Artykuł metodologiczny

Opracowanie symulacji rzeczywistości wirtualnej w celu zmniejszenia lęku u pacjentów pediatrycznych poddawanych rezonansowi magnetycznemu

DOI:

10.3791/68609

⸱

8 sierpnia 2025

 ,  ,  ,  , 
1Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, Western University, 2Michael G.DeGroote School of Medicine, McMaster University, 3Department of Clinical Neurological Sciences, Schulich School of Medicine and Dentistry, Western University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy protokół do opracowania symulacji gamifikacji wirtualnej rzeczywistości (VR) w celu zmniejszenia lęku u pacjentów pediatrycznych poddawanych skanom MRI. Odwzorowując obrazy i dźwięki z otoczenia MRI, doświadczenie VR pomoże dzieciom zapoznać się z procedurą, mając na celu poprawę komfortu i współpracy.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rezonans magnetyczny (MRI) jest cennym narzędziem diagnostycznym w opiece pediatrycznej, oferującym obrazy o wysokiej rozdzielczości bez promieniowania jonizującego; jednak nieznane środowisko, ograniczona przestrzeń i głośne dźwięki mogą powodować niepokój, klaustrofobię i niepokój. Może to prowadzić do zwiększonej potrzeby sedacji i wydłużenia czasu obrazowania. W Victoria Children's Hospital w Londynie, w prowincji Ontario, program Child Life wykorzystuje obecnie model lalki i rezonansu magnetycznego, aby pomóc zmniejszyć lęk u pacjentów pediatrycznych poprzez podejście oparte na uczeniu się. Chociaż metody te są skuteczne, ich zdolność do zapewnienia realistycznego odwzorowania doświadczenia z rezonansu magnetycznego jest ograniczona. Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy zgrywalizowane doświadczenie MRI, zaprojektowane specjalnie dla pacjentów pediatrycznych w Victoria Children's Hospital, wykorzystując rzeczywistość wirtualną (VR), generowane komputerowo środowisko 3D doświadczane za pomocą zestawu słuchawkowego. Symulacja odtwarza obrazy, dźwięki i aspekty przestrzenne środowiska MRI, pomagając dzieciom wcześniej zapoznać się z tym doświadczeniem. Chociaż nasza sala VR jest repliką prawdziwej sali rezonansu magnetycznego w Szpitalu Dziecięcym Victoria, można ją zaadaptować do użytku w innych placówkach poprzez modyfikację szczegółów otoczenia. Przyszłe prace pozwolą ocenić skuteczność symulacji w zmniejszaniu lęku poprzez oceny ilościowe i jakościowe.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rezonans magnetyczny (MRI) to nieinwazyjna technika używana do tworzenia trójwymiarowych obrazów tkanek miękkich, które pomagają w diagnozowaniu chorób i monitorowaniu leczenia1. Rezonans magnetyczny jest uważany za jedną z najbezpieczniejszych metod obrazowania dla dzieci, ponieważ nie obejmuje promieniowania jonizującego1; Jednak procedura może być szczególnie trudna dla młodych pacjentów. Dzieci muszą leżeć nieruchomo w zamkniętym tunelu przez maksymalnie godzinę, będąc narażone na głośne dźwięki2, doświadczenie, które może powodować strach, niepokój, klaustrofobię lub zwiększony strach przed samą diagnozą1,2,3,4,5. Taki niepokój może skutkować niepokojem fizycznym (dzieci w wieku 5-10 lat są szczególnie podatne na ruch6), słabym posłuszeństwem lub trudnościami w zachowaniu7. Procedura rezonansu magnetycznego jest w dużym stopniu uzależniona od współpracy pacjenta, ponieważ niewielkie ruchy w skali milimetrów mogą zniekształcać obrazy, powodując konieczność powtórnych skanów. Może to być stresujące dla rodzin i obciążające finansowo dla szpitali8. Niepokój rodzica lub opiekuna może przyczyniać się do stresu dziecka podczas rezonansu magnetycznego, ponieważ dzieci często odzwierciedlają emocje dorosłych9; w związku z tym wykazano, że zaangażowanie i zgodność rodziców podczas procedury przyczynia się do sukcesu skanowania MRI dziecka10.

Kilka technik jest używanych do radzenia sobie z lękiem u dzieci przed rezonansem magnetycznym, ale ich skuteczność jest ograniczona. Środki uspokajające lub znieczulające pomagają utrzymać dzieci w bezruchu podczas skanowania, ale wiążą się z większą częstością występowania zdarzeń niepożądanych, w tym upośledzonej koordynacji, zawrotów głowy i zwiększonego pobudzenia8,11. Alternatywnie, wykazano, że przygotowanie psychologiczne zmniejsza stres u dzieci w placówkach medycznych12,13,14 i zmniejsza potrzebę sedacji i znieczulenia przed rezonansem magnetycznym10,15. Przygotowanie psychologiczne obejmuje wykorzystanie interaktywnych filmów na tablecie16,17, techniki edukacyjne i odwracające uwagę6,7, terapia zabawą7, trening terapii poznawczo-behawioralnej18 oraz symulacja fizycznego rezonansu magnetycznego19,20. Takie podejście ma jednak ograniczenia, czego dowodem jest Victoria Children's Hospital w Londynie, Ontario, Kanada. Specjaliści ds. Życia Dziecka w Programie Życie Dziecka używają różnych narzędzi przygotowania psychologicznego, aby poradzić sobie z lękiem lub strachem u pacjentów pediatrycznych przed badaniem MRI; W zależności od wieku dziecka, poziomu lęku i osobowości, interwencje mogą obejmować książkę z obrazkami, film na iPadzie, model repliki zabawki, replikę MRI na dużą skalę lub wycieczkę przed skanowaniem (Ryc. 1). Podczas skanowania dzieci mogą również przynieść na rezonans magnetyczny zabawkę lub koc lub oglądać filmy na ekranie. Podejścia te mają na celu edukację dziecka na temat procesu MRI, zapewniając jednocześnie rozproszenie uwagi, komfort i zaznajomienie; Interwencje te mają jednak wady: wycieczki są często niedostępne, ponieważ pomieszczenie jest w użyciu; Książki z obrazkami, repliki modeli i filmy na iPadzie mogą nie angażować starszych dzieci ani nie zapewniać pełnego obrazu doświadczenia MRI; żadna z tych metod nie odtwarza głośnych dźwięków MRI; I, co być może najważniejsze, nie pozwalają dzieciom ćwiczyć pozostawania w bezruchu w zamkniętej przestrzeni. W związku z tym potrzebne są nowatorskie interwencje, które są angażujące i wciągające, aby przezwyciężyć te ograniczenia.

