Artigo de método

Programa de móvel baseado em jogo de realidade Virtual para a reabilitação de derrame de extremidade superior

DOI:

10.3791/56241

⸱

8 de março de 2018

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

Neste artigo

Resumo

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Aqui, apresentamos um protocolo para desenvolver e aplicar um programa móvel baseado em jogo de realidade virtual para a recuperação da disfunção do membro superior em pacientes com acidente vascular cerebral. O presente estudo mostra que o programa móvel é viável e eficaz promove a recuperação do membro superior em pacientes com AVC.

Resumo

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Reabilitação de AVC requer terapia repetitiva, intensiva, orientada. Realidade virtual (VR) tem o potencial para satisfazer esses requisitos. Terapia baseada no jogo pode promover o engajamento dos pacientes em terapia de reabilitação como uma mais interessante e uma ferramenta motivadora. Dispositivos móveis, como smartphones e tablet PCs podem fornecer terapia personalizada baseado em casa, com comunicação interativa entre pacientes e médicos. Neste estudo, foi desenvolvido um programa reabilitação de extremidade superior VR móvel usando aplicativos de jogos. Os resultados do estudo mostram que o programa VR móvel baseados em jogo efetivamente promove a recuperação de extremidade superior em pacientes com acidente vascular cerebral. Além disso, os pacientes completaram duas semanas de tratamento, usando o programa sem efeitos adversos e foram geralmente satisfeitos com o programa. Este móvel baseado em jogo VR extremidade superior programa de reabilitação pode substituir algumas peças da terapia convencional que são entregues a um pelo terapeuta ocupacional. Neste tempo-eficiente, fácil de implementar e clinicamente eficaz programa seria uma ferramenta boa candidata para telereabilitação para a recuperação da extremidade superior em pacientes com acidente vascular cerebral. Pacientes e terapeutas podem colaborar remotamente através destes programas de reabilitação de saúde enquanto reduz custos económicos e sociais.

Introdução

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Acidente vascular cerebral é uma das causas mais comuns de deficiência neurológica em adultos. Recuperação de imparidade após um acidente vascular cerebral é geralmente incompleto, e aproximadamente 50% dos pacientes são deixados com deficiência, tornando-os dependentes dos outros1. Em particular, disfunção do membro superior torna dependentes dos outros para obter assistência com atividades do diário viver (ADL)2sobreviventes de acidente vascular cerebral. Recuperar as funções perdidas nas extremidades superiores pode ser mais difíceis de alcançar do que retornar a função normal de deambulação para as extremidades inferiores. Embora o movimento de extremidade inferior bilateral é indispensável para a locomoção, pacientes podem executar ADL com movimento unilateral da extremidade superior. Isto leva a um fenômeno de não-uso aprendido do membro afetado3. Este fenômeno é um obstáculo para a reabilitação da extremidade superior em sobreviventes de acidente vascular cerebral. Portanto, uma quantidade enorme de pesquisa está voltada para a recuperação de função do membro superior. Estudos evidenciaram a importância da prática extensiva e repetitivas tarefas específicas de formação,4,5,6.

Tecnologia de realidade virtual (VR) foi recentemente introduzida no campo de reabilitação7. VR permite aos usuários interagir com um ambiente simulado e receber feedback contínuo, imediata, relacionado ao desempenho. VR tem o potencial para aplicar conceitos básicos de neurorreabilitação em pacientes com AVC, tais como treinamento intensivo, repetitivas e orientada a tarefas8. Especificamente, não-imersiva VR não requer hardware especial ou gráficos de alto nível de desempenho. Portanto, não-imersiva VR é um bom candidato para a prestação de um programa de tratamento de baixo custo, onipresente e interessante. Estudos anteriores usados computadores, monitores e dispositivos especiais, tais como consoles, luvas de sensor, alegria-varas e sistemas de jogos comerciais para não-imersiva VR9. Custos mais elevados de start-up e espaço suficiente eram obrigatórias para o uso de tais sistemas. Recentemente, ferramentas de baixo custo, tais como dispositivos de jogos comerciais, têm sido utilizadas para desenvolver a nova reabilitação sistemas10,11. No entanto, os consoles com sensores nesses dispositivos não suficientemente pequeno e leve para transportar. No entanto, para melhorar a popularidade do não-imersiva VR como um método de tratamento do acidente vascular cerebral da extremidade superior e criar um ambiente ubíquo de reabilitação para os sobreviventes do acidente vascular cerebral, são necessárias ferramentas portáteis e de baixo custo.

