La realtà virtuale nei programmi di riabilitazione per i giovani con dolore cronico: uno studio pilota di fattibilità

Abstract

Background: Nel campo del dolore, la tecnologia della realtà virtuale (RV) è diventata sempre più una procedura comune nella gestione del dolore. In quanto strumento tecnologico interattivo, l’impiego della RV può essere esteso oltre alla gestione del dolore acuto anche alla riabilitazione del dolore cronico focalizzandosi sull’effettuazione di quei movimenti dolorosi o generalmente evitati.

Obiettivo: Descriviamo lo sviluppo e l’implementazione iniziale di un programma di RV nell’intervento di riabilitazione del dolore per migliorare la risposta dei giovani al dolore cronico.

Metodi: Presentiamo lo sviluppo, l’accettabilità, la fattibilità e l’utilità di un innovativo programma RV (Fruity Feet) per la riabilitazione del dolore pediatrico che faciliterebbe un maggior coinvolgimento degli arti superiori e inferiori. Il team di sviluppo è un gruppo interdisciplinare di esperti pediatrici, inclusi fisioterapisti, terapisti occupazionali, psicologi del dolore, anestesisti, ricercatori del dolore e uno sviluppatore di software RV.  Abbiamo utilizzato un processo di sviluppo iterativo in 4 fasi che ha coinvolto medici, genitori e pazienti tramite interviste e questionari standardizzati.

Risultati: Questo studio ha incluso 17 pazienti pediatrici (13 femmine, 4 maschi) arruolati in un programma intensivo di trattamento interdisciplinare del dolore (IIPT), età media di 13,24 anni (range 7-17), completando un totale di 63 sessioni di RV. I rapporti complessivi di presenza sono stati alti (media 28,98; max 40; SD 4,02), indicativi di un alto livello di partecipazione. Tra quelli con dati multisessione (n=8), i rapporti di dolore (P<.001), paura (P=.003), evitamento (P=.004), e limitazioni funzionali (P=.01) sono diminuiti significativamente. L’analisi qualitativa ha rivelato (1) un’esperienza positiva con la realtà virtuale (ad esempio, mi è piaciuta la realtà virtuale, vorrei utilizzare di nuovo il programma di realtà virtuale, sentivo che la realtà virtuale era uno strumento utile); (2) sentirsi distratti dal dolore mentre si è impegnati nella realtà virtuale; (3) maggiore mobilità percepita; e (4) un minor numero di comportamenti dolorosi osservati dal medico durante la RV. I dati sul movimento supportano l’impatto mirato di Fruity Feet rispetto ad altri programmi RV disponibili.

Conclusioni: Il processo di sviluppo iterativo ha prodotto un programma RV altamente coinvolgente e di grande praticità basato su feedback qualitativi, questionari e dati di movimento. Saranno oggetto di studi i successivi passi da fare per perfezionare e implementare la RV nei programmi di riabilitazione di pazienti affetti da dolore cronico. La realtà virtuale è uno strumento molto promettente per facilitare i miglioramenti terapeutici nella riabilitazione del dolore cronico in un modo che questa possa essere oltre che utile anche divertente.

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Introduzione

La realtà virtuale (RV) è un nuovo e promettente strumento per il trattamento del dolore cronico, sia per distrarre gli individui dal loro dolore sia per facilitare i movimenti altrimenti dolorosi o temuti^1,2. Per gli adulti che presentano varie condizioni di dolore cronico, tra cui dolore alla colonna vertebrale, alla spalla, all’addome, all’anca, dolori muscoloscheletrici e neuropatici, la ricerca ha dimostrato l’efficacia degli strumenti RV, evidenziando riduzioni significative di dolore soggettivo sia durante che dopo le sessioni^3,4,5,6,7. È stato anche dimostrato che i trattamenti RV oltre a ridurre significativamente il dolore, sollecitano reazioni fisiologiche di rilassamento, migliorano le potenzialità fisiche e portano anche un miglioramento sociale per gli adulti affetti da lombalgia cronica^8,9. 
Rispetto all’utilizzo del telefono e di Internet, i programmi RV sono una delle modalità di assistenza sanitaria elettronica più efficaci per fornire interventi e ridurre potenzialmente l’interferenza del dolore nel contesto del dolore cronico¹⁰. Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni della realtà virtuale per il dolore cronico rimangono focalizzate sulla distrazione e sull’alleviamento del dolore, piuttosto che sui miglioramenti funzionali attraverso l’impegno fisico motorio e comportamentale¹¹.

Esistono pochi studi che hanno applicato strumenti di realtà virtuale per il dolore cronico all’età pediatrica¹². In una recente revisione degli studi sulla RV sul dolore pediatrico (PubMed 2000-2017), solo 4 si sono concentrati sulla RV per il dolore cronico, rispetto ai 94 che si sono concentrati sulla RV per affrontare le procedure mediche e il dolore acuto¹³. Ciascuno di questi 4 studi preliminari ha rilevato che il trattamento della RV è fattibile, sicuro e potenzialmente efficace nei bambini con condizioni di dolore cronico. Due studi pilota condotti da Won e colleghi¹⁴ hanno dimostrato che un programma RV è fattibile e sicuro per i bambini con sindrome dolorosa regionale complessa (CRPS). Gli studi pilota hanno dimostrato un maggior rilassamento, disturbi minimi di dolore e maggior coinvolgimento nel programma durante le sessioni di RV. Un altro studio pilota condotto da Shiri e colleghi¹⁵ ha implementato le10 sessioni di RV e biofeedback per 3 mesi nei giovani con mal di testa cronico. I pazienti hanno riportato riduzioni significative della gravità del mal di testa e migliori risultati funzionali. Nonostante la scarsa ricerca sugli interventi RV per il dolore cronico pediatrico, esiste un nuovo lavoro che esamina i fattori di progettazione specifici dei programmi RV per lo sviluppo di una programmazione creativa e ben tollerata che potrebbero migliorare l’esperienza dei giovani all’interno di contesti medici¹⁶.