Wirtualna rzeczywistość (VR) to trójwymiarowe (3D) środowisko generowane komputerowo oglądane przez zamontowany na głowie wyświetlacz, które jest coraz częściej wykorzystywane w edukacji, szkoleniach i opiece zdrowotnej. VR tworzy interaktywną i realistyczną symulację świata rzeczywistego21, na którą dzieci są szczególnie wrażliwe, ponieważ technologia ta tworzy poczucie fizycznej obecności w świecie wirtualnym22,23. Badania wykazały, że VR skutecznie zmniejsza lęk przedszpitalny u dzieci: metaanaliza przeprowadzona przez Eijlers i wsp. wykazała, że interwencje VR znacznie zmniejszają ból i niepokój u dzieci poddawanych procedurom medycznym, zwłaszcza gdy są używane jako narzędzie odwracania uwagi24; podobnie Chiu i in. wykazali, że immersyjna rzeczywistość wirtualna może skutecznie zmniejszyć lęk przedoperacyjny u dzieci poprzez zapoznanie się z nim, oferując wirtualną wycieczkę po szpitalu25. Korzyści te obejmują przygotowanie do rezonansu magnetycznego u dzieci, w przypadku którego VR może potencjalnie zmniejszyć potrzebę sedacji; W kilku badaniach badano VR jako narzędzie interwencyjne przed rezonansem magnetycznym z pozytywnymi wynikami. Na przykład Ashmore i wsp. opracowali bezpłatną aplikację VR, która wykorzystuje wideo 360° do prowadzenia dzieci przez rezonans magnetyczny, technikę, która została wysoko oceniona zarówno przez personel, jak i pacjentów za łatwość użycia i pomocność, jednocześnie zapobiegając stosowaniu znieczulenia ogólnego u czterech z pięciu pacjentów26. Randomizowane, kontrolowane badanie przeprowadzone przez Saliba i wsp. wykazało, że ekspozycja na nawet 5 minut rezonansu magnetycznego VR znacznie zmniejsza lęk u pacjentów pediatrycznych27. Co więcej, niestandardowa aplikacja VR MRI ze standardową instrukcją obsługi i szpitalnym programem Child Life stworzonym przez Stundena i in. wykazała, że grupa VR zgłosiła wyższą satysfakcję opiekunów i znacznie niższy niepokój opiekunów. Było to ważne odkrycie, ponieważ oczekuje się, że stres rodziców opiekunów wpłynie na reakcje dziecka podczas procedur medycznych28. Opierając się na tych ustaleniach, w nowszych badaniach oceniono wpływ interaktywności i grywalizacji w narzędziach przygotowujących do rezonansu magnetycznego VR. W badaniu przeprowadzonym przez Yanga i in. wprowadzono samodzielny symulator VR MRI oparty na wyświetlaczu montowanym na głowie (HMD) z wieloma modułami, w tym grą z funkcją przytrzymania ruchu, wideo 360° i sekcją uważności. Ich badanie pilotażowe wykazało znacznie wyższe zaangażowanie, satysfakcję i postrzeganą skuteczność w porównaniu ze standardowymi materiałami edukacyjnymi29. W innym badaniu przeprowadzonym przez Yanga i in. porównano cztery modalności: wideo 2D, wideo 360°, pasywną VR i gamifikowaną interaktywną VR, przy czym gamifikowany stan VR znacznie zmniejsza ruch głowy i poprawia samoocenę gotowości i zaangażowania wśród nastolatków. Wyniki tego badania potwierdziły hipotezę, że próba behawioralna i natychmiastowa informacja zwrotna mogą poprawić gotowość proceduralną i zmniejszyć liczbę niepowodzeń skanowania spowodowanych ruchem30. Liszio i Masuch podobnie wykazali, że zabawna, skoncentrowana na dzieciach aplikacja VR, która łączy w sobie odczulanie i interaktywne opowiadanie historii, może zmniejszyć lęk związany z rezonansem magnetycznym. Projekt podkreślił rolę grywalizacji i stopniowej ekspozycji na bodźce wywołujące stres, co jest zgodne z nowoczesnymi ramami pediatrycznymi31. Jednak pomimo tych pomyślnych wyników, technologia nie została w pełni wdrożona.