Além disso, baseado no jogo de terapia pode ser uma boa opção para reabilitação de acidente vascular cerebral. Muitos pacientes se queixam de que terapia ocupacional convencional (OT) para recuperação de função do membro superior é chato e monótono12,13. Por conseguinte, uma ferramenta mais interessante e motivadora para a terapia é necessária para promover o engajamento dos pacientes em treinamento de reabilitação. Muitos estudos que envolvem o uso de jogos comerciais foram realizados14,15,16. No entanto, os jogos usados não direcionar o movimento desejado da extremidade superior em pacientes com acidente vascular cerebral, e falta-lhes especial atenção para a espasticidade que possam estar presente após um derrame.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um programa VR móvel baseado em jogo e seu uso para pacientes que sofreram um acidente vascular cerebral e sofrem de disfunção do membro superior (Figura 1).

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Protocolo

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O estudo foi aprovado pela Seoul National University Bundang Hospital institucional Review Board, e todos os participantes deram consentimento escrito antes de triagem.

1. jogo de conteúdo desenvolvimento

Nota: O programa de realidade virtual móvel baseado no jogo da extremidade superior para pacientes com acidente vascular cerebral (MoU-reabilitação) consiste em aplicativos de jogos móveis.

  1. Instale o studio e o ambiente de desenvolvimento usando uma linguagem de programação.
  2. Recolha de dados sobre x, y e z-axis locais dos movimentos dos pacientes através de sensores internos do smartphone.
  3. Aloca armazenamento para dados sobre o movimento, localização e velocidade com o seguinte código-fonte:
    float [] gravity_data = float novo [3];
    float [] accel_data = float novo [3];
    float [] m_acc_data = float novo [3];
    Alfa de flutuador final = (float) 0.8;
    Reunir dados medidos pelo sensor interno com o seguinte código-fonte.
    SensorManager sm = getSystemService(SENSOR_SERVICE) (SensorManager);
    Sensor mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
  4. Enviar os dados para o tablet PC após processamento através da conexão sem fio de curta distância para exibir imagem x, y e z-coordenadas como imagens na tela.
  5. Desenha todos os aplicativos de jogos para melhorar a força, resistência, variedade de movimento, controle, velocidade e precisão de movimento na extremidade superior.
    Nota: Fisiatras credenciadas (médicos de medicina de reabilitação) e terapeutas ocupacionais se reuniram e discutiram que manobras terapêuticas seria apropriadas transformar em programas de jogos. Movimentos em cada junta era um alvo com base nos métodos convencionais de terapia ocupacional que promovem a recuperação da função do membro superior e melhorar a força, resistência, variedade de movimento, controle, velocidade e precisão de movimento na extremidade superior
  6. Recomenda-se de aplicativos de jogos para cada paciente de acordo com sua função da extremidade superior, medido pela fase Brunnström.
    Nota: O estágio de Brunnström (B-estágio) para o braço e mão avalia os estágios de recuperação da extremidade superior (1 = flácido, sem movimentos voluntários; 7 = função normal)16. Por exemplo, pacientes categorizados como Brunnström fase 1 aplicações utilizadas que induzem movimentos de flexão/extensão do ombro com o auxílio do braço não afetado. Pacientes categorizados como Brunnström estágio 5 aplicações que exigem um controle preciso dos movimentos.
  7. Ajuste o nível de dificuldade do jogos aplicações individualmente, alterando a velocidade, tempo de manutenção para a postura específica e a amplitude de movimento de acordo com a gravidade da disfunção da extremidade superior. Veja os exemplos com informações detalhadas como abaixo (Figura 2).

