Entrenamiento de la función cognitiva y la rehabilitación de las extremidades superiores después de un accidente cerebrovascular mediante un sistema de entrenamiento ocupacional digital

Resumen

El protocolo actual describe cómo el sistema de formación ocupacional digital basado en la realidad virtual mejora la rehabilitación de los pacientes con deterioro cognitivo y disfunción de las extremidades superiores después de un accidente cerebrovascular.

Resumen

La rehabilitación de accidentes cerebrovasculares a menudo requiere terapia frecuente e intensiva para mejorar la recuperación funcional. La tecnología de realidad virtual (VR) ha demostrado el potencial para satisfacer estas demandas al proporcionar opciones terapéuticas atractivas y motivadoras. El sistema de capacitación ocupacional digital es una aplicación de realidad virtual que utiliza tecnologías de vanguardia, incluidas pantallas multitáctiles, realidad virtual e interacción humano-computadora, para ofrecer diversas técnicas de capacitación para la capacidad cognitiva avanzada y las habilidades de coordinación mano-ojo. El objetivo de este estudio fue evaluar la efectividad de este programa en la mejora de la función cognitiva y la rehabilitación de las extremidades superiores en pacientes con accidente cerebrovascular. El entrenamiento y la evaluación consisten en cinco módulos cognitivos que cubren la percepción, la atención, la memoria, el razonamiento lógico y el cálculo, junto con el entrenamiento de la coordinación mano-ojo. Esta investigación indica que después de ocho semanas de entrenamiento, el sistema de entrenamiento ocupacional digital puede mejorar significativamente la función cognitiva, las habilidades de la vida diaria, la atención y las habilidades de autocuidado en pacientes con accidente cerebrovascular. Este software se puede emplear como una ayuda de rehabilitación clínicamente eficaz y que ahorra tiempo para complementar las sesiones tradicionales de terapia ocupacional individual. En resumen, el sistema digital de formación ocupacional es prometedor y ofrece beneficios financieros potenciales como herramienta para apoyar la recuperación funcional de los pacientes con ictus.

Introducción

Existe una alta incidencia, mortalidad, tasa de discapacidad y recurrencia asociada al accidente cerebrovascular o accidente cerebrovascular¹. A nivel mundial, el accidente cerebrovascular ha superado a los tumores y las enfermedades cardíacas para convertirse en la segunda causa principal de muerte, y es la principal causa^{en China.} Se espera que la incidencia y la carga social del ictus aumenten significativamente en los próximos años a medida que la población envejece. Los supervivientes de un accidente cerebrovascular pueden seguir experimentando deficiencias sensoriales, motoras, cognitivas y psicológicas³. Los efectos de un accidente cerebrovascular pueden incluir parálisis de un lado del cuerpo, incluida la cara, los brazos y las piernas, una afección conocida como hemiplejia. Esta es la secuela más común del accidente cerebrovascular y tiene un impacto significativo en la calidad de vida de las personas⁴.

El accidente cerebrovascular representa una amenaza significativa para la salud de las personas. Debido al daño en el tejido cerebral, el accidente cerebrovascular y la hemiplejia pueden provocar una disfunción de la mano, lo que dificulta las actividades de la vida diaria (AVD) de los pacientes y disminuye su calidad de vida⁵. La disminución de la función de las extremidades superiores, especialmente de las manos como parte distal del cuerpo, presenta el desafío más significativo en la recuperación de las extremidades superiores6. Por lo tanto, la rehabilitación funcional es crucial. Además, entre el 20% y el 80% de los pacientes con accidente cerebrovascular experimentan deterioro cognitivo, lo que conduce a déficits en la atención, la memoria, el lenguaje y las habilidades ejecutivas⁷.

