Translational medicine @ UniSa · 2024
Ассоциация традиционной физической терапии больных с множественным склерозом: доклад по делу.
Клинический случайСтатьяНазвание и аннотация: Машинный перевод · не проверен
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…
Ошибки и ограничения
История · было → стало
Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.
Voi Emanuele Lo, Garofano Marina, Gugliandolo Agnese, Bramanti Placido, Calabrese Mariaconsiglia, Bibbò Luigi, Fimiani Gianluca, Senatore Michele, Corallo Francesco, Mazzon Emanuela, Bramanti Alessia
Аннотация
Было упомянуто о том, что 55-летняя женщина с множественным склерорисом (MS) проходит курс обычной физиотерапии и когнитивно-роботной реабилитации. Неврологический анализ выявил атаксическую походку, дисметрию, нейстагмус, когнитивное нарушение внимания и памяти, слабость четырёх конечностей. Для того чтобы улучшить баланс и навыки ходьбы, было предписано проведение 20 занятий по реабилитации на основе традиционной физиотерапии и виртуальной реальности. Результаты были оценены с помощью весовых и пешеходных испытаний и с помощью объективного испытания C-GAIT. В докладе по этому делу показано улучшение похода и баланса у пациента АМС, полученного в рамках программы реабилитации, которая увязывает С-МИЛЛ с традиционной физиотерапией.
Оригинал публикации
The Association of C-Mill With Traditional Physical Therapy Rehabilitation in a Multiple Sclerosis Patient: A Case Report.
A 55-year-old woman with Multiple Scleroris (MS) was referred to undergo a course of conventional physical therapy and cognitive robotic rehabilitation. The neurological examination revealed ataxic gait, dysmetria, nystagmus, cognitive impairment of attention and memory, weakness in the four limbs. To improve balance and walking skills, 20 gait and balance rehabilitation sessions was prescribed, based on conventional physiotherapy and virtual reality. The results were evaluated with balance and walking tests and with objective test C-GAIT. This case report shows improvements in gait and balance in aMS patient obtained with a rehabilitation program that associated C-MILL with traditional physical therapy.
Читать полный текст на русском ↓
Полный текст на русском
Машинный перевод · не проверен
Введение
Многофакторная демиелинизирующая аутоиммунная болезнь (МС), также известная как плаковая склероз, рассеянный склероз или полисклероз, является хроническим заболеванием, влияющим на центральную нервную систему и вызывающим широкий спектр симптомов. Болезнь была впервые описана Жан-Мартен Шаркотом в 1868 году. Заболевание может проявляться с широким спектром нейрологических симптомов и приводить к физическому и когнитивному нарушению. Многофакторная демиелинизирующая аутоиммунная болезнь может иметь несколько форм: обострение-восстановление, первичный прогрессивный и вторичный прогрессивный. Превалентность заболевания составляет от 50 до 300 случаев на 100 000 человек [ 1 ]. Характерная черта МС — это фокальные плаки, представляющие собой зоны дегенерации миелинов, присутствующие в белом и сером веществе, с потерей олигодендроцитов, разрушением кровено-мозговой барьера, проникновением иммунных клеток и нейроинфляцией [2, 3]. Патология вызывается иммунной системой, приводящей к иммунному разрушению миелинов. В тканях и сыворотке пациентов с МС обнаружены антитела, направленные против белков, липидов и углеводов центральной нервной системы [4].
Хотя механизм возникновения заболевания хорошо изучен, точная этиология до сих пор неизвестна. Различные теории предполагают как генетические, так и инфекционные причины; кроме того, были выделены корреляции с экологическими риск-факторами [ 1 ].
Вероятно, МС вызывается комбинацией генетических, экологических и инфекционных факторов, а также, возможно, другими факторами, такими как определенные сосудистые заболевания [ 5 ]. Эпидемиологические исследования болезни предоставили указания на возможные причины. Теории пытаются объединить известные данные в обоснованные объяснения, но ни одна из них не дала conclusive результатов.
Сейчас известного лекарственного лечения нет. Некоторые фармакологические методы доступны для предотвращения новых атак и предотвращения нарушений функции [ 6 ]. Прогноз трудно предсказать и зависит от многих факторов, при этом продолжительность жизни на 7 лет ниже, чем у здоровой популяции [ 7 ]. Наиболее распространенные симптомы включают нарушения хода, нарушения баланса и координации, усталость, гипермобильность, дисфагию и гиперактивный мочевой пузырь, поэтому традиционная физиотерапия может поддерживать или улучшать баланс, мобильность и снизить влияние гипермобильности [ 8 ].
Технологический прогресс открывает новые возможности в области нейро康复, для лечения, диагностики и мониторинга прогресса. В медицинской реабилитации виртуальная реальность вносит новые решения для различных патологий. Однако роботизированная реабилитация и виртуальная реальность (ВР) могут быть более эффективными в улучшении симптомов МС, включая нарушения баланса и гаит [9]. Нейро реабилитационные терапевтические подходы направлены на уменьшение симптомов и улучшение качества жизни через стимуляцию положительных иммунологических преобразований и нейропластичности. Здесь мы сообщаем случай 55-летней женщины, страдающей МС с трудностями в ходьбе и балансе, которая показала улучшение при сочетании традиционной физиотерапии и видеоигровой ВР на C-MILL VR + (Motek Medical B.V., Houten, Netherlands).Отчет о случае
Пациентка — 55-летняя женщина с множественными склерозом, с началом заболевания в 1994 году с диплопией и парестезией, диагностированная в Государственном больнице Палермо после МРТ мозга.
Пациентка работает учителем, замужем, имеет дочь, самостоятельно может ходить, но уже не может водить автомобиль. Не курит и не употребляет алкоголь. Рост 165 см, вес 55 кг (Индекс массы тела 20). У нее хорошая мобильность нижних конечностей, с большей степенью нарушения слева. Нет значительных нарушений чувствительности, наблюдается слабая контроль туловища и реакции на сидячее положение.
В 2012 году начало терапии с Copaxone из-за нарушений гait. Далее она перешла на терапию с Финголимодом (Гилинья), но лечение было прервано из-за появления базалиомы в грудной области. В январе 2015 года она прошла левую молочную железу для лечения рака молочной железы. После этого она начала терапию с Текфидерой, которую по-прежнему продолжает сегодня.
В 2017 году она была госпитализирована в IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo для цикла реабилитации. В 2019 году она была госпитализована для реабилитации в больнице С. Lucia в Риме.
В 2021 году пациентка снова пошла в IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo для нового цикла реабилитации. Нейрологический осмотр перед реабилитацией выявил нарушение когнитивных функций внимания и памяти, слабость в четырех конечностях с более выраженным нарушением слева.
Подлежащий приходит к нам бодрый и сотруднический, с легким дефицитом силы в верхних конечностях, особенно слева, с моторным нарушением в руке. В нижних конечностях у нее хорошая мобильность с более выраженным нарушением слева. Нет значительных сенсорных нарушений. У нее был дискретный контроль туловища и реакция на поддержку сидения, и она могла самостоятельно поддерживать вертикальное положение на расширенной базе. Ромберговский тест был положительным с множественными колебаниями. Она демонстрировала самостоятельную ходьбу с атаксией гait с тенденцией к правой латеральной дислокации.
2.1. Оценка баланса и ходьбы
После клинического осмотра пациент прошел базовую оценку баланса и ходьбы в момент времени T = 0 (начало реабилитации).
