Mobiele Game-based Virtual Reality programma voor bovenste extremiteit beroerte revalidatie

Summary

Hier presenteren we een protocol te ontwikkelen en toepassen van een mobiele spel gebaseerde virtuele reality-programma voor het herstel van de bovenste extremiteit disfunctie bij patiënten met een beroerte. De huidige studie toont aan dat de mobiele programma haalbaar is en effectief herstel van de bovenste extremiteit bij beroerte-patiënten bevordert.

Abstract

Revalidatie van de beroerte vereist repetitieve, intensieve en doelgerichte therapie. Virtual reality (VR) heeft de potentie om aan deze vereisten voldoen. Spel gebaseerde therapie kan patiënten betrokkenheid bij revalidatie therapie als een meer interessante en een motiverende gereedschap bevorderen. Mobiele apparaten zoals smartphones en tablet pc's kunnen het verstrekken van gepersonaliseerde huis-gebaseerde therapie met interactieve communicatie tussen patiënten en clinici. In deze studie werd een mobiele VR bovenste extremiteit rehabilitatieprogramma met behulp van game toepassingen ontwikkeld. De bevindingen uit het onderzoek blijkt dat het mobiele spel gebaseerde VR programma effectief herstel van de bovenste extremiteit bij patiënten met een beroerte bevordert. Daarnaast patiënten voltooid van twee weken van de behandeling met behulp van het programma zonder bijwerkingen en waren over het algemeen tevreden met het programma. Deze mobiele game gebaseerde VR bovenste extremiteit revalidatieprogramma kan vervangen voor sommige delen van de conventionele therapie die one-on-one worden geleverd door een ergotherapeut. Dit keer-efficiënt, eenvoudig te implementeren en te klinisch effectief programma zou een goede kandidaat instrument voor tele-revalidatie voor herstel van de bovenste extremiteit bij patiënten met een beroerte. Patiënten en therapeuten kunnen samenwerken op afstand via deze e-gezondheidszorg rehabilitatie programma's terwijl het verminderen van de economische en sociale kosten.

Introduction

Beroerte is een van de meest voorkomende oorzaken van neurologische stoornis bij volwassenen. Herstel van bijzondere waardevermindering na een beroerte meestal onvolledig is, en ongeveer 50% van de patiënten met een handicap, waardoor ze afhankelijk van anderen zitten¹. In het bijzonder, maakt de bovenste extremiteit dysfunctie beroerte overlevenden afhankelijk van anderen voor hulp bij activiteiten van het dagelijks leven (ADL)². Herwinnen van de verloren functie in de bovenste extremiteiten wellicht moeilijker te verwezenlijken dan de normale functie van de ambulation terug te keren naar de onderste extremiteiten. Hoewel bilaterale onderste extremiteit verkeer onmisbaar voor de motoriek is, kunnen patiënten ADL met eenzijdige bovenste extremiteit verkeer uitvoeren. Dit leidt tot een geleerde fenomeen van het niet-gebruik van het getroffen ledemaat³. Dit fenomeen is een belemmering voor het herstel van de bovenste extremiteit in beroerte overlevenden. Daarom is een enorme hoeveelheid onderzoek gericht op het herstel van de functie bovenste extremiteit. Studies hebben gewezen op het belang van uitgebreide praktijken en repetitieve taak-specifieke opleiding^4,5,6.

Virtual reality (VR) technologie heeft onlangs in het gebied van revalidatie⁷ingevoerd. VR toestaat gebruikers om te communiceren met een gesimuleerde omgeving en continue, onmiddellijke feedback betrekking tot prestaties ontvangt. VR heeft de potentie om de basisbegrippen van neurorehabilitation bij beroerte-patiënten, zoals intensieve, repetitieve en taak-georiënteerde opleiding⁸toepassen. In het bijzonder hoeft niet-meeslepende VR niet op hoog niveau grafische prestaties of speciale hardware. Niet-meeslepende VR is daarom een goede kandidaat voor het verstrekken van een goedkope, alomtegenwoordige en interessante behandelingsprogramma. Eerdere studies gebruikte computers, monitoren en speciale apparaten, zoals consoles, sensor handschoenen, vreugde-stokken en commerciële gaming systemen voor niet-meeslepende VR⁹. Hogere aanloopkosten en voldoende ruimte waren verplicht voor het gebruik van dergelijke systemen. Onlangs, laaggeprijsde hulpmiddelen, zoals commerciële spelapparaten, hebben gebruikt voor de ontwikkeling van nieuwe revalidatie systemen-^10,11. Echter de consoles met sensoren in deze devicesare niet voldoende klein en lichtgewicht voor de uitvoering. Toch, ter verbetering van de populariteit van niet-meeslepende VR als een methode van de behandeling na beroerte bovenste extremiteit en omgeving te creëren een alomtegenwoordige revalidatie voor beroerte overlevenden, draagbare en goedkope instrumenten zijn nodig.

