrati sulla riabilitazione post-ictus indirizzando diversi domini; gli studi sulla riabilitazione dell’arto superiore che spaziano dai trattamenti specificamente mirati per il recupero delle funzioni motorie sia globali che quelle specifiche della motilità fine della mano [28-30,34-36,38,42,44-45] agli interessanti studi che prendono in considerazione anche gli aspetti cognitivi combinati a quelli motori [30-31], l’effetto della RV su un miglioramento dell’esecuzione delle ADL [26] e addirittura sulla qualità della vita a lungo termine [27]; gli studi sulla riabilitazione dell’arto inferiore con l’obiettivo di un recupero motorio ma anche gli studi focalizzati sul recupero del cammino [41] e dell’equilibrio [39,43]. Tuttavia, molti studi non specificano la distanza dall’evento acuto (fase subacuta o cronica) del campione selezionato che è fondamentale per poter trarre conclusioni valide. Diversi RCT sono studi pilota presentando una numerosità limitata del campione.

Un numero esiguo di studi ha preso in considerazione l’applicazione dei sistemi RV specializzati per la riabilitazione delle persone con sclerosi multipla [33,40] e Parkinson [32], patologie neurodegenerative che richiedono una continuità assistenziale e un supporto riabilitativo pressoché costante e la RV potrebbe essere un ottimo strumento per rendere la riabilitazione più motivante e interattiva per questa popolazione. Stessa logica è valida anche per la riabilitazione pediatrica e geriatrica dove il coinvolgimento cognitivo negli AV grazie anche ai feedback sensoriali è una caratteristica chiave per promuovere il recupero neuromotorio [47,48].

I due studi hanno testato la fattibilità dell’applicazione della RV come terapia domiciliare con risultati incoraggianti riferiti ad un aumento dell’uso funzionale e della qualità del movimento della mano compromessa rispetto agli esercizi convenzionali a domicilio [38], invitando futuri studi ad estendere lo studio su campioni più ampi e a considerare strategie aggiuntive alla RV domiciliare al fine di dare un adeguato supporto al paziente [34].

Cikajlo et al. hanno confrontato l’effetto della terapia con RV immersiva rispetto quella non immersiva nella riabilitazione dell’arto superiore nelle persone con Malattia di Parkinson [32]. I risultati hanno dimostrato che la tecnologia immersiva 3D può determinare un aumento del punteggio di interesse/motivazione nella scala di modified Intrinsic Motivation Inventory con conseguenti prestazioni funzionali più veloci ed efficienti, mentre la tecnologia 2D ha dimostrato un punteggio di pressione/tensione più basso fornendo progressi clinici simili. Questo studio sottolinea un aspetto interessante da esplorare nella prospettiva della ricerca per confermare l’efficacia clinica dovuta al tipo del sistema RV applicato.

Mentre la maggior parte degli studi hanno analizzato la fattibilità e l’efficacia dei sistemi RV per il recupero motorio dell’arto superiore in particolare in ambito neuro-riabilitativo, si rileva un ridotto numero di studi sul recupero motorio dell’arto inferiore, specificamente del cammino e dell’equilibrio (17%). Studi mirati con un disegno più rigoroso sono necessari affinché vi sia un’indicazione valida sull’applicazione dei sistemi RV per la riabilitazione di tali disturbi.

Idealmente, gli studi dovrebbero utilizzare misure di outcome omogenee. Tuttavia, probabilmente questo è reso complesso a causa di domini indirizzati dagli interventi RV. Maggiori studi dovrebbero verificare laddove gli effetti benefici si conservino a lungo termine dopo la fine dell’intervento. I ricercatori dovrebbero anche studiare l’impatto della RV sulla motivazione della persona a partecipare al programma riabilitativo, sull’impegno nella terapia e sul livello di soddisfazione. La maggior parte degli studi fino ad oggi ha valutato gli interventi orientati a affrontare le disabilità motorie. Ci sono pochi studi che includono la riabilitazione cognitiva o studi che mirano a migliorare i livelli di attività o partecipazione in relazione alla riabilitazione delle funzioni motorie. Inoltre, attualmente vi sono evidenze insufficienti per dichiarare che l’addestramento a varie’attività in un AV si traduca nell’ esecuzione di queste attività nel mondo reale.