Oltre al trattamento del dolore, stanno emergendo programmi di realtà virtuale mirati alla riabilitazione fisica nei bambini. Meyns e colleghi¹⁷ hanno sviluppato un programma RV, ICT4Rehab, che utilizza una Wii Balance Board (Nintendo) come trattamento sull’equilibrio per i bambini con paralisi cerebrale che hanno subito un intervento chirurgico agli arti inferiori. Lo studio ha rilevato che i pazienti sia in ICT4Rehab che nel gruppo di controllo mostravano miglioramenti nell’equilibrio da seduti, con maggiori risultati nel gruppo ICT4Rehab. In un altro sistema RV, i pazienti sottoposti a riabilitazione della caviglia rispondevano a varie simulazioni RV attraverso l’interazione con un sistema “Rutgers Ankle” che applicava una forza meccanica alla caviglia¹⁸. Le simulazioni RV cercavano di migliorare i movimenti specifici, la coordinazione motoria e l’ampia funzione degli arti inferiori¹⁸. Nel loro insieme, ci sono notevoli opportunità per sviluppare e implementare programmi di realtà virtuale che mirano alla riabilitazione fisica nel trattamento del dolore cronico pediatrico.

Obiettivi

L’obiettivo di questo progetto era di sviluppare un intervento RV per migliorare la mobilità in presenza di dolore cronico. Fruity Feet è un programma RV creato con il contributo di un team multidisciplinare di medici di riabilitazione del dolore pediatrico, ricercatori del dolore pediatrico e sviluppatori di tecnologia RV. Fruity Feet risponde alla crescente necessità di applicazioni di realtà virtuali per l’età pediatrica in pazienti con dolore cronico che soffrono di mobilità limitata a causa della paura e della conseguente scarsa attività che da questa deriva. In questo documento, descriviamo prima lo sviluppo, l’accettabilità, la fattibilità e l’utilità di Fruity Feet utilizzando un processo di sviluppo iterativo in 4 fasi per facilitare un maggiore coinvolgimento degli arti superiori e inferiori. Passeremo poi a discutere i passaggi successivi per il perfezionamento, l’implementazione e la valutazione dell’impatto di Fruity Feet.

Metodi

Partecipanti e setting

I giovani ammessi a un programma intensivo di trattamento del dolore interdisciplinare (IIPT) sono scelti in quanto questi individui presentano paura del movimento e limitazioni fisiche significative dovute al dolore. I team IIPT includono fisioterapisti (PT), terapisti occupazionali (OT), psicologi del dolore, medici di medicina del dolore e infermieri di medicina del dolore^19,20. Il trattamento comprende terapia acquatica, terapia PT / OT / psicologia individuale e di gruppo, terapia familiare, supporto del caregiver e incontri settimanali da parte del team. Molti pazienti ammessi ai programmi IIPT necessitano di presidi per deambulare (ad esempio, deambulatori, sedie a rotelle), hanno mobilità limitata e lottano con il decondizionamento (perdita di forza e di massa muscolare). L’obiettivo del programma Fruity Feet era fornire un’esperienza IIPT potenziata e coinvolgente che aumentasse lo svolgimento di esercizi fisici e migliorasse i risultati funzionali all’interno di una popolazione difficile da trattare.

I criteri per l’arruolamento nello studio pilota di fattibilità di riabilitazione del dolore attraverso la RV includevano: (1) lingua inglese, (2) età 7-21 anni con (3) diagnosi di dolore cronico e necessità di riabilitazione fisica, e (4) in condizione medica stabile/in terapia da almeno 2 settimane prima della sessione iniziale. I pazienti sono stati ritenuti non idonei se avevano (1) diagnosi di condizioni neurologiche (convulsioni, paralisi cerebrale, ritardo dello sviluppo) o (2) sintomi psichiatrici gravi (depressione/ansia grave).

Sviluppo e prototipazione

Il team di riabilitazione del dolore pediatrico IIPT ha lavorato in collaborazione con il team di progettazione del software della tecnologia CHARIOT e Mighty Immersion, Inc. per sviluppare Fruity Feet, un’esperienza RV unica per i giovani sottoposti a trattamento e riabilitazione del dolore cronico. Questo team ha incorporato un processo iterativo per sviluppare questo intervento RV, basandosi sul feedback del paziente e del medico per migliorare l’accettabilità e l’utilità. Lo sviluppo di Fruity Feet si è articolato in 4 fasi: valutazione dei bisogni, prototipazione, iterazione e perfezionamento, fattibilità e accettabilità. La fase di valutazione dei bisogni ha previsto la raccolta di informazioni dal team IIPT per determinare l’ambito delle esigenze cliniche e stabilire i parametri per l’intervento RV, l’hardware e lo spazio. La fase di prototipazione ha programmato quelli che sarebbe stati i movimenti degli arti inferiori. La fase di fattibilità e accettabilità è stata eseguita parallelamente alla fase di iterazione e perfezionamento. A seguito dell’approvazione del Comitato di revisione istituzionale, i pazienti idonei che erano stati arruolati nell’IIPT presso la Stanford Children’s Health sono stati invitati a partecipare ai test di fattibilità. Dopo aver ottenuto il consenso del genitore e il consenso del bambino, le sessioni di RV sono state inserite nel programma IIPT del paziente. Le sessioni di realtà virtuale si sono svolte una volta alla settimana per circa 30 minuti.

La figura 1 descrive una tipica sessione di realtà virtuale. I genitori non erano presenti durante le sessioni di realtà virtuale, ma hanno avuto l’opportunità di osservare la sessione dal vivo dietro uno specchio unidirezionale o tramite riprese video-registrate. Dopo la sessione, il bambino, il genitore e il medico commentavano la sessione appena terminata o rispondevano alle domande dell’intervista. Era presente anche un tecnico per gestire la sessione e svolgere l’intervista finale. Anche lo sviluppatore principale (LW) ha partecipato a più sessioni per valutare lo sviluppo di Fruity Feet.