Для оценки способностей баланса эксперт-физиотерапевт провел Берговскую шкалу баланса (BBS) [10], широко используемую и хорошо валидированную меру функционального баланса. Для оценки риска падений были применены Шкала эффективности падений-Международная [11] и Шкала Тинetti [12].
Были проведены шкалы 10-метровой ходьбы и тест на ходьбу за 6 минут для оценки навыков ходьбы.Кроме того, для более объективной оценки проводилось автоматизированное и стандартизированное тестирование, называемое CGAIT, которое выполнялось непосредственно на устройстве C-MILL VR +, используемом для оценки функциональной способности ходьбы. Продолжительность теста составляет 18 минут и включает 7 различных упражнений:
Визуально руководимые шаги;
Ходьба в паре;
Избегание препятствий;
Слаломная ходьба;
Регулировка скорости;
Реакция на неожиданную возмущение.
Каждое упражнение должно быть выполнено дважды на разных уровнях сложности: один раз на простом уровне (уровень 2) и один раз на более сложном уровне (уровень 4).
В конце оценки результат каждого упражнения представляется в виде инновационной спиральной диаграммы (Рис. 1). Оценка балла C-Gait для каждого задания проводилась по следующей формуле: Уровень × 2 × Процент выполнения (%)/100. Составной балл был средним показателем по результатам шести задач адаптации ходьбы на высоком уровне сложности. Составной балл изменялся от 0 (недостаточная производительность) до 8 (отличная производительность).
Оценка проводилась со скоростью, комфортной для сравнения с ходьбой в повседневной жизни вне помещения.
Окончательная оценка была выполнена в момент T = 1 (через четыре недели лечения).
2.2. Программа реабилитации
После основного оценки пациент начал программу реабилитации из 20 сессий, которая включала в себя первую часть традиционной физиотерапии и вторую часть, состоящую из виртуальной реальности (VR) с использованием exergame на C-MILL VR +. Эта программа длилась 4 недели, с пятью сессиями в неделю, каждая сессия продолжалась 120 минут.
Первая часть 60-минутной сессии реабилитации включала: 20 минут растяжения и пассивной мобилизации в положении лежа, 20 минут сопровождающих упражнений и упражнений с сопротивлением, 20 минут упражнений для контроля тела, упражнений на баланс с использованием стабилиметрических и проприоцептивных платформ и упражнений для улучшения ходьбы [ 13 , 14 ].Вторая часть 60-минутной сессии реабилитации включала упражнения, выполняемые с помощью устройства CMILL VR +. C-MILL VR + — это тредмил, предназначенный для оценки человеческой походки и баланса и для тренировки походки и баланса пациентов с использованием движения тредмил, дополненной реальностью и виртуальной реальности. Основные функции этого устройства:
Эффективная функциональная терапия походки;
Терапия, основанная на принципах двигательного обучения;
Увлекательная и приятная терапия;
Объективная оценка;
Эффективная терапия;
Тренировка на тредмиле.Возможные упражнения с использованием c-мills включают следующие:
Кирпичи (подъёмник должен шагать, ступая на кирпичи, проектируемые на тредмил, расположенные на разных расстояниях для улучшения длины и ширины шага);
Препятствие (подъёмник должен идти, преодолевая препятствия различной высоты, проектируемые на тредмил);
Регулировка скорости (пациент должен регулировать свою скорость ходьбы в зависимости от изменения скорости тредмил);
Тандем (пациент должен ходить в тандеме, сохраняя траекторию внутри области, проектируемой на тредмил);
Слалом (пациент должен ходить, выполняя слаломы, сохраняя траекторию внутри области, проектируемой на треден);
Трафик-джам (пациент должен сохранять моноподальную равновесие, чтобы позволить прохождение автомобиля, проектируемого на переднюю панель);
Итальянские Алпи (пациент, ходя, должен двигаться влево и вправо, собирая ингредиенты для завершения пиццы, избегая препятствий и не брать ингредиенты) уже был собран).
Все сессии были проведены под наблюдением опытного физиотерапевта, который проверил правильное выполнение упражнений и общее состояние пациента, давая устные инструкции для помощи пациенту поддерживать правильную позу при ходьбе, физических упражнениях и VR. Безопасность пациента также обеспечивается за счет ношения стандартного страховочного крепления, как видно на рисунке 1.
2.3. Результаты
Основными результатами, которые анализировались, являются шкалы оценки хода и баланса.
В последней оценочной сессии пациент прошел те же тесты, что и на начальном этапе.Оценка в момент времени T = 1 показала значительное улучшение во всех анализируемых доменах в момент времени T = 0 (навыки ходьбы и баланса) (Таблица 1 и График 1).Все изученные показатели эффективности демонстрируют улучшения, и улучшения в ходьбе и балансе, подтвержденные BBS (более 3 баллов считаются минимальным значимым изменением у пациентов с МС) [15], Tinetti Scale (более 4 баллов считаются минимальным значимым изменением) [16], шкала 10 м пробега и 6 MWT (22 м, более 19,7 м считается минимальным значимым изменением у пациентов с МС) [17], были связаны с уменьшением страха падения, что демонстрируется шкалой Falls Efficacy Scale-International, показавшей наилучшие улучшения, переходя от высокой к умеренной степени беспокойства по поводу падения [18].Также оценка C-GAIT проводилась непосредственно на устройстве C-MILL VR + . Баллы, полученные до начала и в конце реабилитационной программы, свидетельствовали об улучшении способности ходить и баланса (Таблица 2; Рис. 1).
Оценка C-GAIT представляет собой более объективный количественный инструмент для оценки адаптивности ходьбы при различных задачах в усилении реальности, по сравнению с традиционной шкалой оценки. Пациенты показали улучшение в визуально управляемых шагах, одновременном ходьбе, избегании препятствий, скоростных коррекциях, реакции на неожиданные возмущения. Улучшений в задаче «слалом» не было. Действительно, изменения направления представляют важный аспект мобильности. Поддержание баланса во время и после поворота включает сложную координацию сенсорных и двигательных систем, необходимых для стабилизации и переноса тела в новое направление движения [ 19 ]. По этой причине слалом представляет собой наиболее сложное задание. Оценка каждого упражнения также представлена в виде диаграммы спираль (Рис. 1), которая визуально отражает зафиксированные улучшения.
При ходьбе на C-Mill центр давления (CoP) фиксируется в фазе опоры, а траектория CoP дает форму бабочки. Форма бабочки отражает особенности паттерна хода. В частности, форма птицы (Рис. 2) пациента в момент T0 асимметрична (Рис. 2-A), в то время как в момент T1 она более симметрична (Рис. 2 – B) и похожа на здоровую, что подтверждает улучшения в ходьбе и балансе, отмеченные C-GAIT.
Дискуссия
Моторные нарушения представляют собой распространённый симптом в МС, с серьёзным нарушением ходьбы, координации и баланса [ 20 ]. В результате отмечается снижение качества жизни пациента, нарушение его повседневной активности и ухудшение психологического состояния. В частности, основные нарушения гаит в пациентах с МС включают снижение скорости и длины шага, увеличение времени двухногой поддержки и асимметрию гаита. Однако одним из основных дезадаптивных симптомов является нарушение баланса, связанное с уменьшением мобильности и самостоятельности. Нарушение баланса и гаита также связано с увеличенным риском падений [ 21 ]. Вопросник Falls Efficacy Scale International является наиболее часто используемым инструментом для оценки страха падений, который влияет на большинство пациентов с МС. Этот страх снижает уверенность в собственных физических и социальных способностях. Пациент постоянно боится падать, изолируясь от физических активностей и социальных контактов, что может серьезно ограничивать качество жизни. В результате физической неактивности происходит ускоренное мышечное и когнитивное ухудшение, что приводит к потере уверенности в выполнении повседневных задач и самостоятельности [ 18 ]. Затем улучшение баланса и увеличение способности к ходьбе повышают самоуверенность пациента с МС, что в свою очередь улучшает его психологическое состояние.
