Name: Medir a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em realidade Virtual (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Aprenda a medir a cinemática dos movimentos de vida diária usando sistemas de captura de movimento em realidade virtual. Este método auxilia no diagnóstico precoce de demência e comprometimento cognitivo leve.

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K.S. e A.L. contribuam igualmente. Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de pesquisa de ciência básica através da nacional Research Foundation de Coreia (NRF) financiado pelo Ministério da ciência, TIC & futuro planejamento (NRF-2016R1D1A1B03931389).

Todos os procedimentos experimentais descritos aqui foram aprovados pela institucional Review Board de Hanyang University, de acordo com a declaração de Helsinque (HYI-15-029-2). 6 controles saudáveis (4 machos e 2 fêmeas) e 6 pacientes MCI (3 machos e 3 fêmeas) foram recrutados de um hospital terciário, Hanyang University Hospital.
1. recrutar participantes
<ol><li>Recrute pacientes MCI (ou seja, capacidades IADL prejudicadas) e controles saudáveis (ou seja, capacidades IADL normais) com idade entre 70-80 anos.</li>
	<li>Com a ajuda de um neurologista com mais de 10 anos de experiência clínica, rever a história médica dos pacientes e excluir pacientes com histórico de doenças neurológicas/psiquiátricas ou cirurgia cerebral. Nota: Use os seguintes testes neuropsicológicos: Mini Mental estado demência-exame de rastreio, coreano Instrumental atividades de diário viver, livre e seletiva Cued lembrando teste, Digit Span teste-para diante/para trás, Trail fazendo teste-A/B13 e os critérios de Albert et al . 14 para diagnosticar MCI.</li>
</ol>2. Instale o Software VR e conectar computadores
<ol><li>Configure o hardware na sala dedicada semelhante a Figura 1. Realizar este protocolo em um tamanho de uma sala virtual ambiente envolvente (4 x 2.5 x 2.5 m3) contendo 4 computadores, 4 estereoscópico tridimensional (3D) projetores e 8 câmeras de controle de movimento para rastrear a posição e orientação da mão dominante e cabeça durante as duas tarefas IADL. Nota: As tecnologias VR usadas neste artigo são hardware e software que oferecem experiências 3D imersivas e interativas, por que eventos e objetos realistas podem ser apresentados em um ambiente virtual. Os detalhes de hardware e software são descritos na Tabela de materiais.</li>
	<li>Certifique-se de que todos os computadores estão equipados com o software necessário (pacote redistribuível do Visual Studio 2012 (x86), DirectX e MiddleVR ou equivalente). Para MiddleVR, ou seja, software de middleware, verifique o site de15 para obter as últimas versões das bibliotecas para os dispositivos de entrada, estereoscopia, clustering e interações.</li>
	<li>Conecte computadores para projetores 3D estereoscópicas. Configurações gráficas são 1920 x 1080 pixels de resolução.</li>
	<li>Crie um grupo doméstico 10 de Windows para se conectar os 4 computadores a uma rede doméstica. No computador principal, crie uma pasta e compartilhá-lo com outros computadores do grupo doméstico.</li>
	<li>No computador principal, inicie o software de middleware. Clique em "Cluster". Defina o computador primário como um servidor e outros computadores como clientes. Isso sincronizará o estado de todos os dispositivos. Clique o botão "nós 3D". Especifica a posição, orientação e tamanho de tela do ambiente virtual.</li>
	<li>Completar as configurações com base no site15 e salve o arquivo de configuração.</li>
</ol>3. criar sistemas de captura de movimento em um ambiente Virtual
<ol><li>Monte 8 câmeras de controle de movimento em um ambiente virtual para cobrir totalmente o volume de captura. Fixe as câmeras bem para que eles permaneçam estacionários durante a captura. Certifique-se de objetos em um ambiente virtual será visíveis pelo menos 2 câmeras em todos os momentos.</li>
	<li>Instale o software OptiTrack motivo, ou seja, software de captura de movimento, no computador principal utilizando o manual de instalação16. Conecte o computador primário com os sistemas de captura de movimento com cabos Ethernet de categoria 6.</li>
