Articolo metodologico

Programma di realtà virtuale basato su gioco mobile per riabilitazione del colpo dell'arto superiore

DOI:

10.3791/56241

⸱

8 marzo 2018

 , 
1Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, 2Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Soonchunhyang University College of Medicine, Soonchunhyang University Hospital

In questo articolo

Sommario

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Qui, presentiamo un protocollo per sviluppare e applicare un programma di realtà virtuale basato su gioco mobile per il recupero della disfunzione dell'arto superiore in pazienti con ictus. Lo studio presente indica che il programma mobile è fattibile ed efficacemente promuove il recupero dell'arto superiore in pazienti colpiti da ictus.

Abstract

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Riabilitazione del colpo richiede terapia ripetitiva, intensiva, obiettivo-orientato. Realtà virtuale (VR) ha il potenziale per soddisfare questi requisiti. Terapia a base di gioco può promuovere l'impegno dei pazienti nella terapia di riabilitazione come una più interessante e stimolante strumento. Dispositivi mobili come smartphone e tablet PC possono fornire terapia domiciliare personalizzata con comunicazione interattiva tra pazienti e medici. In questo studio, è stato sviluppato un programma di riabilitazione dell'arto superiore VR mobile usando le applicazioni di gioco. I risultati dello studio dimostrano che il programma VR basato su gioco mobile promuove efficacemente recupero dell'arto superiore in pazienti con ictus. Inoltre, pazienti hanno completato due settimane di trattamento utilizzando il programma senza effetti negativi ed erano generalmente soddisfatti del programma. Questo mobile game based VR arto superiore programma di riabilitazione può sostituire alcune parti della terapia convenzionale che vengono consegnati in uno contro uno da un terapista occupazionale. Questo tempo-efficiente, facile da implementare e clinicamente efficace programma sarebbe uno strumento di buon candidato per la tele-riabilitazione per il recupero dell'arto superiore in pazienti con ictus. I pazienti e terapisti possono collaborare a distanza tramite questi programmi di riabilitazione di sanità elettronica, riducendo i costi economici e sociali.

Introduzione

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L'ictus è una delle cause più comuni di danno neurologico in adulti. Recupero da danno dopo un ictus è solitamente incompleto, e circa il 50% dei pazienti sono lasciati con disabilità, che li rende dipendenti dagli altri1. In particolare, la disfunzione degli arti superiori rende i superstiti del colpo dipendenti dagli altri per assistenza con le attività del quotidiano (ADL)2viventi. Riconquistare la perduta funzione dell'arto superiore può essere più difficile da raggiungere di restituendo la normale funzione di deambulazione alle estremità più basse. Anche se il movimento dell'arto inferiore bilaterale è indispensabile per la locomozione, i pazienti possono eseguire ADL con movimento unilaterale dell'arto superiore. Questo porta ad un fenomeno di non-uso appreso dell' arto interessato3. Questo fenomeno è un ostacolo per la riabilitazione dell'arto superiore nei superstiti del colpo. Pertanto, un'enorme quantità di ricerche è focalizzata sul recupero di funzione dell'arto superiore. Gli studi hanno evidenziato l'importanza della pratica estesa e ripetitivo compito specifico addestramento4,5,6.

Tecnologia di realtà virtuale (VR) recentemente è stato introdotto nel campo della riabilitazione7. VR consente agli utenti di interagire con un ambiente simulato e ricevere un feedback continuo, immediato, relazionati alle prestazioni. VR ha il potenziale per applicare i concetti di base di Neuroriabilitazione nei pazienti del colpo, come addestramento intensivo, ripetitivo e orientati alle attività8. In particolare, non immersiva VR non richiede prestazioni grafiche di alto livello o hardware speciale. Di conseguenza, non immersiva VR è un buon candidato per fornire un programma di trattamento di basso costo, onnipresente e interessante. Gli studi precedenti usato computer, monitor e dispositivi speciali, come console, sensore guanti, joy-stick e sistemi di gioco commerciale per non immersiva VR9. Maggiori costi di Start-up e spazio sufficiente fossero obbligatorie per l'utilizzo di tali sistemi. Recentemente, sono stati utilizzati strumenti di basso costo, come dispositivi di gioco commerciale, per sviluppare nuove riabilitazione sistemi10,11. Tuttavia, le console con sensori in quei devicesare non sufficientemente piccolo e leggero per il trasporto. Tuttavia, per migliorare la popolarità di VR non coinvolgente come un metodo di trattamento dell'arto superiore post-ictus e per creare un ambiente di riabilitazione onnipresente per i superstiti del colpo, sono necessari strumenti portatili e poco costosi.