En la actualidad, la rehabilitación clínica de la hemiplejia de las extremidades superiores se basa principalmente en el entrenamiento integral de las extremidades superiores y en diversas terapias ocupacionales (p. ej., tratamiento de caja de espejo⁸, suspensión⁹, estimulación eléctrica funcional¹⁰, entre otras). Recientemente, la realidad virtual y los videojuegos interactivos han surgido como métodos alternativos de rehabilitación. Estas intervenciones pueden facilitar la práctica de alta capacidad y reducir las demandas de tiempo de los terapeutas¹¹. Los sistemas de realidad virtual han evolucionado rápidamente hacia nuevos dispositivos comerciales que pueden utilizarse para mejorar la función cognitiva y motora de las extremidades superiores en supervivientes de accidentes cerebrovasculares¹². A pesar de estos avances, todavía hay vías inexploradas en este campo.

Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo investigar los efectos del entrenamiento de rehabilitación de extremidades superiores combinado con la rehabilitación convencional de extremidades superiores sobre la función cognitiva y motora de las extremidades superiores en pacientes con accidente cerebrovascular durante el período de recuperación de la hemiparesia, que generalmente abarca las primeras 6 a 24 semanas después del accidente cerebrovascular incidente. Además, examinaremos su impacto en las habilidades de la vida diaria. Esta investigación busca proporcionar evidencia valiosa para la aplicación clínica de intervenciones robóticas.

Protocolo

Este protocolo de estudio recibió la aprobación del comité de ética del Primer Hospital Afiliado de la Universidad de Zhejiang (número de aprobación IIT20210035C-R2) y se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. Se llevó a cabo un estudio experimental que empleó cuasi-aleatorización, enmascaramiento simple y un grupo de control para evaluar la viabilidad y efectividad del programa. 24 pacientes hospitalizados en la sala de medicina de rehabilitación del Primer Hospital Afiliado de la Universidad de Zhejiang fueron invitados a participar en este experimento. Los criterios de inclusión abarcaron pacientes con accidente cerebrovascular confirmado por tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética (RM), de 30 a 75 años, 6-24 semanas después del accidente cerebrovascular, una puntuación de la Escala de Calificación Cognitiva de Montreal (MoCA) <^26-13, disfunción de las extremidades superiores¹⁴, hemiplejia unilateral, estadio de Brunnstrom 3-6 para la capacidad de sentarse¹⁵ y cooperación para la evaluación y el tratamiento. Los criterios de exclusión incluyeron antecedentes de trastornos cognitivos, disfunción orgánica mayor, discapacidad visual o auditiva, comportamiento mental anormal o uso de fármacos antipsicóticos, espasticidad grave (escala de Ashworth 3-4)¹⁶ y subluxación de hombro o dolor intenso en las extremidades superiores.