Программы реабилитации по балансу и ходьбе могут привести к улучшению у пациентов с МС. Реабилитация показала перспективные результаты как часть лечения при МС. В частности, новые технологии, такие как роботизированная реабилитация и виртуальная реальность, появляются для улучшения некоторых симптомов МС, таких как нарушения баланса и гаит [9], как мы видим из представленного кейса.
Виртуальная интерактивная среда повышает самоуверенность пациента с МС. Действительно, пациент может активно участвовать в подобных средах с увеличенным знанием и самосознанием, что повышает мотивацию, интерес и развитие двигательных и когнитивных компонентов. Исследования показали положительный эффект виртуальной реальности у пациентов с МС по качеству жизни и балансу по сравнению с традиционной реабилитацией [22].Кроме того, исследования подтверждают основную роль виртуальной реальности, связанной с роботизированной реабилитацией, в улучшении моторных и когнитивных функций у пациентов с мультиплексной склерозом [23].
Программа C-MILL доказала свою эффективность в других нейрологических заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона и инсульт [24–27]. Однако отсутствуют данные о применении C-MILL у пациентов с мультиплексной склерозом.
Заключение
Мультиплексная склероз характеризуется моторными нарушениями. Реабилитация может улучшить моторные нарушения у пациентов с мультиплексной склерозом. Настоящий отчет подчеркивает улучшение ходьбы и баланса у пациента с мультиплексной склерозом, который прошел реабилитационную программу, включающую виртуальную реальность на устройстве C-MILL VR + в сочетании с традиционной физической терапией. Улучшения были продемонстрированы как с помощью традиционной шкалы оценки, так и с использованием баллов C-GAIT. Результаты, полученные пациентом с МС после цикла из 20 смешанных традиционных и инновационных технологий, лучше, чем те, которые были получены в предыдущих циклах реабилитации, проводимых только в традиционном режиме. По нашему мнению, это первый случай, в котором отчетливо отмечались улучшения в двигательной функции у пациента с МС при использовании C-MILL. Поэтому мы предлагаем, что комбинация ВР и традиционной физиотерапии может быть более эффективной для реабилитации пациентов с МС. Полученные в нашем отчете перспективные результаты в будущем могут быть дополнительно подтверждены пилотным исследованием, также направленным на изучение возможностей и безопасности реабилитационной программы, включающей использование инновационных технологий для пациентов с МС.
Многофакторная демиелинизирующая аутоиммунная болезнь (МС), также известная как плаковая склероз, рассеянный склероз или полисклероз, является хроническим заболеванием, влияющим на центральную нервную систему и вызывающим широкий спектр симптомов. Болезнь была впервые описана Жан-Мартен Шаркотом в 1868 году. Заболевание может проявляться с широким спектром нейрологических симптомов и приводить к физическому и когнитивному нарушению. Многофакторная демиелинизирующая аутоиммунная болезнь может иметь несколько форм: обострение-восстановление, первичный прогрессивный и вторичный прогрессивный. Превалентность заболевания составляет от 50 до 300 случаев на 100 000 человек [ 1 ]. Характерная черта МС — это фокальные плаки, представляющие собой зоны дегенерации миелинов, присутствующие в белом и сером веществе, с потерей олигодендроцитов, разрушением кровено-мозговой барьера, проникновением иммунных клеток и нейроинфляцией [2, 3]. Патология вызывается иммунной системой, приводящей к иммунному разрушению миелинов. В тканях и сыворотке пациентов с МС обнаружены антитела, направленные против белков, липидов и углеводов центральной нервной системы [4].
Хотя механизм возникновения заболевания хорошо изучен, точная этиология до сих пор неизвестна. Различные теории предполагают как генетические, так и инфекционные причины; кроме того, были выделены корреляции с экологическими риск-факторами [ 1 ].
Вероятно, МС вызывается комбинацией генетических, экологических и инфекционных факторов, а также, возможно, другими факторами, такими как определенные сосудистые заболевания [ 5 ]. Эпидемиологические исследования болезни предоставили указания на возможные причины. Теории пытаются объединить известные данные в обоснованные объяснения, но ни одна из них не дала conclusive результатов.
Сейчас известного лекарственного лечения нет. Некоторые фармакологические методы доступны для предотвращения новых атак и предотвращения нарушений функции [ 6 ]. Прогноз трудно предсказать и зависит от многих факторов, при этом продолжительность жизни на 7 лет ниже, чем у здоровой популяции [ 7 ]. Наиболее распространенные симптомы включают нарушения хода, нарушения баланса и координации, усталость, гипермобильность, дисфагию и гиперактивный мочевой пузырь, поэтому традиционная физиотерапия может поддерживать или улучшать баланс, мобильность и снизить влияние гипермобильности [ 8 ].
Технологический прогресс открывает новые возможности в области нейро康复, для лечения, диагностики и мониторинга прогресса. В медицинской реабилитации виртуальная реальность вносит новые решения для различных патологий. Однако роботизированная реабилитация и виртуальная реальность (ВР) могут быть более эффективными в улучшении симптомов МС, включая нарушения баланса и гаит [9]. Нейро реабилитационные терапевтические подходы направлены на уменьшение симптомов и улучшение качества жизни через стимуляцию положительных иммунологических преобразований и нейропластичности. Здесь мы сообщаем случай 55-летней женщины, страдающей МС с трудностями в ходьбе и балансе, которая показала улучшение при сочетании традиционной физиотерапии и видеоигровой ВР на C-MILL VR + (Motek Medical B.V., Houten, Netherlands).Отчет о случае
Пациентка — 55-летняя женщина с множественными склерозом, с началом заболевания в 1994 году с диплопией и парестезией, диагностированная в Государственном больнице Палермо после МРТ мозга.
Пациентка работает учителем, замужем, имеет дочь, самостоятельно может ходить, но уже не может водить автомобиль. Не курит и не употребляет алкоголь. Рост 165 см, вес 55 кг (Индекс массы тела 20). У нее хорошая мобильность нижних конечностей, с большей степенью нарушения слева. Нет значительных нарушений чувствительности, наблюдается слабая контроль туловища и реакции на сидячее положение.
В 2012 году начало терапии с Copaxone из-за нарушений гait. Далее она перешла на терапию с Финголимодом (Гилинья), но лечение было прервано из-за появления базалиомы в грудной области. В январе 2015 года она прошла левую молочную железу для лечения рака молочной железы. После этого она начала терапию с Текфидерой, которую по-прежнему продолжает сегодня.
В 2017 году она была госпитализирована в IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo для цикла реабилитации. В 2019 году она была госпитализована для реабилитации в больнице С. Lucia в Риме.
В 2021 году пациентка снова пошла в IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo для нового цикла реабилитации. Нейрологический осмотр перед реабилитацией выявил нарушение когнитивных функций внимания и памяти, слабость в четырех конечностях с более выраженным нарушением слева.