	<li>Calibre os sistemas de captura de movimento com as seguintes etapas, conforme detalhado no manual software16.<ol>
<li>Remova todas as reflexões estranhas ou marcadores desnecessários o volume de captura.</li>
		<li>Clique no botão "Máscara visível" para mascarar reflexos indesejados ou interferência do ambiente.</li>
		<li>Clique no botão "Iniciar revistando". Use a varinha de calibração para apoiar a captura de quadros de amostra para calcular as respectivas posições e orientações no espaço 3D.</li>
		<li>Clique no botão "Calcular" para calibrar o sistema usando amostras coletadas.</li>
		<li>Verificar os resultados de calibração (em ordem de pior para melhor): pobres, justo, bom, ótimo, excelente e excepcional. Se o resultado é melhor do que grande, clique no botão "Aplicar". Se não, clique no botão "Cancelar" e repita o processo de inspecção.</li>
		<li>Coloque o esquadro de calibração dentro do espaço 3D, onde você quer que a origem esteja situado. Clique em "Definir plano de chão" para estabelecer uma origem do sistema de coordenadas 3D controladas.</li>
		<li>Selecione o associado marcadores reflexivos para a mão dominante e a cabeça. Clique no botão de "Corpo rígido" e, em seguida, clique no botão "Criar do selecionado marcadores".</li>
	</ol>
</li>
	<li>No movimento de software de captura, abrir o menu de "Streaming". Verifique se o número da porta listado é 3883 e marque a caixa de "Transmissão de dados do quadro" na categoria "VRPN Streaming Engine". Clique em "Ctrl" + "S" para salvar o arquivo de calibração.</li>
	<li>No computador principal, inicie o software de middleware. Clique no botão "Dispositivos". Adicionar um VRPN Tracker para obter dados de monitoramento do sistema de captura de movimento e em seguida, salve o arquivo de configuração.</li>
</ol>4. preparar um ambiente Virtual para uso
<ol><li>Remova todos os objetos reflexivos (i.e., relógios, anéis, brincos, metais, etc.) do ambiente virtual.</li>
	<li>Liga computadores, projetores 3D estereoscópicas e sistemas de captura de movimento (360 frames por segundo).</li>
	<li>Uma vez que 4 computadores estejam em execução, inicie o software VRDaemon. Por exemplo, clique duas vezes em "VRDaemon.exe" que encontra em "C:\Program Files (x86) \MiddleVR\bin."</li>
	<li>No computador principal, inicie o software de captura de movimento. Clique no botão perto do menu superior rotulado "Open Existing Project." Carrega o arquivo de calibração de câmera.</li>
	<li>No computador principal, inicie o software de middleware. Clique no botão "Simulações". Carrega os arquivos apropriados de simulação e configuração de uma pasta compartilhada.</li>
	<li>Sobre o software de middleware, pressione o botão "Executar" para executar um aplicativo virtual imersivo com os arquivos de configuração e simulação selecionados.</li>
</ol>5. familiarizar os participantes com o ambiente Virtual
<ol><li>Fornece ao participante com óculos estereoscópicas, pesando cerca de 50 g. A frequência dos óculos estereoscópicas é 192 Hz. Certifique-se de que os óculos estereoscópicas confortavelmente são colocados sobre os olhos e ouvidos; Ver Figura 2A.</li>
	<li>Anexe marcadores reflexivos, pesando menos de 1 g a mão dominante do participante e a cabeça. Tenha cuidado para anexar os marcadores reflexivos firmemente; Ver Figura 2B. Informar os participantes que podem livremente mover ou girar no ambiente virtual usando o movimento da cabeça e pode clicar em objetos virtuais com a mão dominante. Uma mão virtual aparece no ambiente virtual para imitar a posição do dedo indicador do participante; Veja a Figura 3.</li>
	<li>Pedir o participante a mover-se livremente (ou seja, levante-se, sente-se, vá para a esquerda e direita) no ambiente virtual por 5 min familiarizar-se com o ambiente de VR. Em seguida, pedir o participante clicar botões virtuais por 5 min para que se familiarize com a forma de interagir com objetos virtuais, com a mão dominante. Se o participante pede um, fornece outra sessão de treinamento de 10 min.</li>