Symulacja VR doświadczenia MRI w Victoria Children's Hospital została opracowana w celu rozwiązania problemów z istniejącymi narzędziami do przygotowania MRI u dzieci. Projekt każdego elementu został oparty na konsultacjach ze specjalistami ds. życia dziecka, technikami MRI oraz bezpośrednich obserwacjach procedury skanowania MRI w szpitalu. Środowisko szpitalne zostało początkowo odtworzone przy użyciu modelowania 3D w celu utworzenia szczegółowego środowiska wirtualnego. Model 3D został następnie zintegrowany z silnikiem gry, aby stworzyć wciągające doświadczenie VR. W procesie rozwoju wykorzystano kilka narzędzi, w tym: "poziom", który reprezentuje fizyczną salę rezonansu magnetycznego zbudowaną przy użyciu modelowania 3D środowiska szpitalnego; "sekwencer poziomów", który jest narzędziem do animacji opartym na osi czasu, używanym do animowania obiektów i synchronizowania ruchu; animowany "aktor z kamery filmowej", który symuluje punkt widzenia użytkownika, aby stworzyć wrażenie wślizgiwania się w wirtualną nudę; ścieżka dźwiękowa odwzorowująca odgłos aparatu do rezonansu magnetycznego, która jest zsynchronizowana z animacją przesuwania się, aby naśladować wrażenia słuchowe podczas rezonansu magnetycznego; symulacja ekranu w celu odtworzenia bezpiecznego ekranu rozpraszającego uwagę MRI przymocowanego do łóżka, który technicy MRI mogą przesłać jako film dla dzieci do oglądania podczas skanowania, aby pomóc dzieciom pozostać w bezruchu; pionek VR, który działa jako podmiot użytkownika w środowisku wirtualnym, ponieważ obejmuje śledzenie głowy i dłoni; oraz "obiekt do chwytania", ręczny, interaktywny sześcian, który jest używany do rozpoczęcia sekwencji symulacji MRI, a po podniesieniu uruchamia początek osi czasu animacji. Aby wesprzeć zaangażowanie opiekunów i specjalistów ds. życia dziecka, zintegrowano system dla wielu graczy, aby umożliwić wielu użytkownikom (np. technikowi, rodzicowi, opiekunowi lub specjaliście ds. życia dziecka) interakcję w tym samym środowisku wirtualnym za pośrednictwem modelu klient-serwer przy użyciu czatu głosowego przez mikrofony, aby wspierać komunikację w czasie rzeczywistym między graczami, łagodząc poczucie izolacji dzieci.

Celem tego badania było opracowanie wirtualnej symulacji doświadczenia MRI w Victoria Children's Hospital w Londynie, Ontario, do wykorzystania przez Child Life Program jako interwencja lękowa dla pacjentów pediatrycznych przed rezonansem magnetycznym. Symulacja, oglądana przez wyświetlacz wirtualnej rzeczywistości (VR) montowany na głowie, ma na celu zapoznanie dzieci ze skanerem MRI i otaczającym środowiskiem, zmniejszając niepokój poprzez zapewnienie dokładnego i wciągającego odwzorowania rzeczywistego doświadczenia. Tryb wieloosobowy pozwala młodszym pacjentom zaangażować się w symulację, promując łatwość użytkowania w wielu grupach wiekowych. Chociaż symulacja VR opracowana w tym badaniu została specjalnie zamodelowana na Uniwersytecie Wiktorii, metody te można dostosować i można je zastosować do odtworzenia dowolnego środowiska opieki zdrowotnej, w którym zapoznanie się z otoczeniem może pomóc złagodzić niepokój pacjenta. Jest to pierwsze znane badanie, w którym opisano doświadczenie wirtualnego rezonansu magnetycznego, które zawiera dodatkowe interaktywne funkcje funkcji dla wielu graczy, przenośne narzędzie do wyjścia z doświadczenia, ekran wideo wewnątrz MRI i tryb czatu głosowego. Dzięki tym badaniom mamy nadzieję opracować narzędzie, które będzie wykorzystywane w przyszłości przez specjalistów ds. życia dziecka w Szpitalu Dziecięcym Victoria w celu poprawy jakości życia pacjentów pediatrycznych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Etyczna zgoda na to badanie została uzyskana od Rady Etyki Badań Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Zachodniego (HSREB) (ID projektu: 116749). Uzyskano pisemną świadomą zgodę od uczestników. Odczynniki i potrzebny sprzęt są wymienione w Tabeli Materiałów.

1. 3D modelowanie zasobów

UWAGA: Stwórz realistyczny, skalowany model 3D urządzenia do rezonansu magnetycznego i jego otoczenia za pomocą oprogramowania do modelowania 3D.

