VIRTUÁLNÍ REALITA JAKO ZPŮSOB TERAPIE DĚTSKÉ MOZKOVÉ OBRNY

ÚVOD

Žijeme v době informačních a komunikačních technologií — tvrzení, které je dnes už běžně známým faktem a slýcháme jej dnes a denně. Technologie využíváme pro práci, ve volném čase, pro komunikaci s rodinou nebo čistě jako prostředek zábavy. S dalším rozvojem získávají technologie přidanou hodnotu a jsou vyvíjeny stále novější aplikace, zaměřené na konkrétní potřeby lidí. Vznikají tak nástroje, které lze využít nejen k zábavě, ale také pro vzdělání nebo dokonce k léčbě. Jedním z nich je virtuální realita, která svojí mnohostrannou povahou může sloužit jako příklad za všechny. V následujících řádcích se zaměříme na edukačně-terapeutickou povahu virtuální reality v kontextu terapie dětské mozkové obrny.

Pro ucelené pochopení celé problematiky si na úvod stručně vysvětlíme podstatu virtuální reality a okrajově nahlédneme na dětskou mozkovou obrnu. Poté se již podíváme na reálné studie provedené v zahraničí, které řešily konkrétní využívání virtuální reality při léčbě
a kompenzaci dětské mozkové obrny.

VIRTUÁLNÍ REALITA

Historie uvažování nad pojetím virtuální reality se překvapivě datuje až do roku 1838, kdy průzkum Charlese Wheatstone demonstroval myšlenkové procesy umožňující vnímání virtuální reality. O 100 let později byl vytvořen první simulátor Edwardem Linkem. Během dalších let se začala myšlenka virtuální reality rozvíjet, přičemž největší boom zažila v roce 2016, kdy byla na trh uvedena zařízení ve více variantách a virtuální realita začala více a více pronikat do domácností a běžných životních situací, jako je zábava, vzdělání nebo terapie.

Definic virtuální reality najdeme nespočet. Slovníkový výklad vysvětluje virtuální realitu jako hypotetický třídimenzionální svět, jehož součástí jsme prostřednictvím speciálních brýlí, můžeme se v něm pohybovat a interagovat s okolním světem.

Velmi zdařilou definici vytvořil ve své bakalářské diplomové práci Lukáš Konečný, který říká, že: “základním prvkem virtuální reality je tedy trojrozměrné virtuální prostředí jako počítačem vytvořené místo, do kterého se uživatel za pomocí technických zařízení přenese a svou přítomností a za pomoci speciálních zařízení s ním dokáže provádět interakce v reálném čase.”

Pokud se zaměříme na praktické využití virtuální reality k léčbě, její pozitiva velmi dobře shrnují autoři studie z Jižní Koreje, na kterou se podíváme v další části textu. Autoři virtuální realitu popisují jako “bezpečný, příjemný a edukační terapeutický program, který je motivační a zlepšuje koncentraci participantů”.

Avšak asi jako všechno, i využití virtuální reality v terapii má svoje výhody
a nevýhody. Přehledně jsou shrnuty v knize Počítačové hry a jejich místo v životě člověka od Jaromíra Baslera a Michala Mrázka. Mezi hlavní klady zařazují možnost simulace konkrétních situací, zachycení tělesných funkcí v reálném čase (například EEG), upravení situace dle daného pacienta a konečně především vyšší motivaci samotného klienta k terapii. Nicméně existují zde i zápory, jako je vysoká pořizovací cena, technická náročnost pro běžného uživatele, omezení v pohybu a nakonec i riziko zhoršené adaptace na prostředí virtuální reality, která může vyvolávat pocity nevolnosti nebo bolesti hlavy. Ale přesto je z následujících výzkumů jasné, že zde klady převažují nad zápory a virtuální realita si našla v terapii své místo.

Protože práce řeší využití VR jako nástroje pro rehabilitaci pacientů s dětskou mozkovou obrnou, bude dobré si v následujících řádcích toto onemocnění stručně vysvětlit.

DĚTSKÁ MOZKOVÁ OBRNA

Je docela možné, že většina z nás má ve svém okolí někoho s dětskou mozkovou obrnou. Jedná se o onemocnění, které je způsobeno nedostatečným okysličením mozkových buněk, ke kterému může dojít během těhotenství, porodu nebo po něm. Nedostatek kyslíku
v buňkách způsobuje omezení pohybu končetin, které může zasáhnout všechny čtyři končetiny, dolní polovinu těla nebo jen jednu stranu. Onemocnění je to nevyléčitelné, avšak rehabilitace může zajistit jeho kompenzaci.