Una combinazione di varie caratteristiche della RV quali dosaggio e intensità dei training personalizzabili, l’attivazione di processi corticali dall’alto verso il basso tramite l’osservazione dell’azione simultanea, l’immaginazione e l’esecuzione motoria inducono dei benefici neuro-cognitivi applicabili alla riabilitazione neuro-motoria permettendo di potenziare la sua efficacia. Un’approfondita conoscenza delle caratteristiche dei vari sistemi RV permette una proposta riabilitativa mirata e personalizzata a fine di ottenere un outcome migliore minimizzando il rischio di eventi avversi.

Limiti dello studio

Questo studio presenta alcune limitazioni che devono essere affrontate. In primo luogo, è stato cercato un solo database per gli studi, a causa dell’ampio numero di pubblicazioni relative al campo della riabilitazione. In secondo luogo, sono stati inclusi solo articoli con il full-text disponibile, che forniscono una panoramica di risultati clinici accessibili per un vasto pubblico.

Conclusioni

Implicazioni per la pratica clinica

La riabilitazione basata sulla terapia RV sta emergendo come una modalità efficace per il trattamento dei disturbi dell’equilibrio e delle funzioni dell’arto superiore. La terapia basata sulla realtà virtuale è ampiamente utilizzata in campo neurologico, in particolare per la riabilitazione post-ictus. Ad oggi, gli studi hanno dimostrato l’efficacia dell’approccio basato sulla RV con sistemi specializzati per la deambulazione e la destrezza manuale. Tuttavia, non vi sono prove sufficienti tra gli articoli disponibili gratuitamente per trarre conclusioni sugli effetti della RV specializzata sulla destrezza e velocità del cammino. La RV specializzata può essere vantaggiosa per la riabilitazione dell’arto superiore, ma dalle limitate evidenze scientifiche non sembrerebbe esserlo per i disturbi dell’equilibrio. Questo approccio riabilitativo potrebbe essere proposto per la riabilitazione domiciliare al fine di supportare la continuità assistenziale.

Implicazioni per futuri studi

Questa revisione evidenzia la necessità di ulteriori ricerche sull’utilizzo della RV per gli interventi di riabilitazione per la deambulazione, l’equilibrio e la destrezza. Inoltre, a causa delle differenze nelle misure di outcome, al fine di confrontare meglio i dati di diversi studi, dovrebbero essere sviluppati protocolli specifici con misure di outcome omogenei. D’altronde, è fortemente consigliato integrare le funzioni cognitive nella riabilitazione motoria basata su RV sia come target della riabilitazione sia come outcome in quanto un miglioramento delle funzioni motorie dovuto alla riabilitazione attraverso RV potrebbe essere la conseguenza di un maggiore coinvolgimento cognitivo [49-50], anche se non vi sono evidenze scientifiche a tale riguardo. Infine, sono necessari studi sull’uso della RV in pazienti neurologici considerando campioni più ampi e valutati nel tempo, al fine di indagare gli effetti a lungo termine e gli aspetti psicologici dell’intervento terapeutico e per rivelare, laddove esista, una differenza significativa rispetto all’approccio convenzionale.

Indicazione di eventuali finanziamenti o contributi educazionali: Questo studio è stato parzialmente supportato dal Ministro Italiano della Salute [Ricerca Corrente].