	<li>Verificar se o participante é imune à doença VR com um simulador doença questionário17. Atenção: O movimento sincronizado de rastreamento no visor estereoscópico pode causar doença VR, o que pode resultar em desconforto, dor de cabeça, consciência de estômago, náuseas, vômitos, palidez, sudorese, fadiga, sonolência, desorientação e apatia. Se o participante se queixa de fadiga ou o resultado de doença do simulador é muito alto, pare o protocolo.</li>
</ol>6. executar "tarefa 1: retirar o dinheiro"
Cuidado: Contrabalançar as sequências de tarefas 1 e 2 de tarefa para remover o efeito de transição.
<ol><li>Explicar ao participante os detalhes da tarefa e fornecer os 8 ação passos para completar a tarefa no ambiente virtual. As etapas são (1) inserir o cartão no ATM, (2) Seleccione o menu 'retirar', (3) Seleccione a quantidade para retirar (4) Seleccione o tipo de conta, (5) Introduza o PIN (número de identificação pessoal), (6) selecionar a opção de recebimento, (7) Retire o cartão e (8) tomar o dinheiro de o ATM (ver Figura 4).</li>
	<li>No computador principal, inicie o software de middleware. Na guia "Simulações", selecione um arquivo de simulação para a tarefa 1 e um arquivo de configuração. Pressione o botão "Executar"; "Tarefa 1: retirar dinheiro" será executado no ambiente virtual. Nota: Para o arquivo de tarefa 1, consulte o arquivo anexado "Tarefa 1 retirar Money.zip" no arquivo suplementar 1. Note que a tarefa virtual foi desenvolvida com o motor 3D de unidade.</li>
	<li>Se a "tarefa 1: retirar dinheiro" é executado no ambiente virtual, instruir o participante a realizar da seguinte forma: "por favor retirar KRW 70.000 (equivalente a cerca de 60 USD) da ATM para fazer compras. Selecionados dois tipos diferentes de notas, uma nota KRW 50.000 para KRW 50.000 e duas 10.000 notas de KRW para KRW 20.000. A senha para a sua transação é a data de hoje. Por exemplo, se o experimento for realizado no dia 11 de novembro, o pino é 1111. Guarde o recibo para uma referência mais adicional".</li>
	<li>Quando a tarefa estiver concluída, verifique os dados cinemáticos salvos em arquivos CSV (valores separados por vírgula) para posterior análise de uma pasta compartilhada. Nota: Usando os sistemas de captura de movimento, durante a "tarefa 1: retirar dinheiro" gravar a posição e orientação da mão dominante durante a realização de uma tarefa com uma frequência de gravação de 1 ms.</li>
	<li>Poupa cerca de 5 min para o participante antes de começar a "tarefa 2: pegar um ônibus."</li>
</ol>7. executar "tarefa 2: Pegue o ônibus"
<ol><li>Explicar ao participante os detalhes da tarefa e fornecer instruções sobre como concluir "tarefa 2: Pegue o ônibus" da seguinte forma: "por favor esperar na parada de ônibus e pegar o ônibus de destino. As alvo ônibus informações serão dadas na tela do VR por um número específico de linha, cor e destino. Quando chega o ônibus de destino, certifique-se de andar fora da paragem de autocarro e a porta da frente do ônibus alvo. 8 autocarros de destino diferente serão aleatoriamente gerados e apresentados." Consulte a Figura 5.</li>
	<li>No computador principal, inicie o software de middleware. Na guia "Simulações", selecione um arquivo de simulação para a tarefa 2 e um arquivo de configuração. Pressione o botão "Executar", depois "tarefa 2: Pegue o ônibus" será executado no ambiente virtual. Nota: Para o arquivo de tarefa 2, consulte o arquivo anexado "Tarefa 2 tomar um Bus.zip" no arquivo suplementar 2. Note que a tarefa virtual foi desenvolvida com o motor 3D de unidade.</li>
	<li>Se a "tarefa 2: Pegue o ônibus" é executado no ambiente virtual, instruir o participante a espera na paragem do autocarro. Clique na tecla "Espaço" no teclado para fazer o ônibus chegar na parada de ônibus.</li>
	<li>Quando a tarefa estiver concluída, verifique os dados cinemáticos salvos em arquivos CSV, para posterior análise de uma pasta compartilhada. Nota: Usando os sistemas de captura de movimento, durante a "tarefa 2: Pegue o ônibus" gravar a posição e orientação da cabeça quando realizar a tarefa com uma frequência de gravação de 1 ms.</li>
	<li>O protocolo é completo. Ajude o participante tirar os óculos estereoscópicas e separe os marcadores reflexivos da mão dominante e da cabeça.</li>
</ol>