Je proto velmi důležité umožnit dítěti cvičení a pohyb v potřebném rozsahu, které mu pomůže onemocnění zvládnout na takovou úroveň, že bude schopné se zařadit i do běžného denního provozu.

A jak sami autoři říkají ve svém článku, který řeší přínos využití virtuální reality na zlepšení fyzických funkcí, virtuální realita pro svoje trojrozměrné prostředí, tedy pohybové, vizuální a sluchové, poskytuje ideální prostředí pro rehabilitaci pacientů s dětskou mozkovou obrnou. Výzkumy provedené na téma zmíněné problematiky budou tématem další kapitoly.

VÝZKUMY ŘEŠÍCÍ VYUŽITÍ VIRTUÁLNÍ REALITY PŘI LÉČBĚ A KOMPENZACI DĚTSKÉ MOZKOVÉ OBRNY

Léčba, kompenzace, rehabilitace a další terapeutické metody pacientů s mozkovou obrnou jsou velmi aktuálním tématem. Bylo vytvořeno nespočet studií a my se na některé
z nich podíváme.

Studie provedená na rehabilitační klinice v Nizozemsku v roce 2019 zkoumala zlepšení hybnosti dolních končetin prostřednictvím virtuální reality a chodícího pásu. Výzkumu se zúčastnilo 22 dětí ve věku 3–10 let, které se běžně pohybovaly bez kompenzačních pomůcek. Cílem terapie bylo zlepšit chůzi pomocí zpětné vazby, kterou si uvědomovaly díky virtuální realitě. Tento předpoklad byl naplněn a ve výsledku bylo zjištěno, že z krátkodobého hlediska je tento způsob terapie reálný. Výzkumníci apelují na potřebu otestovat i účinek pro delší časové období, aby mohl být tento proces nabízen jako terapeutický nástroj.

V roce 2018 provedli vědci z Jižní Koreji výzkum, který sledoval využití XboX Kinectu za účelem zlepšení motorických funkcí u dětí s mozkovou obrnou. Testování probíhalo 4 týdny, 3x týdně vždy 40 minut, a jeho součástí bylo například testování rovnováhy nebo chůze na 6 metrů. Taktéž se dětští participanti zúčastnili her ve virtuální realitě, jako byl například bowling nebo beach volejbal. Smyslem využití VR byla aktivace pohybu kloubů a končetin, a také zvýšení rovnováhy. Ve výsledku studie bylo zjištěno, že virtuální realita může opravdu zlepšit fyzické funkce u dětských pacientů. V závěru však autoři sami dodávají, že výzkum byl proveden na malém vzorku, konkrétně na 4 participantech, proto je potřeba další testování přínosů virtuální reality na danou problematiku.

Další studie byla provedena v Turecku v roce 2018 a probíhala prostřednictvím využití Nintendo WiiFit Virtual Reality System, kdy byla snaha zlepšit funkci dolních končetin u dětí s mozkovou obrnou. Výzkumu se zúčastnilo 28 pacientů, u kterých byla testovaná chůze na 6 minut, chůze ve vzdálenosti 10 metrů a výstup 10 schodů. Děti trénovaly vždy 2 dny v týdnu, a to celkem 10 týdnů. Ve výsledku bylo zjištěno, že taková forma rehabilitace je pro děti zábavná a motivační, díky čemuž také došlo ke zlepšení hybnosti dolních končetin.

Taktéž byla v roce 2018 provedena studie v Turecku, která si dala za cíl zlepšit kognitivní dovednosti u dětí s mozkovou obrnou a následně díky tomu zefektivnit jejich samostatnost a fungování v každodenním životě. Pro studii bylo vybráno 22 participantů, kteří měli postiženou vždy jednu celou stranu těla, tedy levou nebo pravou horní i dolní končetinu. Výzkum trval 6 týdnů a bylo pro něj využito zařízení Microsoft Kinect, kde děti nacvičovaly běh, skákání, box nebo samostatné stání a sezení. Po uplynutí doby bylo zjištěno, že využití virtuální reality v rámci rehabilitace zlepšilo jejich kognitivní dovednosti a zvýšila jejich nezávislosti při vykonávání každodenních aktivit.