Valutazione dei risultati

Dopo ogni sessione, ai pazienti è stato chiesto di completare i seguenti questionari relativi alla loro esperienza con la RV.

Questionario sulla presenza

Ai pazienti è stato chiesto di fornire una valutazione, che andava da 0 (per niente) a 4 (molto forte), a 10 domande, valutando la percezione del paziente di quanto fosse reale il mondo virtuale e se sentissero il loro avatar come un’estensione dei loro stessi corpi. I punteggi più alti suggeriscono una maggiore permanenza nell’ambiente virtuale²¹.

Questionario giornaliero per bambini

Il Child Daily Questionnaire è stato sviluppato per essere somministrato all’interno di studi clinici sul dolore in ambito pediatrico²². Il Child Daily Questionnaire è composto da 13 item che valutano il dolore e il suo andamento nelle ultime 24 ore. Undici degli elementi giornalieri sono correlati al dolore: preoccupazione / paura (2 elementi), evitamento (2 elementi), limitazioni funzionali (3 elementi), impegno / accettazione dell’attività (2 elementi) e reattività (2 elementi).  Questi 11 elementi sono valutati su una scala analogica visiva di 100 punti che va da fortemente in disaccordo a fortemente d’accordo. L’elemento 12 valuta il dolore attuale (cioè il dolore provato nelle ultime 24 ore) su una scala di valutazione numerica da 0 (nessun dolore) a 10 (peggior dolore possibile). L’item 13 include una casella di testo aperta per il paziente per descrivere qualcosa di eccitante o stressante delle ultime 24 ore.
Dopo ogni sessione RV, ai pazienti, ai genitori e ai medici è stato anche chiesto di fornire un feedback sotto forma di intervista aperta (Casella di testo sottostante).

Analisi statistica

Sono state effettuate statistiche descrittive per tutti i questionari e sono state effettuate ripetute misurazioni con modelli misti per i dati multisessione del Child Daily Questionnaire utilizzando SPSS 25 (IBM). Per i dati dell’intervista, è stato utilizzato il software statistico qualitativo NVivo per analizzare le risposte dei partecipanti (paziente, medico, genitore) fornite al termine della sessione RV. Sono stati codificati i vari temi oggetto dello studio e quelli emersi dai feedback con maggiore frequenza sono stati inseriti in grafici visivi sia per i pazienti che per i medici.

Risultati

Partecipanti e setting

Hanno partecipato a questo studio pilota diciassette giovani, prevalentemente femmine (13 femmine, 4 maschi) con un’età media di 13,24 anni (da 7 a 17 anni) in trattamento in un IIPT da gennaio 2019 a marzo 2020. I pazienti avevano condizioni varie di dolore cronico (CRPS degli arti inferiori = 9, dolore muscoloscheletrico primario [diffuso / diffuso e localizzato] = 6, sindrome di Ehlers-Danlos = 1, sindrome dell’intestino irritabile = 1). 

I pazienti presentavano dolore per una media di 17 mesi (range 1-60 mesi). I pazienti erano in trattamento IIPT per una media di 7 settimane (range 4-12 settimane). I pazienti hanno partecipato a una media di 4 sessioni RV (media 3,71 sessioni), con un range di 1-8 sessioni totali. Per tutti i pazienti tranne 1, il numero di sessioni era subordinato alla disponibilità del tecnico RV e alla durata del ricovero IIPT. Una paziente si è ritirata dopo la sua terza sessione di realtà virtuale a causa di vertigini e fotofobia. Non sono stati segnalati altri eventi avversi.

In 17 pazienti, sono state completate 63 sessioni di RV. Tutte le sessioni sono state condotte con un medico (ad es. PT, OT o psicologo del dolore) presente in una sala RV dedicata con pavimentazione per lo svolgimento di attività fisica, come i tappetini tipicamente utilizzati in una palestra di riabilitazione per la sicurezza. Le sessioni di RV duravano tipicamente 30 minuti (media 29,57; mediana 30,08; range da 6,16 a 80,1). Il medico ha determinato il trattamento appropriato e ha scelto la durata e la modalità necessarie per ciascun paziente mentre era impegnato nella RV. I medici hanno garantito i parametri di sicurezza all’interno dello spazio, considerando l’abilità e la funzionalità specifica di ogni paziente.

Sviluppo e prototipazione

La prima fase del progetto è stata dedicata all’avvio del programma, che includeva l’identificazione delle esigenze sulle quali intervenire tramite la terapia RV, l’ottenimento dell’approvazione del Comitato di revisione istituzionale, l’allestimento di una sala prove utilizzabile per lo svolgimento del programma di realtà virtuale e la formazione dei medici su come gestirne una sessione. Il team si è inizialmente incontrato per stabilire i parametri della terapia, a seguito di un’ampia esplorazione dei programmi RV esistenti a scopo di riabilitazione. Il team ha scoperto che i programmi di riabilitazione esistenti si concentravano esclusivamente sul coinvolgimento degli arti superiori; hanno ritenuto quindi questi programmi inadeguati per la popolazione pediatrica, in quanto questa necessitava di maggior coinvolgimento degli arti inferiori e di una piattaforma più adatta e coinvolgente per l’età presa in esame. Le valutazioni dei bisogni con i medici pediatrici (cioè, terapia fisica, terapia occupazionale, psicologia del dolore e medici di medicina del dolore) hanno ulteriormente definito gli obiettivi e le raccomandazioni per gli interventi di RV nella riabilitazione del dolore pediatrico. I PT hanno richiesto attività mirate con obiettivi funzionali per rafforzare i muscoli e aumentare la varietà di movimenti. Gli OT richiedevano movimenti mirati alle attività della vita quotidiana. Gli psicologi del dolore hanno fornito approfondimenti sulle paure sul dolore correlato al movimento durante le sessioni OT e PT. Gli psicologi del dolore hanno anche chiesto più opzioni per modificare il formato di consegna per i giovani che potrebbero essere angosciati dall’indossare un auricolare o troppo ansiosi di iniziare la RV degli arti inferiori in posizione eretta. I medici di medicina del dolore hanno richiesto opzioni per i pazienti che stavano seduti, in piedi o altrimenti limitati nelle loro capacità fisiche, e i medici di medicina del dolore hanno ulteriormente definito gli obiettivi e le raccomandazioni per gli interventi di VR nella riabilitazione del dolore pediatrico. 