  1. Dokumentacja fotograficzna
    1. Uchwyć dokumentację fotograficzną rzeczywistego pomieszczenia MRI pod wieloma kątami. Upewnij się, że wszystkie ściany, sprzęt, meble i elementy architektoniczne są widoczne, aby zapewnić dokładny materiał referencyjny.
  2. Modelowanie kształtów 3D
    1. Uruchom oprogramowanie do modelowania 3D.
    2. Zaimportuj obrazy referencyjne do przestrzeni roboczej.
    3. Kształty, które stanowią podstawę pomieszczenia do rezonansu magnetycznego, można tworzyć za pomocą prymitywów geometrycznych, takich jak sześciany, cylindry i płaszczyzny.
    4. Dostosuj wymiary podłogi, sufitu, ścian i szafek, aby dopasować je do rzeczywistych proporcji na podstawie obrazów referencyjnych.
    5. Zbuduj maszynę do rezonansu magnetycznego i ekran wideo, nakładając i modyfikując cylindry, kule i zakrzywione powierzchnie, aby odtworzyć otwór skanera i architekturę zewnętrzną.
    6. Zastosuj modyfikatory podziału i fazy, aby wygładzić krawędzie i utworzyć realistyczne kontury.
    7. Użyj trybu wierzchołka, aby udoskonalić zakrzywione elementy i dodać szczegóły konstrukcyjne do modelu.
  3. Kalibracja przestrzenna
    1. Użyj narzędzia do dopasowywania kamery, aby nałożyć oś trójwymiarową na obrazy referencyjne.
    2. Dopasuj perspektywę kamery wirtualnej do oryginalnych zdjęć, aby zapewnić dokładność przestrzenną i proporcjonalność.
    3. Ustawianie i skalowanie wszystkich obiektów 3D na podstawie skalibrowanych widoków kamery, potwierdzając ich wyrównanie z obrazami referencyjnymi, aby zapewnić prawidłową głębię, obrót i rozmieszczenie.
  4. Teksturowania
    1. Zastosuj materiały i tekstury do każdej powierzchni modelu. Wybierz kolory, które pasują do rzeczywistego środowiska w pomieszczeniu MRI.
    2. W razie potrzeby zawijaj obrazy tekstur na obiektach za pomocą narzędzi do edycji UV.
    3. Dostosuj właściwości powierzchni, w tym chropowatość, współczynnik odbicia i charakterystykę metaliczną, aby symulować realistyczne interakcje oświetlenia.
  5. Rozwój oparty na współpracy
    1. Skonfiguruj sieć prywatną, aby obsługiwała edycję w czasie rzeczywistym dla wielu użytkowników w oprogramowaniu do modelowania.
    2. Umożliwia jednoczesną współpracę, umożliwiając wielu współautorom tworzenie i umieszczanie zasobów razem w tym samym pliku.
      UWAGA: Ukończony model 3D powinien bardzo przypominać rzeczywiste pomieszczenie zarówno przestrzennie, jak i wizualnie, dokładnie oddając jego wymiary, układ i kluczowe komponenty (Rysunek 2 i Rysunek 3). Gdy model jest gotowy, można go zaimportować do silnika gry, aby dodać elementy funkcjonalne wymagane do użycia z VR.