<ol><li>Reppermund, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impairment+in+instrumental+activities+of+daily+living+with+high+cognitive+demand+is+an+early+marker+of+mild+cognitive+impairment%3A+the+Sydney+Memory+and+Ageing+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol.+Med%22%5BJournal%5D)">Impairment in instrumental activities of daily living with high cognitive demand is an early marker of mild cognitive impairment: the Sydney Memory and Ageing Study.</a> Psychol. Med. 43 (11), 2437-2445 (2013).</li>
<li>Graf, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Lawton+instrumental+activities+of+daily+living+scale%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Nurs%22%5BJournal%5D)">The Lawton instrumental activities of daily living scale.</a> Am. J. Nurs. 108 (4), 52-62 (2008).</li>
<li>Gold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+examination+of+instrumental+activities+of+daily+living+assessment+in+older+adults+and+mild+cognitive+impairment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin.+Exp.+Neuropsychol%22%5BJournal%5D)">An examination of instrumental activities of daily living assessment in older adults and mild cognitive impairment.</a> J. Clin. Exp. Neuropsychol. 34 (1), 11-34 (2012).</li>
<li>Jekel, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mild+cognitive+impairment+and+deficits+in+instrumental+activities+of+daily+living%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Alzheimers.+Res.+Ther%22%5BJournal%5D)">Mild cognitive impairment and deficits in instrumental activities of daily living: a systematic review.</a> Alzheimers. Res. Ther. 7 (1), 17(2015).</li>
<li>Suchy, Y., Kraybill, M. L., Franchow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumental+activities+of+daily+living+among+community-dwelling+older+adults%3A+discrepancies+between+self-report+and+performance+are+mediated+by+cognitive+reserve%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin.+Exp.+Neuropsychol%22%5BJournal%5D)">Instrumental activities of daily living among community-dwelling older adults: discrepancies between self-report and performance are mediated by cognitive reserve.</a> J. Clin. Exp. Neuropsychol. 33 (1), 92-100 (2011).</li>
<li>Desai, A. K., Grossberg, G. T., Sheth, D. N. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15521790">Activities of Daily Living in patients with Dementia.</a> CNS drugs. 18 (13), 853-875 (2004).</li>
<li>Ma, M., Jain, L. C., Anderson, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMa%2C+M+%22Virtual%2C+augmented+reality+and+serious+games+for+healthcare+1%22">Virtual, augmented reality and serious games for healthcare 1</a>. 68, Springer Science & Business Pubs. Berlin. (2014).</li>
<li>Allain, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+everyday+action+deficits+in+Alzheimer%27s+disease+using+a+nonimmersive+virtual+reality+kitchen%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Int.+Neuropsychol.+Soc%22%5BJournal%5D)">Detecting everyday action deficits in Alzheimer's disease using a nonimmersive virtual reality kitchen.</a> J. Int. Neuropsychol. Soc. 20 (5), 468-477 (2014).</li>
<li>Klinger, E., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1959031813000183">AGATHE: A tool for personalized rehabilitation of cognitive functions based on simulated activities of daily living.</a> IRBM. 34 (2), 113-118 (2013).</li>
<li>White, D., Burdick, K., Fulk, G., Searleman, J., Carroll, J. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1626702/">A virtual reality application for stroke patient rehabilitation.</a> ICMA. 2, 1081-1086 (2005).</li>
<li>Dimbwadyo-Terrer, I., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10055-015-0276-2">Activities of daily living assessment in spinal cord injury using the virtual reality system Toyra: functional and kinematic correlations.</a> Virtual Real. 20 (1), 17-26 (2016).</li>
<li>Preische, O., Heymann, P., Elbing, U., Laske, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostic+value+of+a+tablet-based+drawing+task+for+discrimination+of+patients+in+the+early+course+of+Alzheimer%27s+disease+from+healthy+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Alzheimers.+Dis%22%5BJournal%5D)">Diagnostic value of a tablet-based drawing task for discrimination of patients in the early course of Alzheimer's disease from healthy individuals.</a> J. Alzheimers. Dis. 55 (4), 1463-1469 (2017).</li>
<li>Seo, K., Kim, J. K., Oh, D. H., Ryu, H., Choi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+daily+living+test+to+screen+for+mild+cognitive+impairment+using+kinematic+movement+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Virtual daily living test to screen for mild cognitive impairment using kinematic movement analysis.</a> PLOS ONE. 12 (7), e0181883(2017).</li>
<li>Albert, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+diagnosis+of+mild+cognitive+impairment+due+to+Alzheimer%27s+disease%3A+Recommendations+from+the+National+Institute+on+Aging-Alzheimer%27s+Association+workgroups+on+diagnostic+guidelines+for+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Alzheimers.+Dement%22%5BJournal%5D)">The diagnosis of mild cognitive impairment due to Alzheimer's disease: Recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer's Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer's disease.</a> Alzheimers. Dement. 7 (3), 270-279 (2011).</li>
<li>MiddleVR. User Guide. [FR]. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.middlevr.com/doc/current/">http://www.middlevr.com/doc/current/</a> c2014-c2017 (2017).</li>
<li>OptiTrack. Motive Quick Start Guide. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://optitrack.com/public/documents/motive-quick-start-guide-v1.10.0.pdf">https://optitrack.com/public/documents/motive-quick-start-guide-v1.10.0.pdf</a> c1996-c2017 (2017).</li>
<li>Kennedy, R. S., Lane, N. E., Berbaum, K. S., Lilienthal, M. G. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1207/s15327108ijap0303_3">Simulator sickness questionnaire: An enhanced method for quantifying simulator sickness.</a> Int. J. Aviat. Psychol. 3 (3), 203-220 (1993).</li>
<li>Singh, N. B., Baumann, C. R., Taylor, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+Gait+Signatures+Provide+Quantitative+Measures+for+Aiding+Clinical+Decision-Making%3F+A+Systematic+Meta-Analysis+of+Gait+Variability+Behavior+in+Patients+with+Parkinson%27s+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Hum.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Can Gait Signatures Provide Quantitative Measures for Aiding Clinical Decision-Making? A Systematic Meta-Analysis of Gait Variability Behavior in Patients with Parkinson's Disease.</a> Front. Hum. Neurosci. 10, 319(2016).</li>
<li>Hernandez, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Six+degree-of-freedom+measurements+of+human+mild+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Six degree-of-freedom measurements of human mild traumatic brain injury.</a> Ann. Biomed. Eng. 43 (8), 1918-1934 (2015).</li>
<li>Gamito, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+training+on+stroke+patients+via+virtual+reality-based+serious+games%5BTitle%5D)+AND+%22Disabil.+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Cognitive training on stroke patients via virtual reality-based serious games.</a> Disabil. Rehabil. 39 (4), 385-388 (2017).</li>
</ol>

