Misura della cinematica dei movimenti di vita quotidiana con sistemi di Motion Capture in realtà virtuale

L'obiettivo generale di questa procedura sperimentale è quello di valutare le misure di prestazione cinematica dei movimenti della vita quotidiana con sistemi di motion capture in un ambiente virtuale immersivo. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave in campo medico, come ad esempio come diagnosticare precocemente la demenza e il deterioramento cognitivo lieve attraverso la capacità di completare le attività quotidiane. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può documentare quantitativamente dati cinematici dettagliati, come la traiettoria, la distanza di movimento e il completamento temporizzato, eseguendo le attività quotidiane in tempo reale.

L'implicazione di questa tecnica si estende alla diagnosi precoce della demenza nell'EMSCI perché la capacità di completare le attività quotidiane come l'uso dei mezzi pubblici è strettamente intrecciata con le funzioni neuropsicologiche. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo quando ci siamo resi conto del potenziale della realtà virtuale come ambiente di valutazione, in cui i partecipanti possono essere testati nelle stesse condizioni che imitano le esperienze del mondo reale. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà, perché condurre esperimenti nella realtà virtuale e analizzare i dati cinematici è difficile da eseguire.

Inizia configurando l'hardware, inclusi quattro computer, quattro proiettori tridimensionali stereoscopici e otto telecamere di tracciamento del movimento per tracciare la posizione e l'orientamento della mano e della testa dominanti durante le due attività strumentali della vita quotidiana, le attività IADL. Assicurarsi che tutti i computer siano dotati del software richiesto. Per middleVR, controlla il sito Web per ottenere le versioni più recenti delle librerie per i dispositivi di input, la stereoscopia, il clustering e le interazioni.

Quindi, crea un gruppo home di Windows 10 per connettere i quattro computer a una rete domestica. Nel computer principale creare una cartella e condividerla con altri computer del Gruppo Home. Successivamente, monta otto telecamere di rilevamento del movimento, in un ambiente virtuale per coprire completamente il volume di acquisizione.

Fissare saldamente le fotocamere in modo che rimangano ferme durante l'acquisizione. Assicurati che gli oggetti in un ambiente virtuale siano sempre visibili da almeno due telecamere. Installare il software di motion capture sul computer principale utilizzando il manuale di installazione.

Collegare il computer principale ai sistemi di motion capture con cavi Ethernet di categoria sei. Successivamente, prepara l'ambiente virtuale spostando tutti gli oggetti riflettenti. Assicurati che tutti i computer, i proiettori 3D stereoscopici e i sistemi di motion capture siano accesi.

Una volta che quattro computer sono in esecuzione, avvia il software VR facendo doppio clic su VRDaemon.exe. Infine, sul computer principale, avvia il software di motion capture. Fare clic sul pulsante vicino al menu in alto con l'etichetta Apri progetto esistente, caricare il file di calibrazione della fotocamera.

Inizia fornendo al partecipante occhiali stereoscopici, del peso di circa 50 grammi, e assicurati che siano posizionati comodamente sopra gli occhi e le orecchie. Quindi, attacca dei pennarelli riflettenti, di peso inferiore a un grammo, alla mano e alla testa dominanti del partecipante. Fare attenzione ad attaccare saldamente i pennarelli riflettenti.

Informare il partecipante che può muoversi o ruotare liberamente nell'ambiente virtuale utilizzando il movimento della testa e può fare clic su oggetti virtuali con la mano dominante. Fai loro sapere che una mano virtuale apparirà nell'ambiente virtuale per imitare la posizione del loro dito indice. Successivamente, chiedi al partecipante di muoversi liberamente nell'ambiente virtuale per cinque minuti per familiarizzare con l'ambiente VR.

Quindi, chiedi loro di fare clic sui pulsanti virtuali per cinque minuti per familiarizzare con come interagire con gli oggetti virtuali con la mano dominante. Infine, controlla se il partecipante è immune alla malattia VR con un questionario sulla malattia del simulatore. Innanzitutto, spiega al partecipante i dettagli dell'attività e fornisci gli otto passaggi dell'azione per completare l'attività nell'ambiente virtuale.

Informarli che i passaggi sono uno, inserire la carta nel bancomat due, selezionare il menu di prelievo, tre, selezionare l'importo da prelevare, quattro, selezionare il tipo di banconota, cinque, inserire il PIN o il numero di identificazione personale, sei, selezionare l'opzione di ricevuta, sette, rimuovere la carta e otto, prelevare i soldi dal bancomat. Sul computer primario, avviare il software middleware. Nella scheda Simulazioni, selezionare un file di simulazione per la prima attività e un file di configurazione.

Quindi, premere il pulsante Esegui. Osserva il partecipante che completa il primo compito. Una volta terminata la prima attività, controlla i dati cinematografici salvati e i file csv per ulteriori analisi da una cartella condivisa.

Fornisci al partecipante una pausa di cinque minuti. Quindi inizia il secondo compito, prendi un autobus, spiegando i dettagli. Sul computer primario, avviare il software middleware.

Nella scheda Simulazioni, selezionare un file di simulazione per la seconda attività e un file di configurazione. Premi il pulsante Esegui per avviare la seconda attività. Chiedi al partecipante di aspettare alla fermata dell'autobus.

Fare clic sul tasto della barra spaziatrice sulla tastiera per fare in modo che gli autobus arrivino alla fermata dell'autobus. Infine, una volta terminata l'attività, controlla i dati cinematici salvati e i file csv per ulteriori analisi da una cartella condivisa. Aiuta il partecipante a rimuovere gli occhiali stereoscopici e a staccare i marcatori riflettenti dalla mano e dalla testa dominanti.

Qui, la traiettoria della mano viene visualizzata dal primo compito, prelevare denaro, in controlli sani e pazienti con lieve deterioramento cognitivo. Inoltre, la traiettoria del movimento della testa viene visualizzata dal secondo compito, prendere un autobus, nei controlli sani e nei pazienti con lieve deterioramento cognitivo. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in dieci minuti, se eseguita correttamente, mentre si tenta questa procedura, è importante ricordare di fissare saldamente la telecamera di tracciamento del movimento per coprire completamente il volume di acquisizione e di familiarizzare sufficientemente il partecipante con l'ambiente virtuale per prevenire la malattia della realtà virtuale.

Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi di neuroimaging non invasivi come l'elettroencefalogramma e la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso per rispondere a ulteriori domande come la relazione tra le misure delle prestazioni cinematiche e la sua manifestazione neurofisiologica sottostante. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della medicina per esplorare la cinematica dei movimenti della vita quotidiana nei pazienti con malattie neuropsicologiche. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come configurare un ambiente virtuale, familiarizzare con il partecipante, svolgere attività in VR e misurare la cinematica delle attività quotidiane con il sistema di motion capture nell'ambiente virtuale.

Non dimenticare che l'esecuzione di attività nella realtà virtuale può causare la nausea da VR e precauzioni come una sufficiente familiarizzazione con l'ambiente virtuale e verificare se il partecipante è immune alla malattia VR dovrebbero essere sempre prese durante l'esecuzione di questa procedura.