虛擬實境可望儘早發現多發性硬化症患者的平衡問題
發布日期：教堂山 – 多發性硬化症 (MS) 患者即使覺得自己能夠正常行走，跌倒和受傷的風險也會大大增加。
現在，由北卡羅來納大學醫學院的科學家領導的團隊已經證明了一種相對簡單的方法可以早期發現此類問題。
研究人員在發表於 公共圖書館一號，使用虛擬實境（VR）系統來欺騙受試者，讓他們誤以為他們在跑步機上行走時正在摔倒。科學家發現多發性硬化症患者和同齡未患有多發性硬化症的人之間的反應有明顯差異。當兩組人以正常方式行走且沒有「跌倒」錯覺時，這些差異並不明顯。
研究人員相信，經過進一步的研究和開發，這樣的基於VR 的測試可以變得便攜並廣泛應用於神經科診所，以儘早提醒多發性硬化症患者註意平衡障礙，從而使他們能夠採取措施降低跌倒的風險。
研究首席研究員、北卡羅來納州/北卡羅來納州聯合系助理教授Jason Franz 博士表示：「我們令人鼓舞的結果表明，人們可以使用VR 來檢測平衡問題，而這些問題通常在個人在家中或工作中開始經歷真正的跌倒時才被發現。
MS 是一種腦部疾病，影響美國約 40 萬人和全球超過 200 萬人。人們普遍認為它是由大腦中不適當的免疫細胞活動引起的，其特徵是神經纖維周圍髓鞘蛋白絕緣層的損失——這種損失會降低纖維傳導神經信號的能力。多發性硬化症的徵兆和症狀包括疲勞、麻木和刺痛、認知障礙、情緒不穩定以及平衡和步態問題。
後者可能會出乎意料地表現出來。平均而言，患有多發性硬化症且幾乎沒有或沒有殘疾的人跌倒的風險可能是未患有多發性硬化症的人的兩倍。研究也發現，被診斷為多發性硬化症的人平均每年至少跌倒一次。許多跌倒發生在步行等活動中。
弗蘭茨和他的同事試圖開發一種測試，即使是多發性硬化症患者也能發現平衡和步態障礙，而這些人可能沒有意識到這些問題或在正常行走時表現出這些問題。
弗朗茲說：“當我們四處走動時，我們的大腦會使用各種感覺反饋通道，包括腳上的力傳感器，來指導我們的動作並從一步到下一步進行修正。” “但對於患有多發性硬化症的人來說，這些力傳感器可能會變得不太可靠，因此人們需要更多地依賴其他渠道，尤其是視覺。”
弗朗茲和同事使用了一種虛擬實境設備，可以對視覺感知進行實驗操作。他們的實驗室設備就像一個半圓形的劇院螢幕，受試者可以在跑步機上行走時觀看。 VR 場景描繪了一條走廊，受試者似乎正在沿著走廊行走，速度與受試者在跑步機上行走的速度相同。有時，場景中的左右搖擺會對每個受試者造成他或她變得不穩定的錯覺，從而引發糾正反應，可以透過步態和足部位置的變化來衡量。法蘭茲的假設是，有平衡障礙的多發性硬化症受試者在這些矯正反應中與正常受試者明顯不同。
科學家們對 14 名多發性硬化症患者和 14 名年齡匹配的非多發性硬化症參與者進行了測試。他們發現，各組之間的反應確實有明顯差異，但這只有在使用 VR 平衡挑戰時才變得明顯。
「在沒有 VR 的情況下正常行走時，即使使用我們先進的實驗室設備（包括 3D 動作捕捉相機電池），我們也無法有效區分多發性硬化症患者和健康、年齡匹配的個體，」Franz 說。 “因此，這種擾動行走方法可能具有許多重要的臨床和轉化應用。”
他和他的同事現在正在調整他們的系統，使其與消費級 VR 耳機一起使用，作為神經科醫生診所的常規診斷工具，以檢測否則無法識別的平衡障礙。
他們也希望開發VR系統作為物理治療的工具，幫助多發性硬化症患者提高平衡能力，進而降低跌倒的風險。
這項工作是北卡羅來納大學/北卡羅來納州生物醫學工程聯合系、北卡羅來納大學醫學院復健護理中心和伊利諾大學之間的合作。
這項研究得到了美國多發性硬化症協會的資助。
除了 Jason Franz 之外，該研究的共同作者還有北卡羅來納大學的 Brian Selgrade 博士和 Diane Meyer，以及伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的 Jacob Sosnoff 博士。