Medizinischer Background

Evidenz

Neuroplastizität

Multisensorisch

Embodiment

 

Neuroregulation

Neuroregulation bezeichnet den Regelkreis, mit dem das Gehirn körperliche Aktivitäten basierend auf dem sensorischen Input und interner Informationsverarbeitung reguliert. Dabei kommen körpereigene, neurochemische Botenstoffe zum Einsatz.

Eine funktionelle Neuroregulation spielt bei der Angst-, Schmerz- und Stressbewältigung, aber auch bei Heilungs- und Regenerationsprozessen eine wichtige Rolle.

CUREO ist modulbasiert und dadurch einzigartig als VR-Medizinprodukt positioniert. Einzelne Module befassen sich mit einer Vielzahl von Themen, einschließlich der Neuroregulation durch Atmung, Schmerzreduktion durch Immersion sowie mit allgemeiner Stressreduktion durch spielerische Aufgaben.

Wissenschaftliche Hintergrundstudien und Forschung

Studien mit VR-Geräten, wie CUREO, haben eine signifikante Schmerzreduktion durch immersive Therapie gezeigt. Es wurde festgestellt, dass immersive Realitäten von den Schmerzen der Patienten ablenken und das wahrgenommene Schmerzniveau dauerhaft reduzieren. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Neuroregulation durch Atemaufgaben in VR die Variabilität der Herzfrequenz und die Atemfrequenz fördert. Es wurde festgestellt, dass VR-Atemübungen die wahrgenommenen Werte für Stress, Wut und Angst senken. Schließlich wurde belegt, dass in der Therapie verwendete VR-Szenarien Anzeichen von Angstzuständen und Depressionen bei PTSD-Patienten reduzieren.

  1. Wiederhold, M. D., & Wiederhold, B. K. (2007)

  2. Malloy, K. M., & Milling, L. S. (2010)

  3. Hoffman, H. G. et al. (2011)

  4. Arane, K., Behboudi, A., & Goldman, R. D. (2017)

  5. Sato, K. et al. (2010)

  6. Ding, L. et al. (2020)

  7. Chittaro, L., & Sioni, R. (2014)

  8. Czub, M., & Kowal, M. (2019)

  9. Cook, N. E., Huebschmann, N. A., & Iverson, G. L. (2021)

  10. Azam, M. A., Latman, V. V., & Katz, J. (2019)

  11. Navarro-Haro, M. V. et al. (2017)

  12. Maples-Keller, J. L., Yasinski, C., Manjin, N., & Rothbaum, B. O. (2017)

 

Multisensorisch

Multisensorisches Feedback bezieht sich auf das Prinzip, dass ein Benutzer Antworten von einem System über mehrere Sinne empfangen kann. Mit anderen Worten: Die Kombination von visuellen, taktilen und akustischen Hinweisen führt zu einer Integration von Feedbackquellen. Eine immersive Realität bietet die Möglichkeit, multisensorisches Feedback auf eine bisher nicht mögliche Weise zu liefern. Benutzer erleben Szenarien in 3D und erhalten gleichzeitig akustisches Feedback. Es hat sich gezeigt, dass multisensorisches Feedback das effektive Eintauchen in virtuelle Realitäten durch die Integration von Cues verbessert.

CUREO nutzt die Vorteile des multisensorischen Feedbacks, indem es visuelles, akustisches und haptisches Feedback für eine bestimmte Aufgabe verwendet. Patienten erleben immersive Aufgaben über ein VR-Headset, werden von akustischen Hinweisen geleitet und erhalten taktile Antworten über die Controller.

Wissenschaftliche Hintergrundstudien & Forschung

Es hat sich gezeigt, dass multisensorisches Feedback eine stimulierende Integration schafft, die für die kognitive und motorische Rehabilitation notwendig ist. Studien ergaben signifikante Verbesserungen bei motorischen Aufgaben durch neuronale Reorganisation nach VR-Aufgaben mit visuellem und akustischem Feedback. Im Allgemeinen wurde festgestellt, dass die multisensorische Therapie eine praktikable Intervention für die Bewegungsrehabilitation bei Schlaganfallpatienten ist.

