Name: Narzędzia rzeczywistości wirtualnej do oceny jednostronnych zaniedbań przestrzennych: nowe możliwości gromadzenia danych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-10T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 4 s
Description: Poznaj narzędzia rzeczywistości wirtualnej do diagnozowania jednostronnego zaniedbania przestrzennego u pacjentów po udarze. Metoda ta umożliwia precyzyjną ocenę deficytów i poprawę wyników terapeutycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Fundusz Badawczy Uniwersytetu Pensylwanii (URF) oraz Stypendia Studenckie American Heart Association w zakresie chorób naczyniowych i udaru mózgu. Specjalne podziękowania dla badaczy, klinicystów i personelu Laboratorium Poznania i Stymulacji Neuronalnej za ich nieustające wsparcie.

To badanie zostało zatwierdzone przez lokalną Instytucjonalną Komisję Rewizyjną i spełnia wszystkie kryteria określone w Wytycznych Dobrej Praktyki Klinicznej. Wszyscy uczestnicy wyrazili świadomą zgodę przed rozpoczęciem jakichkolwiek procedur badania. Oczekiwano, że uczestnicy badania wezmą udział w trzech oddzielnych sesjach (przedstawionych w Tabeli 1). Elementy eksperymentu zostały opisane w sposób stopniowy poniżej. Kolejność sesji była losowa.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="always" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td rowspan="3">Sesja A</td>
			<td>Zadanie VR przed rTMA</td>
			<td>Spoczynkowa moc silnika* </td>
			<td>rTMR w STG lub SMG</td>
			<td>Zadanie behawioralne VR po rTMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>5/10 impulsów wywołuje drganie palca MEP (*tylko pierwsza sesja)</td>
			<td>110% RMT przez 20 minut przy 1 Hz (łącznie 1200 impulsów)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czas trwania: 15 min</td>
			<td>Czas trwania: 60 min</td>
			<td>Czas trwania: 20 min</td>
			<td>Czas trwania: 15 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="3">Sesja B</td>
			<td>Zadanie VR przed rTMA</td>
			<td>Spoczynkowa moc silnika* </td>
			<td>rTMR w Vertex</td>
			<td>Zadanie behawioralne VR po rTMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>5/10 impulsów wywołuje drganie palca MEP (*tylko pierwsza sesja)</td>
			<td>110% RMT przez 20 minut przy 1 Hz (łącznie 1200 impulsów)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czas trwania: 15 min</td>
			<td>Czas trwania: 60 min</td>
			<td>Czas trwania: 20 min</td>
			<td>Czas trwania: 15 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="3">Sesja C</td>
			<td>Zadanie behawioralne z papieru i ołówka Pre-rTMS</td>
			<td>Spoczynkowa moc silnika* </td>
			<td>rTMR w STG lub SMG</td>
			<td>Zadanie behawioralne z papieru i ołówka po rTMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Test Bella; Odwołanie kręgu Oty; anulowanie pobytu; Zadanie bisekcji linii</td>
			<td>5/10 impulsów wywołuje drganie palca MEP (*tylko pierwsza sesja)</td>
			<td>110% RMT przez 20 minut przy 1 Hz (łącznie 1200 impulsów)</td>
			<td>Test Bella; Odwołanie kręgu Oty; anulowanie pobytu; Zadanie bisekcji linii</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czas trwania: 10 min</td>
			<td>Czas trwania: 60 min</td>
			<td>Czas trwania: 20 min</td>
			<td>Czas trwania: 10 min</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1. Struktura dla każdej sesji nauki. Kolejność sesji była losowa. Szacowany czas dla każdego elementu kursywą. MEP = potencjał wywołany silnika; rTMS = Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna; P&P = Testy diagnostyczne pociągnięcia papieru i ołówka; RMT = Próg Silnika Spoczynkowego
1. Zadania behawioralne na papierze i ołówku
<ol>
	<li>Poproś badanego o wykonanie zadania przecięcia linii (LBT).
	<ol>
		<li>Niech osoba badana usiądzie przy stole naprzeciwko testera. Zaopatrz osobę w przybory do pisania. Przekaż badanemu arkusz bodźców (<silna klasa="xfig">Rysunek 1), upewniając się, że jest on umieszczony bezpośrednio przed obiektem. 
		UWAGA: Chociaż nie zostało to przeprowadzone w tym eksperymencie, idealnie byłoby przedstawić każdą linię do przecięcia na dwie części osobno na oddzielnych arkuszach papieru, aby uniknąć stronniczości tematu dodatkowym kontekstem (Patrz Ricci i Chatterjee, 200142).</li>
		<li>Poinstruuj badanego, aby przeciął na pół (podzielił na pół) każdą linię wydrukowaną na arkuszu bodźców i zbliżył się jak najbliżej środka.</li>
		<li>Powiedz osobie badanej, aby jak najlepiej wyśrodkowała głowę i ramiona, wykonała zadanie tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, oraz powiadomiła testera, gdy skończy. Monitoruj badanego, aby upewnić się, że nie pochyla się ani nie przechyla nadmiernie głowy.</li>
		<li>Odbierz arkusz od tematu, gdy osoby mówiące, że skończyły.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Niech badany ukończy test Bella.
	<ol>
		<li>Dostarcz badanemu arkusz bodźców testowych Bella (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
		<li>Poinstruuj badanego, aby zakreślił lub skreślił wszystkie dzwonki na arkuszu bodźców, aby zrobił to tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, aby jego głowa i ramiona były jak najbardziej wyśrodkowane i aby powiadomił testera, gdy skończy.</li>
		<li>Monitoruj badanego, aby upewnić się, że nie pochyla się ani nie przechyla nadmiernie głowy. Kiedy osoba badana mówi, że skończyła, zapytaj ją, czy jest pewna, i pozwól jej dokładnie sprawdzić swoją pracę.</li>
		<li>Odbierz arkusz od osoby, która mówi, że skończyła po raz drugi.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Poproś podmiot o wykonanie zadania anulowania gwiazdki.
	<ol>
		<li>Przedstaw badanemu arkusz bodźców (<silna klasa="xfig">Rysunek 3), upewniając się, że znajduje się on bezpośrednio przed nim.</li>