A seguito delle varie esigenze richieste dagli specialisti, il team di progettazione del software ha accompagnato ogni medico per osservare i giovani con dolore cronico durante le tipiche sessioni IIPT. Questo processo ha fornito al team di progettazione del software informazioni su quelle abilità che i giovani stavano tentando di padroneggiare nelle sessioni di terapia fisica, terapia occupazionale e psicologia del dolore (p. Es., Obiettivi funzionali per gli arti inferiori e superiori, metodi per aumentare la mobilità, i benefici della distrazione dal dolore). 

Dopo la valutazione delle esigenze del medico e la progettazione iniziale del software del programma, il team tecnico è stato in grado di prendere decisioni sull’hardware RV e sulla configurazione della stanza. Il team ha scelto di utilizzare un sistema HTC VIVE VR, che tiene traccia dell’utente in uno spazio di gioco di 10′ × 10′ con 6 gradi di libertà. Il sistema VIVE RV include anche 4 tracker aggiuntivi di 6 gradi di libertà, che tracciano la posizione e la rotazione delle mani e dei piedi del giocatore. Utilizzando questo sistema, gli utenti possono immergersi completamente in un mondo virtuale, con la possibilità di camminare e toccare oggetti virtuali con le mani e con i piedi. Il sistema VIVE RV richiede un computer predisposto per la realtà virtuale e 2 localizzatori esterni (fari) posizionati negli angoli opposti dell’area di gioco. Per ospitare questo sistema, il programma ha utilizzato una sala RV dedicata con spazio adeguato per la configurazione dell’hardware.

Il team di progettazione del software ha iniziato concentrandosi su un singolo gioco, Fruity Feet, da prototipare e poi testare con i pazienti. Fruity Feet aiuta i pazienti ad aumentare la loro varietà di movimento degli arti inferiori e ad essere più a loro agio nel muovere i piedi e le gambe. I meccanismi di gioco sono stati costruiti attorno ai seguenti obiettivi di movimento PT degli arti inferiori: passo multiplanare (cioè, avanti, laterale, indietro), calpestare, marciare, calciare, sollevare la gamba a diverse altezze e attività di movimento della caviglia attiva (cioè, flessione dorsale, flessione plantare, inversione ed eversione). È importante sottolineare che il modulo è stato anche costruito per adattarsi alla mobilità di un paziente, assicurando che i pazienti di tutte le abilità potessero giocare e trarre vantaggio dall’intervento RV.

Il team ha progettato Fruity Feet per essere adatto allo sviluppo sia per bambini che per adolescenti. Il gioco è divertente, spensierato e semplice; utilizza una grafica stilizzata, dei feedback in-game e sound design per offrire un giocointuitivo e coinvolgente.

Durante il gioco, gli utenti vengono collocati in una fattoria e istruiti a calpestare e calciare più frutta e verdura virtuale possibile per fare il succo e guadagnare punti prima che scada il tempo. La qualità del passo/calpestio del giocatore viene misurata dai sensori VIVE, valutando i giocatori in base a quanto in alto sollevano le gambe e se atterrano con i piedi al centro del frutto. Mentre i giocatori calpestano e prendono a calci il frutto che appare sotto i loro piedi, il succo di frutta virtuale schizza fuori e un contadino dei cartoni animati urla frasi incoraggianti come “Bel lavoro!” e “Questo è un frutto succoso! (Figura 3)” 

 I medici possono modificare gli aspetti del gioco per adattare l’esperienza RV al livello di abilità del paziente e ad altre esigenze utilizzando il pannello di controllo del gioco (Figura 4).

Dopo lo sviluppo iniziale di Fruity Feet, il team ha avviato una serie di test del programma con medici/pazienti, raccolta di feedback e iterazione sulla progettazione del software. Questo ciclo di feedback è stato fondamentale nella costruzione di un modulo RV che fosse facile da usare, divertente da giocare e che soddisfacesse gli obiettivi terapeutici appropriati per pazienti e medici. Durante questo processo, sono stati utilizzati sia Fruity Feet che i programmi RV disponibili in commercio per ottenere feedback per sviluppare ulteriormente Fruity Feet e l’ambiente RV. I fornitori hanno notato l’importanza di includere il coinvolgimento sia degli arti superiori che di quelli inferiori durante le attività Fruity Feet. Ad esempio, un OT del team ha fornito un feedback sul disagio al collo mentre guardava costantemente verso il basso quando il compito era inizialmente concentrato esclusivamente sui movimenti degli arti inferiori. 

Uno dei primi pazienti sottoposti al test aveva limitazioni di mobilità, infatti utilizzava una stampella per deambulare. La paziente era una bambina caucasica di 12 anni con diagnosi di CRPS dell’estremità inferiore destra. Si è trovata a fronteggiare quelle che per lei erano vere e proprie sfide, come stare in piedi, camminare ed eseguire altri movimenti che le richiedevano di spostare il peso sul piede destro. Ha partecipato regolarmente alle sessioni di realtà virtuale durante il suo processo di riabilitazione e, poiché il suo dolore e la sua mobilità hanno iniziato a migliorare, ha richiesto più sfide e un ulteriore livello di Fruity Feet. Essendo lei stessa un’appassionata giocatrice, ha richiesto un’esperienza di gioco più difficile e complessa, arrivando persino a suggerire uno scenario di “invasione aliena”, accessibile nel momento in cui i giocatori raggiungono un certo livello. Grazie al feedback di questa paziente, il team ha sviluppato un nuovo livello in cui apparivano UFO.