2. Rozwój symulacji funkcjonalnej

  1. Tworzenie poziomów
    1. Utwórz podstawowy poziom w silniku gry lub zaimportuj gotowy model 3D32.
    2. Zaimportuj wcześniej modelowane zasoby wirtualne 3D do nowego poziomu, aby dopasować je do rzeczywistej sceny (Rysunek 4).
    3. Umieść elementy oświetleniowe, takie jak światło kierunkowe i światło punktowe.
    4. Po zbudowaniu sceny skonfiguruj ustawienia świata.
      1. Ustaw tryb gry na domyślny tryb gry VR, aby mieć pewność, że gdy gracz wejdzie do gry, tryb VR zostanie automatycznie włączony
        2. .
      2. Ustaw domyślną klasę pionka na pionek VR, aby upewnić się, że pionek VR zostanie wygenerowany w pozycji PlayerStart.
  2. Sekwencer poziomów
    1. Utwórz sekwencer poziomów, przechodząc do sekcji Przerywniki filmowe, a następnie wybierz opcję Dodaj sekwencję poziomów w głównej rzutni poziomu w silniku Unreal Engine. Zmień nazwę i zapisz sekwencję{Engine, #4}.
    2. Gdy okno sekwencera otworzy się automatycznie, zaimportuj wymaganych aktorów z wartości odstających (np. światła, siatki statyczne) i przeciągnij aktorów na oś czasu sekwencera lub załaduj ich, klikając Ścieżka, a następnie Actor33.
    3. Edytuj przekształcenia w sekwencji, takie jak położenie, obrót i skala.
  3. Integracja audio
    1. Nagraj dźwięk MRI ze skanera 3T z pacjentem leżącym na stole z mikrofonu konsoli akwizycji MRI. Zapisz zakres MP, dyfuzję i sekwencje EPI.
      UWAGA: Na zarejestrowanym skanerze MRI nie został aktywowany żaden parametr ciszy. Nagrane wcześniej dźwięki MRI osiągały maksymalną wartość 75 dB, gdy były odtwarzane przez gogle VR.
    2. Dodaj .wav ścieżkę dźwiękową dźwięku MRI. Kliknij ścieżkę, a następnie ścieżkę audio w oknie sekwencera, aby znaleźć dźwięk MRI.
    3. Wybierz i umieść plik dźwiękowy MRI na osi czasu.
    4. Zsynchronizuj dźwięk z odtwarzaniem animacji, aby rozpoczynał się, gdy użytkownik położy się i wsunie do urządzenia do rezonansu magnetycznego.
  4. Animacja kamery
    1. Dodaj aktora kamery filmowej, przechodząc do ścieżki, aktora do sekwencera i aktora kamery filmowej w oknie sekwencera.
    2. Wybierz aktora kamery filmowej, a następnie śledź i przekształcaj w sekwencerze.
    3. Dodaj klatkę kluczową na początku osi czasu. Przejdź do końca, dostosuj transformację kamery i dodaj drugą klatkę kluczową, aby animować ruch kamery.
    4. Dodaj aktora z kamery filmowej, wirtualne nogi, dźwięk MRI, wyświetlacz wideo i ekran do ścieżki sekwencera dźwigniowego i umieść klatkę kluczową. Zsynchronizuj wszystkie siatki w animacji, aby całe ciało poruszało się wraz z kamerą filmową (rysunek uzupełniający 1).
    5. Podgląd animacji za pomocą przycisku odtwarzania w sekwencerze (Rysunek 5).
  5. Symulacja ekranu
    1. Zacznij od zaimportowania pliku wideo MP4 z dowolnym filmem, który może być użyty w rezonansie magnetycznym.
    2. Użyj odtwarzacza multimedialnego, aby załadować wideo i wygenerować materiał.
    3. Zastosuj materiał do domyślnej siatki statycznej (np. spłaszczonego sześcianu), aby działał jako ekran.
    4. Zastosuj wcześniej wymodelowaną zewnętrzną powierzchnię 3D domyślnej siatki statycznej, która jest wstawiana w miejscu, w którym będzie znajdować się poczekalnia.
    5. Odtwórz wideo za pomocą węzła wyzwalającego Media Player, aby wyświetlić na ekranie zawartość rozpraszającą uwagę (Rysunek 6 i Rysunek 7).
  6. Chwytany obiekt i wyzwalacz animacji
    1. Dodaj komponent grab do domyślnego modułu, aby umożliwić interakcję człowiek-komputer34 (Rysunek 8).
    2. Zaimplementuj interakcję ręką za pomocą przycisku uchwytu kontrolera ruchu, tworząc ślad sfery wokół miejsca uchwytu.
      1. Przymocuj aktora do kontrolera po wejściu za pomocą uchwytu.
      2. Odłącz aktora po zwolnieniu przycisku uchwytu kontrolera.
    3. Skonfiguruj komponent chwytania, aby wyzwalał animacje, takie jak rozpoczęcie skanowania MRI.
    4. Użyj logiki planu, aby otworzyć ograniczenie bramy po przechwyceniu obiektu. Gdy przedmiot nie zostanie złapany, zamknij kanał wejściowy, aby zapobiec przypadkowym dotknięciom (rysunek uzupełniający 2).
    5. Uruchom animację, naciskając spustu na prawym kontrolerze. Wywołaj funkcję animacji odtwarzania w pionku VR.
    6. Upewnij się, że schemat może znaleźć odpowiedniego gracza sekwencji na bieżącym poziomie i aktora sekwencji pasującego poziomu (Rysunek uzupełniający 3).
  7. Stworzenie interfejsu opartego na widżetach