V Kanadě byla provedena v roce 2018 pilotní studie a si dala za cíl porovnat stav dětí, které podstoupily domácí 6týdenní terapii s dětmi, které k této terapii podstoupily ještě týdenní léčbu prostřednictvím virtuální reality. Studie však neodhalila žádné významné rozdíly v motorických funkcích. Děti, které měly v terapii i virtuální realitu se nepatrně zlepšily, avšak naměřené hodnoty se po dvou měsících vrátily zpět do dřívějších rozmezí. Autoři článku sami však upozorňují, že se jednalo o malý vzorek, tedy celkem 11 dětí, a taktéž zde zapůsobil nedostatečný individuální přístup pro cvičení.

V roce 2016 provedli v Jižní Koreji studii porovnávající přínos využití virtuální reality společně s běžeckým pásem oproti samotnému běžeckému pásu u 18 dětí s mozkovou obrnou. V rámci výzkumu byla testována chůze, rovnováha, svalová síla a motorické funkce. Děti navštěvovaly program 3x týdně po dobu 2 měsíců. Ve výsledku bylo zjištěno, že využití virtuální reality je skutečně přínosnější pro zlepšení motoriky dolních končetin.

A nakonec výzkum provedený v roce 2016 v Číně srovnával působení ergoterapie společně s virtuální realitou oproti ergoterapii samotné u 35 dětí s mozkovou obrnou. Cílem léčby bylo zlepšení motorických funkcí horních a dolních končetin. Program trval 3 měsíce a ve výsledku zjistil, že využití virtuální reality zlepšuje motorické funkce více, než samotná fyzikální terapie a ergoterapie.

Pokud můžeme výsledky uvedených studií shrnout, tak 6 z 7 výzkumů uvádí pozitivní přínos virtuální reality na zlepšení motorických funkcí, hybnosti, rovnováhy a pro snazší nácvik každodenní činností pacientů s dětskou mozkovou obrnou. Ač se často jednalo výzkum malého vzorku participantů, jsou pozitivní výsledky určitě motivací nejen pro další studie, ale i pro vývoj dalších edukačních a terapeutických aplikací.

ZÁVĚR

Na provedených výzkumech je patrné, že využití virtuální reality pro rehabilitaci a kompenzaci dětské mozkové obrny je populárním tématem. Dle dat provedených studií je vidět, že se jedná o aktuální téma, které je víc než potřebné. V případě využití VR pro léčbu se nemusíme však zaměřovat jen na léčbu mozkové obrny, ale i na kompenzaci pohybového aparátu po úrazech, psychických traumatech nebo i jako prevenci před užívání návykových látek. Přínosy virtuální reality stále nejsou konečné, tato zařízení se neustále zlepšují a jsou vyvíjeny další a další aplikace. Tento trend je spatřován jako výzva pro informační specialisty, techniky, programátory, designéry a lékařské pracovníky, kteří se mohou spojit a pokračovat společně ve výzkumech a vývoji dalších aplikací, které zlepší život pacientům a stanou se tak plnohodnotnými kompenzačními pomůckami. Virtuální realita ještě úplně neodhalila svůj potenciál. Využíváme ji pro zábavu, vzdělání i terapii. A je jen na aktivním přístupu nás samotných, kam ji ještě dokážeme posunout dál.