		<li>Poinstruuj badanego, aby zakreślił lub skreślił wszystkie gwiazdki na arkuszu bodźców, aby zrobił to tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, aby jego głowa i ramiona były jak najbardziej wyśrodkowane i aby powiadomił testera, gdy skończy.</li>
		<li>Monitoruj badanego, aby upewnić się, że nie pochyla się ani nie przechyla nadmiernie głowy.</li>
		<li>Odbierz arkusz od tematu, gdy osoby mówiące, że skończyły.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Niech podmiot wykona zadanie anulowania kręgu Oty.
	<ol>
		<li>Dostarcz badanemu arkusz bodźca anulowania koła Ota (<silna klasa="xfig">Rysunek 4), upewniając się, że jest on umieszczony bezpośrednio przed obiektem.</li>
		<li>Poinstruuj osobę, aby skreśliła lub zakreśliła wszystkie otwarte/niepełne okręgi, aby zrobiła to tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, aby jej ramiona były jak najbardziej wyśrodkowane i aby powiadomiła testera, gdy skończy.</li>
		<li>Monitoruj badanego, aby upewnić się, że nie pochyla się ani nie przechyla nadmiernie głowy.</li>
		<li>Odbierz arkusz od tematu, gdy osoby mówiące, że skończyły.</li>
		<li>Powtórz to zadanie (kroki od 1.4.1 do 1.4.4) z kolejną kopią arkusza bodźców, ale tym razem arkusz bodźców powinien zostać obrócony o 180 stopni w stosunku do orientacji, w której został pierwotnie przedstawiony.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Procedury TMS
<ol>
	<li>Utwórz model neuronawigacji przed pierwszą sesją.
	<ol>
		<li>Uzyskaj skan MRI 3T T1 pacjenta w pliku typu NIFTI lub dicom.</li>
		<li>Prześlij skan MRI do oprogramowania neuronawigacyjnego, aby stworzyć trójwymiarową reprezentację mózgu badanego.
		<ol>
			<li>Wybierz opcję Nowy pusty projekt w oprogramowaniu. Przeciągnij skan MRI badanej osoby na pole oznaczone "Plik:".</li>
			<li>Przejdź do zakładki Rekonstrukcje.</li>
			<li>Wybierz opcję Nowa skórka, a następnie na następnym ekranie przeciągnij zielone linie graniczne, aby objąć cały obraz mózgu. Wybierz karnację obliczeniową. Dostosuj odpowiednio próg skóry/powietrza, aby uzyskać optymalną rekonstrukcję.</li>
			<li>Wróć do zakładki Rekonstrukcje i wybierz opcję Nowa pełna krzywoliniowa mózgu, a następnie przeciągnij zielone linie graniczne, aby objąć cały obraz mózgu. Ustaw odstępy między plastrami na 1 mm i ustaw głębokość końca na 18 mm. Wybierz opcję Compute Curvilinear.</li>
			<li>Przejdź do zakładki Punkty orientacyjne i wybierz opcję Konfiguruj punkty orientacyjne. Wybierz opcję Nowy, aby utworzyć punkt orientacyjny na rekonstrukcji. Umieść punkty orientacyjne na czubku nosa, grzbiecie nosa, lewym tragusie i prawym tragusie.</li>
			<li>Przejdź do karty Obiekty docelowe i wybierz pozycję Konfiguruj obiekty docelowe. Wybierz widok Krzywoliniowy mózg i cele. Za pomocą inspektora obierz na głębokość 5-7 mm.</li>
			<li>Postępuj zgodnie z wytycznymi Shah-Basak et al. (2018)14, Neggers et al. (2006)11 oraz Oliveri and Vallar (2009)39, aby zlokalizować górny zakręt skroniowy lub zakręt nadbrzeżny i umieść znacznik w tych miejscach.</li>
			<li>Umieść znacznik w miejscu, w którym dwie środkowe bruzdy spotykają się wzdłuż środkowej podłużnej szczeliny, aby uzyskać pozorowaną stymulację w wierzchołku.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Podczas pierwszej sesji znajdź spoczynkowy próg motoryczny pacjenta (może być wykonany przed lub po zadaniu behawioralnym).
	<ol>
		<li>Umieść fotografowaną osobę przed optyczną kamerą śledzącą i umieść na niej tracker za pomocą opaski na głowę lub okularów.</li>
		<li>Przymocuj trzy jednorazowe elektrody do prawej ręki i nadgarstka pacjenta.
		<ol>
			<li>Podłącz jedną elektrodę dyskową do pierwszej grzbietowej tkanki międzykostnej pacjenta. Przymocuj drugą elektrodę dyskową do drugiej kostki badanego na jego prawym palcu wskazującym. Przymocuj elektrodę uziemiającą do prawego nadgarstka fotografowanej osoby.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Podłącz te elektrody do adaptera elektrody, który wchodzi do oprogramowania śledzącego MEP.</li>
		<li>Otwórz projekt pacjenta w oprogramowaniu neuronawigacyjnym, wybierając opcję Nowa sesja online.</li>
		<li>Wybierz cele, które mają być stymulowane w tej sesji (Vertex, SMG, STG).</li>
		<li>Przejdź do zakładki Polaris i upewnij się, że urządzenie do śledzenia obiektów znajduje się w view aparatu.</li>
		<li>Przejdź do zakładki Rejestracja.</li>
		<li>Używając wskaźnika zarejestrowanego w oprogramowaniu neuronawigacyjnym, dotknij twarzy osoby badanej w tych samych miejscach, w których umieszczono punkty orientacyjne w kroku 2.1.2.5.
		<ol>
			<li>Kliknij opcję Próbka i przejdź do opcji Następny punkt orientacyjny, gdy wskaźnik zostanie prawidłowo umieszczony na głowie fotografowanej osoby dla każdego punktu orientacyjnego.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przejdź do zakładki Walidacja.</li>
		<li>Za pomocą wskaźnika dotknij obiektu w różnych miejscach na jego głowie i upewnij się, że celownik na ekranie pokrywa się z miejscem wskazywanym na obiekcie.
		<ol>
			<li>Jeśli nie są wyrównane, powtórz krok 2.2.8 i upewnij się, że wskaźnik jest umieszczony tak precyzyjnie, jak to możliwe.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przejdź do zakładki Perform (Wykonaj) i upewnij się, że wybrano pełny widok krzywoliniowy mózgu, aby eksperymentator mógł precyzyjnie zlokalizować obszary mózgu, które mają być celowane.</li>
		<li>Ustaw sterownik tak, aby był cewką TMS, która będzie używana.</li>
		<li>Podłącz ręczną cewkę TMS do maszyny TMS.</li>
		<li>Włącz maszynę TMS i ustaw na pojedynczy impuls. Ustaw odpowiednio intensywność stymulacji; W tym eksperymencie jako punkt wyjścia wykorzystano 65% wydajności maszyny.</li>