  1. Teo, W. P. et al. (2016)

  2. Effenberg, A. O. et al. (2016)

  3. Saposnik, G., Levin, M., & Outcome Research Canada Working, G. (2011)

  4. Ripolles, P. et al. (2016)

  5. Leonardis, D. et al. (2014)

 

Neuroplastizität

Neuroplastizität ist die Fähigkeit des Gehirns, sich strukturell durch neue neuronale Verbindungen an neue Reize bzw. Anforderungen anzupassen. Für eine erfolgreiche Rehabilitation spielt dies eine wichtige Rolle. Bis vor kurzem wurde angenommen, dass die Neuroplastizität in den ersten Lebensjahren der Entwicklung aufhört, was es schwieriger macht, Aufgaben im Erwachsenenalter zu lernen.

Lebenslanger Prozess der Plastizität

Die Forschungen der letzten Jahrzehnte haben jedoch festgestellt, dass sich neuronale Verbindungen tatsächlich ständig ändern und Plastizität ein lebenslanger Prozess ist. Es gibt einen konstanten Umsatz und eine konstante Erzeugung von Neuronen, wodurch sich die Verbindung in unserem Gehirn ständig ändert. Gewohnheitsmäßige Reaktionen können konditioniert und dekonditioniert werden, neue Fähigkeiten können erlernt werden und das Gedächtnis kann jederzeit verbessert werden.

CUREO nutzt zielgerichtet das Konzept der Neuroplastizität, um Patienten dabei zu helfen, beeinträchtigte kognitive und motorische Funktionen wiederzugewinnen. Durch die Anwendung immersiver Aufgaben, latenzarmen Feedbacks und cleverer kognitiver Techniken wird das Nervensystem stimuliert und die neuronale Musterbildung aktiviert.

Neuronale Neubahnung

CUREO bereitet die Patienten in kleinstufigen Lernschritten unter Nutzung assoziativer Netzwerke auf eine optimale neuronale Neubahnung vor.

Es werden auch die Erkenntnisse der Sportwissenschaften sowie der Gamefikation genutzt.

Wissenschaftliche Hintergrundstudien & Forschung

Eine Überprüfung der Therapiemethoden für Schlaganfallüberlebende kommt zu dem Schluss, dass die virtuelle Therapie einen deutlichen Erfolg in der motorischen Rehabilitation aufweist und dauerhafte neuroplastische Veränderungen erzielt. Eine weitere Übersicht, die sich auf Headmounted Displays wie das CUREO-Therapiesystem konzentriert, berichtet über vielversprechende Ergebnisse im Bereich der Rehabilitation und stellt fest, dass „VR-basierte Therapien eine kortikale Reorganisation induzieren und die Aktivierung verschiedener neuronaler Verbindungen über einen weiten Bereich fördern können, was zu Verbesserungen der motorischen und funktionellen Fähigkeiten führt”. (4)

  1. Straudi, S., & Basaglia, N. (2017)

  2. You, S. H. et al. (2005)

  3. Arya, K. N. et al. (2011)

  4. Coco-Martin, M. B. et al. (2020)

 

Embodiment

Unser Bild des eigenen Körpers und der uns umgebenden Welt basiert einerseits auf sensorischen Inputs, z.B. visuelle, auditive, taktile, olfaktorische usw., andererseits aber auch auf der Rückkopplung mit motorischen Aktivitäten. Im Gehirn entstehen neuronale Muster, die als interne Map ein Abbild des eigenen Körpers, der (vor allem körpernahen) Umgebung sowie der sich darin befindlichen Objekte bietet.

Im täglichen Handeln erfährt der Mensch aufgabenrelevante Inputs sowie Outputs und gleicht seine interne Map damit kontinuierlich ab. So erlernt der Mensch in einer dynamischen veränderten Umwelt durch Interaktion zu interagieren. Es handelt sich also um einen funktionellen Dreiklang.

Motorik, Sensorik, interne Map

Bei einer neuronalen Beeinträchtigung, wenn eine der drei Komponenten Motorik, Sensorik oder die intere Map geschädigt werden, zieht dies meist zwangsläufig die anderen Komponenten in Mitleidenschaft.