Fruity Feet è stato quindi ampliato includendo nuove modalità di gioco. Queste modalità sono state progettate come una modifica per consentire l’uso della RV per gli arti inferiori da una posizione seduta. Ciò ha indotto lo sviluppo di un processo graduale per aumentare la gamma di movimento degli arti inferiori ed il carico del peso passando dalle attività da seduti (cioè movimenti attivi multiplanari della caviglia, flessione ed estensione attiva del ginocchio e spostamento multiplanare del peso per aumentare il carico) ad attività in piedi (cioè, supporto in piedi, spostamento del peso, accovacciamento, carico di un solo arto e bilanciamento). Le modalità di gioco includevano anche l’uso degli arti superiori, creando un’esperienza attiva e dinamica per i pazienti che perseguivano obiettivi sia per gli arti superiori che per quelli inferiori (afferrare, lanciare, colpire, calciare, calpestare, accovacciarsi, stare in piedi, torcersi e bilanciarsi).

Le modifiche hanno aiutato a simulare le attività della vita quotidiana, del gioco e del tempo libero, regolando contemporaneamente il sistema sensoriale. I movimenti all’interno di Fruity Feet hanno contribuito a promuovere una maggiore funzionalità per le attività quotidiane. Fruity Feet coinvolgeva i partecipanti in attività ricreative  studiate appositamente per l’età del paziente che richiedevano movimento, equilibrio e resistenza, incluso l’atto di sollevare le braccia sopra la testa per indossare una maglietta o per tirare con la fionda, esercizi di spostamento del peso e di mantenimento dell’equilibrio in piedi necessari per la doccia (ad es. calpestare frutta virtuale di varie dimensioni e in varie posizioni stando in piedi), attività di resistenza importanti per la scuola, lo sport e altre attività ricreative attive (ad es. la creazione di nuovi livelli ha aumentato la durata del tempo impiegato nelle attività di realtà virtuale). Ogni modifica e aggiunta a Fruity Feet ha subito più iterazioni e sessioni di feedback con medici e pazienti. Man mano che le attività diventavano più dinamiche, i medici hanno continuato a identificare e garantire che le misure di sicurezza fossero rispettate durante ogni sessione di Fruity Feet (cioè, necessità di monitorare i movimenti del paziente o di instaurare una barriera visiva durante la sessione di RV). Molti pazienti nel programma IIPT sono stati in grado di vedere i loro suggerimenti e feedback prendere vita in RV quando le richieste di aggiunte di nuovi elementi, come animali da fattoria e alieni, sono state incorporate nel software.

Un esempio di come Fruity Feet è stato migliorato durante la fase di iterazione e perfezionamento per i pazienti in sedia a rotelle riguarda il caso di una paziente caucasica di 12 anni cui è stata diagnosticata la CRPS da entrambi gli arti inferiori. Questa paziente ha fornito un feedback per includere premi oltre ai punti, come la possibilità di aggiungere animali alla fattoria virtuale in cambio di una certa quantità di punti guadagnati. Questa aggiunta ha permesso di rimanere concentrati sul gioco per periodi più lunghi, facendo sì che il paziente potesse progredire verso obiettivi più dinamici. Se, il programma IIPT imponeva alla paziente un grande sforzo per raggiungere questi obiettivi di movimento, l’implementazione del programma RV le ha permesso di raggiungerli molto più agevolmente. La paziente è infatti riuscita a migliorare l’uso degli arti inferiori e, di conseguenza, la capacità di deambulare senza dispositivi di assistenza. Ha inoltre notato che Fruity Feet ha migliorato la sua motivazione a impegnarsi in obiettivi IIPT che riguardassero l’uso dei piedi, in particolare l’atto di camminare con PT.

Valutazione dei risultati

Presenza e Questionario Quotidiano

Dopo ogni sessione di realtà virtuale, i pazienti sono stati intervistati sulla loro percezione del personaggio virtuale (avatar) e dell’ambiente virtuale stesso. Ai pazienti è stato chiesto quanto percepissero come reale il mondo virtuale e se sentissero che il corpo dell’avatar fosse o meno un’estensione del proprio corpo. Le segnalazioni totali di partecipazioni sono state alte (n = 17; media 28,98 [SD 4.02]), con punteggi compresi tra 0 e 40, con punteggi più alti indicativi di una maggiore partecipazione. Poiché il questionario giornaliero del bambino è stato sottoposto  dopo l’inizio dello studio pilota di fattibilità, forniamo i dati di coloro che lo hanno completato più di una volta (n = 8).

L’analisi lineare a effetti misti ha mostrato un effetto significativo per il tempo con diminuzioni del dolore (F_4,27,7= 9,27, P<0,001), paura (F_4,25,7= 5,17,P= 0,003), evitamento (F_4,27,9= 4.96,P= .004) e limitazioni funzionali (F_4,25.2= 4.20, P= .01) nelle sessioni RV. I rapporti sul coinvolgimento delle attività e sulla reattività al dolore non sono cambiati in modo significativo nelle sessioni di realtà virtuale.

Intervista ai bambini

Ci sono state un totale di 63 risposte alle interviste dopo le sessioni di VR. Il feedback è stato ottenuto per le prime 45 sessioni (n = 13), come parte del processo iterativo, dopo ogni sessione di RV. Queste 45 risposte sono state inserite nel sistema software di analisi qualitativa NVivo. È stato utilizzato un approccio di codifica emergente, con 2 codificatori (AG e AF) che creano gli stessi temi, per dimostrare l’accuratezza, poiché le risposte possono essere codificate in vari modi. Anche le risposte multiple sono state codificate e sono allegate nella tabella sottostante.

Questi temi di risposta del paziente includevano (1) esperienza positiva o risposta alla sessione RV (p. Es., Esperienza goduta, vorrei utilizzare di nuovo questo programma RV, ritenuto che fosse uno strumento utile; 40/45 risposte, 89%); (2) sentirsi distratti dal dolore mentre si è impegnati nel compito di RV (ad esempio, distratti dai sintomi del dolore durante i compiti di VR; risposte 24/45, 53%); (3) RV ha aumentato la funzione fisica /mobilità (ad esempio, obiettivo funzionale raggiunto, in grado di completare più attività fisiche come stare in piedi/camminare/calpestare; 16/45 risposte, 36%); e (4) riduzione dei comportamenti/sintomi del dolore (p. es., diminuzione del livello di dolore, sensazione di assenza di dolore) durante la RV (risposte 10/45, 22%).