Bibliografia

1. Iosa, M., Aydin, M., Candelise, C., Coda, N., Morone, G., Antonucci, G., Marinozzi, F., Bini, F., Paolucci, S., & Tieri, G. (2021). The Michelangelo Effect: Art Improves the Performance in a Virtual Reality Task Developed for Upper Limb Neurorehabilitation. Frontiers in psychology, 11, 611956. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2020.611956
2. Laver, K. E., Lange, B., George, S., Deutsch, J. E., Saposnik, G., & Crotty, M. (2017). Virtual reality for stroke rehabilitation. The Cochrane database of systematic reviews, 11(11), CD008349. https://doi.org/10.1002/14651858.CD008349.pub4
3. Tieri G, Morone G, Paolucci S, Iosa M. Virtual reality in cognitive and motor rehabilitation: facts, fiction and fallacies. Expert Rev Med Devices. 2018 Feb;15(2):107-117. doi: 10.1080/17434440.2018.1425613. Epub 2018 Jan 10. PMID: 29313388.
4. Rutkowski S, Kiper P, Cacciante L, Cies’lik B, Mazurek J, Turolla A, Szczepan’ska-Gieracha J. Use of virtual reality-based training in different fields of rehabilitation: A systematic review and meta-analysis. J Rehabil Med. 2020 Nov 19;52(11):jrm00121. doi: 10.2340/16501977-2755. PMID: 33073855.
5. Schultheis, M. T., & Rizzo, A. A. (2001). The application of virtual reality technology in rehabilitation. Rehabilitation psychology, 46(3), 296.
6. Wilson, P. N., Foreman, N., & Tlauka, M. (1996). Transfer of spatial information from a virtual to a real environment in physically disabled children. Disability and rehabilitation, 18(12), 633–637. https://doi.org/10.3109/09638289609166328
7. Sveistrup, H., McComas, J., Thornton, M., Marshall, S., Finestone, H., McCormick, A., Babulic, K., & Mayhew, A. (2003). Experimental studies of virtual reality-delivered compared to conventional exercise programs for rehabilitation. Cyberpsychology & behavior : the impact of the Internet, multimedia and virtual reality on behavior and society, 6(3), 245–249. https://doi.org/10.1089/109493103322011524
8. Weiss, P. L., Bialik, P., & Kizony, R. (2003). Virtual reality provides leisure time opportunities for young adults with physical and intellectual disabilities. Cyberpsychology & behavior : the impact of the Internet, multimedia and virtual reality on behavior and society, 6(3), 335–342. https://doi.org/10.1089/109493103322011650
9. Jack, D., Boian, R., Merians, A. S., Tremaine, M., Burdea, G. C., Adamovich, S. V., Recce, M., & Poizner, H. (2001). Virtual reality-enhanced stroke rehabilitation. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 9(3), 308–318. https://doi.org/10.1109/7333.948460
10. Shing, C. Y., Fung, C. P., Chuang, T. Y., Penn, I. W., & Doong, J. L. (2003). The study of auditory and haptic signals in a virtual reality-based hand rehabilitation system. Robotica, 21(2), 211-218.
11. Rheingold H: Virtual Reality. London: Secker and Warburg; 1991
12. Witmer, B. G., & Singer, M. J. (1998). Measuring presence in virtual environments: A presence questionnaire. Presence, 7(3), 225-240.
13. Slater, M. (2003). A note on presence terminology. Presence connect, 3(3), 1-5.
14. Eng, K., Siekierka, E., Pyk, P., Chevrier, E., Hauser, Y., Cameirao, M., Holper, L., Hägni, K., Zimmerli, L., Duff, A., Schuster, C., Bassetti, C., Verschure, P., & Kiper, D. (2007). Interactive visuo-motor therapy system for stroke rehabilitation. Medical & biological engineering & computing, 45(9), 901–907. https://doi.org/10.1007/s11517-007-0239-1
15. Rizzolatti, G., & Craighero, L. (2004). The mirror-neuron system. Annual review of neuroscience, 27, 169–192. https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.27.070203.144230
16. Caspers, S., Zilles, K., Laird, A. R., & Eickhoff, S. B. (2010). ALE meta-analysis of action observation and imitation in the human brain. NeuroImage, 50(3), 1148–1167. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2009.12.112