Inoltre, la terapia a base di gioco può essere una buona opzione per riabilitazione del colpo. Molti pazienti si lamentano di quella convenzionale terapia occupazionale (OT) per il recupero di funzione dell'arto superiore è noiosa e monotona12,13. Uno strumento più interessante e motivante per la terapia è, pertanto, necessario promuovere il coinvolgimento dei pazienti nella formazione di riabilitazione. Molti studi che implicano l'uso di giochi commerciali sono state condotte14,15,16. Tuttavia, i giochi utilizzati non hanno come target il movimento desiderato dell'arto superiore in pazienti con ictus, e mancano di considerazione speciale per la spasticità che può essere presente dopo un ictus.

Questo articolo descrive lo sviluppo di un programma VR basato su gioco mobile e il suo uso per i pazienti che hanno avuto un ictus e soffrono di disfunzioni dell'arto superiore (Figura 1).

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Protocollo

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Lo studio è stato approvato dalla Seoul National University Bundang ospedale Institutional Review Board, e tutti i partecipanti hanno dato il consenso informato scritto prima proiezione.

1. gioco contenuto sviluppo

Nota: Il programma di realtà virtuale mobile basati sui giochi dell'arto superiore per i pazienti con ictus (MoU-Rehab) è costituito da applicazioni di gioco mobile.

  1. Installare il studio e ambiente per lo sviluppo di un linguaggio di programmazione.
  2. Raccogliere dati su x, y e z posizioni dei movimenti dei pazienti attraverso il sensore integrato dello smartphone.
  3. Allocare memoria per i dati sul movimento, posizione e velocità con il seguente codice sorgente:
    float [] gravity_data = nuovo float [3];
    float [] accel_data = nuovo float [3];
    float [] m_acc_data = nuovo float [3];
    Alfa galleggiante finale = (float) 0,8;
    Raccogliere dati misurati dal sensore incorporato con il seguente codice sorgente.
    SensorManager sm = getSystemService(SENSOR_SERVICE) (SensorManager);
    Sensore mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
  4. Invia i dati per il tablet PC dopo elaborazione attraverso la connessione wireless di corto-distanza per visualizzare delle immagini coordinate x, y e z-come immagini sullo schermo.
  5. Progettare tutte le applicazioni di gioco per migliorare la forza, la resistenza, la gamma di movimento, controllo, velocità e precisione di movimento nell'arto superiore.
    Nota: Abilitazione fisiatri (medici di medicina di riabilitazione) e terapisti occupazionali si sono riuniti e discussi quali manovre terapeutiche sarebbe opportuno trasformare in programmi di gioco. Movimenti in ogni articolazione è stata mirata sulla base dei metodi convenzionali di terapia occupazionale che promuovono il recupero della funzione dell'arto superiore e migliorare la forza, la resistenza, la gamma di movimento, controllo, velocità e precisione di movimento nell'arto superiore
  6. Consiglia le applicazioni di gioco per ogni paziente in base alla loro funzione dell'arto superiore misurata dalla fase Brunnström.
    Nota: La fase di Brunnström (fase B) per il braccio e la mano restituisce le fasi di recupero dell'arto superiore (1 = flaccido, senza movimenti volontari; 7 = funzione normale)16. Ad esempio, i pazienti classificati come Brunnström fase 1 utilizzate applicazioni che inducono movimenti di flessione/estensione di spalla con l'aiuto del braccio inalterato. I pazienti classificati come Brunnström fase 5 utilizzate applicazioni che richiedono un controllo preciso dei movimenti.
  7. Regolare il livello di difficoltà delle applicazioni gioco singolarmente, modificando la velocità, il tempo di manutenzione per la specifica postura e la gamma di movimento in base alla gravità della disfunzione dell'arto superiore. Vedere gli esempi con informazioni dettagliate come sotto (Figura 2).