Подлежащий приходит к нам бодрый и сотруднический, с легким дефицитом силы в верхних конечностях, особенно слева, с моторным нарушением в руке. В нижних конечностях у нее хорошая мобильность с более выраженным нарушением слева. Нет значительных сенсорных нарушений. У нее был дискретный контроль туловища и реакция на поддержку сидения, и она могла самостоятельно поддерживать вертикальное положение на расширенной базе. Ромберговский тест был положительным с множественными колебаниями. Она демонстрировала самостоятельную ходьбу с атаксией гait с тенденцией к правой латеральной дислокации.
2.1. Оценка баланса и ходьбы
После клинического осмотра пациент прошел базовую оценку баланса и ходьбы в момент времени T = 0 (начало реабилитации).
Для оценки способностей баланса эксперт-физиотерапевт провел Берговскую шкалу баланса (BBS) [10], широко используемую и хорошо валидированную меру функционального баланса. Для оценки риска падений были применены Шкала эффективности падений-Международная [11] и Шкала Тинetti [12].
Были проведены шкалы 10-метровой ходьбы и тест на ходьбу за 6 минут для оценки навыков ходьбы.Кроме того, для более объективной оценки проводилось автоматизированное и стандартизированное тестирование, называемое CGAIT, которое выполнялось непосредственно на устройстве C-MILL VR +, используемом для оценки функциональной способности ходьбы. Продолжительность теста составляет 18 минут и включает 7 различных упражнений:
Визуально руководимые шаги;
Ходьба в паре;
Избегание препятствий;
Слаломная ходьба;
Регулировка скорости;
Реакция на неожиданную возмущение.
Каждое упражнение должно быть выполнено дважды на разных уровнях сложности: один раз на простом уровне (уровень 2) и один раз на более сложном уровне (уровень 4).
В конце оценки результат каждого упражнения представляется в виде инновационной спиральной диаграммы (Рис. 1). Оценка балла C-Gait для каждого задания проводилась по следующей формуле: Уровень × 2 × Процент выполнения (%)/100. Составной балл был средним показателем по результатам шести задач адаптации ходьбы на высоком уровне сложности. Составной балл изменялся от 0 (недостаточная производительность) до 8 (отличная производительность).
Оценка проводилась со скоростью, комфортной для сравнения с ходьбой в повседневной жизни вне помещения.
Окончательная оценка была выполнена в момент T = 1 (через четыре недели лечения).
2.2. Программа реабилитации
После основного оценки пациент начал программу реабилитации из 20 сессий, которая включала в себя первую часть традиционной физиотерапии и вторую часть, состоящую из виртуальной реальности (VR) с использованием exergame на C-MILL VR +. Эта программа длилась 4 недели, с пятью сессиями в неделю, каждая сессия продолжалась 120 минут.
Первая часть 60-минутной сессии реабилитации включала: 20 минут растяжения и пассивной мобилизации в положении лежа, 20 минут сопровождающих упражнений и упражнений с сопротивлением, 20 минут упражнений для контроля тела, упражнений на баланс с использованием стабилиметрических и проприоцептивных платформ и упражнений для улучшения ходьбы [ 13 , 14 ].Вторая часть 60-минутной сессии реабилитации включала упражнения, выполняемые с помощью устройства CMILL VR +. C-MILL VR + — это тредмил, предназначенный для оценки человеческой походки и баланса и для тренировки походки и баланса пациентов с использованием движения тредмил, дополненной реальностью и виртуальной реальности. Основные функции этого устройства:
Эффективная функциональная терапия походки;
Терапия, основанная на принципах двигательного обучения;
Увлекательная и приятная терапия;
Объективная оценка;
Эффективная терапия;
Тренировка на тредмиле.Возможные упражнения с использованием c-мills включают следующие:
Кирпичи (подъёмник должен шагать, ступая на кирпичи, проектируемые на тредмил, расположенные на разных расстояниях для улучшения длины и ширины шага);
Препятствие (подъёмник должен идти, преодолевая препятствия различной высоты, проектируемые на тредмил);
Регулировка скорости (пациент должен регулировать свою скорость ходьбы в зависимости от изменения скорости тредмил);
Тандем (пациент должен ходить в тандеме, сохраняя траекторию внутри области, проектируемой на тредмил);
Слалом (пациент должен ходить, выполняя слаломы, сохраняя траекторию внутри области, проектируемой на треден);
Трафик-джам (пациент должен сохранять моноподальную равновесие, чтобы позволить прохождение автомобиля, проектируемого на переднюю панель);
Итальянские Алпи (пациент, ходя, должен двигаться влево и вправо, собирая ингредиенты для завершения пиццы, избегая препятствий и не брать ингредиенты) уже был собран).
Все сессии были проведены под наблюдением опытного физиотерапевта, который проверил правильное выполнение упражнений и общее состояние пациента, давая устные инструкции для помощи пациенту поддерживать правильную позу при ходьбе, физических упражнениях и VR. Безопасность пациента также обеспечивается за счет ношения стандартного страховочного крепления, как видно на рисунке 1.
2.3. Результаты
Основными результатами, которые анализировались, являются шкалы оценки хода и баланса.
В последней оценочной сессии пациент прошел те же тесты, что и на начальном этапе.Оценка в момент времени T = 1 показала значительное улучшение во всех анализируемых доменах в момент времени T = 0 (навыки ходьбы и баланса) (Таблица 1 и График 1).Все изученные показатели эффективности демонстрируют улучшения, и улучшения в ходьбе и балансе, подтвержденные BBS (более 3 баллов считаются минимальным значимым изменением у пациентов с МС) [15], Tinetti Scale (более 4 баллов считаются минимальным значимым изменением) [16], шкала 10 м пробега и 6 MWT (22 м, более 19,7 м считается минимальным значимым изменением у пациентов с МС) [17], были связаны с уменьшением страха падения, что демонстрируется шкалой Falls Efficacy Scale-International, показавшей наилучшие улучшения, переходя от высокой к умеренной степени беспокойства по поводу падения [18].Также оценка C-GAIT проводилась непосредственно на устройстве C-MILL VR + . Баллы, полученные до начала и в конце реабилитационной программы, свидетельствовали об улучшении способности ходить и баланса (Таблица 2; Рис. 1).
Оценка C-GAIT представляет собой более объективный количественный инструмент для оценки адаптивности ходьбы при различных задачах в усилении реальности, по сравнению с традиционной шкалой оценки. Пациенты показали улучшение в визуально управляемых шагах, одновременном ходьбе, избегании препятствий, скоростных коррекциях, реакции на неожиданные возмущения. Улучшений в задаче «слалом» не было. Действительно, изменения направления представляют важный аспект мобильности. Поддержание баланса во время и после поворота включает сложную координацию сенсорных и двигательных систем, необходимых для стабилизации и переноса тела в новое направление движения [ 19 ]. По этой причине слалом представляет собой наиболее сложное задание. Оценка каждого упражнения также представлена в виде диаграммы спираль (Рис. 1), которая визуально отражает зафиксированные улучшения.
При ходьбе на C-Mill центр давления (CoP) фиксируется в фазе опоры, а траектория CoP дает форму бабочки. Форма бабочки отражает особенности паттерна хода. В частности, форма птицы (Рис. 2) пациента в момент T0 асимметрична (Рис. 2-A), в то время как в момент T1 она более симметрична (Рис. 2 – B) и похожа на здоровую, что подтверждает улучшения в ходьбе и балансе, отмеченные C-GAIT.