Spel gebaseerde therapie kunnen bovendien een goede optie voor herstel van de beroerte. Veel patiënten klagen dat conventionele ergotherapie (OT) voor terugwinning van de functie van de bovenste extremiteit saai en eentonig is^12,,¹³. Een meer interessante en motiverende tool voor de therapie is daarom noodzakelijk ter bevordering van de betrokkenheid van de patiënten bij revalidatietraining. Veel studies die betrekking hebben op het gebruik van commerciële games zijn transiënte^14,15,16. Echter, de spelen gebruikt niet gericht zijn op de gewenste beweging van de bovenste extremiteit bij patiënten met een beroerte, en ze gespeend speciale aandacht voor de spasticiteit die aanwezig na een beroerte kan zijn.

Deze paper beschrijft de ontwikkeling van een mobiele spel-VR programma en het gebruik ervan voor patiënten die een beroerte hebben ervaren en lijden van de bovenste extremiteit dysfunctie (Figuur 1).

Protocol

De studie werd goedgekeurd door de Seoul National University Bundang ziekenhuis institutionele Review Board, en alle deelnemers gaf schriftelijke geïnformeerde toestemming voordat screening.

1. spel inhoud ontwikkeling

Opmerking: Het mobiele spel gebaseerde bovenste extremiteit virtuele werkelijkheid programma voor patiënten met een beroerte (MoU-Rehab) bestaat uit mobiele game toepassingen.

1. Installeer de studio en de omgeving voor het ontwikkelen met behulp van een programmeertaal.
2. Verzamelen van gegevens op x, y en z-as locaties van patiëntenverenigingen bewegingen door middel van de ingebouwde sensoren van de smartphone.
3. Opslag voor gegevens over de motie, locatie en snelheid met de volgende source code toewijzen:
   zweven [] gravity_data = nieuwe float [3];
   zweven [] accel_data = nieuwe float [3];
   zweven [] m_acc_data = nieuwe float [3];
   definitieve float alpha = (float) 0.8;
   Verzamelen gegevens gemeten door de ingebouwde sensor met de volgende broncode.
   SensorManager sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
   Sensor mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
4. De tablet-PC de gegevens verzenden na beeldverwerking door de korte afstand van de draadloze verbinding weergeven x-, y- en z-coördinaten als beelden op het scherm.
5. Het ontwerp van alle game toepassingen ter verbetering van de kracht, het uithoudingsvermogen, de waaier van motie, controle, snelheid en nauwkeurigheid van beweging in de bovenste extremiteit.
   Opmerking: Board-gecertificeerde physiatrists (revalidatie geneeskunde artsen) en ergotherapeuten verzameld en besproken welke therapeutische manoeuvres zou zinvol zijn om te zetten in spel programma's. Bewegingen in elk gewricht was gericht op basis van de conventionele ergotherapie-methoden die bevorderen het herstel van de functie van de bovenste ledematen en verbeteren van de kracht, het uithoudingsvermogen, de waaier van motie, controle, snelheid en nauwkeurigheid van beweging in de bovenste extremiteit
6. Raden game toepassingen aan elke patiënt volgens hun functie van de bovenste extremiteit gemeten door de Brunnström fase.
   Opmerking: De Brunnström fase (B-stage) voor de arm en hand evalueert de bovenste extremiteit herstel stadia (1 = slappe, geen vrijwillige bewegingen; 7 = normale functie)¹⁶. Bijvoorbeeld patiënten gecategoriseerd als Brunnström fase 1 gebruikte toepassingen die schouder flexie/extensie bewegingen met de hulp van de onaangetast arm induceren. Patiënten die zijn gecategoriseerd als Brunnström stage 5 gebruikte toepassingen waarvoor nauwkeurige controle van de bewegingen.
7. Pas het niveau van moeilijkheid van de game toepassingen afzonderlijk, door het veranderen van de snelheid, de onderhoudstijd voor de specifieke houding, en het bereik van de beweging volgens de ernst van de bovenste extremiteit dysfunctie. Verwijzen naar de voorbeelden met gedetailleerde informatie als volgt (Figuur 2).