2. studio di progettazione

Nota: Uno quasi-randomizzati, doppio cieco, controllato è stato condotto per valutare la fattibilità e l'efficacia del programma. I partecipanti che (1) sono stati diagnosticati con il colpo ischemico; (2) ha avuto la capacità di seguire un comando di un solo passaggio; (3) aveva la stabilità medica a partecipare alla riabilitazione attiva e (4) ha avuto danno dell'arto superiore, sono stati inclusi. I pazienti sono stati esclusi se (1) avevano delirio, confusione, o altri problemi di coscienza severa, (2) ha sofferto da condizioni mediche incontrollate, (3) erano in grado di seguire i comandi a causa di grave compromissione cognitiva, (4) aveva un disturbo visivo e (5 ) ha avuto poveri seduta equilibrio. I partecipanti sono stati reclutati presso l'ospedale universitario.

  1. Per rendere i partecipanti completamente accecati per l'assegnazione del gruppo, assegnarli al gruppo sperimentale o di controllo di periodo di ammissione perché i partecipanti necessari per condividere la stanza di OT.
  2. Garantire che i pazienti nel gruppo di intervento hanno ricevuto 30 min di OT convenzionale e 30min del mobile game based VR arto superiore riabilitazione programma utilizzando uno smartphone e un tablet PC.
  3. Garantire che i pazienti nel gruppo di controllo hanno ricevuto convenzionale OT solo per 1 h al giorno.
    Nota: Il programma di riabilitazione per entrambi i gruppi ha consistito di 10 sedute di terapia, 5 giorni alla settimana, per 2 settimane.
  4. Educare i pazienti nel gruppo di intervento su come usare il programma della prima sessione di trattamento, anche se ogni applicazione gioco fornite brevi istruzioni all'inizio. Assicurarsi che i pazienti utilizzato il programma per 30 min in proprio durante lo studio.
  5. Valutare le misure di risultato all'inizio, alla fine del trattamento ed a seguito di un mese.
  6. Lasciate che un singolo valutatore cieco che è un esperto terapista occupazionale eseguire tutte le valutazioni cliniche durante tutte le sessioni di test.
    Nota: La misura di outcome primario era la valutazione Fugl-Meyer dell'arto superiore (FMA-UE), che misura la funzione motoria del braccio di pazienti emiparetici (0 = Punteggio più basso; 66 = Punteggio più alto). 17 il risultato secondario è stato valutato dalla fase Brunnström (fase B) per il braccio e la mano e il manuale del muscolo test (0 – 5).