Evidenziamo le risposte di un partecipante che ha dimostrato progressi in 3 sessioni settimanali. Questo paziente ha identificato inizialmente di non apprezzare l’esperienza interattiva, ma ha accettato di continuare a esplorare la piattaforma RV. Nel corso delle 2 sessioni successive, le risposte del paziente sono migliorate per concludere che Fruity Feet era accettabile e ha notato miglioramenti nella funzionalità fisica senza notare dolore durante il movimento (Tabella sottostante). Il paziente ha raccomandato questo trattamento anche ad altri giovani con dolore cronico.

La maggior parte dei pazienti ha dato una risposta positiva all’esperienza RV. I pazienti hanno riferito che sembrava reale e che si sentivano immersi nel mondo della realtà virtuale, anche mentre parlavano con il medico nella stanza durante la sessione. Quasi tutti i pazienti, in almeno una delle loro sessioni, hanno riferito di sentirsi distratti dal dolore:
Indolore. È … un po’ come affrontare qualcosa in cui sei distratto e non ti senti come se avessi dolore. Stai solo cercando di concentrarti sul gioco che stai facendo. [ID 1, Session 1]
È stato davvero bello! Mi ha fatto dimenticare un po’ il dolore perché ero in un mondo in cui il dolore non esisteva [ID 6, Sessioni 1 e 2].

I pazienti hanno anche riferito di aver provato un reale controllo del proprio avatar durante le sessioni di realtà virtuale, e per alcuni questa sensazione è andata ad aumentare nelle sessioni successive. Tutti i pazienti hanno risposto in almeno una sessione che la RV avrebbe aiutato altri giovani con dolore cronico. Tutti i pazienti hanno risposto che avrebbero usato la RV nel programma IIPT, con diversi commenti che la indicavano come più “divertente” e “distraente” rispetto ad altre sessioni di terapia fisica senza RV. Molti pazienti hanno anche risposto di aver percepito una maggiore mobilità durante l’attività RV, riportando:
Quando ero in RV ho potuto muovere molto di più il piede per schiacciare tutto il frutto [ID 6, Sessione 1]

Interviste ai medici

La codifica tramite il programma NVivo è stata utilizzato anche con le risposte dei medici, con 2 codificatori (AG e AF). I risultati qualitativi hanno generato punteggi di frequenza per 4 temi principali derivati da 32 risposte di 5 medici (1 PT, 1 OT e 3 psicologia del dolore). I temi di risposta del medico sulle osservazioni dei loro pazienti includevano: (1) aumento della funzione/ mobilità (N = 17 risposte; 53%), (2) godimento dell’esperienza RV (N = 12 risposte; 38%), (3) La capacità della RV di estendere l’impegno del paziente nell’attività fisica (N = 9 risposte; 28%) e (4) l’aumentata distrazione del paziente dai sintomi del dolore durante le sessioni RV (N = 8 risposte; 25%).

Il feedback dei medici ha suggerito che la RV ha aiutato i loro pazienti a raggiungere gli obiettivi di riabilitazione del dolore e alcuni le hanno attribuito il merito di non aver più bisogno di dispositivi di assistenza.
Prende vita davvero quando fa RV. Quindi, è bello vederlo così attivo, animato … nel punto in cui canta e balla, sono rimasto sbalordito da quello che può fare con il gioco [ID 1, Sessione 4]
Non ha nemmeno menzionato la preoccupazione per il fatto di essere rimasta in piedi per quasi 40 minuti … non si è lamentata, non ha detto nulla e stava spostando il peso sull’arto colpito … in piedi allo stesso modo o addirittura sulla gamba destra, con frequenza simile [ID 2, Session 5].

Alcuni medici hanno commentato che la RV era un ambiente utile anche per superare le barriere psicologiche.

Interviste ai genitori

I genitori, quando disponibili, sono stati intervistati sull’esperienza RV dei loro figli. Hanno sottolineato la qualità coinvolgente della realtà virtuale a cui sono stati sottoposti i loro figli durante il gioco.

Lo adoro … E la cosa più impressionante è che può andare in giro senza aiuto e senza lamentarsi del suo dolore. [ID 8, Sessione 1]
La fa muovere molto più di quanto lei stessa pensava potesse muoversi [ID 2, Session 7]

Un genitore ha suggerito che sarebbe stato un vantaggio per il proprio figlio guardare i filmati dei propri movimenti dopo la sessione, per “cambiare idea” sulle sue reali potenzialità [ID 2, Sessione 7].

Aree di miglioramento e modifica

Sulla base dell’osservazione e delle interviste dei medici, sono state identificate delle aree da poter migliorare e modificare per attenuare gli effetti negativi del coinvolgimento della realtà virtuale. Ad esempio, 1 paziente (ID 5) ha riferito di sentirsi “intrappolata” e “fuori controllo” durante la sua prima sessione, che è stata per questo interrotta. Al posto dell’auricolare allora è stato utilizzato un proiettore che mostrava le immagini di gioco sul muro, in modo che il paziente fosse comunque interessato a partecipare al trattamento di RV. Dopo questa modifica la paziente è tornata per ulteriori sessioni con questa modifica e durante la sua terza sessione ha commentato che “l’ha adorato”. 

Da qui è stato proposto di rendere disponibili più giochi con l’uso del proiettore per i pazienti che non si sentivano a proprio agio con l’esperienza standard della realtà virtuale. Inoltre, 2 pazienti hanno riferito di sentirsi “storditi” o “strani” dopo le sessioni, con 1 paziente che ha notato che era difficile abituarsi alla luce e ad altri stimoli sensoriali in RV (ID 10, Sessione 3). Questo paziente ha successivamente riferito di aver avuto un mal di testa prima di partecipare alla sessione, che potrebbe essere stato esacerbato dalla luce in RV. Un paziente ha riferito che l’auricolare era pesante (ID 9, Sessione 1).