Os autores declaram não há conflitos de interesse.

Nós detalhados um protocolo de medição cinemático dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em um ambiente imersivo de VR. Primeiro, a configuração experimental guiada para como configurar, preparar e familiarizar os participantes com o ambiente envolvente do VR. Em segundo lugar, nós desenvolvemos duas tarefas IADL padronizadas em VR. Em terceiro lugar, o passo 3 e passo 5 na seção de protocolo são os passos mais importantes para minimizar a doença VR. Ao configurar os sistemas de captura de mov...

Atividades instrumentais do diário viver (IADL), tais como manipulação de transações financeiras, utilizando os transportes públicos e cozinhar, são marcadores de médicos desde que requerem múltiplas funções neuropsicológica1. Capacidades IADL prejudicadas, portanto, são consideradas precursores de doenças neurológicas, tais como transtorno cognitivo leve (MCI) e demência2. Revisão global do ouro de IADL tarefas3 indicavam tarefas cognitivamente mais exigentes, tais como gerir as finanças e utilizando os transportes públicos, o primeiro preditor de MCI e demência.
Até à data, as avaliações mais utilizadas de IADL são questionários de auto-relato, informante com base em questionários e avaliações baseadas no desempenho4. Avaliações baseadas em questionário de IADL são de baixo custo e fácil de usar, mas são propensas a viés subjetivo. Por exemplo, quando autorelatórios, os pacientes tendem a over - ou under - estimate suas capacidades IADL5. Da mesma forma, os informadores misjudge capacidades IADL devido a equívocos do observador ou de lacunas de conhecimento4. Assim, avaliações baseadas em desempenho que perguntar aos pacientes para realizar tarefas específicas de IADL tem sido preferidas, embora muitas das tarefas são inadequadas para um ambiente clínico geral6.
Recentemente, estudos de realidade virtual (VR) têm mostrado que esta tecnologia pode ter aplicações importantes em medicina e saúde, que inclui tudo, desde o treinamento de reabilitação para avaliação médica7. Todos os participantes podem ser testados sob as mesmas condições VR, que imitam o mundo real. Por exemplo, Allain et al 8 desenvolveu uma tarefa de fazer café virtual e mostrou que os pacientes com comprometimento cognitivo realizada a tarefa mal. Et al . Klinger 9 desenvolveu outro ambiente VR para envio e tarefas de compras e encontrou uma relação significativa entre o tempo de conclusão da tarefa em VR e resultados dos testes neuropsicológicos. Estudos anteriores de VR de avaliação IADL principalmente concentraram-se em medidas de desempenho simples tais como o tempo de reação ou precisão ao usar dispositivos de entrada convencionais como um mouse e teclado8,9. Dados mais detalhados de desempenho sobre IADL assim, é necessário para a tela eficientemente para pacientes com MCI4.
Análise cinemática de dados de captura de movimento em tempo real é uma poderosa abordagem quantitativamente documentar dados detalhados de desempenho associados IADL tarefas. Por exemplo, branco et al. 10 desenvolveu uma cozinha virtual que captura dados de ângulo conjunta do participante durante as tarefas diárias da vida e usados dados capturados para avaliar quantitativamente a eficácia da terapia física. Dimbwadyo-Terrer et al 11 desenvolveu um ambiente imersivo de VR para avaliar o desempenho de membro superior, quando realizar tarefas básicas de vida diária e mostrou que a cinemáticos dados registrados em um ambiente de VR altamente correlacionado com as escalas funcionais do membro superior. Essas análises de cinemáticas com sistemas de captura de movimento podem fornecer mais oportunidade de avaliar rapidamente impairment cognitive12 de um paciente. Inclusão dos dados cinemáticos detalhados na triagem para pacientes com MCI melhorou significativamente a classificação dos pacientes em comparação com controles saudáveis13.
Aqui, descrevemos um protocolo para avaliar a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em um ambiente imersivo de VR. O protocolo composto por duas tarefas complexas de IADL: "tarefa 1: retirar dinheiro" (manipulação de operações financeiras) e "tarefa 2: pegar um ônibus" (transportes públicos). Enquanto as tarefas foram realizadas, um sistema de captura de movimento traçou a posição e orientação da mão dominante e cabeça. Depois de completar a tarefa 1, a trajetória da mão dominante, em movimento de distância e tempo de conclusão foram coletados. Na tarefa 2, foram coletados cabeça trajetória, em movimento de distância e tempo para conclusão. A seção de resultados de representante neste artigo detalha o teste preliminar de pacientes com MCI (i.e., IADL capacidades são prejudicadas) em comparação com controles saudáveis (ou seja, capacidades IADL estão intactas).

