Nasadit brýle, upevnit senzory a vést ruku po zelených křivkách uprostřed Stonehenge. Takový obraz se naskytne pacientům a pacientkám s roztroušenou sklerózou, kteří rehabilitují pomocí virtuální reality. Se systémem přišel tým z Fakulty aplikovaných věd ZČU. Vyvinuli ho společně s lékaři a lékařkami a terapeuty.
Studentka Anna si nasazuje brýle pro virtuální realitu, na každou ruku jí profesor Libor Váša upevňuje dva senzory. Právě díky nim systém přesně ví, kde se její ruka v prostoru počítačové laboratoře nachází a jak je zrovna natočená.
Každý Annin pohyb sledují dvě stanice u stropu místnosti – s přesností na milimetry.
Softwarový systém vznikl s cílem pomoci lidem, kteří kvůli roztroušené skleróze ztrácejí jistotu pohybu, koordinaci nebo jemnou motoriku. U tohoto onemocnění imunitní systém napadá ochrannou vrstvu nervových vláken a poškozuje přenos signálů mezi mozkem a tělem. Rehabilitace proto podle lékařů hraje zásadní roli.
Jenže opakovat stejné cviky pořád dokola není pro pacienty a pacientky jednoduché.
„Víme velmi dobře, že rehabilitace funguje a pomáhá. Zlepšení je ale poměrně pomalé, takže si pacient třeba sám nemusí všimnout, že mu to šlo lépe než minulý týden. Když ale na konci úlohy ve virtuální realitě vidí číslo a dozví se, že se například zlepšil o tři procenta, může ho to motivovat pokračovat ve cvičení,“ vyzdvihuje přínosy VR terapie Libor Váša.
Místo monotónního cviku úkol ve virtuálním světě
„Opakované provádění pohybu je pro rehabilitaci klíčové, ale pro pacienty je často monotónní. Virtuální prostředí jim pomáhá udržet pozornost a zlepšit zapojení do terapie,“ potvrzuje Kamila Řasová z 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, která na vývoji terapie s týmem z FAV spolupracuje a sama ji už s pacienty a pacientkami testuje ve Fakultní nemocnici Královské Vinohrady.
Samotné cvičení vychází z metody PNF, takzvané proprioceptivní neuromuskulární facilitace, která pracuje s přesně definovanými pohybovými vzory. Ve virtuální realitě ale pacienti nedostanou jen pokyn „teď zvedněte paži správným směrem“. Před sebou vidí konkrétní trajektorii, po které mají pohyb vést.
„Vidím zelenou dráhu, která jako by skutečně existovala v prostoru. Je to, jako kdyby přede mnou někdo natáhl drát, který mě vede, jak mám cvičení provést,“ popisuje Anna Rašová, stále ještě s helmou na hlavě.
Počítač tak zaznamená, jak se paže pohybovala, jakou měla rychlost, jaká byla její poloha a orientace.
Virtuální realita nemá terapeuty nahradit, naopak: má jim uvolnit ruce pro práci, kterou žádný systém nezvládne.
„Cvičení stále probíhá s terapeutem, který pacientovi pomáhá, upravuje jeho pohyb a pracuje s jeho držením těla. Výhoda je v tom, že už nemusí tolik vysvětlovat základní princip pohybu. Pacient ji vidí přímo před sebou,“ říká Libor Váša.
„Nový přístup pozitivně ovlivní funkci horních končetin, stabilitu trupu a zejména kvalitu sedu, která je pro naše klienty klíčová,“ popisuje Kamila Voňková z Domova sv. Josefa u Dvora Králové nad Labem, který je jedním ze tří zdravotnických zařízení, kde už VR terapii pro pacienty s roztroušenou sklerózou testují.
Systém také umožňuje přizpůsobit cvičení konkrétnímu člověku. Lidé nemají stejnou výšku ani stejné pohybové možnosti, proto se virtuální cvičení nejprve nastavuje podle jejich proporcí a schopností. Terapeut může zvolit obtížnost, počet opakování i konkrétní kombinaci cviků.
Kromě pohybů rukou výzkumníci pracují také na rehabilitaci vstávání a rovnováhy. V budoucnu by chtěli systém rozšířit například o měření tlaku chodidel do podložky, které by pomohlo sledovat, jak pacient či pacientka při vstávání zapojují nohy.
Všechno sleduje aplikace
Součástí systému je také vyhodnocovací aplikace, na které pracovala právě studentka posledního ročníku navazujícího studia medicínské informatiky Anna Rašová.
„Do aplikace vstupují data z nahrávání terapie pacientů. Jsou tam zaznamenané polohy, rotace i časové značky. Pomocí statistických metod vyhodnocujeme například rychlost provádění, prostorové a úhlové odchylky od ideální trajektorie nebo třes,“ vysvětluje.
Právě třes je jedním z problémů, které mohou pacienty s roztroušenou sklerózou provázet. I jeho změny může systém sledovat. Výsledky terapie teď odborníci porovnávají také mezi skupinami pacientů, které cvičí bez virtuální reality.
„Součástí dlouhodobého výzkumu jsou i krevní testy a skenování mozku pacientů před a po terapii pomocí magnetické rezonance. Pro mě poměrně překvapivě předběžné výsledky ukazují, že z krevních testů je možné poznat, kteří pacienti dostali běžnou terapii a kteří rehabilitovali ve virtuální realitě,“ dodává Libor Váša.
Z laboratoře do nemocnic
Nápad na využití virtuální reality v rehabilitaci vznikl před několika lety při spolupráci informatiků s lékařským týmem z 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy.
„Na začátku jsme si říkali, že by bylo hezké pacientům trochu ulehčit rehabilitaci a nabídnout jim příjemnější prostředí než nemocnici. Postupně jsme ale zjistili, že můžeme jít mnohem dál – nejen nabídnout hezčí prostředí, ale také zadávat úkoly a přesně sledovat, jak pohyb provádějí,“ popisuje Váša.
Do budoucna by vývojáři chtěli systém využít i mimo zdravotnická zařízení. Zatím ale zůstává především nástrojem pro odbornou rehabilitaci pod vedením vyškolených terapeutů. „Virtuální realita sama o sobě pacienta nevyléčí. Je to nástroj, který může pomoci terapii udělat přesnější, zajímavější a pro pacienta lépe uchopitelnou,“ uzavírá Váša.