Confronto tra Fruity Feet  e altri programmi VR disponibili in commercio

Clinicamente, i medici hanno notato che i pazienti hanno utilizzato gli arti inferiori più frequentemente con Fruity Feet rispetto ad altri programmi RV. Il team RV ha quindi confrontato Fruity Feet con altri giochi e programmi RV disponibili in commercio (ad esempio, Beat Saber di Beat Games, Tilt Brush di Google). 

Al fine di individuare le differenze di movimento a cui sottopongono i giocatori questi programmi, gli sviluppatori del software hanno creato un nuovo metodo di confronto chiamato Strumento di ricerca comparativa clinica RV; questo traccia i movimenti di ciascun arto contemporaneamente e in tempo reale con capacità analitiche avanzate per le varie tipologie di movimento attraverso i programmi RV. I medici possono creare playlist personalizzate, sfruttando i contenuti esistenti con moduli personalizzati, monitorando i progressi all’interno di ogni sessione e longitudinalmente durante il corso della terapia. Ciò consente il confronto tra i programmi di realtà virtuale per la riabilitazione del dolore. I dati preliminari per 1 caso campione hanno dimostrato che Fruity Feet permette un aumento del movimento per un paziente con CRPS nell’estremità inferiore sinistra (Figura 6).

Discussione

Le principali scoperte

Questo articolo descrive lo sviluppo e l’implementazione di un’innovativa terapia RV per i giovani con dolori cronici che si trovano a partecipare ad un intensivo programma IIPT.

Gli esistenti programmi RV basati su videogiochi, esattamente come quelli con scopo di riabilitazione fisica, attualmente non soddisfano le esigenze riabilitative dei pazienti pediatrici afflitti da dolore, in particolare a causa della preponderanza di coloro che soffrono di dolore agli arti inferiori e di limiti alla mobilità.

Allo scopo di raggiungere risultati significativi nell’utilizzo della tecnologia RV nella riabilitazione, abbiamo messo in atto un processo composto da più step di sviluppo del trattamento testando un campione di individui ammessi ad un IIPT. La terapia qui descritta, Fruity Feet, è nata grazie alla collaborazione tra ricercatori del dolore pediatrico, clinici operanti in prima linea con i pazienti (medici, PTs, OTs e psicologi del dolore) e sviluppatori di software che hanno elaborato uno specifico programma RV che soddisfi le esigenze dei pazienti pediatri con colori cronici che svolgono la riabilitazione funzionale. Il risultato è un programma RV ispirato all’esperienza videoludica con capacità di adattarsi facilmente alle funzionalità degli arti inferiori di ogni individuo e alla sua mobilità.

Per poter sviluppare Fruity Feet è stata fondamentale svolgere con i medici che si occupano di riabilitazione una valutazione dei bisogni per comprendere i modi in cui i giovani si approcciano alla terapia e per poter potenziare la loro partecipazione ed aiutarli nel compiere progressi. Inoltre, la comprensione di movimenti specifici che sono spesso evitati a causa del dolore e della paura ha fornito obiettivi per l’ottimizzazione di Fruity Feet (p. Es., Movimenti isolati della caviglia). Dopo la fase di prototipazione, il coinvolgimento del paziente è stato utile per il perfezionamento del gioco Fruity Feet. In questa fase iniziale, la fattibilità era alta, in particolare con un pubblico di giovani che partecipavano a un IIPT 5 giorni alla settimana con più sessioni di terapia al giorno. I pazienti spesso hanno preferito e persino richiesto che la loro sessione di terapia includesse RV, dimostrando anche un’elevata accettabilità. I dati qualitativi di pazienti e genitori riflettevano il coinvolgimento in attività non precedentemente percepite come possibili (p. Es., Durata prolungata, maggiore mobilità), distrazioni prodotte dalla RV e terapie con RV descritte come “divertenti”.

Il programma Fruity Feet ha prodotto risultati coerenti con le precedenti terapie RV nel trattamento del dolore pediatrico, risultando sia tollerabile che sicuro [14]. Inoltre, il rapporto soggettivo del medico, del genitore e del paziente su coinvolgimento, distrazione, immersione e divertimento del processo è risultato coerente con i lavori precedenti [14,23,24 ]. I rapporti giornalieri multisessione indicavano una diminuzione del dolore, della paura e dell’evitamento di movimenti dolorosi e anche questo risultato è coerente con i lavori precedenti [15,25 –27]. Dato che questi cambiamenti sono stati osservati nel contesto dell’IIPT, è possibile che i cambiamenti riflettano effetti generali rispetto a quelli specifici della RV, risulta quindi necessario condurre uno studio pilota più controllato per misurare l’impatto della RV sulla riabilitazione del dolore. Infine, in linea con un modello olistico per la progettazione di programmi RV sviluppato da Ahmadpour e colleghi [28] in cui l’autonomia, il controllo e l’empowerment sono delineati come importanti considerazioni di progettazione, Fruity Feet ha prodotto un feedback qualitativo del paziente sulla proprietà e il controllo sul proprio avatar durante le sessioni.

Limitazioni

Esistono diversi limiti per quanto riguarda l’implementazione e la generalizzazione del nostro programma RV. L’attrezzatura per le sessioni che utilizzano la realtà virtuale è in genere più dispendiosa in termini di tempo rispetto alle tipiche sessioni PT o OT. 

Una sala RV specifica e ottimizzata per la sicurezza dei pazienti (ad esempio, area giochi 10′×10′, pavimento in gomma della palestra, fari RV montati, sistema di gestione dei cavi) era necessaria per svolgere le sessioni RV. Sebbene i problemi tecnici siano stati rari, i nostri medici avevano un esperto di tecnologia dedicato disponibile per l’assistenza durante tutte le sessioni.