17. Kiper, P., Szczudlik, A., Mirek, E., Nowobilski, R., Opara, J., Agostini, M., … & Turolla, A. (2013). The application of virtual reality in neurorehabilitation: motor re-learning supported by innovative technologies. Rehabilitacja Medyczna, 17(4).
18. Kiper, P., Turolla, A., Piron, L., Agostini, M., Baba, A., Rossi, S., & Tonin, P. Virtual Reality for Stroke Rehabilitation: assessment, training and the effect of virtual therapy Rzeczywistos’c’ wirtualna w rehabilitacji poudarowej–badania, trening i efekty terapii wirtualnej.
19. Broeren, J., Bjorkdahl, A., Claesson, L., Goude, D., Lundgren-Nilsson, A., Samuelsson, H., Blomstrand, C., Sunnerhagen, K. S., & Rydmark, M. (2008). Virtual rehabilitation after stroke. Studies in health technology and informatics, 136, 77–82.
20. Turolla, A., Dam, M., Ventura, L., Tonin, P., Agostini, M., Zucconi, C., Kiper, P., Cagnin, A., & Piron, L. (2013). Virtual reality for the rehabilitation of the upper limb motor function after stroke: a prospective controlled trial. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 10, 85. https://doi.org/10.1186/1743-0003-10-85
21. Lorusso ML, Travellini S, Giorgetti M, Negrini P, Reni G, Biffi E. (2020) Semi-Immersive Virtual Reality as a Tool to Improve Cognitive and Social Abilities in Preschool Children. Applied Sciences, 10(8):2948. https://doi.org/10.3390/app10082948
22. Bohil, C. J., Alicea, B., & Biocca, F. A. (2011). Virtual reality in neuroscience research and therapy. Nature reviews. Neuroscience, 12(12), 752–762. https://doi.org/10.1038/nrn3122
23. Tecchia, F., Avveduto, G., Brondi, R., Carrozzino, M., Bergamasco, M., & Alem, L. (2014, November). I’m in VR! Using your own hands in a fully immersive MR system. In Proceedings of the 20th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (pp. 73-76).
24. Nusser, M., Knapp, S., Kramer, M., & Krischak, G. (2021). Effects of virtual reality-based neck-specific sensorimotor training in patients with chronic neck pain: A randomized controlled pilot trial. Journal of rehabilitation medicine, 53(2), jrm00151. https://doi.org/10.2340/16501977-2786
25. Schulteis, M. T., & Rothbaum, B. O. (2002). Ethical issues for the use of virtual reality in the psychological sciences. Ethical issues in clinical neuropsychology. Lisse, NL: Swets & Zeitlinger, 243-80..
26. Rodríguez-Hernández, M., Criado-Álvarez, J. J., Corregidor-Sánchez, A. I., Martín-Conty, J. L., Mohedano-Moriano, A., & Polonio-López, B. (2021). Effects of Virtual Reality-Based Therapy on Quality of Life of Patients with Subacute Stroke: A Three-Month Follow-Up Randomized Controlled Trial. International journal of environmental research and public health, 18(6), 2810. https://doi.org/10.3390/ijerph18062810
27. Long, Y., Ouyang, R. G., & Zhang, J. Q. (2020). Effects of virtual reality training on occupational performance and self-efficacy of patients with stroke: a randomized controlled trial. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 17(1), 150. https://doi.org/10.1186/s12984-020-00783-2
28. Ögün, M. N., Kurul, R., Yasëar, M. F., Turkoglu, S. A., Avci, Së., & Yildiz, N. (2019). Effect of Leap Motion-based 3D Immersive Virtual Reality Usage on Upper Extremity Function in Ischemic Stroke Patients. Arquivos de neuro-psiquiatria, 77(10), 681–688. https://doi.org/10.1590/0004-282X20190129
29. Park, M., Ko, M. H., Oh, S. W., Lee, J. Y., Ham, Y., Yi, H., Choi, Y., Ha, D., & Shin, J. H. (2019). Effects of virtual reality-based planar motion exercises on upper extremity function, range of motion, and health-related quality of life: a multicenter, single-blinded, randomized, controlled pilot study. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 16(1), 122. https://doi.org/10.1186/s12984-019-0595-8