1. Diseño del estudio

1. Dividir a todos los pacientes en el grupo control y el grupo experimental (12 en cada grupo) según el método de la tabla de números aleatorios².
   NOTA: Antes del experimento, un terapeuta ocupacional experimentado realizó las siguientes evaluaciones para todos los pacientes: la Evaluación Cognitiva de Montreal (MoCA)¹³, la Escala de Evaluación de Fugl-Meyer de las Extremidades Superiores (FMA-UE)¹⁴ y el Índice de Barthel Modificado (MBI)¹⁷.
2. Verificar y confirmar que los pacientes del grupo experimental se sometieron a terapia farmacológica convencional, incluyendo medicamentos antihipertensivos, antidiabéticos, antiagregantes plaquetarios, agentes reguladores de lípidos, etc., según lo prescrito por sus respectivos médicos.
   1. Además, asegúrese de que reciban 30 minutos de entrenamiento rutinario de terapia ocupacional cada día, que comprenda entrenamiento de la función cognitiva y entrenamiento de la función de las extremidades superiores. Además, confirmar que dedicaron 30 minutos diarios al sistema de formación ocupacional digital durante una duración de 8 semanas.
      NOTA: El término "terapia farmacológica convencional" se refiere a los medicamentos estándar recetados para la atención posterior a un accidente cerebrovascular, y los medicamentos específicos pueden variar entre los pacientes y las clínicas.
3. Asegúrese de que los pacientes del grupo de control reciban terapia ocupacional (OT) de rutina durante 1 h cada día, junto con la terapia farmacológica convencional.
4. Implemente un entrenamiento rutinario de la función cognitiva adaptado a los tipos de deterioro cognitivo de los pacientes siguiendo los pasos a continuación:
   NOTA: Tanto el grupo de pacientes de control como el grupo experimental reciben estos entrenamientos.
   1. Para la disfunción de la memoria: Guíe a los pacientes para que participen en actividades como discutir imágenes, recitar párrafos, hacer ejercicios de memoria y recordar tramas de la vida.
   2. Para la disfunción de la atención: Instruya a los pacientes para que participen en el entrenamiento de seguimiento ocular, ejercicios de clasificación de números y entrenamiento similar de reconocimiento de imágenes.
   3. Para la discalculia: Pida a los pacientes que realicen ejercicios simples de suma y resta que involucren números menores que 50, junto con actividades como compras y entrenamiento de simulación financiera.
   4. Para la alteración visoespacial: Guíe a los pacientes a través de actividades como apilar madera, resolver rompecabezas, dibujar y girar objetos.
   5. Para la disfunción ejecutiva: Guíe a los pacientes en actividades como origami, hacer a mano, pintar, regar flores y otras.
   6. Para la disfunción del pensamiento y el razonamiento: Guiar a los pacientes en la clasificación de artículos, la organización de números, la simulación de compras en el supermercado, progresando desde el razonamiento general hasta el razonamiento específico.
5. Instruya a los pacientes para que realicen ejercicios funcionales convencionales de las extremidades superiores, que abarquen movimientos pasivos y dominantes de cada articulación de la extremidad superior. Esto incluye actividades como el entrenamiento con rodillos, la extracción de las extremidades superiores, el lanzamiento y la recepción de la pelota, y el entrenamiento de control para los movimientos de hombros, codos y muñecas.
   1. Además, incluya la pronación y supinación del antebrazo, los movimientos finos de los dedos y el entrenamiento de la flexibilidad de la coordinación, como el uso de un tablero de pines y el atornillado de tornillos.
      NOTA: El entrenamiento para vestirse y desnudarse, la aplicación de equipos de autoayuda y otros ejercicios para mejorar la capacidad de las actividades de la vida diaria deben centrarse principalmente en el lado afectado, con la incorporación adecuada del lado sano para ayudar en el entrenamiento del lado afectado. Todos los pasos experimentales se llevan a cabo en la sala de rehabilitación de la sala. La formación mencionada se lleva a cabo 5 días a la semana con una duración de 8 semanas.

2. Proceso formativo del sistema digital de formación ocupacional

NOTA: Solo el grupo experimental recibe estos entrenamientos.