Дискуссия
Моторные нарушения представляют собой распространённый симптом в МС, с серьёзным нарушением ходьбы, координации и баланса [ 20 ]. В результате отмечается снижение качества жизни пациента, нарушение его повседневной активности и ухудшение психологического состояния. В частности, основные нарушения гаит в пациентах с МС включают снижение скорости и длины шага, увеличение времени двухногой поддержки и асимметрию гаита. Однако одним из основных дезадаптивных симптомов является нарушение баланса, связанное с уменьшением мобильности и самостоятельности. Нарушение баланса и гаита также связано с увеличенным риском падений [ 21 ]. Вопросник Falls Efficacy Scale International является наиболее часто используемым инструментом для оценки страха падений, который влияет на большинство пациентов с МС. Этот страх снижает уверенность в собственных физических и социальных способностях. Пациент постоянно боится падать, изолируясь от физических активностей и социальных контактов, что может серьезно ограничивать качество жизни. В результате физической неактивности происходит ускоренное мышечное и когнитивное ухудшение, что приводит к потере уверенности в выполнении повседневных задач и самостоятельности [ 18 ]. Затем улучшение баланса и увеличение способности к ходьбе повышают самоуверенность пациента с МС, что в свою очередь улучшает его психологическое состояние.
Программы реабилитации по балансу и ходьбе могут привести к улучшению у пациентов с МС. Реабилитация показала перспективные результаты как часть лечения при МС. В частности, новые технологии, такие как роботизированная реабилитация и виртуальная реальность, появляются для улучшения некоторых симптомов МС, таких как нарушения баланса и гаит [9], как мы видим из представленного кейса.
Виртуальная интерактивная среда повышает самоуверенность пациента с МС. Действительно, пациент может активно участвовать в подобных средах с увеличенным знанием и самосознанием, что повышает мотивацию, интерес и развитие двигательных и когнитивных компонентов. Исследования показали положительный эффект виртуальной реальности у пациентов с МС по качеству жизни и балансу по сравнению с традиционной реабилитацией [22].Кроме того, исследования подтверждают основную роль виртуальной реальности, связанной с роботизированной реабилитацией, в улучшении моторных и когнитивных функций у пациентов с мультиплексной склерозом [23].
Программа C-MILL доказала свою эффективность в других нейрологических заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона и инсульт [24–27]. Однако отсутствуют данные о применении C-MILL у пациентов с мультиплексной склерозом.
Заключение
Мультиплексная склероз характеризуется моторными нарушениями. Реабилитация может улучшить моторные нарушения у пациентов с мультиплексной склерозом. Настоящий отчет подчеркивает улучшение ходьбы и баланса у пациента с мультиплексной склерозом, который прошел реабилитационную программу, включающую виртуальную реальность на устройстве C-MILL VR + в сочетании с традиционной физической терапией. Улучшения были продемонстрированы как с помощью традиционной шкалы оценки, так и с использованием баллов C-GAIT. Результаты, полученные пациентом с МС после цикла из 20 смешанных традиционных и инновационных технологий, лучше, чем те, которые были получены в предыдущих циклах реабилитации, проводимых только в традиционном режиме. По нашему мнению, это первый случай, в котором отчетливо отмечались улучшения в двигательной функции у пациента с МС при использовании C-MILL. Поэтому мы предлагаем, что комбинация ВР и традиционной физиотерапии может быть более эффективной для реабилитации пациентов с МС. Полученные в нашем отчете перспективные результаты в будущем могут быть дополнительно подтверждены пилотным исследованием, также направленным на изучение возможностей и безопасности реабилитационной программы, включающей использование инновационных технологий для пациентов с МС.
Читать найденный полный текст
https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ This is an open access article under the CC BY 2.5 license ( https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ ).
Introduction
Multiple sclerosis (MS), also called plaque sclerosis, disseminated sclerosis, or polysclerosis, is a chronic autoimmune demyelinating disease that affects the central nervous system causing a wide spectrum of signs and symptoms. It was first described by Jean-Martin Charcot in 1868. The disease can occur with a wide range of neurological symptoms and can progress to physical and cognitive disability. Multiple sclerosis can take several forms, including a relapsing-remitting, primary progressive, and secondary progressive forms. The disease has a prevalence ranging from 50 to 300 cases per 100 000 individuals [ 1 ]. The MS hallmark is represented by focal plaques that are the areas of demyelination that are present in the white and gray matter, with the loss of oligodendrocytes, blood–brain-barrier destruction, infiltration of inflammatory cells and neuroinflammation [ 2 , 3 ]. The damage is mediated by the immune system, that cause an immune-mediated myelin destruction. In the tissues and serum of MS patients, antibodies directed against CNS myelin proteins, lipids, and carbohydrates were found [ 4 ].
Although the mechanism by which the disease occurs is well studied, the exact etiology is still unknown. The various theories propose both genetic and infectious causes; moreover, correlations with environmental risk factors have been highlighted [ 1 ].
Most likely, MS is caused by a combination of genetic, environmental and infectious factors and possibly by other factors such as certain vascular diseases [ 5 ]. Epidemiological studies of the disease have provided indications on the possible causes. Theories try to combine known data into plausible explanations, but none of these have been conclusive.
Nowadays there is no known cure. Some pharmacological treatments are available to avoid new attacks and prevent disabilities [ 6 ]. The prognosis is difficult to predict and depends on many factors, while life expectancy is about 7 years lower than that of the healthy population [ 7 ]. The most common symptoms include gait deficits, balance and coordination impairments, fatigue, spasticity, dysphagia and an overactive bladder, so conventional physical therapy can maintain or improve balance, mobility and reduce impact of spasticity [ 8 ].
Technological development offers new possibilities in the field of neurorehabilitation, for treatment, diagnosis and monitoring of progress. In medical rehabilitation, virtual reality has brought new solutions for a variety of pathologies. However, robotic rehabilitation and virtual reality (VR) may be more efficacious in improving MS symptoms, including balance and gait disorders [ 9 ]. Neurorehabilitation therapeutic approaches aim to alleviate symptoms and improve the quality of life through promoting positive immunological transformations and neuroplasticity. Here, we reported a case of a 55-year-old woman affected by MS with difficulties in walking and balance that showed improvements with the association of traditional physical therapy and exergame VR on C-MILL VR + (Motek Medical B.V., Houten, Netherlands).
Case report
The patient is a 55-year-old woman affected by MS, with onset in 1994 with diplopia and paraesthesia, diagnosed at the Civic Hospital of Palermo after MRI of the brain.
The patient works as a teacher, is married with a daughter, is independent in walking, but can no longer drive. She does not smoke or drink alcohol, is 165 cm tall and weighs 55 kg (Body Mass Index 20). She showed a fair mobility of the lower limbs, with greater compromise on the left. She did not show major sensory deficits and showed a discrete trunk control and sitting balance reactions.
In 2012, she started therapy with Copaxone due to gait disturbances. Subsequently, she changed therapy with Fingolimod (Gilenya), interrupted due to the appearance of basalioma in the sternal region. In January 2015 she performed left mastectomy for breast carcinoma. Thereafter she began therapy with Tecfidera, which she still continues today.
In 2017 she was hospitalized at IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo, for a rehabilitation cycle. In 2019 she was hospitalized for rehabilitation at the S. Lucia Hospital in Rome.