2. estudo Design

Nota: Um julgamento quasi-randomizado, duplo-cego e controlado foi conduzido para avaliar a viabilidade e a eficácia do programa. Os participantes que (1) foram diagnosticados com acidente vascular cerebral isquêmico; (2) tinha a habilidade de seguir um comando de uma etapa; (3) tinha a estabilidade médica para participar na reabilitação ativa e (4) tinha deficiência de extremidade superior, foram incluídos. Pacientes foram excluídos se (1) tiveram o delirium, confusão, ou outros problemas graves de consciência, (2) sofridos de condições médicas não controladas, (3) foram capazes de seguir os comandos por causa do prejuízo cognitivo grave, (4) tinha um distúrbio visual e (5 ) tinha equilíbrio pobre sentado. Os participantes foram recrutados no hospital universitário.

  1. Para tornar os participantes completamente cegos para a atribuição do grupo, atribuí-los ao grupo experimental ou controle por período de admissão porque os participantes necessários para dividir o quarto de OT.
  2. Certifique-se de que os pacientes no grupo de intervenção receberam 30 min de OT convencional e 30 min do móvel baseado em jogo VR extremidade superior reabilitação programa usando um smartphone e um tablet PC.
  3. Certifique-se de que os pacientes no grupo controle receberam convencional OT sozinho durante 1 h por dia.
    Nota: O programa de reabilitação para ambos os grupos consistiu de 10 sessões de terapia, 5 dias por semana, durante 2 semanas.
  4. Educa os pacientes no grupo de intervenção sobre como usar o programa na primeira sessão de tratamento, embora cada jogo aplicativo fornecido instruções breves no início. Certifique-se de que os pacientes usado o programa por 30 min por conta própria durante o estudo.
  5. Avalie as medidas de resultado, no início, no final do tratamento e em um acompanhamento de um mês.
  6. Deixe um único avaliador cego quem é um experiente terapeuta ocupacional executar todas as avaliações clínicas durante todas as sessões de testes.
    Nota: A medida de desfecho primário foi a avaliação de Fugl-Meyer da extremidade superior (FMA-UE), que mede a função motora do braço dos pacientes hemiparéticos (0 = menor pontuação; 66 = maior pontuação). 17 o desfecho secundário foi avaliado pela fase Brunnström (estágio B) para o braço e mão e muscular manual testes (0 – 5).

3. uso de programa de reabilitação do VR móvel baseado no jogo da extremidade superior