Zum Beispiel kann fehlerhafter, sensorischer Input zu motorischen Störungen und zu einer Verzerrung der internen Map führen. Das gestörte Körperbild erschwert die Therapie, weil erlernte Muster nicht mehr greifen.

Adaptive Anpassungen und Phantomschmerzen

In einigen Fällen passt sich der Körper adaptiv an eine Änderung der Eingabe an, wie dies bei Amputierten der Fall ist. Nach dem Verlust eines Gliedes werden Gehirnregionen, die keinen Input mehr erhalten, von benachbarten Neuronen übernommen. Allerdings kommt es auch zum Phantomschmerz, bei dem die “fehlende” Gliedmaße schmerzhafte Missempfundungen verursacht. Studien belegen die Wirksamkeit der Spiegeltherapie zur Schmerzlinderung.

Embodiment bei Hemiparese und Neglect

In anderen Fällen, wie Hemiparese und Neglect nach einem Schlaganfall, zeigen Patienten eine beeinträchtigte motorische Funktion aufgrund einer Störung der sensorischen Eingabe von einer Körperseite. In diesen Fällen können aufgrund der Unterbrechung der Informationsverarbeitung Probleme mit der Körperhaltung und dem Gleichgewicht auftreten.

Selbst wenn die Schädigungsursache weitgehend eingedämmt ist, bleiben große funktionale Lücken zurück, die schwer therapiebar sind. Grund dafür ist, dass das der Abgleich der verzerrten Map mit der veränderten sensomotorischen Situtation nicht mehr funktioniert.

Aufgrund knapper Ressourcen keine adäquate Therapie möglich

Die aufgabenrelevanten Inputs und Outputs müssten sich verformen, um für den Geschädigten erreichbar zu sein werden und um stufenweise ein neues, passendes, internes Mapping zu generieren. Zudem ist eine hohe Therapiefrequenz erforderlich, um neue Muster zu bahnen und zu konsolidieren. In einer physischen Therapiesituation ist das kaum oder nur mit extremem großem Aufwand umsetzbar.

Nur wenigen Betroffenen stehen derartige Ressourcen zur Verfügung. Darum müssen sich die meistem Menschen nach neurologischen Schädigungen mit schweren Behinderungen abfinden.

CUREO verfolgt einen neuen Ansatz

CUREO ist das erste immersive, interaktives VR-Therapiesystem, bei dem die Körper- und die Umgebungswahrnehmung an die Einschränkungen  des Patienten feinstufig angepasst werden können. So können in kleinen Schritten sukzessive die vernachlässigten Bereiche wieder angesprochen werden.

CUREO bietet virtuelles Embodiment über einen biomechanischen Avatar, multisensorisches Feedback als Input und motorisches Bewegungstracking für die sensomotorische Rückopplung. Über ein Bewegungsleitsystem werden unilaterale und bilaterale Bewegungen visuell gebahnt.

Immersive Spiegeltherapie

Durch eine systemweit verfügbare, avatarbasierende Spiegelfunktion wird erstmalig eine vollimmersive Bewegungstherapie zur Verbesserung der Grob- und Feinmotorik ermöglicht. CUREO bietet somit eine einzigartige Möglichkeiten, Embodiment effizient therapeutisch zu nutzen.

  1. Lopez, C. E., & Tucker, C. S. (2017)

  2. Karamians, R. et al. (2020)

  3. Craighero, L. et al. (1996)

 

Evidenz

Ein Großteil der Forschung des letzten Jahrzehnts behandelt das vielfältige Thema Virtual Reality (VR). Eines der aufregendsten Gebiete der VR-Technologieentwicklung ist die Rehabilitation sowie die unglaubliche Praktikabilität und Anwendungsvielfalt virtueller Tools für eine erfolgreiche Therapie.

CUREO ist nicht nur ein Gerät auf dem neuesten Stand der Technik, sondern kombiniert auch eine lange Liste validierter Konzepte, um Patienten mit einer Reihe von Indikationen die ultimative Rehabilitationstherapie anzubieten.