In 2021, the patient came again to IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo, for a new rehabilitation cycle. The neurological examination before rehabilitation revealed cognitive impairment of attention and memory, weakness in the four limbs with greater impairment on the left.
The subject comes to our attention alert and cooperating, with a slight deficit of strength in the upper limbs especially on the left with motor impediment in the hand. In the lower limbs she has a fair mobility with greater compromise on the left. There are no major sensory deficits. She showed a discrete trunk control and sitting balance reactions and she was able to maintain autonomously station erected on an enlarged base. The Romberg test was positive with multiple fluctuations. She showed autonomous walking, ataxic gait with a tendency to right lateral drive.
2.1. Assesment of balance and gait
Following the clinical examination, the patient underwent basic assessment of balance and gait at T = 0 (rehabilitation taking over).
For the assessment of balance abilities, an expert physiotherapist administered the Berg Balance Scale (BBS) [ 10 ], a commonly used and well validated measure of functional balance. To assess the risk of falling, the Falls Efficacy Scale-International [ 11 ] and Tinetti Scale [ 12 ] were administered.
The 10 mt walking test scales and the 6 min walking test were administered for the assessment of walking skills.
Furthermore, for a more objective evaluation, an automatized and standardized assessment, called CGAIT, was administered, carried out directly on the C-MILL VR + device, which is used to view the functional performance of walking. It takes 18 min and includes 7 different exercises:
Visually guided steps;
Tandem walking;
Avoidance of obstacles;
Slalom walk;
Speed adjustments;
Reaction to unexpected perturbation.
Each exercise must be performed twice at different difficulty levels: once at an easy level (level 2) and once at a more difficult level (level 4).
At the end of the evaluation, the score of each exercise is presented by means of an innovative spider diagram ( Fig. 1 ). The C-Gait score for each task was evaluated as follow: Level × 2 × Performance (%)/100. The composite score was an average score based on average performance over the six walking adaptability tasks at the higher level of difficulty. The composite score ranged from 0 (poor performance) to 8 (excellent performance).
The assessment was performed at a comfortable speed to facilitate comparison with the walk of daily life outside.
Final assessment was done at T = 1 (four weeks of treatment).
2.2. Rehabilitation program
After the basic evaluation, the patient began a rehabilitation program of 20 sessions based on a first part of traditional physical therapy and a second part consisting of exergame VR on C-MILL VR +. This program lasted 4 weeks, with five sessions per week, each session last 120-minute.
The first part of the 60-minutes rehabilitation session included: 20 min of stretching and passive mobilization in the supine position, 20 min of assisted exercises and resistance exercises, 20 min of exercises for trunk control, balance exercises with support of stabilometric and proprioceptive platforms and exercises for the improvement of walking [ 13 , 14 ].
The second part of the 60-minutes rehabilitation session included exercises carried out with the CMILL VR + device. The C-MILL VR + is a treadmill intended to evaluate human gait and balance and to train patients’ gait and balance using treadmill motion, augmented reality and VR. The main features of this machine are:
Effective functional gait therapy;
Therapy Based on the Principles of Motor Learning;
Fun and enjoyable therapy;
Objective evaluation;
Efficient therapy;
Training on the treadmill.
Feasible exercises using the c-mill include the following:
Bricks (the subject, while walking, must step on bricks, projected into the treadmill, placed at different lengths in order to improve the length and width of the step);
Obstacle (the subject, while walking, must cross obstacles of different sizes, projected into the treadmill);
Speed adjustment (the patient must adjust their walking speed based on the speed variation of the treadmill);
Tandem (the patient must walk in tandem while maintaining the trajectory within an area projected into the treadmill);
Slalom (the patient must walk by performing slaloms while keeping the trajectory within an area projected into the treadmill);
Traffic Jam (the patient must remain in monopodalic equilibrium to allow the passage of a car projected on the front screen);
Italian Alps (the patient, while walking, must move left and right to collect the ingredients to complete a pizza, avoiding obstacles and cannot take the ingredients he has already collected).
All sessions were followed by an expert physiotherapist, who verified the correct execution of the exercises and the patient’s general condition, providing verbal instructions to help the patient maintain correct posture during walking, physical exercise and VR. The patient’s safety is, also, ensured by wearing a standard safety harness, as can be seen in the Picture 1 .
2.3. Outcomes
The main outcomes analyzed are represented by the rating scales for gait and balance.
In the last evaluation session, the patient underwent the same tests as at baseline.
The assessment at T = 1 showed a marked improvement in all domains analyzed at T = 0 (walking and balance skills) ( Table 1 and Graph 1 ).
Improvements can be observed in all outcome measures analysed, and improvements in gait and balance demonstrated by BBS (greater than 3 points considered to be the minimal important change in the MS patients) [ 15 ], Tinetti Scale (greater than 4 points considered to be the minimal important change) [ 16 ], 10 mt walking test scales and the 6 MWT, which is 22 m (greater 19.7 m considered to be the minimal important change in the MS patients) [ 17 ], were associated with a decrease in the fear of falling as demonstrated by the Falls Efficacy Scale-International, that showed the best improvements, shifting from high to moderate concern and about falling [ 18 ].
Also, C-GAIT assessment was administered, carried out directly on the C-MILL VR + device. The scores obtained before, and the end of the rehabilitation program indicated an improvement in walking and balance skills ( Table 2 ; Fig. 1 ).
C-GAIT assessment is a more objective quantitative tool for evaluating walking adaptability with different tasks in augmented reality, in contrast to the traditional scale evaluation. The patients showed improvements in visually guided steps, tandem walking, avoidance of obstacles, speed adjustments, reaction to unexpected perturbation. No improvement was found in the task slalom. Indeed, changes in direction represent an important aspect of mobility. The maintenance of balance during and after turning involves the complex coordination of sensory and motor systems needed to stabilize and reorient the body towards the new direction of travel [ 19 ]. For this reason, slalom represents the hardest task. The score of each exercise is also represented as spider diagram ( Fig. 1 ), that shows visually the improvements recorded.
During walking on the C-Mill the Centre of Pressure (CoP) is registered during stance phase and the trajectory of the CoP give as a result the shape of a butterfly. The shape of the butterfly provides features of the gait pattern. In particular, the butterfly shape ( Fig. 2 ) of the patient at T0 is asymmetric ( Fig. 2-A ), while at T1 is more symmetric ( Fig. 2 – B ) and similar to a healthy one, supporting the improvements in gait and balance reported by C-GAIT.
Discussion
Motor dysfunctions represent a common symptom in MS, with a severe compromission of gait, coordination, and balance [ 20 ]. As a consequence, a reduction of patient quality of life is reported, with compromission of patient’s daily living activities and a worsening of their psychological status. In particular, the main gait abnormalities in MS patients include a reduction in velocity and stride length, an increase in double-limb support time, and gait asymmetries. However, one of the main disabling symptoms is balance impairment, associated with reduced mobility and independence. Impaired balance and gait have also been associated with an increased risk of falling [ 21 ]. The Falls Efficacy Scale International questionnaire is the most commonly used scale to measure the fear of falling, that affect the majority of MS patients. This fear decreases self-confidence towards own physical and social abilities. The patient is constantly afraid of falling, then isolate themselves from physical activities and social contacts, which can severely restrict their quality of life. In turn, physical inactivity increases muscular and cognitive decline, leading the patient to the loss of confidence in performing daily activities and of its independence [ 18 ]. Then, the improvements in balance and gain increase the self-confidence of the MS patient, and as a consequence improve also his self-confidence and psychological status.