		<li>Umieść ręczną cewkę TMS po lewej stronie głowy badanego i stymuluj w korze ruchowej za pomocą pojedynczych impulsów TMS, aby zidentyfikować miejsce, które stymuluje BIZ. Pomocne może być posiadanie asystenta, który będzie obserwował palec badanego, aby określić, kiedy mięsień FDI drga z powodu stymulacji.</li>
		<li>Zmieniaj intensywność stymulacji, aż stymulacja wywoła MEP o napięciu co najmniej 50 mV dokładnie 5/10 razy, a będzie to spoczynkowy próg motoryczny (rMT).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Stymulacja między zadaniami
	<ol>
		<li>Powtórz kroki od 2.2.1 do 2.2.13, zastępując cewkę ręczną cewką TMS chłodzoną powietrzem.</li>
		<li>Ustaw parametry stymulacji na powtarzający się TMS z częstotliwością 1 Hz przez 20 minut (łącznie 1200 impulsów) z intensywnością 110% rMT zgodnie z parametrami ustalonymi przez Shah-Basak et al. (2018)15.</li>
		<li>Umieść chłodzoną powietrzem cewkę TMS z wbudowanym systemem chłodzenia na głowie badanego, celując w SMG lub STG w przypadku sesji pozorowanych lub Vertex w przypadku sesji pozorowanych (<silna klasa = "xfig">Rysunek 5).</li>
		<li>Kontynuuj stymulację.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Zadanie behawioralne VR
<ol>
	<li>Zainstaluj oprogramowanie pomocnicze.
	<ol>
		<li>Pobierz i zainstaluj oprogramowanie Pupil core ze strony internetowej Pupil Labs.</li>
		<li>Pobierz i zainstaluj program Unity 3D 2018.3 z witryny internetowej aparatu Unity.</li>
		<li>Pobierz i zainstaluj narzędzie OpenVR za pośrednictwem Unity Asset Store lub Steam.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Skonfiguruj sprzęt VR (np. HTC Vive Pro).
	<ol>
		<li>Umieść stacje bazowe po przeciwnych stronach pomieszczenia, zapewniając dobrą widoczność, i podłącz je do prądu.</li>
		<li>Naciśnij przycisk Kanał/Tryb z tyłu każdego czujnika, aby przełączać się między kanałami, aż jeden z nich zostanie ustawiony na kanał "b", a drugi na "c". Obie diody LED stanu powinny świecić na biało.</li>
		<li>Zainstaluj wkładkę lornetki Pupil Labs w telefonie HTC Vive Pro. Podłącz Link Box do komputera (zasilanie, USB-A i HDMI lub Mini DisplayPort).</li>
		<li>Podłącz zestaw słuchawkowy do Link Box. Wyreguluj górne i boczne paski na zestawie słuchawkowym. Dostosuj odległość obiektywu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uruchom SteamVR.
	<ol>
		<li>Uruchom SteamVR, klikając ikonę VR w prawym górnym rogu Steam.
		<ol>
			<li>Włącz kontrolery za pomocą przycisku zasilania.</li>
			<li>Na SteamVR kliknij Ustawienia | Sparuj nowe urządzenie, aby sparować każdy kontroler, postępując zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie.</li>
			<li>Kliknij Konfiguracja pokoju w menu SteamVR i postępuj zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uruchom oprogramowanie Pupil Core.</li>
	<li>Umieść zestaw słuchawkowy na głowie siedzącej osoby i daj jej oba kontrolery. Upewnij się, że paski są ciasne, ale wygodne. Upewnij się, że oba oczy są widoczne, potwierdzając wizualnie, że są wyśrodkowane w obrazach z kamery oprogramowania Pupil Core.</li>
	<li>Otwórz zadanie VR w edytorze Unity i naciśnij przycisk Odtwórz.</li>
	<li>Uruchom eksperyment.
	<ol>
		<li>Poproś fotografowaną osobę, aby patrzyła prosto przed siebie i kliknęła przycisk Tara kamery na ekranie.</li>
		<li>Kliknij przycisk Rozpocznij samouczek i poczekaj, aż temat zakończy samouczek. Tutorial składa się z instruktażu audio na temat działania kontrolera systemu VR, opisów i przykładów kwiatów symetrycznych (wabiących) i asymetrycznych (docelowych) oraz 1-minutowej sesji treningowej z niewielką liczbą kwiatów wabików i tarcz. Samouczek trwa 75-100 sekund, a dane dotyczące wydajności samouczka nie są zbierane.</li>
		<li>Gdy obiekt jest gotowy, kliknij przycisk Kalibruj śledzenie ruchu gałek ocznych.
		<ol>
			<li>Jeśli kalibracja się powiedzie, obiekt automatycznie rozpocznie zadanie. W przeciwnym razie powtórz krok 3.7.3.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Rozpocznij pierwszą próbę, klikając przycisk Następna próba. 
		UWAGA: Podczas zadania VR badani są umieszczani w wirtualnym lesie (<silna klasa="xfig">Rysunek 6). Trzy zakrzywione żywopłoty z bukszpanu tworzyły półkole w odległości sięgającej przed obiektem. Każda próba składała się z różnej liczby kwiatów, każdy z 16 płatkami, rozmieszczonych między żywopłotami w bezpośredniej linii wzroku (<silna klasa="xfig">Ryc. 7). Badani zostali poinstruowani, aby "wybrać" (przytrzymać kontroler nad kwiatem tak, aby kwiat się podświetlił, a następnie nacisnąć przycisk spustu palcem wskazującym) wszystkie asymetryczne kwiaty "docelowe" i pozostawić w spokoju wszystkie symetryczne kwiaty "wabiące". Każda próba zakończy się, gdy badanemu uda się zerwać wszystkie asymetryczne kwiaty docelowe, ale zakończy się również, jeśli badanemu skończy się czas (limit 2 minut) lub jeśli badany nieumyślnie zerwie wszystkie symetryczne kwiaty wabika. We wszystkich tych przypadkach pozostałe kwiaty na krzakach zostałyby usunięte, a eksperymentator zostałby poproszony o rozpoczęcie następnej próby.</li>
		<li>Poczekaj, aż pacjent przestanie aktywnie uczestniczyć w badaniu, a następnie powtórz krok 3.7.4, chyba że ukończono co najmniej 12 prób.</li>
		<li>Kliknij ponownie przycisk Odtwórz, aby zakończyć zadanie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Udało nam się wywołać i zmierzyć objawy USN odpowiednio za pomocą TMS i VR. Chociaż nie uzyskaliśmy znaczących wyników w porównaniu z próbami pozorowanymi, byliśmy w stanie porównać wiele wskaźników zaniedbania egocentrycznego (średni kąt głowy, czas spędzony na oglądaniu kwiatów w dowolnej półprzestrzeni) i zaniedbania allocentrycznego (wydajność w wyborze kwiatów z asymetrycznymi płatkami po lewej i prawej stronie) między różnymi grupami eksperymentalnymi i znaleźliśmy znaczące różnice w średnim kącie nachylenia głowy ...