2. studie ontwerp

Opmerking: Een quasi-gerandomiseerde, dubbelblinde, gecontroleerde proef werd uitgevoerd om de haalbaarheid en de doeltreffendheid van het programma. Deelnemers die (1) werden gediagnosticeerd met ischemische beroerte; (2) had de mogelijkheid om het volgen van een one-step-opdracht; (3) had de medische stabiliteit deelnemen aan actieve revalidatie, en (4) had van waardevermindering van de bovenste extremiteit, werden opgenomen. Patiënten werden uitgesloten indien ze (1) had delirium, verwarring, of andere ernstige bewustzijn problemen, (2) leed aan ongecontroleerde medische aandoeningen, (3) waren niet in staat om bevelen te volgen vanwege ernstige cognitieve stoornissen, (4) hadden een visuele verstoring, en (5 ) had slechte vergadering evenwicht. Deelnemers werden aangetrokken in het universitair ziekenhuis.

1. Om de deelnemers volledig verblind voor de groepsopdracht, deze toewijzen aan controle of experimentele groep door toelating periode omdat deelnemers moesten de OT-kamer delen.
2. Ervoor zorgen dat de patiënten in de interventie groep kregen 30 min van conventionele OT en 30 min van het mobiele spel gebaseerde VR bovenste extremiteit rehabilitatieprogramma met behulp van een smartphone en een tablet PC.
3. Ervoor zorgen dat de patiënten in de controlegroep conventionele OT alleen gedurende 1 uur per dag kregen.
   Opmerking: De rehabilitatieprogramma voor beide groepen bestond uit 10 sessies van therapie, 5 dagen per week, gedurende 2 weken.
4. Het opvoeden van de patiënten in de interventie groep over het gebruik van het programma in de eerste sessie van de behandeling, hoewel elk spel applicatie die korte instructies aan het begin. Ervoor zorgen dat de patiënten het programma voor 30 min op hun eigen tijdens de studie.
5. Beoordeling van de metingen van de resultaten aan het begin, aan het einde van de behandeling en bij een follow-up van één maand.
6. Laat een enkele geblindeerde beoordelaar die een ervaren ergotherapeut is uitvoeren alle klinische evaluaties tijdens alle sessies van de testen.
   Opmerking: De maatregel van de primaire uitkomst was de Fugl-Meyer-beoordeling van de bovenste extremiteit (FMA-UE), die de motor functie voor de patiënten hemiparetic arm meet (0 = laagste score; 66 = hoogste score). ¹⁷ de secundaire uitkomst werd beoordeeld door de Brunnström fase (B-stage) voor de arm en hand en manuele spiertesten (0-5).

3. gebruik van de mobiele Game-based VR bovenste extremiteit revalidatieprogramma