30. Rogers, J. M., Duckworth, J., Middleton, S., Steenbergen, B., & Wilson, P. H. (2019). Elements virtual rehabilitation improves motor, cognitive, and functional outcomes in adult stroke: evidence from a randomized controlled pilot study. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 16(1), 56. https://doi.org/10.1186/s12984-019-0531-y
31. Oh, Y. B., Kim, G. W., Han, K. S., Won, Y. H., Park, S. H., Seo, J. H., & Ko, M. H. (2019). Efficacy of Virtual Reality Combined With Real Instrument Training for Patients With Stroke: A Randomized Controlled Trial. Archives of physical medicine and rehabilitation, 100(8), 1400–1408. https://doi.org/10.1016/j.apmr.2019.03.013
32. Cikajlo, I., & Peterlin Potisk, K. (2019). Advantages of using 3D virtual reality based training in persons with Parkinson’s disease: a parallel study. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 16(1), 119. https://doi.org/10.1186/s12984-019-0601-1
33. Cuesta-Gómez, A., Sánchez-Herrera-Baeza, P., Oña-Simbaña, E. D., Martínez-Medina, A., Ortiz-Comino, C., Balaguer-Bernaldo-de-Quirós, C., Jardón-Huete, A., & Cano-de-la-Cuerda, R. (2020). Effects of virtual reality associated with serious games for upper limb rehabilitation inpatients with multiple sclerosis: randomized controlled trial. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 17(1), 90. https://doi.org/10.1186/s12984-020-00718-x
34. Standen, P. J., Threapleton, K., Richardson, A., Connell, L., Brown, D. J., Battersby, S., Platts, F., & Burton, A. (2017). A low cost virtual reality system for home based rehabilitation of the arm following stroke: a randomised controlled feasibility trial. Clinical rehabilitation, 31(3), 340–350. https://doi.org/10.1177/0269215516640320
35. Ballester, B. R., Maier, M., San Segundo Mozo, R. M., Castañeda, V., Duff, A., & M J Verschure, P. F. (2016). Counteracting learned non-use in chronic stroke patients with reinforcement-induced movement therapy. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 13(1), 74. https://doi.org/10.1186/s12984-016-0178-x
36. Shin, J. H., Kim, M. Y., Lee, J. Y., Jeon, Y. J., Kim, S., Lee, S., Seo, B., & Choi, Y. (2016). Effects of virtual reality-based rehabilitation on distal upper extremity function and health-related quality of life: a single-blinded, randomized controlled trial. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 13, 17. https://doi.org/10.1186/s12984-016-0125-x
37. Dimbwadyo-Terrer, I., Gil-Agudo, A., Segura-Fragoso, A., de los Reyes-Guzmán, A., Trincado-Alonso, F., Piazza, S., & Polonio-López, B. (2016). Effectiveness of the Virtual Reality System Toyra on Upper Limb Function in People with Tetraplegia: A Pilot Randomized Clinical Trial. BioMed research international, 2016, 6397828. https://doi.org/10.1155/2016/6397828
38. Zondervan, D. K., Friedman, N., Chang, E., Zhao, X., Augsburger, R., Reinkensmeyer, D. J., & Cramer, S. C. (2016). Home-based hand rehabilitation after chronic stroke: Randomized, controlled single-blind trial comparing the MusicGlove with a conventional exercise program. Journal of rehabilitation research and development, 53(4), 457–472. https://doi.org/10.1682/JRRD.2015.04.0057
39. In, T., Lee, K., & Song, C. (2016). Virtual Reality Reflection Therapy Improves Balance and Gait in Patients with Chronic Stroke: Randomized Controlled Trials. Medical science monitor : international medical journal of experimental and clinical research, 22, 4046–4053. https://doi.org/10.12659/msm.898157
40. Kalron, A., Fonkatz, I., Frid, L., Baransi, H., & Achiron, A. (2016). The effect of balance training on postural control in people with multiple sclerosis using the CAREN virtual reality system: a pilot randomized controlled trial. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 13, 13. https://doi.org/10.1186/s12984-016-0124-y