Jednostronne zaniedbanie przestrzenne (USN) to syndrom charakteryzujący się nieuwagą lub bezczynnością po jednej stronie przestrzeni, który dotyka od 23 do 46% osób, które przeżyły ostry udar, najczęściej powodując uraz prawej półkuli mózgowej i powodując tendencję do ignorowania lewej strony przestrzeni i/lub ciała osoby, która przeżyła1,2. Chociaż większość pacjentów z USN doświadcza znacznego powrotu do zdrowia w krótkim okresie, subtelne objawy USN często utrzymują się3. USN może zwiększać ryzyko upadków pacjenta i utrudniać codzienne czynności2,4 Wykazano również, że negatywnie wpływa zarówno na wyniki motoryczne, jak i ogólne wyniki funkcjonalne5,6.
Deficyty w USN mogą być konceptualizowane jako istniejące w wielu wymiarach, np. czy dana osoba ignoruje jedną stronę przestrzeni w odniesieniu do własnego ciała (egocentryczne) czy w odniesieniu do bodźca zewnętrznego (allocentryczne)7,8,9, czy osoba nie jest w stanie skierować swojej uwagi (uwaga) lub działań (intencjonalnie) na jedną stronę przestrzeni10. Pacjenci często wykazują złożoną konstelację objawów, które można scharakteryzować wzdłuż więcej niż jednego z tych wymiarów. Uważa się, że ta zmienność zespołów USN wynika z różnego stopnia uszkodzenia określonych struktur neuroanatomicznych i sieci neuronalnych, które są złożone11. Zaniedbanie allocentryczne wiąże się z uszkodzeniami zakrętu kątowego (AG) i zakrętu skroniowego górnego (STG), podczas gdy tylna kora ciemieniowa (PPC), w tym zakręt nadbrzeżny (SMG), jest zaangażowana w przetwarzanie egocentryczne12,13,14,15. Uważa się, że zaniedbanie uwagi wiąże się ze zmianami w prawym IPL16, podczas gdy celowe zaniedbanie jest uważane za wtórne do uszkodzenia prawego płata czołowego17 lub zwojach podstawy18.
Kliniczna ocena USN opiera się obecnie na narzędziach neuropsychologicznych dostępnych na papierze. Te konwencjonalne narzędzia oceny mogą być mniej czułe niż bardziej zaawansowane technologicznie, co skutkuje błędną diagnozą lub niedostateczną diagnozą niektórych pacjentów z USN19. Lepsza charakterystyka deficytów resztkowych mogłaby ułatwić dostarczanie terapii pacjentom z łagodniejszym USN i potencjalnie poprawić ich ogólny powrót do zdrowia, ale taka charakterystyka wymagałaby bardzo czułych narzędzi diagnostycznych. USN stwarza podobne wyzwania w warunkach laboratoryjnych, gdzie może być trudno odizolować go od zaburzeń motorycznych i wzrokowych, które często towarzyszą USN wśród pacjentów po udarze.
Wirtualna rzeczywistość (VR) stanowi wyjątkową okazję do opracowania nowych narzędzi do diagnozowania i charakteryzowania USN. VR to multisensoryczne środowisko 3D przedstawione w pierwszej osobie z interakcjami w czasie rzeczywistym, w którym osoby są w stanie wykonywać zadania z udziałem obiektów ważnych ekologicznie20. Jest to obiecujące narzędzie do oceny USN; Możliwość precyzyjnego kontrolowania tego, co użytkownik widzi i słyszy, pozwala programistom prezentować użytkownikowi szeroką gamę wirtualnych zadań. Ponadto dostępne obecnie zaawansowane pakiety sprzętowe i programowe pozwalają na gromadzenie w czasie rzeczywistym wielu danych o działaniach użytkownika, w tym ruchach gałek ocznych, głowy i kończyn, znacznie przewyższając wskaźniki oferowane przez tradycyjne testy diagnostyczne21. Te strumienie danych są natychmiast dostępne, co otwiera możliwość dostosowania zadań diagnostycznych w czasie rzeczywistym w oparciu o wydajność użytkownika (np. ukierunkowanie na idealny poziom trudności dla danego zadania). Ta funkcja może ułatwić adaptację zadań do szerokiego zakresu dotkliwości obserwowanej w USN, co jest uważane za priorytet w rozwoju nowych narzędzi diagnostycznych dla USN22. Ponadto immersyjne zadania VR mogą powodować zwiększone obciążenie zasobów uwagi pacjentów23,24, co skutkuje zwiększoną liczbą błędów, co może ułatwić wykrycie objawów zaniedbania; Rzeczywiście, wykazano, że niektóre zadania VR mają zwiększoną czułość w porównaniu z konwencjonalnymi pomiarami papieru i ołówka USN24,25.
W tym badaniu, celem było stworzenie narzędzia do oceny, które nie wymaga specjalistycznej wiedzy z zakresu neurologii do działania i które może niezawodnie wykrywać i charakteryzować nawet subtelne przypadki USN. Zbudowaliśmy zadanie oparte na wirtualnej rzeczywistości, przypominające grę. Następnie wywołaliśmy zespół podobny do USN u zdrowych osób za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS), nieinwazyjnej techniki stymulacji mózgu, która wykorzystuje impulsy elektromagnetyczne emitowane z ręcznej cewki stymulacyjnej, które przechodzą przez skórę głowy i czaszkę osoby badanej i indukują prądy elektryczne w mózgu pacjenta, które stymulują neurony26,27. Technika ta została wykorzystana w badaniu USN przez innych13,17,28,29,30, choć według naszej wiedzy nigdy w połączeniu z narzędziem oceny opartym na VR.
Wielu badaczy już pracuje nad diagnostycznymi i terapeutycznymi zastosowaniami systemów VR. Ostatnie recenzje31,32 przeanalizował szereg projektów mających na celu ocenę USN za pomocą technik opartych na VR, a wiele innych badań w tym celu zostało opublikowanych33,34,35,36,37,38,39,40,41. Większość z tych badań nie wykorzystuje pełnego zestawu technologii VR, która jest obecnie dostępna na rynku konsumenckim (np. wyświetlacz montowany na głowie (HMD) i wkładki śledzące ruch gałek ocznych), ograniczając ich zbiory danych do mniejszej liczby łatwych do wymiernych wskaźników. Ponadto wszystkie te badania przeprowadzono na pacjentach z nabytym uszkodzeniem mózgu prowadzącym do USN, co wymagało metod przesiewowych w celu zapewnienia, że pacjenci mogą przynajmniej uczestniczyć w zadaniach oceny (np. z wyłączeniem pacjentów z dużymi deficytami pola widzenia lub zaburzeniami poznawczymi). Możliwe, że bardziej subtelne deficyty poznawcze, motoryczne lub wzrokowe przekroczyły próg tych metod przesiewowych, co może zakłócić wyniki tych badań. Możliwe jest również, że takie badania przesiewowe ukierunkowały próbki uczestników tych badań na określony podtyp USN.
Aby uniknąć uprzedzeń przesiewowych z poprzednich badań, zrekrutowaliśmy zdrowych uczestników i sztucznie symulowaliśmy objawy USN za pomocą standardowego protokołu TMS, który jest dobrze opisany w niedawnym manuskrypcie15, w celu wywołania allocentrycznych objawów podobnych do USN poprzez celowanie w STG i egocentrycznych objawów podobnych do USN, poprzez celowanie w SMG. Zaprojektowaliśmy to zadanie tak, aby aktywnie dostosowywać jego trudność do próby i różnicować różne podtypy USN, w szczególności objawy allocentryczne i egocentryczne. Użyliśmy również standardowych ocen USN na papierze i ołówku, aby formalnie wykazać, że deficyty, które wywołaliśmy za pomocą rTMS, są podobne do USN. Wierzymy, że metoda będzie przydatna dla innych badaczy, którzy chcą przetestować nowatorskie narzędzia VR do oceny i rehabilitacji USN.