1. Indique al paciente que se pare o se siente frente al dispositivo (Figura 1) y ajuste la pantalla a una altura y un ángulo de inclinación adecuados, permitiendo un fácil acceso para que las manos del paciente toquen la pantalla.
2. Cree un perfil individualizado para cada paciente, incluyendo su nombre completo, edad, número de identificación de hospitalización, diagnóstico y otros detalles médicos relevantes.
3. Seleccionar el programa de entrenamiento adecuado en función del tipo de deterioro cognitivo del paciente y de la fuerza muscular restante de las extremidades superiores. Establezca parámetros para cada programa, como la duración del entrenamiento, el nivel de dificultad y el lado izquierdo o derecho (Figura 2).
4. Explique y demuestre el método de operación correcto para cada programa para garantizar que el paciente comprenda completamente el propósito del entrenamiento.
5. Llevar a cabo el entrenamiento de la función cognitiva.
   1. Para los pacientes con disfunción de la memoria, siga el proceso de entrenamiento como se menciona a continuación.
      NOTA: Si el paciente tiene disfunción de memoria, los terapeutas pueden elegir entre los siguientes procedimientos de entrenamiento: "Entrenamiento de Emparejamiento Rápido", "Entrenamiento de la Matriz de Memoria" y "Entrenamiento de la Memoria de Tarjetas".
      1. Entrenamiento de emparejamiento rápido: Haga clic en las imágenes de la pantalla y pídale al paciente que recuerde la imagen anterior. A continuación, pida al paciente que haga clic en el botón Icono para confirmar si la imagen actual coincide con la anterior.
      2. Entrenamiento de la matriz de memoria: Haga clic para hacer que tres cuadrados brillantes parpadeen en diferentes ubicaciones de la matriz de la pantalla. Luego, haga clic para oscurecer todos los cuadrados y pídale al paciente que haga clic en los cuadrados brillantes.
      3. Entrenamiento de memoria de tarjetas: Haga clic para mostrar dos imágenes en la pantalla y luego déles la vuelta . Indique al paciente que encuentre la tarjeta de destino que coincida con la que se muestra en la pantalla.
   2. Para pacientes con disfunción de atención, realizar el siguiente proceso de entrenamiento.
      NOTA: Para los pacientes con disfunción de atención, seleccione entre los siguientes procedimientos de entrenamiento: "Entrenamiento de la capacidad de reacción", "Entrenamiento de combinación de colores", "Juego de golpear a un topo" y "Entrenamiento de memoria de tarjetas".
      1. Entrenamiento de la capacidad de reacción: Cuando un pastel cae por encima del avatar de dibujos animados, indíquele al paciente que haga clic rápidamente en el botón de captura para evitar que el pastel golpee la cabeza.
      2. Entrenamiento de combinación de colores: Cuando la pelota sobre la pista esté cerca del centro del círculo, guíe al paciente para que haga clic en el color correspondiente para hacer que la pelota rebote, ya sea dos o cuatro tiempos dependiendo de la dificultad.
      3. Juego Whack-A-Mole: Introduce un juego en el que el malo cruza la tierra o la tuza saca la cabeza. Instruya al paciente para que haga clic y golpee al malo o a la tuza para ganar puntos de juego.
      4. Entrenamiento de la memoria de la tarjeta: muestra la información de la tarjeta, voltea la tarjeta y cambia su posición. Pida al paciente que busque y vuelva a hacer clic en la tarjeta de destino de acuerdo con los requisitos especificados.
   3. Para los pacientes con problemas de aritmética y juicio, realice el siguiente proceso de capacitación.
      NOTA: Cuando el paciente tiene problemas de aritmética y juicio, los terapeutas deben elegir programas como "Piedra-Papel-Tijera", "Entrenamiento de Razonamiento Aritmético", "Entrenamiento de Clasificación y Selección" y "Juego de Pesca".
      1. Piedra-Papel-Tijera: Muestre un gesto de la mano izquierda-derecha en la pantalla y pida al paciente que haga un juicio rápido, haciendo clic para determinar si gana la mano izquierda, gana la mano derecha o es un empate.
      2. Entrenamiento de razonamiento aritmético: Indique al paciente que calcule el problema aritmético en la pantalla y lo compare con el número, seleccionando el botón mayor que, menor que o igual . Aumenta la dificultad del problema aritmético con el nivel de dificultad de la configuración.
      3. Capacitación en clasificación y selección: Pida al paciente que elija y haga clic en el tipo y la cantidad apropiados de artículos de la lista de acuerdo con los requisitos en la esquina superior izquierda.
      4. Juego de pesca: Después de la información de la indicación, indique al paciente que haga clic en la pantalla para atrapar un tipo y número específico de peces para obtener puntajes del juego.
   4. Para los pacientes con alteración visoespacial, realice las siguientes sesiones de entrenamiento.
      NOTA: Los siguientes procedimientos de entrenamiento son adecuados para pacientes con trastornos visuoespaciales: "Entrenamiento de negligencia unilateral", "Entrenamiento de rompecabezas", "Entrenamiento de combinación de imágenes".
      1. Entrenamiento de negligencia unilateral: Haga clic de acuerdo con las indicaciones del video para controlar el pez rojo que nada con los dedos y comer tantos peces como sea posible.
      2. Entrenamiento de rompecabezas: Haga clic y coloque las piezas rotas del rompecabezas en la posición correcta para que vuelvan a formar una imagen completa.
      3. Entrenamiento de combinación de imágenes: seleccione imágenes apropiadas de varias formas y colores a la izquierda y colóquelas en la posición correcta a la derecha para combinar y formar un patrón específico.