Rehabilitation programs for balance and gait can led to improvements in MS patients. Rehabilitation showed promising results as part of the treatment for MS. In particular, new technologies, such as robotic rehabilitation and VR are emerging to ameliorate some MS symptoms, such as balance and gait disorders [ 9 ], as we have seen from the case report presented.
The virtual interactive experience increases the self-confidence of the MS patient. Indeed, the patient can play an active role in similar environments with an increased knowledge and self-consciousness, increasing the motivation, the interest and the development of the motor and cognitive components. Trials demonstrated a positive effect of VR in MS patients for quality of life and balance compared to traditional rehabilitation [ 22 ].
Moreover, studies support the main role of VR associated to robotic rehabilitation in improving motorand cognitive performances in MS patients [ 23 ].
C-MILL application was shown to exert benefits in other neurological diseases, such as Parkinson’s disease and stroke [ 24 – 27 ]. However, there are no data about C-MILL application in MS patients.
Conclusion
MS is characterized by motor impairment. Rehabilitation can ameliorate MS motor dysfunctions. This case report highlights gait and balance improvements in a MS patient who followed a rehabilitation program that associated VR on a C-MILL VR + device with traditional physical therapy. The ameliorations were demonstrated both with traditional scale evaluation and C-GAIT scores. The results obtained by the MS patient after the cycle of 20 mixed traditional and innovative technology treatments are better than those she obtained from all previous cycles of rehabilitation performed only in the traditional mode. To our knowledge this is the first case that reported improvements in motor function in a MS patient using C-MILL. Therefore, we suggest that the combination of VR and traditional physical therapy may be a better option for the rehabilitation of MS patients. The promising results obtained in our case report could, in the future, be further confirmed by a pilot study, also aimed at investigating the feasibility and safety of a rehabilitation programme involving the use of innovative technologies for MS patients.
Multiple sclerosis (MS), also called plaque sclerosis, disseminated sclerosis, or polysclerosis, is a chronic autoimmune demyelinating disease that affects the central nervous system causing a wide spectrum of signs and symptoms. It was first described by Jean-Martin Charcot in 1868. The disease can occur with a wide range of neurological symptoms and can progress to physical and cognitive disability. Multiple sclerosis can take several forms, including a relapsing-remitting, primary progressive, and secondary progressive forms. The disease has a prevalence ranging from 50 to 300 cases per 100 000 individuals [ 1 ]. The MS hallmark is represented by focal plaques that are the areas of demyelination that are present in the white and gray matter, with the loss of oligodendrocytes, blood–brain-barrier destruction, infiltration of inflammatory cells and neuroinflammation [ 2 , 3 ]. The damage is mediated by the immune system, that cause an immune-mediated myelin destruction. In the tissues and serum of MS patients, antibodies directed against CNS myelin proteins, lipids, and carbohydrates were found [ 4 ].
Although the mechanism by which the disease occurs is well studied, the exact etiology is still unknown. The various theories propose both genetic and infectious causes; moreover, correlations with environmental risk factors have been highlighted [ 1 ].
Most likely, MS is caused by a combination of genetic, environmental and infectious factors and possibly by other factors such as certain vascular diseases [ 5 ]. Epidemiological studies of the disease have provided indications on the possible causes. Theories try to combine known data into plausible explanations, but none of these have been conclusive.
Nowadays there is no known cure. Some pharmacological treatments are available to avoid new attacks and prevent disabilities [ 6 ]. The prognosis is difficult to predict and depends on many factors, while life expectancy is about 7 years lower than that of the healthy population [ 7 ]. The most common symptoms include gait deficits, balance and coordination impairments, fatigue, spasticity, dysphagia and an overactive bladder, so conventional physical therapy can maintain or improve balance, mobility and reduce impact of spasticity [ 8 ].
Technological development offers new possibilities in the field of neurorehabilitation, for treatment, diagnosis and monitoring of progress. In medical rehabilitation, virtual reality has brought new solutions for a variety of pathologies. However, robotic rehabilitation and virtual reality (VR) may be more efficacious in improving MS symptoms, including balance and gait disorders [ 9 ]. Neurorehabilitation therapeutic approaches aim to alleviate symptoms and improve the quality of life through promoting positive immunological transformations and neuroplasticity. Here, we reported a case of a 55-year-old woman affected by MS with difficulties in walking and balance that showed improvements with the association of traditional physical therapy and exergame VR on C-MILL VR + (Motek Medical B.V., Houten, Netherlands).
Case report
The patient is a 55-year-old woman affected by MS, with onset in 1994 with diplopia and paraesthesia, diagnosed at the Civic Hospital of Palermo after MRI of the brain.
The patient works as a teacher, is married with a daughter, is independent in walking, but can no longer drive. She does not smoke or drink alcohol, is 165 cm tall and weighs 55 kg (Body Mass Index 20). She showed a fair mobility of the lower limbs, with greater compromise on the left. She did not show major sensory deficits and showed a discrete trunk control and sitting balance reactions.
In 2012, she started therapy with Copaxone due to gait disturbances. Subsequently, she changed therapy with Fingolimod (Gilenya), interrupted due to the appearance of basalioma in the sternal region. In January 2015 she performed left mastectomy for breast carcinoma. Thereafter she began therapy with Tecfidera, which she still continues today.
In 2017 she was hospitalized at IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo, for a rehabilitation cycle. In 2019 she was hospitalized for rehabilitation at the S. Lucia Hospital in Rome.
In 2021, the patient came again to IRCCS Centro Neurolesi Bonino Pulejo, for a new rehabilitation cycle. The neurological examination before rehabilitation revealed cognitive impairment of attention and memory, weakness in the four limbs with greater impairment on the left.
The subject comes to our attention alert and cooperating, with a slight deficit of strength in the upper limbs especially on the left with motor impediment in the hand. In the lower limbs she has a fair mobility with greater compromise on the left. There are no major sensory deficits. She showed a discrete trunk control and sitting balance reactions and she was able to maintain autonomously station erected on an enlarged base. The Romberg test was positive with multiple fluctuations. She showed autonomous walking, ataxic gait with a tendency to right lateral drive.
2.1. Assesment of balance and gait
Following the clinical examination, the patient underwent basic assessment of balance and gait at T = 0 (rehabilitation taking over).
For the assessment of balance abilities, an expert physiotherapist administered the Berg Balance Scale (BBS) [ 10 ], a commonly used and well validated measure of functional balance. To assess the risk of falling, the Falls Efficacy Scale-International [ 11 ] and Tinetti Scale [ 12 ] were administered.
The 10 mt walking test scales and the 6 min walking test were administered for the assessment of walking skills.
Furthermore, for a more objective evaluation, an automatized and standardized assessment, called CGAIT, was administered, carried out directly on the C-MILL VR + device, which is used to view the functional performance of walking. It takes 18 min and includes 7 different exercises:
Visually guided steps;
Tandem walking;
Avoidance of obstacles;
Slalom walk;
Speed adjustments;
Reaction to unexpected perturbation.
Each exercise must be performed twice at different difficulty levels: once at an easy level (level 2) and once at a more difficult level (level 4).
At the end of the evaluation, the score of each exercise is presented by means of an innovative spider diagram ( Fig. 1 ). The C-Gait score for each task was evaluated as follow: Level × 2 × Performance (%)/100. The composite score was an average score based on average performance over the six walking adaptability tasks at the higher level of difficulty. The composite score ranged from 0 (poor performance) to 8 (excellent performance).