<table><tbody><tr><td>Cewka AirFilm (AFC) Szybka wersja</td><td>Magstim</td><td>N/A</td><td>Chłodzona powietrzem cewka TMS</td></tr><tr><td>Alienware 17 R4 Laptop</td><td>Dell</td><td>N/A</td><td>NVIDIA GeForce GTX 1060 (pełna specyfikacja na https://topics-cdn.dell.com/pdf/alienware-17-laptop_users-guide_en-us.pdf)</td></tr><tr><td>Oprogramowanie do neuronawigacji BrainSight 2.0 TMS</td><td>Rogue Research Inc</td><td>Nie dotyczy</td><td>Oprogramowanie do kierowania neuronowego TMS</td></tr><tr><td>CED 1902 na białym tle przedwzmacniacz</td><td>Cambridge Electronic Design Limted</td><td>N/A</td><td>przedwzmacniacz EMG</td></tr><tr><td>CED Micro 401 mkII</td><td>Cambridge Electronic Design Limted</td><td>N/A</td><td>Wielokanałowa jednostka akwizycji danych przebiegowych</td></tr><tr><td>CED Signal 5</td><td>Cambridge Electronic Design Limted</td><td>N/A</td><td>Oprogramowanie do akwizycji i analizy danych oparte na przemiataniu. Służy do pomiaru reakcji motorycznych wywołanych przez TMS.</td></tr><tr><td>HTC Vive Binocular Add-on</td><td>Pupil Labs</td><td>N/A</td><td>HTC Vive, Vive Pro lub Vive Cosmos Dodatek do śledzenia ruchu gałek ocznych z 2 kamerami do obserwacji oczu 200 Hz.</td></tr><tr><td>Cewka zdalna Magstim D70</td><td>Magstim</td><td>N/A</td><td>Ręczna cewka TMS</td></tr><tr><td>Magstim Super Rapid 2 plus 1</td><td>Magstim</td><td>N/A</td><td>Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna</td></tr><tr><td>Unity 2018</td><td>Unity</td><td>N/A</td><td>wieloplatformowy silnik gier VR</td></tr><tr><td>Vive Pro</td><td>HTC Vive</td><td>N/A</td> system <td>sprzętowy VR z zewnętrznymi czujnikami ruchu; 1440x1600 pikseli na oko, częstotliwość odświeżania 90 Hz, 110&deg; Fov</td></tr></tbody></table>