<table><tbody><tr><td>Computador</td><td>N/A</td><td>N/A Requisitos</td><td>do computador:&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; - Soquete único H3 (LGA 1150) suporta - Intel&reg; Xeon&reg; E3-1200 v3, 4ª geração. Processadores Core i7/i5/i3 - Intel&reg; C226 Express PCH - Até 32GB DDR3 ECC/não-ECC 1600MHz UDIMM em 4 soquetes - Portas LAN Dual Gigabit Ethernet - 8x SATA3 (6Gbps) - 2x PCI-E 3.0 x16, 3x PCI-E 2.0 x1 e 2x slots PCI 5V de 32 bits - 6x USB 3.0 (2 traseiros + 4 via conectores) - 10x USB 2.0 (4 traseiros + 6 via conectores) - HD Conector de áudio de 7.1 canais da Realtek ALC1150 - 1x conector de alimentação DOM e 1x Conector de saída SPDIF - Fonte de alimentação de alta eficiência de 800W - Intel Xeon E3-1230v3 - DDR3 PC12800 8GB ECC - WD 1TB BLUE WD 10EZEX&nbsp; 3.5" - NVIDIA QUADRO K5000 & </td></tr><tr><td>Projetor 3D Estereoscópico</td> SYNC <td>Barco</td><td>F35 AS3D WUXGA</td><td>Resolução: - WQXGA (2.560 x 1.600) - Panorama (2.560 x 1.080) - WUXGA (1.920 x 1.200), 1080p (1.920 x 1.080)</td></tr><tr><td>Óculos Estereoscópicos</td><td>Volfoni</td><td>Edge 1.2</td><td>Para mais informações, visite http://volfoni.com/en/edge-1-2/</td></tr> <tr><td>Motion Capture Systems</td><td>NaturalPoint OptiTrack</td><td>17W</td><td>Para obter mais informações, visite http://optitrack.com/products/prime-17w/</td></tr> <tr><td>OptiTrack (software de captura de movimento)</td><td>NaturalPoint OptiTrack</td><td>Motive 2.0</td><td>Para obter mais informações, visite https://optitrack.com/downloads/motive.html</td></tr><tr><td>MiddleVR (software de middleware)</td><td>MiddleVR</td><td>MiddleVR For Unity</td><td>Para obter mais informações, visite http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/</td></tr> <tr><td>VRDaemon (Middleware software)</td><td>MiddleVR</td><td>MiddleVR para Unity</td><td>Para obter mais informações, visite http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/</td></tr> <tr><td>Unity3D (Game engine)</td><td>Unity Technologies</td><td>Personal</td><td>Para obter mais informações, visite https://unity3d.com/unity</td></tr></tbody></table>

medir a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em realidade virtual

Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality

A incapacidade de completar as atividades instrumentais de vida diária (IADL) é um precursor para várias doenças neuropsicológicos. Avaliações baseadas em questionário de IADL são fáceis de usar, mas propenso a viés subjetivo. Aqui, descrevemos um teste de novela de realidade virtual (VR) para avaliar duas tarefas complexas de IADL: manipular transações financeiras e usando transporte público. Enquanto um participante executa as tarefas em uma configuração de VR, uma moção capturar vestígios do sistema, a posição e orientação da mão dominante e cabeça em um sistema de coordenadas cartesianas tridimensional. Dados brutos cinemáticos são recolhidos e convertidos em 'cinemática medidas de desempenho,' isto é, movimento trajetória, em movimento de distância e tempo de conclusão. A trajetória de movimento é o caminho de uma parte específica do corpo (por exemplo, mão dominante ou cabeça) no espaço. Movendo a distância refere-se a distância total da trajetória, e tempo de conclusão é quanto tempo levou para completar uma tarefa IADL. Estas medidas cinemáticas poderiam discriminar pacientes com comprometimento cognitivo de controles saudáveis. O desenvolvimento do presente protocolo de medição cinemático permite a detecção de início deficiências cognitivas IADL-relacionados.

CSV arquivos de "tarefa 1: retirar dinheiro" foram analisados utilizando o software estatístico R para calcular a trajetória da mão dominante, em movimento de distância e tempo para conclusão. A trajetória do movimento da mão dominante é visualizada (Figura 6). A distância em movimento da mão dominante é calculada através da soma das distâncias totais entre as posições de mão sequencial ao executar a tarefa 1. A distância entre as posições é a distância eucli...

Nós projetamos um teste de realidade virtual para avaliar as atividades instrumentais de vida diária (IADL) com um sistema de captura de movimento. Propomos uma detalhada análise cinemática para interpretar do participante vários movimentos, incluindo a trajetória, distância em movimento e hora de conclusão para avaliar capacidades IADL.

Medir a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em realidade Virtual

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based ...