Le spese per attrezzature, personale e limitazioni di spazio possono rendere difficoltoso lo svolgere questo trattamento in altri contesti. Il team clinico ha anche segnalato difficoltà con i pazienti a generalizzare i propri progressi al di fuori delle sessioni di RV (Ad Es. stare in piedi per 40 minuti in una sessione RV, mentre essere in grado di stare in piedi solo per 10-20 minuti in una sessione PT successiva). Ciò suggerisce l’importanza di implementare la RV nella riabilitazione del dolore nel corso di diverse sessioni per esaminare l’impatto cumulativo della RV sul miglioramento delle abilità. Inoltre, non era possibile per i pazienti utilizzare l’apparecchiatura RV al di fuori della sessione, il che limitava le loro capacità di emulare le sessioni di terapia durante il completamento degli esercizi a casa. È interessante notare che alcune famiglie con risorse per l’acquisto di cuffie RV e console di gioco hanno richiesto indicazioni per l’acquisto privato del gioco; tuttavia, Fruity Feet non è ancora disponibile in commercio, il che limita la possibilità di svolgere il lavoro anche a casa. Un’ulteriore limitazione e cautela si pone in termini di riutilizzo sanitario delle apparecchiature: infatti, sebbene il nostro team abbia disinfettato le cuffie e i controller prima della partecipazione di ciascun paziente, bisogna comunque considerare problematiche legate alla prevenzione di malattie infettive. È necessario prendere in considerazione anche l’utilizzo di un dispositivo di sanificazione UV insieme al processo di disinfezione standard. 

Infine, l’applicazione di un approccio di progettazione sperimentale a caso singolo in studi futuri consentirebbe un’analisi più sensibile dei processi di cambiamento poiché i dati raccolti attuali limitano le conclusioni che potremmo trarre sull’impatto della RV sugli esiti a lungo termine della riabilitazione del dolore.

Prospettive future

Gli sviluppi futuri della RV in questo contesto si concentreranno sui test con campioni più ampi, nonché sull’introduzione di terapia dello specchio e moduli di movimento esagerati. 

Inoltre, un protocollo clinico per la terapia di esposizione e il range di movimento degli esercizi sono già in corso. Abbiamo continuato a sviluppare strumenti per interventi di psicologia del dolore con l’aggiunta di una componente di biofeedback della variabilità della frequenza cardiaca collegata alla RV (attualmente in fase di prototipo). Questo strumento includerà l’uso delle capacità di gestione del dolore con i benefici della variabilità della frequenza cardiaca per esplorare un’attività RV coinvolgente e interattiva, favorendo il rilassamento e l’autoregolazione del sistema nervoso. Inoltre, abbiamo anche testato l’uso della realtà virtuale con la pedalata per implementare le attività fattibili da seduti. Sarà fondamentale valutare anche i benefici sostenuti dalla RV dopo il trattamento attivo in tutte le varie funzioni.

Conclusioni

L’applicazione RV Fruity Feet ha il potenziale per avere un enorme impatto sul trattamento riabilitativo dei giovani con dolore cronico. Il processo iterativo ha contribuito a migliorare e perfezionare questa risorsa, personalizzandola alle esigenze dei vari pazienti. I dati preliminari suggeriscono miglioramenti nel movimento con una minore attenzione ai sintomi del dolore mentre si è immersi nel mondo della realtà virtuale. La RV nella riabilitazione dal dolore ha aiutato i giovani con dolore cronico in un programma IIPT ad aumentare la distrazione dal dolore e ha contribuito a migliorare la funzione per raggiungere gli obiettivi di riabilitazione. Inoltre, la RV nella riabilitazione del dolore ha incorporato con successo l’uso degli arti inferiori, con quelli superiori, consentendo lo svolgimento di attività sia stando seduti che stando piedi. I giovani con dolore cronico hanno trovato la RV nella riabilitazione dal dolore accettabile, fattibile e coinvolgente.

Autori

Anya Griffin è una psicologa pediatrica e Professore Associato Clinico presso il Dipartimento di Anestesiologia, Dolore e Medicina Perioperatoria presso la Stanford University School of Medicine. È la direttrice dello Stanford Children’s Health Pediatric Rehabilitation Program (PReP), un programma intensivo di riabilitazione del dolore per il dolore cronico pediatrico con un team di trattamento interdisciplinare.

Altri autori: Luke Wilson; Amanda B. Feinstein; Adeline Bortz; Marissa S. Heirich; Rachel Gilkerson; Jenny F.M. Wagner; Maria Menendez; Thomas J. Caruso; Samuel Rodriguez; Srinivas Naidu; Brenda Golianu; Laura E. Simons.

Ringraziamenti

Questo studio è stato sostenuto da una sovvenzione assegnata a BG, SR e LS dal Mayday Fund.

Conflitto di interessi

LW è il CEO e fondatore di Mighty Immersion, Inc., la società di progettazione e sviluppo che è stata incaricata dal team di Stanford per aiutare a creare Fruity Feet e la piattaforma VR nella riabilitazione del dolore.

Informazioni sul copyright

Questo articolo è stato pubblicato nel Volume 7, numero 2 (luglio-dicembre 2020) del Journal of Medical Internet Research (JMIR Publications) con il titolo “Virtual Reality in Pain Rehabilitation for Youth With Chronic Pain: Pilot Feasibility Study” di Griffin A, Wilson L, Feinstein AB, Bortz A, Heirich MS, Gilkerson R, Wagner JF, Menendez M, Caruso TJ, Rodriguez S, Naidu S, Golianu B, Simons LE. [JMIR] [PubMed] [DOI]. La casa editrice JMIR Publications ha concesso a infermieristica journal la riproduzione in lingua italiana. L’articolo è stato tradotto da Carlotta Caccialupi, ostetrica che lavora presso l’Azienda Asl Toscana Sud-Est. Per ulteriori informazioni inerenti alla riproduzione e alla pubblicazione, contattare JMIR Publications.

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