narzędzia rzeczywistości wirtualnej do oceny jednostronnych zaniedbań przestrzennych: nowe możliwości gromadzenia danych

Virtual Reality Tools for Assessing Unilateral Spatial Neglect: A Novel Opportunity for Data Collection

Jednostronne zaniedbanie przestrzenne (USN) to syndrom charakteryzujący się nieuwagą lub bezczynnością po jednej stronie przestrzeni i dotyka od 23 do 46% osób, które przeżyły ostry udar. Diagnoza i charakterystyka tych objawów u poszczególnych pacjentów może być trudna i często wymaga wykwalifikowanego personelu klinicznego. Rzeczywistość wirtualna (VR) stwarza możliwość opracowania nowatorskich narzędzi oceny dla pacjentów z USN.
Naszym celem było zaprojektowanie i zbudowanie narzędzia VR do wykrywania i charakteryzowania subtelnych objawów USN, oraz testowanie narzędzia na osobach leczonych hamującą powtarzalną przezczaszkową stymulacją magnetyczną (TMS) obszarów korowych związanych z USN.
Stworzyliśmy trzy warunki eksperymentalne, stosując TMS do dwóch odrębnych regionów kory związanych z przetwarzaniem wzrokowo-przestrzennym - górnego zakrętu skroniowego (STG) i zakrętu nadbrzeżnego (SMG) - i zastosowaliśmy fikcyjny TMS jako kontrolę. Następnie umieściliśmy badanych w środowisku rzeczywistości wirtualnej, w którym poproszono ich o zidentyfikowanie kwiatów z bocznymi asymetriami kwiatów rozmieszczonych w krzakach w obu półprzestrzeniach, z dynamiczną regulacją trudności w oparciu o wyniki każdego badanego. 
Znaleźliśmy znaczące różnice w średnim odchyleniu głowy między osobami stymulowanymi w STG a tymi stymulowanymi w SMG i marginalnie znaczące efekty w średniej osi widzenia.
Technologia VR staje się coraz bardziej dostępna, przystępna cenowo i solidna, co stanowi ekscytującą okazję do tworzenia użytecznych i nowatorskich narzędzi podobnych do gier. W połączeniu z TMS narzędzia te mogą być wykorzystywane do badania specyficznych, izolowanych, sztucznych deficytów neurologicznych u zdrowych osób, dostarczając informacji do tworzenia narzędzi diagnostycznych opartych na VR dla pacjentów z deficytami spowodowanymi nabytym uszkodzeniem mózgu. To badanie jest pierwszym, o którym wiemy, w którym sztucznie wygenerowane objawy USN zostały ocenione za pomocą zadania VR.

Dane zostały zebrane od zdrowych osób z wykorzystaniem opisanego powyżej protokołu, aby zademonstrować, w jaki sposób różne zmienne możliwe do wyodrębnienia z zadania w rzeczywistości wirtualnej mogą być analizowane w celu wykrycia subtelnych różnic między grupami.
W niniejszym badaniu 7 osób (w tym 2 mężczyzn) ze średnim wiekiem 25,6 lat i średnim wykształceniem na poziomie 16,8 roku poddano trzem oddzielnym sesjom TMS. Badanyc...

Celem było zaprojektowanie, zbudowanie i pilotowanie nowatorskiego zadania w wirtualnej rzeczywistości, aby wykryć i scharakteryzować jednostronne zaniedbanie przestrzenne, syndrom dotykający 23-46% osób, które przeżyły ostry udar, rozszerzając rolę wirtualnej rzeczywistości w badaniu i leczeniu chorób neurologicznych.

Narzędzia rzeczywistości wirtualnej do oceny jednostronnych zaniedbań przestrzennych: nowe możliwości gromadzenia danych

Unilateral spatial neglect (USN) is a syndrome characterized by inattention to or inaction in one side of space and affects between 23-46% of acute stroke ...