O objetivo geral deste procedimento experimental é avaliar as medidas de desempenho cinemático dos movimentos da vida diária com sistemas de captura de movimento em um ambiente virtual imersivo. Esse método pode ajudar a responder a perguntas-chave na área médica, como diagnosticar demência e comprometimento cognitivo leve precocemente por meio da capacidade de concluir tarefas diárias. A principal vantagem dessa técnica é que ela pode documentar quantitativamente dados cinemáticos detalhados, como trajetória, distância de movimento e conclusão cronometrada durante a execução de tarefas diárias em tempo real.A implicação dessa técnica se estende ao diagnóstico precoce de demência em EMSCI porque a capacidade de completar tarefas diárias, como usar transporte público, está intimamente ligada às funções neuropsicológicas. Tivemos a ideia para esse método pela primeira vez quando percebemos o potencial da realidade virtual como um ambiente de avaliação, onde os participantes podem ser testados nas mesmas condições que imitam as experiências do mundo real. Geralmente, os indivíduos novos nesse método terão dificuldades, porque a realização de experimentos em realidade virtual e a análise de dados cinemáticos são difíceis de realizar.Comece configurando o hardware, incluindo quatro computadores, quatro projetores tridimensionais estereoscópicos e oito câmeras de rastreamento de movimento para rastrear a posição e a orientação da mão e da cabeça dominantes durante as duas atividades instrumentais da vida diária, tarefas de AIVD. Certifique-se de que todos os computadores estejam equipados com o software necessário. Para middleVR, verifique o site para obter as versões mais recentes das bibliotecas para os dispositivos de entrada, estereoscopia, clustering e interações.Em seguida, crie um Grupo Doméstico do Windows 10 para conectar os quatro computadores a uma rede doméstica. No computador principal, crie uma pasta e compartilhe-a com outros computadores do Grupo Doméstico. Em seguida, monte oito câmeras de rastreamento de movimento, em um ambiente virtual para cobrir totalmente o volume de captura.Fixe as câmeras com segurança para que permaneçam paradas durante a captura. Certifique-se de que os objetos em um ambiente virtual sejam visíveis por pelo menos duas câmeras o tempo todo. Instale o software de captura de movimento no computador principal usando o manual de instalação.Conecte o computador principal aos sistemas de captura de movimento com cabos Ethernet de categoria seis. Em seguida, prepare o ambiente virtual movendo todos os objetos reflexivos. Certifique-se de que todos os computadores, projetores 3D estereoscópicos e sistemas de captura de movimento estejam ligados.Quando quatro computadores estiverem em execução, inicie o software VR clicando duas vezes em VRDaemon.exe. Por fim, no computador principal, inicie o software de captura de movimento. Clique no botão próximo ao menu superior rotulado abrir projeto existente, carregue o arquivo de calibração da câmera.Comece fornecendo ao participante óculos estereoscópicos, pesando cerca de 50 gramas, e certifique-se de que eles sejam colocados confortavelmente sobre os olhos e ouvidos. Em seguida, prenda marcadores reflexivos, pesando menos de um grama, na mão e na cabeça dominantes do participante. Tenha cuidado para prender os marcadores reflexivos firmemente.Informe ao participante que ele pode se mover ou girar livremente no ambiente virtual usando o movimento da cabeça e pode clicar em objetos virtuais com a mão dominante. Informe-os de que uma mão virtual aparecerá no ambiente virtual para imitar a posição do dedo indicador. Em seguida, peça ao participante que se mova livremente no ambiente virtual por cinco minutos para se familiarizar com o ambiente de RV.Em seguida, peça-lhes que cliquem nos botões virtuais por cinco minutos para se familiarizarem com a forma de interagir com objetos virtuais com a mão dominante. Por fim, verifique se o participante é imune à doença de RV com um questionário de doença do simulador. Primeiro, explique ao participante os detalhes da tarefa e forneça as oito etapas de ação para concluir a tarefa no ambiente virtual.Informe que os passos são um, insira o cartão no caixa eletrônico dois, selecione o menu de saque, três, selecione o valor a ser retirado, quatro, selecione o tipo de nota, cinco, digite o PIN ou número de identificação pessoal, seis, selecione a opção de recibo, sete, retire o cartão e oito, retire o dinheiro do caixa eletrônico. No computador principal, inicie o software de middleware. Na guia simulações, selecione um arquivo de simulação para a tarefa um e um arquivo de configuração.Em seguida, pressione o botão de execução. Observe o participante completando a tarefa um. Quando a primeira tarefa for concluída, verifique os dados cinematográficos salvos e os arquivos csv para análise posterior de uma pasta compartilhada.Forneça ao participante um intervalo de cinco minutos. Em seguida, inicie a segunda tarefa, pegue um ônibus, explicando os detalhes. No computador principal, inicie o software de middleware.Na guia simulações, selecione um arquivo de simulação para a tarefa dois e um arquivo de configuração. Pressione o botão Executar para iniciar a tarefa dois. Instrua o participante a esperar no ponto de ônibus.Clique na tecla da barra de espaço no teclado para fazer os ônibus chegarem ao ponto de ônibus. Por fim, quando a tarefa for concluída, verifique os dados cinemáticos salvos e os arquivos csv para análise posterior de uma pasta compartilhada. Ajude o participante a remover os óculos estereoscópicos e destacar os marcadores reflexivos da mão e da cabeça dominantes.Aqui, a trajetória da mão é visualizada desde a primeira tarefa, sacar dinheiro, em controles saudáveis e pacientes com comprometimento cognitivo leve. Além disso, a trajetória do movimento da cabeça é visualizada a partir da tarefa dois, pegar um ônibus, em controles saudáveis e pacientes com comprometimento cognitivo leve. Uma vez dominada, esta técnica pode ser feita em dez minutos, se for executada corretamente, ao tentar este procedimento, é importante lembrar de fixar a câmera de rastreamento de movimento com segurança para cobrir totalmente o volume de captura e familiarizar o participante o suficiente com o ambiente virtual para evitar o enjoo de RV.Após este procedimento, outros métodos de neuroimagem não invasivos, como eletroencefalograma e espectroscopia funcional de infravermelho próximo, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais, como a relação entre as medidas de desempenho cinemático e sua manifestação neurofisiológica subjacente. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores do campo da medicina explorarem a cinemática dos movimentos da vida diária em pacientes com doenças neuropsicológicas. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como configurar um ambiente virtual, familiarizar o participante, realizar tarefas em RV e medir a cinemática das tarefas diárias com o sistema de captura de movimento no ambiente virtual.Não se esqueça de que a execução de tarefas em realidade virtual pode causar enjoo de RV e precauções como familiarização suficiente com o ambiente virtual, e verifique se o participante é imune ao enjoo de RV devem sempre ser tomadas durante a realização deste procedimento.