    1. Utwórz nową strategię widżetu użytkownika.
    2. Dodaj przyciski wirtualne jako część listy rozwijanej o nazwach: Resetuj orientację, Uruchom ponownie, Utwórz sesję i Dołącz do sesji (Rysunek 9).
    3. Powiąż polecenie "Utwórz sesję" z logiką, która uruchamia serwer i ładuje prawidłowy poziom (Rysunek uzupełniający 4).
      UWAGA: Używaj przycisków widżetów zamiast danych wejściowych kontrolera ze względu na ograniczoną liczbę opcji wejściowych na kontrolerach VR. Przycisk resetowania orientacji ponownie wyśrodkuje widok użytkownika, jeśli śledzenie zostanie źle wyrównane; restart przeniesie pionek VR z powrotem do "PlayerStart"; Utwórz sesję spowoduje utworzenie nowej sesji i serwera dla wielu graczy; find server wyszuka dostępne sesje, do których można dołączyć.
  8. Stwórz symulację dla wielu graczy35
    1. Zmodyfikuj plik konfiguracyjny, aby włączyć funkcję online.
      1. Zainstaluj i zintegruj wtyczkę Advanced Session.
      2. Włącz następujące wtyczki dla czatu głosowego i trybu dla wielu graczy: Online Subsystem Utils, Advanced Steam Sessions i Advanced Sessions.
      3. Dodaj transformatory przycisków, aby połączyć dane wejściowe kontrolera Meta Quest ze zdarzeniami Unreal Engine, otwierając Ustawienia projektu i przechodząc do sekcji Wejście. Ustaw mapowanie akcji dla RightTrigger na Oculus Touch (R) Trigger, LeftTrigger na Oculus Touch (L) Trigger i LeftXForQuit na Oculus Touch (L) X Press. Użyj tych mapowań, aby uruchomić czat głosowy i umożliwić interakcje z menu za pomocą kontrolerów VR.
    2. Użyj przycisku Utwórz sesję w interfejsie opartym na widżetach, aby rozpocząć sesję i pozwolić serwerowi dołączyć do odpowiedniego poziomu.
      1. Użyj listy rozwijanej, aby wyświetlić nazwy serwerów pobrane z wyników wyszukiwania sesji.
      2. Pobierz dostępne nazwy serwerów z wyników wyszukiwania sesji za pomocą funkcji znajdowania sesji.
      3. Przekaż nazwę każdego serwera do elementu widżetu i dodaj go do listy rozwijanej.
      4. Zezwalaj użytkownikom na wybieranie sesji z listy i dołączanie do odpowiedniego serwera.
    3. Zdefiniuj domyślne role, takie jak Serwer (technik lub rodzic) oraz Pacjent lub Klient (użytkownicy podrzędni lub dodatkowi).
      1. Umieść aktorów PlayerStart na poziomie i oznacz każdego z nich nazwą wyświetlaną na podstawie przypisanych ról, aby odróżnić użytkowników w trybie wieloosobowym: Gracz1: Technik lub Opiekun; Gracz2: Pacjent lub Klient (Rysunek Uzupełniający 5).
      2. Użyj logiki strategii, aby przypisać tagi PlayerStart za pomocą licznika graczy.
      3. Jeśli potrzebnych jest więcej graczy, utwórz kolejnego PlayerStart na poziomie i zmień plakietkę z nazwą tak, aby reprezentowała numer klienta lub pacjenta.
    4. Zaimplementuj synchronizację głowy i ręki, aby uzyskać lepszą interakcję z użytkownikiem.
      1. Dodano komponenty śledzące dla gogli i kontrolerów ręcznych do pionka VR.
      2. W znaczniku zdarzenia zbierz lokalne dane transformacji z zestawu słuchawkowego i kontrolerów ręcznych.
      3. Jeśli kontroler należy do lokalnego odtwarzacza, wyślij dane transformacji do serwera za pomocą zdalnego wywołania procedury. Jeśli kontroler należy do zdalnego odtwarzacza, odbierz dane transformacji z serwera i zastosuj je do aktora siatki lub kamery (Rysunek 10).
    5. Użyj modelu klient-serwer (tryb CS), aby zsynchronizować działania między użytkownikami i przekazać wszystkie informacje do serwera (Rysunek uzupełniający 6).
      UWAGA: Informacje powinny być przekazywane do serwera, aby kolejne operacje były dystrybuowane do każdego portu, co pozwala na przeprowadzenie synchronizacji. W przypadku korzystania z trybu wieloosobowego widżet musi zostać zmieniony z "po kliknięciu" na "po naciśnięciu" (Rysunek uzupełniający 7).
  9. Integracja z czatem głosowym36
    1. Otwórz plan pionka VR
      2. .
    2. Dodaj komponent przechwytywania głosu do pionka VR, aby włączyć funkcję nagrywania głosu.
    3. Ustaw komponent tak, aby aktywował się po wejściu do sesji dla wielu graczy.
    4. Skonfiguruj system głosowy tak, aby łączył się ze stanem sesji i aktywował się tylko po nawiązaniu połączenia z serwerem
    5. Skonfiguruj komponent VoiceThread, aby aktywować czat głosowy. Przetestuj czat głosowy, uruchamiając dwa PlayerStarty i potwierdzając dwukierunkową transmisję dźwięku podczas sesji dla wielu graczy.
  10. Funkcje wyjścia i resetowania