   5. Para los pacientes con disfunción ejecutiva, realice las siguientes sesiones de entrenamiento.
      NOTA: Los pacientes con disfunción ejecutiva pueden elegir el programa "Cocina Virtual". Los pacientes pueden completar gradualmente el proceso de producción de "tomate revuelto y huevo" virtualmente bajo la guía del sistema. Los pasos específicos son los siguientes:
      1. Prepare los materiales alimenticios: Indíquele al paciente que abra virtualmente (en la pantalla) el grifo, limpie los tomates, corte los tomates en trozos y los coloque en el plato. Luego, pon los huevos en el bol y revuélvelos.
      2. Cocina: Indique a los pacientes que enciendan la estufa, viertan el aceite de cocina, viertan los huevos batidos y luego agreguen los tomates.
      3. Servir los platos: Una vez finalizado, guíe al paciente para que apague el fuego y transfiera el plato cocido al plato.
   6. En el caso de los pacientes con disfunción del pensamiento y el razonamiento, realice lo siguiente.
      NOTA: Si el paciente tiene dificultades conceptuales y de nombramiento, elija entre "Entrenamiento de Nombramiento", "Ejercicio de Memoria de Tarjetas" y "Entrenamiento de Diferenciación de Objetos".
      1. Entrenamiento de nomenclatura: Guíe a los pacientes para que encuentren y hagan clic en la imagen correcta entre varias imágenes en función de los requisitos de información de texto y sonido, o elija y haga clic en el nombre correcto del elemento de acuerdo con las indicaciones de información de la imagen.
      2. Ejercicio de memoria de tarjetas: Entre las tarjetas que aparecen en la pantalla, pida a los pacientes que busquen y hagan clic en la que sea igual a la que está en la mano del hombre de dibujos animados en la esquina superior derecha.
      3. Entrenamiento de diferenciación de objetos: Entre varias columnas de formas que aparecen en la pantalla, pida a los pacientes que identifiquen y hagan clic en la que sea única y diferente de las demás.
6. Realizar entrenamiento funcional de las extremidades superiores.
   1. Entrenar a los pacientes con ejercicios auxiliares o ejercicios con una sola mano.
      NOTA: Si la extremidad afectada no puede completar el entrenamiento por sí sola, haga que la mano sana sostenga la extremidad afectada y complete el entrenamiento auxiliar. Una vez que la extremidad afectada recupera un cierto nivel de fuerza muscular, se puede iniciar el entrenamiento con una sola mano. Los siguientes procedimientos de entrenamiento son adecuados para ejercicios auxiliares o ejercicios con una sola mano: "Ejercicio de dibujo", "Viaje musical", "Caminando por el laberinto".
      1. Ejercicio de dibujo: De acuerdo con las indicaciones de la ruta que aparecen en la pantalla, indique a los pacientes que dibujen líneas o contornos específicos del patrón. El sistema generará automáticamente una hermosa imagen. A medida que aumenta la dificultad, considere dejar que el camino desaparezca y pídale al paciente que esboce la imagen de memoria.
      2. Viaje musical: Haga que el paciente borre los cuadrados grises de la pantalla en sincronía con el ritmo de la música, transformándolos en cuadrados de colores. Esto proporciona una experiencia intensamente placentera.
      3. Caminando por el laberinto: Indique al paciente que se aferre a la pequeña bola en el laberinto y guíe la bola a través del laberinto para llegar al punto final donde se encuentra el diamante.
   2. Entrene a los pacientes con ejercicios de coordinación a dos manos.
      NOTA: Si la extremidad afectada tiene buena fuerza muscular, se puede iniciar el entrenamiento de coordinación a dos manos. Elija procedimientos como "Pelota de equilibrio", "Juego de alimentación de peces", "Práctica de tiro con arco" y "Entrenamiento de coordinación de reacción".
      1. Pelota de equilibrio: Pida al paciente que coloque los puños izquierdo y derecho en ambos extremos de la barra de equilibrio, que tiene una pequeña bola azul. Indíqueles que mantengan el equilibrio y eviten que la pelota ruede por ambos lados.
      2. Juego de alimentación de peces: indique a los pacientes que sostengan el alimento con una mano y hagan clic en el pez pequeño que nada en la pantalla con la otra mano para completar la tarea de alimentación de peces.
      3. Práctica de tiro con arco: Guiar al paciente para que coloque una mano en el arco y la otra en la flecha, haciendo clic y controlando la flecha para que dé en el blanco perfectamente.
      4. Entrenamiento de coordinación de reacción: Deje que las manos derecha e izquierda de los pacientes sostengan el martillo y hagan clic para golpear la pelota amarilla alternativamente, similar al juego de ping-pong, para entrenar la coordinación y la capacidad de reacción del paciente.
         NOTA: Al finalizar el entrenamiento para cada procedimiento, el instrumento proporciona automáticamente un análisis de los resultados del entrenamiento, almacenándolos en el archivo exclusivo del paciente. El terapeuta evalúa el efecto del entrenamiento del paciente comparando los resultados cada vez (Figura 3 y Figura 4).
7. A medida que la función del paciente se recupera, pídale al terapeuta que recombine regularmente el programa de entrenamiento, ajustando la dificultad y la duración del procedimiento en función del rendimiento del paciente.
   NOTA: A lo largo del período de entrenamiento, el terapeuta supervisa todo el proceso de entrenamiento del paciente, escucha pacientemente las necesidades del paciente, ayuda al paciente cuando encuentra dificultades y ofrece elogios y aliento al completar con éxito las tareas de entrenamiento.