  1. Tenho o participante sente-se sobre a mesa.
  2. Colocar o tablet PC em cima da mesa e ligue o tablet PC.
  3. Ligar o smartphone e ativar a conexão sem fio de curta distância no smartphone.
  4. Selecione o aplicativo jogo sobre o tablet PC tocando a tela do tablet PC.
  5. Permitem a conexão sem fio de curta distância sobre o tablet PC e conectar o smartphone.
  6. Coloque o smartphone na braçadeira e anexar a braçadeira para a parte superior do braço ou antebraço usando uma braçadeira smartphone comercialmente disponível de acordo com o movimento desejado.
  7. Escolha a versão básica ou a versão personalizada.
  8. Selecione a velocidade do jogo, tempo, um número de movimentos do alvo e a realização esperada do jogo na tela sensível ao toque do tablet PC na versão personalizada de acordo com a habilidade dos participantes.
  9. Deixe o participante toque no botão Iniciar. Pergunta o participante a tomar uma postura seguindo os comandos do jogo. Mova a máxima amplitude de movimento para calibração.
  10. Comece a jogar o jogo e mover para o próximo jogo quando o jogo acaba (geralmente 5-10 min longa).
    1. Jogo de "Guarda do pote de mel"
      Nota: Este jogo destina-se o movimento de flexão e extensão do cotovelo.
      1. Pedir aos pacientes para vencer um urso do pote de mel por atirar maçãs usando o movimento da articulação do cotovelo.
      2. Deixe o paciente jogar maçãs quando o cotovelo flexionado é estendido.
      3. Ajuste o nível de dificuldade, o local onde aparece o urso e a velocidade em que um urso novo aparece com base na faixa disponível de movimento e velocidade do movimento na articulação do cotovelo do paciente.
    2. Jogo de "Proteger o coelhinho"
      Nota: Este jogo destina-se ao movimento de abdução e adução do ombro.
      1. Pedir aos pacientes para proteger o coelhinho por captura de pedras com uma rede usando o movimento da articulação do ombro.
      2. Certifique-se de que a rede se move quando o ombro aduzido é raptado.
      3. Ajuste o nível de dificuldade, o local onde a pedra aparece e a velocidade com que uma nova pedra aparece baseia a gama disponível de movimento e velocidade de movimento na articulação do ombro do paciente.
    3. Jogo de "Apagar incêndio"
      Nota: Este jogo destina-se a abdução do ombro e adução ou ombro flexão e extensão.
      1. Pedir aos pacientes para apagar o fogo com a mangueira de água através da janela; a mangueira de água se move de acordo com o movimento do ombro.
      2. Certifique-se de que a mangueira de água move-se direita e esquerda e cima e para baixo de acordo com o movimento da articulação do ombro; o tempo necessário para apagar o fogo depende do tamanho do incêndio.
      3. Ajuste o nível de dificuldade pela localização onde aparece o fogo, a velocidade com que um fogo novo aparece, e o tamanho do fogo baseia a gama disponível de movimento e a velocidade e a resistência do movimento da articulação do ombro do paciente.
    4. Jogo "Splash de flores"
      Nota: Este jogo destina-se a abdução do ombro e adução, flexão de cotovelo e extensão ou movimento de pronação e supinação do punho.
      1. Pedir aos pacientes para a semente em movimento com um regador de água pelo movimento da articulação e faz as flores florescerem.
      2. Certifique-se que quando a semente se move, a rega segue de acordo com o movimento da articulação.
      3. Ajuste o nível de dificuldade, a velocidade de movimento da semente em relação a precisão e a velocidade de movimento.
  11. Controlar os movimentos da extremidade superior dos pacientes pelos sensores internos (acelerômetro, giroscópio) do smartphone e transferir informações sobre o movimento para o tablet PC através da conexão sem fio de curta distância.
  12. Fornece feedback visual e auditivo para pacientes em seus movimentos, com a exposição sobre o tablet PC.
  13. Demonstre o verdadeiro mérito do jogo em comparação com a realização do esperado no final do jogo.

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Resultados

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Um total de 24 pacientes foram matriculados e atribuído para o controle ou o grupo experimental (tabela 1). Uma melhoria maior o FMA-UE, B-estágio, e o teste muscular manual foi encontrado após o tratamento com o móvel baseado em jogo VR extremidade superior programa de reabilitação do que com a terapia convencional (Figura 3). O efeito foi mantido até o acompanhamento de um mês. Isto significa que MoU-reabilitação não foi inferior à terapia ...

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Discussão

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Pacientes com AVC geralmente têm deficiências relacionadas com deficiências motor devido à recuperação de motor incompleta. Tais deficiências, tempo de viagem longa para uma clínica, ou dificuldades socioeconômicas pode impedir o acesso dos doentes a terapia de reabilitação adequada. Um programa de cuidados de saúde ubíqua (u-saúde) pode ser uma boa opção para remover essas barreiras. Como parte de um programa u-saúde, um programa de reabilitação de VR baseado no jogo móvel foi desenvolvido para a recuperação do membro s...

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Divulgações

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Todos os autores não declaram nenhum conflito de interesses.