Anwendungsbereich

Studien zeigen, dass eine VR-basierte Therapie die kognitive Funktion signifikant fördert (1). Insbesondere wurde gezeigt, dass sich Aufmerksamkeit (2, 3), räumliche Wahrnehmung (4) und Gedächtnis (3, 5) mithilfe von VR-Tools bei verschiedenen Patientengruppen verbessern.

Das motorische Training war für viele Forscher von besonderem Interesse (6), da die VR-Therapie allein aufgrund der Zugänglichkeit der Geräte eine beispiellose Möglichkeit für die Rehabilitation von Patienten mit Parkinson, Parese oder Neglect darstellt. Muskelkraft und Tonus (7, 8) werden durch neuroplastische Veränderungen und erhöhte Motivation (9, 10, 11) verbessert, während Schmerzen durch Ablenkung und Neuroregulation signifikant reduziert werden (12, 13, 14).

Therapiemethoden

Untersuchungen belegen, dass etablierte Rehabilitationsansätze wie multisensorisches Feedback (15), Sonifikation (16) und Spiegeltherapie (17) ähnliche, wenn nicht bessere Ergebnisse erzielen, wenn sie in VR angewendet werden. Darüber hinaus haben für VR neuartige Methoden wie angereicherte Umgebungen (18) und immersive Gamification (11, 19) vielversprechende Ergebnisse gezeigt, wenn sie im Rahmen von Rehabilitationsprogrammen eingesetzt werden.

Benutzerfreundlichkeit und Akzeptanz

Die Verwendbarkeit von VR-Geräten wurde in vielen Studien allgemein positiv bewertet. Unsere eigenen Tests mit CUREO in mehreren Kliniken haben ebeso die Akzeptanz der VR-Rehabilitation gezeigt. Die Patienten berichteten von einer erhöhten Motivation, einem angenehmen Therapieerlebnis und einer intuitiven Bedienbarkeit des Geräts. Die meisten unserer Testpatienten äußerten den Wunsch, CUREO in ihren zukünftigen Therapieplan aufzunehmen.

Einzigartiger Wert

CUREO ist ein Gerät auf dem neuesten Stand der Technik, das auf validierten Forschungsergebnissen in Kombination mit einzigartigem technologischem Know-how basiert. Unsere Philosophie ist es, die auf dem Markt verfügbare VR-Technologie zu nutzen und „einen Schritt weiter“ zu gehen, um das Erlebnis für unsere Patienten zu optimieren.

Basierend auf dem Wissen aus Studien mit nachgewiesenen Vorteilen bei Verwendung gleichwertiger oder weniger fortschrittlicher Geräte, haben wir uns zum Ziel gesetzt, die nächste Stufe der Patienten-VR-Integration zu erreichen, um den Therapieerfolg zu beschleunigen und bestehende Mängel der verfügbaren Technologie zu beheben.

Mit einzigartigen Funktionen wie Sonifikation und Spiegeltherapie in VR definiert CUREO den Grundansatz der virtuellen Rehabilitation neu und macht es außerdem uneingeschraenkt verfügbar.

  1. Massetti, T. et al. (2018)

  2. Coleman, B. et al. (2019)

  3. Dascal, J. et al. (2017)

  4. Hill, N. T. et al. (2017)

  5. Yip, B. C. B., & Man, D. W. K. (2013)

  6. Laver, K. E. et al. (2017)

  7. Yeo, E. et al. (2019)

  8. Lee, H. S., Park, Y. J., & Park, S. W. (2019)

  9. de Araujo, A. V. L. et al. (2019)

  10. Maggio, M. G. et al. (2019)

  11. Karamians, R. et al. (2020)

  12. Park, M. J. et al. (2019)

  13. Malloy, K. M., & Milling, L. S. (2010)

  14. Arane, K., Behboudi, A., & Goldman, R. D. (2017)

  15. Saposnik, G., Levin, M., & Outcome Research Canada Working, G. (2011)

  16. Effenberg, A. O. et al. (2016)

  17. Giroux, M. et al. (2018)

  18. Yun, S. J. et al. (2020)

  19. Chen, W. et al. (2020)