3. Procedimientos de seguimiento

1. Después de 8 semanas de tratamiento, realice una reevaluación de todos los pacientes que usan MoCA, FMA-UE y MBI. Esta reevaluación es llevada a cabo por el mismo terapeuta ocupacional.
2. Analice estadísticamente los datos recopilados de las evaluaciones previas y posteriores al entrenamiento para determinar la importancia de los resultados.
   NOTA: Se emplearon métodos estadísticos apropiados, dependiendo de la normalidad de la distribución de los datos, para evaluar el impacto del sistema digital de formación ocupacional en la recuperación de las funciones cognitivas y motoras.

Resultados

En este estudio, se incluyeron 24 pacientes que presentaban disfunción de miembros superiores combinada con varios tipos de deterioro cognitivo después de un accidente cerebrovascular. Los tipos de deterioro cognitivo observados incluyeron Amnesia, Agnosia, Disfunción Ejecutiva, Deterioro Atencional, entre otros. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los dos grupos en cuanto al sexo, la edad, la duración de la enfermedad y el tipo de accidente cerebrovascular (P > 0,05), como s...

Discusión

Se implementó un sistema de rehabilitación de realidad virtual para apoyar la recuperación de los pacientes con accidente cerebrovascular, utilizando la última tecnología de pantalla multitáctil para mejorar la participación en el entrenamiento, la inmersión, la interactividad y la conceptualización. Este sistema proporciona un entrenamiento interactivo de control motor de las extremidades superiores que integra la visión, la audición y el tacto. También incluye módulos de entrenamiento de rehabilitación di...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
FlexTable digital occupational training system	Guangzhou Zhanghe Intelligent Technology Co., Ltd.	Observation on the rehabilitation effect of digital OT cognitive function training on stroke patients with decreased attention function	FlexTable digital operation training system uses the latest multi-touch screen technology, virtual reality and human-computer interaction technology, integrates a variety of training methods, and provides digital advanced brain function and hand-eye coordination training
SPSS 25.0	IBM		https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25