1. Hebben de deelnemers zitten op het Bureau.
2. Plaatst u de tablet PC op het Bureau en de tablet PC inschakelt.
3. Zet de smartphone en op de korte afstand draadloze verbinding op de smartphone.
4. Selecteer het spel applicatie op de tablet PC door het aanraken van het scherm van de tablet PC.
5. Korte afstand draadloze verbinding op de tablet PC inschakelen en verbinding met de smartphone.
6. De smartphone in de armband en hechten de armband aan de bovenarm of onderarm met behulp van een commercieel beschikbare smartphone armband volgens het gewenste verkeer.
7. Kies de basic versie of de aangepaste versie.
8. Selecteer de spelsnelheid, tijd, een aantal bewegingen van het doel en de verwachte verwezenlijking van het spel op het aanraakscherm van de tablet PC op de aangepaste versie volgens de deelnemers vermogen.
9. Laat de deelnemer touch de startknop. Vraag de deelnemer te nemen een houding na de commando's van het spel. Verplaats het maximale bereik van de beweging voor kalibratie.
10. Speel het spel en verplaatsen naar het volgende spel wanneer het spel eindigt (over het algemeen 5-10 min lang).
    1. "Honey Pot Guard" spel
       Opmerking: Dit spel is gericht op de elleboog flexie en extensie beweging.
       1. Vragen van de patiënten te verslaan een beer uit de pot honing door foute appels met behulp van de beweging van het ellebooggewricht.
       2. Laat de patiënt gooien appels als de gebogen elleboog wordt uitgebreid.
       3. Pas het niveau van moeilijkheid door de locatie waar de beer wordt weergegeven en de snelheid waarmee een nieuwe beer wordt weergegeven op basis van de beschikbare bereik van de beweging en snelheid van de beweging in het ellebooggewricht van de patiënt.
    2. "Bescherm de Bunny" spel
       Opmerking: Dit spel is gericht op de schoudermotie abductie en adductie.
       1. Vragen van de patiënten te beschermen van het konijn door stenen vangen met een net met behulp van de beweging van het gewricht van de schouder.
       2. Ervoor zorgen dat het net wordt verplaatst wanneer de adducted schouder wordt ontvoerd.
       3. Pas het niveau van moeilijkheid door de locatie waar de steen wordt weergegeven en de snelheid waarmee een nieuwe steen wordt weergegeven op basis van de beschikbare bereik van de beweging en snelheid van de beweging in de schouderverbinding van de patiënt.
    3. "Put out Fire" spel
       Opmerking: Dit spel richt zich op de schouder abductie en adductie of schouder flexie en extensie.
       1. Vragen van de patiënten de brand blussen met de waterslang door het raam; de waterslang wordt verplaatst volgens de beweging van de schouder.
       2. Zorgen dat de waterslang gaat rechts en links en op en neer volgens de beweging van het gewricht van de schouder; de tijd die nodig is voor het blussen van de brand is afhankelijk van de grootte van het vuur.
       3. Pas het niveau van moeilijkheid door de locatie waar het vuur wordt weergegeven, de snelheid waarmee een nieuwe brand verschijnt, en de grootte van het vuur op basis van de beschikbare bereik van beweging en de snelheid en uithoudingsvermogen van motie van schouderverbinding van de patiënt.
    4. "Flower Splash" spel
       Opmerking: Dit spel richt zich op de schouder ontvoering en adductie, elleboog flexie en extensie of pronatie en supinatie beweging van de pols.
       1. Vragen van de patiënten het bewegende zaad met een gieter water door de beweging van het gewricht en de bloesem van bloemen te maken.
       2. Zorg ervoor dat wanneer het zaad beweegt, de drenken volgt volgens de beweging van het gewricht.
       3. Pas het niveau van moeilijkheid door de bewegende snelheid van het zaad met betrekking tot de nauwkeurigheid en snelheid van de beweging.
11. De patiënten bovenste extremiteit bewegingen volgen door de ingebouwde sensoren (accelerometer, gyroscoop) van de smartphone, en informatie over het verkeer op de tablet PC via de draadloze verbinding van korte afstand overbrengen.
12. Visuele en auditieve feedback geven voor patiënten over hun verkeer met het scherm van de tablet PC.
13. Aantonen van de werkelijke verwezenlijking van het spel ten opzichte van de verwachte voltooiing aan het einde van het spel.

Results

Een totaal van 24 patiënten waren ingeschreven en toegewezen aan het besturingselement of de experimentele groep (tabel 1). Een grotere verbetering van de FMA-UE, B-stage, en manuele spier testen bleek na behandeling met het mobiele spel gebaseerde VR bovenste extremiteit rehabilitatieprogramma dan met conventionele therapie (Figuur 3). Het effect werd gehandhaafd tot de follow-up van één maand. Dit betekent dat MOU-Rehab was niet inferieur a...

Discussion

Patiënten met een beroerte hebben meestal een handicap aan motor afwaarderingen als gevolg van onvolledige motor herstel gerelateerde. Dergelijke handicaps, lange reistijd naar een kliniek, of sociaal-economische moeilijkheden kan patiënten toegang tot voldoende revalidatie therapie belemmeren. Een alomtegenwoordige gezondheidszorg (u-gezondheid) programma kan een goede optie voor de opheffing van deze belemmeringen. Als onderdeel van een dergelijk programma u-gezondheid, werd een mobiele spel-VR rehabilitatieprogramma o...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Galaxy Note 10.0	Samsung	Galaxy Note 10.0	Tablet PC
Galaxy S2	Samsung	Galaxy S2	Smartphone
Bluetooth	Bluetooth SIG	Bluetooth	draadloze verbinding op korte afstand
Java	Oracle	Java	programmeertaal