    1. Utwórz animację wyjścia i załaduj ją do poziomu.
    2. Użyj logiki planu, aby zatrzymać bieżącą animację przed wyzwoleniem animacji wyjścia (Rysunek uzupełniający 8).
    3. Dodano funkcję resetowania, która teleportuje użytkowników z powrotem do pozycji wyjściowej, jeśli są źle ustawieni (Rysunek uzupełniający 9 i Rysunek uzupełniający 10).
  11. Testy wstępne z udziałem zdrowych ochotników
    1. Przetestuj symulację na 5 zdrowych ochotnikach ze studiów magisterskich, którzy wcześniej przeszli skan MRI jako test wstępny.
    2. Użyj 5-punktowej skali Likerta, aby umożliwić zdrowym ochotnikom ocenę podobieństwa rezonansu magnetycznego VR do ich wcześniejszych doświadczeń z prawdziwym rezonansem magnetycznym. Użyj 8 pytań, które odzwierciedlają fizyczny wygląd urządzenia i pomieszczenia do rezonansu magnetycznego, hałas, wizualizacje podczas procesu skanowania, poczucie zamknięcia lub zamknięcia, poczucie leżenia nieruchomo i ogólne wrażenie otoczenia.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Funkcjonalna, wciągająca i realistyczna symulacja MRI VR została pomyślnie opracowana, aby pomóc pacjentom pediatrycznym w Szpitalu Dziecięcym Victoria przygotować się do zabiegów MRI. Dodatkowe funkcje symulacji działają niezawodnie, co świadczy o jej gotowości do testów klinicznych. Pierwszym udanym rezultatem było dokładne odtworzenie skanera MRI i otaczającego środowiska przy użyciu technik modelowania 3D. Ponieważ zdjęcia referencyjne zostały wykorzystane do kalibracji zasobów wirtualnych w celu dopasowania ich do r...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rozwój wirtualnej symulacji rezonansu magnetycznego został ukształtowany przez decyzje projektowe, które wpłynęły na jego użyteczność w środowisku pediatrycznym. Wkład specjalistów ds. życia dziecka i techników MRI odegrał ważną rolę w wirtualnym odtworzeniu rzeczywistych procedur. Na przykład włączenie wyświetlacza wideo MRI nad łóżkiem, który jest powszechnie używany w rzeczywistych skanach jako narzędzie do odwracania uwagi, zostało wdrożone do wirtualnego rezonansu magnetycznego w oparciu o zalecenia specjalistów ds....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wielkie podziękowania dla specjalistów ds. życia dziecka i techników rezonansu magnetycznego w Victoria Children's Hospital w Londynie, Ontario, za ich wkład i spostrzeżenia, które pomogły w opracowaniu tego protokołu. Prace te zostały wykonane dzięki funduszom pochodzącym z National Sciences and Engineering Research Council of Canada, Epic Games, a także London Health Sciences Centre i Children's Health Foundation Endowed Research Chair in Pediatric Neurosurgery and Neuroscience.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Advanced Sessions PluginCommunity Pluginhttps://vreue4.com/generated-node-documentation?section=advanced-sessions-pluginWłącza funkcje gry wieloosobowej Steam w oprogramowaniu Unreal Engine
Blender Foundationhttps://www.blender.org/Służy do modelowania środowiska i zasobów wirtualnego MRI 3D
FspyFspy Project (GitHub)https://fspy.io/Służy do dopasowywania kamery i kalibracji perspektywy
HamachiLogMeInhttps://vpn.net/Służy do tworzenia wirtualnej sieci LAN dla sesji dla wielu graczy podczas tworzenia
Zestawy słuchawkowe Meta Quest 3 i 3SMetahttps://www.meta.com/ca/quest/?srsltid=AfmBOooSwFweWKye9LY
HHsSsuGhZgdZZxi-m7xAFtC
ecIK2ekZnTAhGr		VR zestawy słuchawkowe VR używane do testowania i wdrażania symulacji
Wtyczka dla wielu użytkownikówUnreal Engine Marketplacehttps://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/multi-user-editing-in-unreal-engineUmożliwia wspólną edycję w czasie rzeczywistym w Unreal Engine
SteamValve Corporationhttps://store.steampowered.com/Do połączenia z trybem wieloosobowym wymagana jest platforma usług online (za pośrednictwem podsystemu Steam Online)
Silnik Unreal EngineEpic Gameshttps://www.unrealengine.com/en-USSilnik gry używany do tworzenia symulacji VR
Wtyczka czatu głosowego / VOIP TalkerUnreal Enginehttps://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/voice-chat-with-epic-online-servicesUmożliwia czat głosowy w środowisku VR dla wielu graczy
Komputer z systemem WindowsMicrosoftSamodzielnie zmontowanaplatforma programistyczna i testowa do budowy projektu VR. Procesor AMD Ryzen 9 5900X, karta graficzna Nvidia RTX 3080Ti, 32 GB pamięci RAM i dysk twardy SSD o pojemności 2 TB i pojemności 4 TB