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Research

JoVE Journal

Behavior

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Reciclagem padrões de movimentos anormais após a lesão ou doença é um componente chave de reabilitação física. Os recentes avanços na tecnologia têm permitido uma avaliação precisa do movimento durante uma variedade de tarefas, com a quantificação instantânea perto de resultados. Isso proporciona novas oportunidades para a modificação de padrões de movimento com defeito em tempo real.

Movimento Reciclagem com feedback em tempo real do desempenho

Um desafio para provar a eficácia do tratamento para problemas cognitivos na esquizofrenia é encontrar a medida otimização de habilidades relacionadas com o funcionamento diário. A realidade funcional Assessment Tool Capacidade Virtual (VRFCAT) é um jogo interativo baseado medida computadorizada visando habilidades associadas com o funcionamento cotidiano, incluindo deficiências de base e alterações relacionadas com o tratamento.

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Setup Multifuncional de Estudos de Controle Motor Humano Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana, Eletromiografia, Captura de Movimento, e Realidade Virtual

Este manuscrito descreve o método para testar a validade concorrente de medidas cinemáticas registradas pelo aplicativo de smartphone em comparação com um sistema de captura de movimento 3D no plano sagital. Este protocolo permitirá que os médicos configurem smartphones para captura de vídeo do movimento humano.

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Este protocolo descreve um método objetivo para avaliar o desempenho de movimento e função sensório-motor da extremidade superior, aplicada a indivíduos com acidente vascular cerebral e controles saudáveis. Um procedimento de teste padronizado, cinemáticas variáveis de análise e resultado para captura de movimento tridimensional de beber tarefa são fornecidas.

Análise cinemática usando 3D Motion Capture da tarefa bebendo em pessoas com e sem deficiências extremidade superior

Experiências de realidade virtual (VR) podem ser difícil de implementar e exige planejamento meticuloso. Este protocolo descreve um método para a concepção e implementação de experimentos VR que coletam dados fisiológicos de participantes humanos. Os experimentos no quadro de ambientes virtuais (EVA) é empregado para acelerar este processo.

Experiências de realidade virtual com medidas fisiológicas

A fluoroscopia dupla captura com precisão o movimento dinâmico in vivo das articulações humanas, que podem ser visualizadas em relação à anatomia reconstruída (por exemplo, artrokinematics). Aqui é apresentado um protocolo detalhado para quantificar a artrokinemática do quadril durante atividades de suporte de peso da vida diária, incluindo a integração da fluoroscopia dupla com a captura tradicional de movimento de marcador de pele.

In vivo Quantificação da Artrokinematics de Quadril durante atividades dinâmicas de peso usando fluoroscopia dupla

A realidade virtual (VR) é uma abordagem poderosa, porém subutilizada, para avançar no diagnóstico e tratamento de doenças neurológicas. A plataforma Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping combina conteúdo vr de última geração com uma esteira omnidirecional para quantificar atividades instrumentais da vida diária- um marcador prodromal proposto de doença neurológica.

A Plataforma de Compras de Realidade Virtual da Clínica Cleveland Imersiva para a Avaliação das Atividades Instrumentais da Vida Diária

O protocolo aqui descrito visa aprimorar a avaliação quantitativa dos déficits dos membros superiores, com o objetivo de desenvolver tecnologia adicional para avaliação remota tanto na clínica quanto no domicílio. As tecnologias de realidade virtual e biossensores são combinadas com técnicas clínicas padrão para fornecer informações sobre o funcionamento do sistema neuromuscular.

Configuração para a avaliação quantitativa do movimento e da atividade muscular durante um teste virtual modificado de caixa e bloco

Aqui nós descrevemos os procedimentos experimentais envolvidos em dois fótons de imagem de rato córtex durante o comportamento em um ambiente de realidade virtual.

Dois fótons de imagem de cálcio em camundongos Navegando um ambiente da realidade virtual

Aprenda a medir a cinemática dos movimentos de vida diária usando sistemas de captura de movimento em realidade virtual. Este método auxilia no diagnóstico precoce de demência e comprometimento cognitivo leve.

Medir a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em realidade Virtual

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