Dzięki naszemu protokołowi badacze mogą zaprojektować i zweryfikować nowatorskie narzędzia rzeczywistości wirtualnej, aby pomóc w diagnozie i charakterystyce jednostronnego zaniedbania przestrzennego. Technika ta zapewnia szeroki wachlarz zbiorów danych do badania jednostronnych zaniedbań przestrzennych. Pozwala to również uniknąć możliwych efektów zakłócających obserwowanych w badaniach pacjentów z nabytym uszkodzeniem mózgu.Lepsza charakterystyka jednostronnego zaniedbania przestrzennego może ułatwić dostarczanie terapii pacjentom z subtelnymi, ale wciąż wyniszczającymi deficytami i potencjalnie poprawić ich ogólny powrót do zdrowia. Procedurę zademonstrują Sam Cason i Peter Schwab, naukowcy z mojego laboratorium. Aby wykonać test bisekcji linii, poproś badanego, aby usiadł przy stole naprzeciwko testera i zapewnij mu przybory do pisania oraz arkusz stymulacyjny, upewniając się, że arkusz jest umieszczony bezpośrednio przed badanym.Poinstruuj badanego, aby szybko i dokładnie przeciął każdą linię wydrukowaną na arkuszu bodźców jak najbliżej środka każdej linii, utrzymując głowę i ramiona wyśrodkowane tak bardzo, jak to możliwe. Aby wykonać test Bellsa, dostarcz badanemu arkusz bodźców testu Bellsa i poinstruuj badanego, aby zakreślił lub skreślił wszystkie dzwonki na arkuszu tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, utrzymując głowę i ramiona wyśrodkowane. Aby wykonać test anulowania gwiazdy, przedstaw badanemu arkusz bodźca, upewniając się, że jest on umieszczony bezpośrednio przed nim i poinstruuj badanego, aby zakreślił lub skreślił wszystkie gwiazdy na arkuszu bodźców tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, z wyśrodkowaną głową i ramionami.Aby wykonać test anulowania kręgu Otasa, należy dostarczyć badanemu arkusz bodźców do anulowania kręgu Otasa i poinstruować badanego, aby skreślił lub zakreślił wszystkie otwarte niepełne okręgi tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, z wyśrodkowaną głową i ramionami. Przed pierwszą sesją TMS prześlij skan 3TT1 MRI pacjenta do oprogramowania neuronawigacyjnego i stwórz reprezentację 3D mózgu pacjenta. Podczas pierwszej sesji poproś osobę, aby usiadła przed optyczną kamerą śledzącą i użyła opaski na głowę lub okularów, aby umieścić na niej tracker.Podłącz jedną jednorazową elektrodę dyskową do prawej grzbietowej kości międzykostnej pacjenta, jedną elektrodę dyskową do drugiej kostki pacjenta na prawym palcu wskazującym i jedną elektrodę masową do prawego nadgarstka, prawej ręki i nadgarstka pacjenta. Podłącz elektrody do adaptera elektrody, który wchodzi do programu śledzącego MEP i wybierz nową sesję online, aby otworzyć projekt pacjenta w oprogramowaniu neuronawigacyjnym. Wybierz cele, które mają być stymulowane w tej sesji i za pomocą wskaźnika zarejestrowanego w oprogramowaniu neuronawigacyjnym dotknij twarzy osoby badanej w tych samych miejscach, w których umieszczono punkty orientacyjne.Otwórz kartę walidacji w oprogramowaniu i użyj wskaźnika, aby dotknąć obiektu w różnych miejscach na głowie, upewniając się, że krzyżyk na ekranie pokrywa się z punktem wskazywanym na obiekcie. Podłącz ręczną cewkę TMS do maszyny TMS i włącz maszynę TMS. Ustaw instrument na pojedynczy impuls i ustaw odpowiednią intensywność stymulacji.Umieszczając ręczną cewkę TMS po lewej stronie głowy badanego, dostarczaj bodźce do kory ruchowej za pomocą pojedynczych impulsów TMS. Aby zidentyfikować miejsce, które stymuluje pierwszy grzbietowy międzykostny. Zmieniaj intensywność stymulacji, aż stymulacja wywoła MEP o napięciu co najmniej 50 miliwoltów, dokładnie pięć na 10 razy.Ta intensywność jest uważana za spoczynkowy próg motoryczny. Zastąp cewkę ręczną cewką chłodzoną powietrzem TMS z wbudowanym systemem chłodzenia ukierunkowanym na SMG lub STG dla sesji aktywnych lub wierzchołek dla sesji pozorowanych i ustaw parametry stymulacji na powtarzalny TMS z szybkością jednego herca przez 20 minut przy intensywności 110% progu silnika spoczynkowego. Następnie rozpocznij stymulację interesującego Cię celu.Aby wykonać test zachowania w rzeczywistości wirtualnej, umieść gogle VR na głowie siedzącej osoby tak, aby paski były ciasno, ale wygodnie zamocowane. Daj badanemu oba kontrolery i upewnij się, że oba oczy są widoczne, wizualnie potwierdzając, że są wyśrodkowane w obrazach z kamery w oprogramowaniu źrenicy. W edytorze aparatu Unity otwórz zadanie rzeczywistości wirtualnej i naciśnij przycisk odtwarzania.Poproś fotografowaną osobę, aby patrzyła prosto przed siebie i kliknęła przycisk aparatu do łez. Kliknij przycisk rozpocznij samouczek i poczekaj, aż temat zakończy samouczek. Gdy pacjent skończy, kliknij przycisk kalibracji śledzenia ruchu gałek ocznych i kliknij następną próbę, aby rozpocząć pierwszą próbę.Gdy badany zakończy próbę, kliknij ponownie przycisk odtwarzania, aby zakończyć zadanie. W tej analizie zbadano średni kąt nachylenia głowy, aby określić, czy zadanie w rzeczywistości wirtualnej było wystarczająco czułe, aby zidentyfikować różnicę między grupami SMG i STG. Analiza ANCOVA dotycząca różnic w kącie nachylenia głowy między grupami wykazała istotną różnicę w wynikach zmiany kąta głowy między grupami przed i po TMS.To odkrycie z zadania w wirtualnej rzeczywistości jest zgodne z wynikami tradycyjnego zadania z użyciem papieru i ołówka, ponieważ oba wykazały wzorzec, w którym grupa SMG mogła mieć subtelne zaniedbanie i patrzeć bardziej w prawo w porównaniu z grupą STG. Aby konkretnie ocenić oznaki zaniedbania allocentrycznego na indywidualnym poziomie docelowym, kwiaty można oddzielić na podstawie tego, która strona kwiatu zawiera wadliwe płatki. W tej analizie uczestnicy grupy SMG mieli tendencję do patrzenia dalej w prawo na wyższy kąt kwiatu do głowy podczas wyszukiwania krótkiego płatka po prawej stronie kwiatu w porównaniu z kątem obserwowanym, gdy krótkie płatki znajdowały się po lewej stronie kwiatu.Kiedy analizowano średnią liczbę sekund, przez które uczestnicy patrzyli na każdy kwiat, nie zaobserwowano znaczącej różnicy w średnim wyniku zmiany kąta głowy między grupami SMG i STG. Metoda ta jest ograniczona subtelnymi efektami klinicznymi osiąganymi dzięki powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Dlatego kluczowe znaczenie mają odpowiednie parametry stymulacji w ukierunkowaniu na obszar korowy.