3. uso del programma di riabilitazione dell'arto superiore Mobile Game-based VR

  1. Ho il partecipante sedersi sulla scrivania.
  2. Posizionare il tablet PC sulla scrivania e accendere il tablet PC.
  3. Accendere lo smartphone e la connessione wireless di corto-distanza sullo smartphone.
  4. Selezionare l'applicazione del gioco sul tablet PC toccando lo schermo del tablet PC.
  5. Abilitare la connessione wireless a breve distanza sul tablet PC e connettersi allo smartphone.
  6. Mettere lo smartphone nella fascia da braccio e fissare il bracciale al braccio superiore o avambraccio utilizzando un bracciale smartphone disponibili in commercio secondo il movimento desiderato.
  7. Scegliere la versione base o la versione personalizzata.
  8. Selezionare la velocità di gioco, tempo, un numero di movimenti di destinazione e il successo previsto del gioco sul touchscreen del tablet PC sulla versione personalizzata secondo le capacità dei partecipanti.
  9. Lasciate che il partecipante tocco sul pulsante start. Chiedere al partecipante di prendere una postura seguendo i comandi del gioco. Spostare la massima libertà di movimento per la calibrazione.
  10. Inizia a giocare il gioco e passare al gioco successivo, quando il gioco finisce (in genere 5-10 min a lungo).
    1. Gioco di "Honey Pot Guard"
      Nota: Questo gioco è destinato il movimento di flessione ed estensione del gomito.
      1. Chiedere ai pazienti di battere un orso dal vaso di miele di mele lancio utilizzando il movimento dell'articolazione del gomito.
      2. Lasciare il paziente passi mele quando viene esteso il gomito flesso.
      3. Regolare il livello di difficoltà per la posizione in cui viene visualizzato l'orso e la velocità alla quale un nuovo orso appare basato sulla gamma di movimento e la velocità del movimento nell'articolazione del gomito del paziente.
    2. Gioco di "Proteggere il coniglietto"
      Nota: Questo gioco è destinato il movimento di abduzione e adduzione della spalla.
      1. Chiedere ai pazienti di proteggere il coniglietto con la cattura di pietre con una rete che utilizza il movimento dell'articolazione della spalla.
      2. Assicurarsi che la rete si muove quando la spalla pollici addotto viene rapita.
      3. Regolare il livello di difficoltà per la posizione in cui la pietra e la velocità con cui una nuova pietra apparirà basata sulla gamma di movimento e velocità di movimento nell'articolazione della spalla del paziente.
    3. Gioco di "Mettere fuori il fuoco"
      Nota: Questo gioco è destinato l'abduzione della spalla ed estensione e flessione adduzione o spalla.
      1. Chiedere ai pazienti di spegnere il fuoco con il tubo dell'acqua attraverso la finestra; il tubo dell'acqua viene spostato secondo il movimento della spalla.
      2. Assicurarsi che il tubo dell'acqua si sposta a destra e sinistra e su e giù secondo il movimento dell'articolazione della spalla; il tempo necessario per mettere fuori il fuoco dipende dalla dimensione del fuoco.
      3. Regolare il livello di difficoltà per la posizione in cui il fuoco, la velocità con cui viene visualizzato un nuovo fuoco, e la dimensione del fuoco basato sulla gamma di movimento e la velocità e la resistenza di movimento dell'articolazione della spalla del paziente.
    4. Gioco "Flower Splash"
      Nota: Questo gioco è destinato l'abduzione della spalla e adduzione, flessione del gomito ed estensione o movimento di pronazione e supinazione del polso.
      1. Chiedere ai pazienti di seme commovente con un innaffiatoio di acqua tramite il movimento dell'articolazione e rendere il fiore dei fiori.
      2. Assicurarsi che quando si muove il seme, la segue irrigazione secondo il movimento dell'articolazione.
      3. Regolare il livello di difficoltà per la velocità di movimento del seme per quanto riguarda la precisione e velocità di movimento.
  11. Traccia i movimenti dell'arto superiore il patients' dai sensori (accelerometro, giroscopio) dello smartphone e trasferire informazioni sul movimento per il tablet PC attraverso la connessione wireless a breve distanza.
  12. Fornire feedback visivo e uditivo per i pazienti il loro movimento con il display del Tablet PC.
  13. Dimostrare la vera conquista del gioco rispetto il successo previsto alla fine del gioco.

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Risultati

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Un totale di 24 pazienti sono stati arruolati e assegnati al gruppo sperimentale (tabella 1) o il controllo. Un maggior miglioramento nella FMA-UE, B-fase, e prova manuale del muscolo è stata trovata dopo il trattamento con il mobile game based VR arto superiore programma riabilitativo rispetto con la terapia convenzionale (Figura 3). L'effetto fu mantenuto fino al follow-up di un mese. Questo significa che Mou-Rehab non era inferiore alla te...

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Discussione

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Pazienti con il colpo di solito hanno disabilità legate alla motorie a causa di recupero incompleto del motore. Tali disabilità, viaggio lungo tempo di una clinica, o difficoltà socioeconomiche può ostacolare l'accesso dei pazienti alla terapia di riabilitazione adeguata. Un programma di assistenza sanitaria onnipresente (u-salute) può essere una buona opzione per la rimozione di tali ostacoli. Come parte di un programma u-salute, un programma di riabilitazione VR basato su gioco mobile è stato sviluppato per il recupero...

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Dichiarazioni

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Tutti gli autori non dichiarano alcun conflitto di interessi.

Ringraziamenti

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Questa ricerca è stata sostenuta da sovvenzione n ° 06-2013-105 al fondo di ricerca di SK Telecom. Questo lavoro è stato supportato dal fondo di ricerca di Soonchunhyang University.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Galaxy Note 10.0SamsungGalaxy Note 10.0Tablet PC
Galaxy S2SamsungGalaxy S2Smartphone
BluetoothBluetooth SIGBluetoothconnessione wireless a breve distanza
JavaOracleLinguaggio di programmazioneJava

Riferimenti

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