ZDROJE

1. AHIN, Sedef; ARAN, Orkun Tahir; KÖSE, Barkin; AĞCE, Zeynep Bahadir; KAYIHAN, Hülya. Does virtual reality based rehabilitation effects cognitive function of children with hemiplegic cerebral palsy? In: Journal of Exercise Therapy & Rehabilitation [online]. 2018, 6, 67, Dostupné z: http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.muni.cz/ehost/pdfviewer/pdfviewer?vid=4&sid=523a052e-6288-4a68-ba9f-def910c19fff%40pdc-v-sessmgr01
2. BASLER, Jaromír a MRÁZEK, Michal. Počítačové hry a jejich místo v životě člověka. 1. vydání. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2018. 315 stran. Monografie. ISBN 978–80–244–5404–7.
3. BOOTH AT; BUIZER AI; HARLAAR J; STEENBRINK F; VAN DER KROGT MM. Immediate effects of immersive biofeedback on gait in children with cerebral palsy. In: Archives Of Physical Medicine And Rehabilitation [online]. 2019, 100(4), p.598–605. [cit. 2019–05–05]. ISSN: 1532–821X. Dostupné z: http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.muni.cz/ehost/detail/detail?vid=0&sid=4fb56763-b55f-4709-a6f5-20a30b5580ce%40pdc-v-sessmgr05&bdata=Jmxhbmc9Y3M%3d#AN=30447196&db=mdc
4. History of virtual reality. In: Virtual reality society [online]. [cit. 2019–05–05]. Dostupné z: https://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html
5. CHO C; HWANG W; HWANG S; CHUNG Y. Treadmill training with virtual reality improves gait, balance, and muscle strength in children with cerebral palsy. In: The Tohoku Journal Of Experimental Medicine [online]. 2016, 238 (3), p. 213–218. [cit. 2019–05–05 ]. ISSN 1349–3329 . Dostupné z: http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.muni.cz/ehost/pdfviewer/pdfviewer?vid=0&sid=00e65605-b412-49ba-9e2b-2cc6e8e9561b%40sessionmgr103
6. KONEČNÝ, Lukáš. Aktuální projekty virtuální reality ve vzdělávání [online]. Brno, 2018.Bakalářská práce. Masarykova univerzita, Filozofická fakulta, Ústav české literatury a knihovnictví. [cit. 2019–05–05]. Vedoucí bakalářské práce RNDr.Michal Černý. Dostupné z: https://is.muni.cz/auth/th/sun3c/Bakalarska-prace-Konecny-Lukas-final.pdf
7. JUNG, SUN-HYE; SONG, SUN-HAE; KIM, SANG-DUCK; LEE. Does virtual reality training using the Xbox Kinect have a positive effect on physical functioning in children with spastic cerebral palsy? A case series. In: Journal of Pediatric Rehabilitation Medicine [online]. 2018, 11(2), p. 95–101. [cit. 2019–05–05]. DOI: 10.3233/PRM-160415. Dostupné z:
8. JIŘIČNÁ, Lenka. Co je dětská mozková obrna (DMO)? In: Pohyblivost.cz [online]. [cit. 2019–05–05]. Dostupné z: https://www.pohyblivost.cz/co-je-detska-mozkova-obrna-dmo.php
9. LEVAC D; MCCORMICK A; LEVIN MF; BRIEN M; MILLS R; MILLER E; SVEISTRUP H. Active video gaming for children with cerebral palsy: does a clinic-based virtual reality component offer an additive benefit? A pilot study. In: Physical & Occupational Therapy In Pediatrics [online]. 2018, 38(1), p. 74–87. [cit. 2019–05–05]. ISSN: 1541–3144. Dostupné z: http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.muni.cz/ehost/detail/detail?vid=6&sid=8115b2db-5538-4c18-888e-2d929ec9fa3b%40sessionmgr102&bdata=Jmxhbmc9Y3M%3d#AN=28375682&db=mdc
10. REN K; GONG XM; ZHANG R; CHEN XH, ZHONGGUO DANG DAI ER KE ZA ZHI. [Effects of virtual reality training on limb movement in children with spastic diplegia cerebral palsy]. In: Chinese Journal Of Contemporary Pediatrics [online]. 2016, 18(10), 975–979. [cit. 2019–05–05]. Dostupné z: http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.muni.cz/ehost/detail/detail?vid=8&sid=8115b2db-5538-4c18-888e-2d929ec9fa3b%40sessionmgr102&bdata=Jmxhbmc9Y3M%3d#AN=27751214&db=mdc
11. TARAKCI, Devrim; TARAKCI, Ela. Effect of virtual reality rehabilitation practices on lower extremity functions in children with cerebral palsy. In: Journal of Exercise Therapy & Rehabilitation [online]. 2018, 5, p. 142. [cit. 2019–05–05]. Dostupné z: http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.muni.cz/ehost/detail/detail?vid=1&sid=cbf915c3-1bfb-465f-b7ed-0c041c6b9d65%40pdc-v-sessmgr05&bdata=Jmxhbmc9Y3M%3d#AN=134397913&db=s3h
12. Virtual reality. In: Vocabulary.com [online]. [cit. 2019–05–05]. Dostupné z: https://www.vocabulary.com/dictionary/virtual%20reality