41. Cho, K. H., Kim, M. K., Lee, H. J., & Lee, W. H. (2015). Virtual Reality Training with Cognitive Load Improves Walking Function in Chronic Stroke Patients. The Tohoku journal of experimental medicine, 236(4), 273–280. https://doi.org/10.1620/tjem.236.273
42. Kiper, P., Agostini, M., Luque-Moreno, C., Tonin, P., & Turolla, A. (2014). Reinforced feedback in virtual environment for rehabilitation of upper extremity dysfunction after stroke: preliminary data from a randomized controlled trial. BioMed research international, 2014, 752128. https://doi.org/10.1155/2014/752128
43. McEwen, D., Taillon-Hobson, A., Bilodeau, M., Sveistrup, H., & Finestone, H. (2014). Virtual reality exercise improves mobility after stroke: an inpatient randomized controlled trial. Stroke, 45(6), 1853–1855. https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.114.005362
44. Shin, J. H., Ryu, H., & Jang, S. H. (2014). A task-specific interactive game-based virtual reality rehabilitation system for patients with stroke: a usability test and two clinical experiments. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 11, 32. https://doi.org/10.1186/1743-0003-11-32
45. Thielbar, K. O., Lord, T. J., Fischer, H. C., Lazzaro, E. C., Barth, K. C., Stoykov, M. E., Triandafilou, K. M., & Kamper, D. G. (2014). Training finger individuation with a mechatronic-virtual reality system leads to improved fine motor control post-stroke. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 11, 171. https://doi.org/10.1186/1743-0003-11-171
46. Gianola, S., Stucovitz, E., Castellini, G., Mascali, M., Vanni, F., Tramacere, I., Banfi, G., & Tornese, D. (2020). Effects of early virtual reality-based rehabilitation in patients with total knee arthroplasty: A randomized controlled trial. Medicine, 99(7), e19136. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000019136
47. Duque, G., Boersma, D., Loza-Diaz, G., Hassan, S., Suarez, H., Geisinger, D., Suriyaarachchi, P., Sharma, A., & Demontiero, O. (2013). Effects of balance training using a virtual-reality system in older fallers. Clinical interventions in aging, 8, 257–263. https://doi.org/10.2147/CIA.S41453
48. Bortone, I., Barsotti, M., Leonardis, D., Crecchi, A., Tozzini, A., Bonfiglio, L., & Frisoli, A. (2020). Immersive Virtual Environments and Wearable Haptic Devices in rehabilitation of children with neuromotor impairments: a single-blind randomized controlled crossover pilot study. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 17(1), 144. https://doi.org/10.1186/s12984-020-00771-6
49. Liao, Y. Y., Tseng, H. Y., Lin, Y. J., Wang, C. J., & Hsu, W. C. (2020). Using virtual reality-based training to improve cognitive function, instrumental activities of daily living and neural efficiency in older adults with mild cognitive impairment. European journal of physical and rehabilitation medicine, 56(1), 47–57. https://doi.org/10.23736/S1973-9087.19.05899-4
50. Faria, A. L., Pinho, M. S., & Bermúdez I Badia, S. (2020). A comparison of two personalization and adaptive cognitive rehabilitation approaches: a randomized controlled trial with chronic stroke patients. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 17(1), 78. https://doi.org/10.1186/s12984-020-00691-5

Si precisa che gli articoli non sono riproducibili senza l’approvazione dell’editore: per qualsiasi riutilizzo con scopi commerciali o promozionali, è necessario richiedere opportuna quotazione scrivendo a shcmilan@springer.com Gli articoli pubblicati sul sito sono fruibili in base all’attribuzione CCBY NC ND. Visualizza il testo completo della licenza