Agradecimentos

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Esta pesquisa foi apoiada por concessão n ° 06-2013-105 do fundo de investigação SK Telecom. Este trabalho foi financiado pelo fundo de pesquisa da Universidade de Soonchunhyang.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Galaxy Note 10.0SamsungGalaxy Note 10.0Tablet PC
Galaxy S2SamsungGalaxy S2Smartphone
BluetoothBluetooth SIGBluetooth conexãosem fio de curta distância 
Linguagem de programaçãoJavaOracle

Referências

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  1. Segal, M. E., Whyte, J. Modeling case mix adjustment of stroke rehabilitation outcomes. American journal of physical medicine & rehabilitation. 76 (2), 154-161 (1997).
  2. Gresham, G. E., et al. Residual disability in survivors of stroke--the Framingham study. N Engl J Med. 293 (19), 954-956 (1975).
  3. Taub, E., et al. Technique to improve chronic motor deficit after stroke. Arch Phys Med Rehabil. 74 (4), 347-354 (1993).
  4. Richards, L., Pohl, P. Therapeutic interventions to improve upper extremity recovery and function. Clin Geriatr Med. 15 (4), 819-832 (1999).
  5. Arya, K. N., et al. Meaningful task-specific training (MTST) for stroke rehabilitation: a randomized controlled trial. Top Stroke Rehabil. 19 (3), 193-211 (2012).
  6. Boyd, L. A., Vidoni, E. D., Wessel, B. D. Motor learning after stroke: is skill acquisition a prerequisite for contralesional neuroplastic change? Neuroscience letters. 482 (1), 21-25 (2010).
  7. Laver, K. E., George, S., Thomas, S., Deutsch, J. E., Crotty, M. Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database Syst Rev. (2), CD008349(2015).
  8. Saposnik, G., Levin, M., Outcome Research Canada Working, G. Virtual reality in stroke rehabilitation: a meta-analysis and implications for clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
  9. Lohse, K. R., Hilderman, C. G., Cheung, K. L., Tatla, S., Van der Loos, H. F. Virtual reality therapy for adults post-stroke: a systematic review and meta-analysis exploring virtual environments and commercial games in therapy. PLoS One. 9 (3), e93318(2014).
  10. Venugopalan, J., Cheng, C., Stokes, T. H., Wang, M. D. Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013 35th Annual International Conference of the IEEE. , IEEE. 4625-4628 (2013).
  11. Sin, H., Lee, G. Additional virtual reality training using Xbox Kinect in stroke survivors with hemiplegia. Am J Phys Med Rehabil. 92 (10), 871-880 (2013).
  12. Joo, L. Y., et al. A feasibility study using interactive commercial off-the-shelf computer gaming in upper limb rehabilitation in patients after stroke. Journal of rehabilitation medicine. 42 (5), 437-441 (2010).
  13. Chang, Y. -J., Chen, S. -F., Huang, J. -D. A Kinect-based system for physical rehabilitation: A pilot study for young adults with motor disabilities. Research in developmental disabilities. 32 (6), 2566-2570 (2011).
  14. Chen, M. H., et al. A controlled pilot trial of two commercial video games for rehabilitation of arm function after stroke. Clin Rehabil. 29 (7), 674-682 (2015).
  15. Saposnik, G., et al. Effectiveness of Virtual Reality Exercises in STroke Rehabilitation (EVREST): rationale, design, and protocol of a pilot randomized clinical trial assessing the Wii gaming system. Int J Stroke. 5 (1), 47-51 (2010).
  16. Saposnik, G., et al. Effectiveness of virtual reality using Wii gaming technology in stroke rehabilitation: a pilot randomized clinical trial and proof of principle. Stroke. 41 (7), 1477-1484 (2010).
  17. Brunnstrom, S. Motor testing procedures in hemiplegia: based on sequential recovery stages. Phys Ther Sport. 46 (4), 357-375 (1966).
  18. Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties. Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
  19. Ma, H. -I., et al. Effects of virtual reality training on functional reaching movements in people with Parkinson's disease: a randomized controlled pilot trial. Clinical Rehabilitation. 25 (10), 892-902 (2011).
  20. Reiterer, V., Sauter, C., Klösch, G., Lalouschek, W., Zeitlhofer, J. Actigraphy-a useful tool for motor activity monitoring in stroke patients. European neurology. 60 (6), 285-291 (2008).
  21. Gebruers, N., Vanroy, C., Truijen, S., Engelborghs, S., De Deyn, P. P. Monitoring of physical activity after stroke: a systematic review of accelerometry-based measures. Archives of physical medicine and rehabilitation. 91 (2), 288-297 (2010).

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