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Magnetic resonance imaging (MRI). , National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/magnetic-resonance-imaging-mri (2025).
  2. De Amorim E Silva, C. J., Mackenzie, A., Hallowell, L. M., Stewart, S. E., Ditchfield, M. R. Practice MRI: Reducing the need for sedation and general anaesthesia in children undergoing mri. Australas Radiol. 50 (4), 319-323 (2006).
  3. Grey, S. J., Price, G., Mathews, A. Reduction of anxiety during MR imaging: A controlled trial. Magn Reson Imaging. 18 (3), 351-355 (2000).
  4. Munn, Z., Jordan, Z. Interventions to reduce anxiety, distress and the need for sedation in adult patients undergoing magnetic resonance imaging: A systematic review. Int J Evid Based Healthc. 11 (4), 265-274 (2013).
  5. Munn, Z., Jordan, Z. The patient experience of high technology medical imaging: A systematic review of the qualitative evidence. JBI Libr Syst Rev. 9 (19), 631-678 (2011).
  6. Greene, D. J., et al. Behavioral interventions for reducing head motion during MRI scans in children. Neuroimage. 171, 234-245 (2018).
  7. Anwar, I., Mccabe, B., Simcock, C., Harvey-Lloyd, J., Malamateniou, C. Paediatric magnetic resonance imaging adaptations without the use of sedation or anaesthesia: A narrative review. J Med Imaging Radiat Sci. 53 (3), 505-514 (2022).
  8. Dial, S., Silver, P., Bock, K., Sagy, M. Pediatric sedation for procedures titrated to a desired degree of immobility results in unpredictable depth of sedation. Pediatr Emerg Care. 17 (6), 414-420 (2001).
  9. Perlman, S. B., Lunkenheimer, E., Panlilio, C., Perez-Edgar, K. Parent-to-child anxiety transmission through dyadic social dynamics: A dynamic developmental model. Clin Child Fam Psychol Rev. 25 (1), 110-129 (2022).
  10. Rothman, S., Gonen, A., Vodonos, A., Novack, V., Shelef, I. Does preparation of children before MRI reduce the need for anesthesia? Prospective randomized control trial. Pediatr Radiol. 46 (11), 1599-1605 (2016).
  11. Kaila, R., Chen, X., Kannikeswaran, N. Postdischarge adverse events related to sedation for diagnostic imaging in children. Pediatr Emerg Care. 28 (8), 796-801 (2012).
  12. National Clinical Guideline Centre (UK). Sedation in children and young people: Sedation for diagnostic and therapeutic procedures in children and young people. , Royal College of Physicians (UK). (2010).
  13. Lerwick, J. L. Minimizing pediatric healthcare-induced anxiety and trauma. World J Clin Pediatr. 5 (2), 143-150 (2016).
  14. Meletti, D. P., Meletti, J. F. A., Camargo, R. P. S., Silva, L. M., Modolo, N. S. P. Psychological preparation reduces preoperative anxiety in children. Randomized and double-blind trial. J Pediatr (Rio J). 95 (5), 545-551 (2019).
  15. Edwards, A. D., Arthurs, O. J. Paediatric MRI under sedation: Is it necessary? What is the evidence for the alternatives. Pediatr Radiol. 41 (11), 1353-1364 (2011).
  16. Ozdemir, S., Ayyildiz, T. K. The effect of video-based education program applied before children's pediatric magnetic resonance imaging (MRI) on anxiety in Turkey: A randomized controlled study. J Pediatr Nurs. 77, e81-e89 (2024).
  17. Utama, E. G., Saffari, S. E., Tang, P. H. Improving children's cooperativeness during magnetic resonance imaging using interactive educational animated videos: A prospective, randomised, non-inferiority trial. Singapore Med J. 65 (1), 9-15 (2024).
  18. Kachoyeanos, M. K., Friedhoff, M. Cognitive and behavioral strategies to reduce children's pain. MCN Am J Matern Child Nurs. 18 (1), 14-19 (1993).
  19. Carter, A. J., Greer, M. L., Gray, S. E., Ware, R. S. Mock MRI: Reducing the need for anaesthesia in children. Pediatr Radiol. 40 (8), 1368-1374 (2010).
  20. Rosenberg, D. R., et al. Magnetic resonance imaging of children without sedation: Preparation with simulation. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 36 (6), 853-859 (1997).
  21. Kouijzer, M., Kip, H., Bouman, Y. H. A., Kelders, S. M. Implementation of virtual reality in healthcare: A scoping review on the implementation process of virtual reality in various healthcare settings. Implement Sci Commun. 4 (1), 67(2023).
  22. De Ribaupierre, S., Armstrong, R., Noltie, D., Kramers, M., Eagleson, R. VR and AR simulator for neurosurgical training. IEEE Virtual Reality (VR). 147, 1482015(2015).
  23. Cederved, C., Ljungman, G., Back, J., Angstrom-Brannstrom, C., Engvall, G. Acceptability of a serious game about proton radiotherapy designed for children aged 5 to 14 years and its potential impact on perceived anxiety: Feasibility and randomized controlled pilot trial. JMIR Serious Games. 12, e54082(2024).
  24. Eijlers, R., et al. Systematic review and meta-analysis of virtual reality in pediatrics: Effects on pain and anxiety. Anesth Analg. 129 (5), 1344-1353 (2019).
  25. Chiu, P. L., et al. Virtual reality-based intervention to reduce preoperative anxiety in adults undergoing elective surgery: A randomized clinical trial. JAMA Netw Open. 6 (10), e2340588(2023).
  26. Ashmore, J., et al. A free virtual reality experience to prepare pediatric patients for magnetic resonance imaging: Cross-sectional questionnaire study. JMIR Pediatr Parent. 2 (1), e11684(2019).
  27. Saliba, T., et al. Virtual reality simulations to alleviate fear and anxiety in children awaiting MRI: A small-scale randomized controlled trial. J Clin Monit Comput. 39 (1), 183-192 (2025).
  28. Stunden, C., Stratton, K., Zakani, S., Jacob, J. Comparing a virtual reality-based simulation app (VR-MRI) with a standard preparatory manual and child life program for improving success and reducing anxiety during pediatric medical imaging: Randomized clinical trial. J Med Internet Res. 23 (9), e22942(2021).
  29. Can a novel virtual reality simulator, developed for standalone HMDs, effectively prepare patients for an MRI examination. Yang, Y., et al. IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW), , 1037-1038 (2024).
  30. Yang, Y., et al. VR MRI training for adolescents: A comparative study of gamified VR, passive VR, 360 video, and traditional educational video. arXiv. , (2025).
  31. Liszio, S., et al. Virtual reality MRI: Playful reduction of children's anxiety in MRI exams. , Association for Computing Machinery. (2017).
  32. Working with levels. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/working-with-levels-in-unreal-engine (2025).
  33. Sequencer overview. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/unreal-engine-sequencer-movie-tool-overview (2025).
  34. Vr template. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/vr-template-in-unreal-engine?application_version=5.5 (2025).
  35. Online subsystem steam. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/online-subsystem-steam?application_version=4.27 (2025).
  36. Voice chat / voip not working in shipped build. , Unreal Engine. https://forums.unrealengine.com/t/voice-chat-voip-not-working-in-shipped-build/667038/3 (2025).
  37. Kuang, W., Yang, E. J., Truong, R., Woo, B. K. P. Bringing virtual reality to mainstream pediatric care. J Patient Cent Res Rev. 11 (2), 107-111 (2024).
  38. Bruno, R. R., et al. Virtual and augmented reality in critical care medicine: The patient's, clinician's, and researcher's perspective. Crit Care. 26 (1), 326(2022).
  39. Barros Padilha, D. X., Veiga, N. J., Mello-Moura, A. C. V., Nunes Correia, P. Virtual reality and behaviour management in paediatric dentistry: A systematic review. BMC Oral Health. 23 (1), 995(2023).
  40. Ali, S., et al. Family caregivers' emotional and communication needs in canadian pediatric emergency departments. PLoS One. 18 (11), e0294597(2023).
  41. Park, J. W., et al. The effect of mirroring display of virtual reality tour of the operating theatre on preoperative anxiety: A randomized controlled trial. IEEE J Biomed Health Inform. 23 (6), 2655-2660 (2019).
  42. Ryu, J. H. Randomized clinical trial of immersive virtual reality tour of the operating theatre in children before anaesthesia. Br J Surg. 104 (12), 1628-1633 (2017).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Pediatric MRIMRI AnxietyMRI PreparationChild Life ProgramGamified MRI ExperienceMRI Room ReplicaAnxiety ReductionNon Sedated Imaging
Film wkrótce dostępny

Powiązane artykuły