The assessment was performed at a comfortable speed to facilitate comparison with the walk of daily life outside.
Final assessment was done at T = 1 (four weeks of treatment).
2.2. Rehabilitation program
After the basic evaluation, the patient began a rehabilitation program of 20 sessions based on a first part of traditional physical therapy and a second part consisting of exergame VR on C-MILL VR +. This program lasted 4 weeks, with five sessions per week, each session last 120-minute.
The first part of the 60-minutes rehabilitation session included: 20 min of stretching and passive mobilization in the supine position, 20 min of assisted exercises and resistance exercises, 20 min of exercises for trunk control, balance exercises with support of stabilometric and proprioceptive platforms and exercises for the improvement of walking [ 13 , 14 ].
The second part of the 60-minutes rehabilitation session included exercises carried out with the CMILL VR + device. The C-MILL VR + is a treadmill intended to evaluate human gait and balance and to train patients’ gait and balance using treadmill motion, augmented reality and VR. The main features of this machine are:
Effective functional gait therapy;
Therapy Based on the Principles of Motor Learning;
Fun and enjoyable therapy;
Objective evaluation;
Efficient therapy;
Training on the treadmill.
Feasible exercises using the c-mill include the following:
Bricks (the subject, while walking, must step on bricks, projected into the treadmill, placed at different lengths in order to improve the length and width of the step);
Obstacle (the subject, while walking, must cross obstacles of different sizes, projected into the treadmill);
Speed adjustment (the patient must adjust their walking speed based on the speed variation of the treadmill);
Tandem (the patient must walk in tandem while maintaining the trajectory within an area projected into the treadmill);
Slalom (the patient must walk by performing slaloms while keeping the trajectory within an area projected into the treadmill);
Traffic Jam (the patient must remain in monopodalic equilibrium to allow the passage of a car projected on the front screen);
Italian Alps (the patient, while walking, must move left and right to collect the ingredients to complete a pizza, avoiding obstacles and cannot take the ingredients he has already collected).
All sessions were followed by an expert physiotherapist, who verified the correct execution of the exercises and the patient’s general condition, providing verbal instructions to help the patient maintain correct posture during walking, physical exercise and VR. The patient’s safety is, also, ensured by wearing a standard safety harness, as can be seen in the Picture 1 .
2.3. Outcomes
The main outcomes analyzed are represented by the rating scales for gait and balance.
In the last evaluation session, the patient underwent the same tests as at baseline.
The assessment at T = 1 showed a marked improvement in all domains analyzed at T = 0 (walking and balance skills) ( Table 1 and Graph 1 ).
Improvements can be observed in all outcome measures analysed, and improvements in gait and balance demonstrated by BBS (greater than 3 points considered to be the minimal important change in the MS patients) [ 15 ], Tinetti Scale (greater than 4 points considered to be the minimal important change) [ 16 ], 10 mt walking test scales and the 6 MWT, which is 22 m (greater 19.7 m considered to be the minimal important change in the MS patients) [ 17 ], were associated with a decrease in the fear of falling as demonstrated by the Falls Efficacy Scale-International, that showed the best improvements, shifting from high to moderate concern and about falling [ 18 ].
Also, C-GAIT assessment was administered, carried out directly on the C-MILL VR + device. The scores obtained before, and the end of the rehabilitation program indicated an improvement in walking and balance skills ( Table 2 ; Fig. 1 ).
C-GAIT assessment is a more objective quantitative tool for evaluating walking adaptability with different tasks in augmented reality, in contrast to the traditional scale evaluation. The patients showed improvements in visually guided steps, tandem walking, avoidance of obstacles, speed adjustments, reaction to unexpected perturbation. No improvement was found in the task slalom. Indeed, changes in direction represent an important aspect of mobility. The maintenance of balance during and after turning involves the complex coordination of sensory and motor systems needed to stabilize and reorient the body towards the new direction of travel [ 19 ]. For this reason, slalom represents the hardest task. The score of each exercise is also represented as spider diagram ( Fig. 1 ), that shows visually the improvements recorded.
During walking on the C-Mill the Centre of Pressure (CoP) is registered during stance phase and the trajectory of the CoP give as a result the shape of a butterfly. The shape of the butterfly provides features of the gait pattern. In particular, the butterfly shape ( Fig. 2 ) of the patient at T0 is asymmetric ( Fig. 2-A ), while at T1 is more symmetric ( Fig. 2 – B ) and similar to a healthy one, supporting the improvements in gait and balance reported by C-GAIT.
Discussion
Motor dysfunctions represent a common symptom in MS, with a severe compromission of gait, coordination, and balance [ 20 ]. As a consequence, a reduction of patient quality of life is reported, with compromission of patient’s daily living activities and a worsening of their psychological status. In particular, the main gait abnormalities in MS patients include a reduction in velocity and stride length, an increase in double-limb support time, and gait asymmetries. However, one of the main disabling symptoms is balance impairment, associated with reduced mobility and independence. Impaired balance and gait have also been associated with an increased risk of falling [ 21 ]. The Falls Efficacy Scale International questionnaire is the most commonly used scale to measure the fear of falling, that affect the majority of MS patients. This fear decreases self-confidence towards own physical and social abilities. The patient is constantly afraid of falling, then isolate themselves from physical activities and social contacts, which can severely restrict their quality of life. In turn, physical inactivity increases muscular and cognitive decline, leading the patient to the loss of confidence in performing daily activities and of its independence [ 18 ]. Then, the improvements in balance and gain increase the self-confidence of the MS patient, and as a consequence improve also his self-confidence and psychological status.
Rehabilitation programs for balance and gait can led to improvements in MS patients. Rehabilitation showed promising results as part of the treatment for MS. In particular, new technologies, such as robotic rehabilitation and VR are emerging to ameliorate some MS symptoms, such as balance and gait disorders [ 9 ], as we have seen from the case report presented.
The virtual interactive experience increases the self-confidence of the MS patient. Indeed, the patient can play an active role in similar environments with an increased knowledge and self-consciousness, increasing the motivation, the interest and the development of the motor and cognitive components. Trials demonstrated a positive effect of VR in MS patients for quality of life and balance compared to traditional rehabilitation [ 22 ].
Moreover, studies support the main role of VR associated to robotic rehabilitation in improving motorand cognitive performances in MS patients [ 23 ].
C-MILL application was shown to exert benefits in other neurological diseases, such as Parkinson’s disease and stroke [ 24 – 27 ]. However, there are no data about C-MILL application in MS patients.
Conclusion
MS is characterized by motor impairment. Rehabilitation can ameliorate MS motor dysfunctions. This case report highlights gait and balance improvements in a MS patient who followed a rehabilitation program that associated VR on a C-MILL VR + device with traditional physical therapy. The ameliorations were demonstrated both with traditional scale evaluation and C-GAIT scores. The results obtained by the MS patient after the cycle of 20 mixed traditional and innovative technology treatments are better than those she obtained from all previous cycles of rehabilitation performed only in the traditional mode. To our knowledge this is the first case that reported improvements in motor function in a MS patient using C-MILL. Therefore, we suggest that the combination of VR and traditional physical therapy may be a better option for the rehabilitation of MS patients. The promising results obtained in our case report could, in the future, be further confirmed by a pilot study, also aimed at investigating the feasibility and safety of a rehabilitation programme involving the use of innovative technologies for MS patients.