virtual-reality-tools-for-assessing-unilateral-spatial-neglect-novel

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Wyzwaniem dla udowodnienia skuteczności leczenia zaburzeń poznawczych w schizofrenii jest znalezienie optymalizującego pomiaru umiejętności związanych z codziennym funkcjonowaniem. Narzędzie do oceny zdolności funkcjonalnej rzeczywistości wirtualnej (VRFCAT) to interaktywny, komputerowy pomiar oparty na grach, mający na celu umiejętności związane z codziennym funkcjonowaniem, w tym upośledzenie wyjściowe i zmiany związane z leczeniem.

Opracowanie oceny umiejętności życia codziennego w wirtualnej rzeczywistości

Zaprojektowaliśmy test rzeczywistości wirtualnej do oceny instrumentalnych czynności życia codziennego (IADL) za pomocą systemu przechwytywania ruchu. Proponujemy szczegółową analizę kinematyczną w celu interpretacji różnych ruchów uczestnika, w tym trajektorii, odległości ruchu i czasu do ukończenia, aby ocenić możliwości IADL.

Pomiar kinematyki codziennych ruchów za pomocą systemów przechwytywania ruchu w rzeczywistości wirtualnej

Ten artykuł opisuje metodę przeprowadzania eksperymentów dla wielu użytkowników w zakresie podejmowania decyzji i nawigacji za pomocą sieciowego laboratorium komputerowego.

Sieciowy pulpit wirtualnej rzeczywistości do eksperymentów z nauką o decyzjach i nawigacji z wieloma uczestnikami

Eksperymenty wirtualnej rzeczywistości (VR) mogą być trudne do przeprowadzenia i wymagają skrupulatnego planowania. Protokół ten opisuje metodę projektowania i realizacji eksperymentów VR, które zbierają dane fizjologiczne od uczestników. Framework EVE (Experiments in Virtual Environments) jest wykorzystywany do przyspieszenia tego procesu.

Eksperymenty w wirtualnej rzeczywistości ze środkami fizjologicznymi

Ten eksperymentalny protokół demonstruje zastosowanie terapii adaptacyjnej wirtualnego pryzmatu (VPAT) u zdrowych dorosłych oraz związek między VPAT a funkcjonalną spektroskopią bliskiej podczerwieni w celu określenia wpływu VPAT na aktywację kory mózgowej. Wyniki sugerują, że VPAT może być wykonalny i może wywoływać podobną adaptację behawioralną, jak konwencjonalna terapia adaptacyjna pryzmatu.

Terapia adaptacyjna wirtualnego pryzmatu: protokół walidacji u zdrowych osób dorosłych

Wirtualna rzeczywistość (VR) to potężne, ale niedostatecznie wykorzystywane podejście do rozwoju diagnostyki i leczenia chorób neurologicznych. Platforma zakupowa Cleveland Clinic Virtual Reality łączy najnowocześniejsze treści VR z wielokierunkową bieżnią w celu ilościowego określenia instrumentalnych czynności życia codziennego - proponowanego markera prodromalnego choroby neurologicznej.

Immersyjna platforma zakupowa Cleveland Clinic w wirtualnej rzeczywistości do oceny kluczowych czynności życia codziennego

Tutaj prezentujemy uproszczoną konfigurację sprzętu i oprogramowania open-source do badania uczenia przestrzennego myszy za pomocą wirtualnej rzeczywistości (VR). System ten wyświetla wirtualną ścieżkę liniową do myszy z ograniczeniem głowy działającej na kole, wykorzystując sieć mikrokontrolerów i komputer jednopłytkowy z łatwym w użyciu pakietem oprogramowania graficznego Python.

System rzeczywistości wirtualnej typu open source do pomiaru uczenia się przestrzennego u myszy z unieruchomioną głową

Tutaj prezentujemy nowatorskie, krótkie i aktywne zadanie z nawigacji przestrzennej, które ocenia zarówno zdolność nawigacji przestrzennej, jak i pamięci epizodycznej. Co ważne, nawigacja przestrzenna i pamięć epizodyczna były ze sobą powiązane, a to zadanie wykazało wrażliwość na ćwiczenia.

Ocena nawigacji przestrzennej człowieka w przestrzeni wirtualnej i jej wrażliwości na ćwiczenia

Prezentujemy rozwój struktury wyświetlania zależnej od spojrzenia, przeznaczonej do badań percepcyjnych i okoruchowych symulujących utratę widzenia centralnego. Ramy te są szczególnie podatne na adaptację do badania kompensacyjnych strategii behawioralnych i okoruchowych u osób doświadczających zarówno symulowanej, jak i patologicznej utraty widzenia centralnego.

Ramy wyświetlania zależne od spojrzenia do badań nad uczeniem się percepcyjnym z symulowaną utratą widzenia centralnego

Opisujemy technikę utrzymania oksygenacji i wentylacji z wykorzystaniem rurki endotrachealnej wprowadzonej przez nos do poziomu nosogardzieli, przy jednoczesnym uszczelnieniu ust i nozdrzy w celu przeprowadzenia skutecznej wentylacji z dodatnim ciśnieniem.

Nowoczesna technika ratunkowa w przypadku trudnej intubacji i trudnej wentylacji

Poznaj narzędzia rzeczywistości wirtualnej do diagnozowania jednostronnego zaniedbania przestrzennego u pacjentów po udarze. Metoda ta umożliwia precyzyjną ocenę deficytów i poprawę wyników terapeutycznych.

Narzędzia rzeczywistości wirtualnej do oceny jednostronnych zaniedbań przestrzennych: nowe możliwości gromadzenia danych

Przeglądaj więcej filmów