Réalité virtuelle immersive pour la rééducation cognitive des survivants d'un AVC

Ces dernières années, la technologie de réalité virtuelle (VR) est devenue de plus en plus courante, et le prix des équipements matériels associés est devenu plus abordable. Par exemple, les écrans montés sur la tête (Head Mounted Displays, HMDs) disponibles sur le marché offrent désormais une haute résolution d’affichage ainsi qu’un suivi précis des mouvements de la tête et des contrôleurs à main. Initialement, ces technologies étaient principalement utilisées dans l’industrie du divertissement, mais de plus en plus de domaines appliquent cette technologie pour développer des jeux sérieux (Serious Games), notamment dans la rééducation après des événements traumatiques, y compris pour les patients ayant subi un AVC.

Contexte et Objectif

Un AVC se produit lorsque l’approvisionnement en sang du cerveau est interrompu ou qu’il y a des saignements autour ou à l’intérieur du cerveau, entraînant des dommages aux cellules cérébrales. Selon la zone du cerveau touchée, un AVC peut provoquer divers symptômes tels que la faiblesse d’un côté du corps (hémiparésie), des troubles visuels et l’aphasie (Aphasie). Il est à noter que l’insuffisance cognitive post-AVC (Post-Stroke Cognitive Impairment, PSCI) est également courante, affectant la capacité à résoudre des problèmes, la mémoire et l’exécution des séquences de tâches.

Bien que le cerveau ait une certaine neuroplasticité, c’est-à-dire la capacité de former et de réorganiser les connexions synaptiques, ce qui aide à la récupération à long terme des patients, la réhabilitation cognitive post-AVC reste un domaine important relativement négligé. Cette recherche, menée par des chercheurs de l’Université de Chester et de la Chester NHS Foundation Trust, financée par Innovate UK, vise à explorer le potentiel de la réalité virtuelle dans la réhabilitation cognitive des patients post-AVC.

Source et Méthodes de la Recherche

Cet article, rédigé par Kausik Chatterjee, Alastair Buchanan, Katy Cottrell, Sara Hughes, Thomas W. Day et Nigel W. John, a été publié en 2022 dans le journal IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. Il décrit le processus de développement d’une application de réalité virtuelle nommée VIRTUE et rapporte ses effets dans un essai contrôlé randomisé.

Processus et Méthodes de l’Étude

L’étude comprend les étapes principales suivantes :

Développement du Système de Réalité Virtuelle

L’application VIRTUE a été développée conjointement par une entreprise d’équipements médicaux, une équipe de recherche universitaire et le service des AVC d’un grand hôpital. Elle adopte une architecture modulaire qui peut être partagée entre un PC et un casque VR. L’équipe a utilisé la méthodologie Scrum de développement logiciel agile, en procédant par cycles de deux semaines pour construire et améliorer progressivement l’application.

Le design et la réalisation des scènes de jeu ont pleinement pris en compte les retours des experts cliniques et des représentants des patients. Par exemple, dans le scénario de cuisine virtuelle, les patients portant un casque HMD peuvent interagir de manière immersive avec les objets dans l’environnement virtuel, accomplissant une série de tâches ménagères telles que préparer des toasts. Pendant ces interactions, le système collecte diverses données permettant aux cliniciens d’évaluer les performances des patients et d’augmenter progressivement la difficulté des tâches. Ce design personnalisé améliore non seulement l’efficacité de la réhabilitation, mais assure également la flexibilité de l’application.

Sélection et Amélioration des Équipements Matériels

Le système VIRTUE utilise actuellement l’Oculus Rift S, un équipement relativement abordable, coûtant environ 300 livres sterling par unité. Le Rift S offre une résolution de 2560 x 1440 pixels et un taux de rafraîchissement de 80 Hz, et est équipé de deux contrôleurs tactiles à six degrés de liberté (6DoF), supportant le suivi des mains et des positions pour une interaction entre la main virtuelle et l’environnement virtuel.

Design des Scènes du Système

Le système VIRTUE propose plusieurs scènes parmi lesquelles choisir, telles que la chambre (faire le lit, choisir des vêtements), la salle de bain (se brosser les dents, remplir la baignoire), la cuisine (faire des toasts, préparer du café, etc.), ainsi que la salle à manger et le jardin. Ces tâches peuvent être réalisées en position assise et avec une seule main pour permettre aux patients d’accomplir les tâches sans avoir besoin de se déplacer dans la scène.

Principaux Résultats de l’Expérience

Entre octobre 2019 et février 2021, l’équipe de recherche a mené un essai contrôlé randomisé en double aveugle de phase B de 12 mois (avec une pause due à la pandémie) dans une grande unité de soins pour AVC d’un hôpital, recrutant 40 patients pour participer à la réhabilitation cognitive avec la réalité virtuelle VIRTUE.

Cet essai, approuvé sous le numéro éthique 19/NW/0419, a démontré que le programme de traitement en réalité virtuelle est performant en termes de sécurité et d’acceptabilité. Bien que des problèmes de confort des équipements et des pannes logicielles soient apparus initialement, ceux-ci ont été efficacement résolus par des améliorations progressives. Parmi les trois groupes de patients, le groupe avec des troubles cognitifs graves recevant le traitement en VR (score MOCA < 15) a montré une amélioration cognitive significative à la fin du traitement par rapport aux autres groupes.

Conclusion et Signification de l’Étude

L’étude montre que la technologie de réalité virtuelle possède un potentiel significatif dans la réhabilitation cognitive post-AVC. Ses principaux avantages incluent : 1. Traitement Personnalisé : La difficulté des tâches peut être ajustée en fonction des besoins des patients, reflétant une médecine personnalisée. 2. Sécurité, Efficacité : Aucun événement indésirable grave n’a été observé ; les patients ont une haute acceptabilité de cette nouvelle technologie, certains montrant une amélioration cognitive notable après avoir accompli des tâches simples. 3. Économie de Coûts : En raison de l’efficacité du traitement, la durée des séjours hospitaliers est réduite, offrant un potentiel énorme pour économiser des ressources médicales par rapport aux méthodes traditionnelles.

Cette étude fournit également une référence pour des essais multicentriques de plus grande envergure de phase trois, suggérant de fixer le seuil inférieur des scores MOCA à 19 pour maximiser les bénéfices du traitement VR.

Perspectives d’Avenir

Le système VIRTUE s’élargira à plus de scènes de la vie quotidienne et développera des casques indépendants des PC pour permettre aux patients de continuer leur traitement VR à domicile. L’intelligence artificielle sera davantage intégrée pour réaliser une gestion et un traitement automatisés et personnalisés, réduisant ainsi la dépendance aux ressources de traitement traditionnelles.

En somme, cette étude démontre l’application pionnière de la technologie VR dans le domaine de la réhabilitation cognitive post-AVC, favorisant le développement de ce domaine émergent et offrant de nombreux avantages potentiels aux patients, médecins et au système de santé dans son ensemble.