Измерение кинематика движения повседневной жизни с системами захвата движения в виртуальной реальности

Общая цель этой экспериментальной процедуры заключается в оценке показателей кинематической производительности повседневных движений с помощью систем захвата движения в иммерсивной виртуальной среде. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области медицины, например, как диагностировать деменцию и легкие когнитивные нарушения на ранней стадии благодаря способности выполнять повседневные задачи. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он может количественно документировать подробные кинематические данные, такие как траектория, расстояние движения и время выполнения, выполняя ежедневные задачи в режиме реального времени.

Применение этого метода распространяется на раннюю диагностику деменции при EMSCI, потому что способность выполнять повседневные задачи, такие как использование общественного транспорта, тесно переплетена с нейропсихологическими функциями. Идея этого метода пришла нам в голову, когда мы осознали потенциал виртуальной реальности в качестве оценочной среды, где участники могут быть протестированы в тех же условиях, которые имитируют реальный мир. Как правило, люди, плохо знакомые с этим методом, будут испытывать трудности, потому что проводить эксперименты в виртуальной реальности и анализировать кинематические данные сложно.

Начните с настройки аппаратного обеспечения, включая четыре компьютера, четыре стереоскопических трехмерных проектора и восемь камер слежения за движением, чтобы отслеживать положение и ориентацию доминирующей руки и головы во время выполнения двух инструментальных задач повседневной жизни, IADL. Убедитесь, что все компьютеры оснащены необходимым программным обеспечением. Для middleVR посетите веб-сайт, чтобы получить последние версии библиотек для устройств ввода, стереоскопии, кластеризации и взаимодействий.

Затем создайте домашнюю группу Windows 10 для подключения четырех компьютеров к домашней сети. На основном компьютере создайте папку и поделитесь ею с другими компьютерами домашней группы. Затем установите восемь камер слежения за движением в виртуальной среде, чтобы полностью покрыть объем захвата.

Надежно закрепите камеры, чтобы они оставались неподвижными во время съемки. Убедитесь, что объекты в виртуальной среде всегда будут видны как минимум двум камерам. Установите программное обеспечение для захвата движения на основной компьютер, используя инструкцию по установке.

Подключите основной компьютер к системам захвата движения с помощью кабелей Ethernet шестой категории. Далее подготовьте виртуальную среду, переместив все отражающие объекты. Убедитесь, что все компьютеры, стереоскопические 3D-проекторы и системы захвата движения включены.

Как только четыре компьютера заработают, запустите программное обеспечение VR, дважды кликнув по VRDaemon.exe. Наконец, на основном компьютере запустите программное обеспечение для захвата движения. Нажмите кнопку возле верхнего меню с надписью «Открыть существующий проект», загрузите файл калибровки камеры.

Начните с того, что предоставьте участнику стереоскопические очки весом около 50 граммов и убедитесь, что они удобно расположены над глазами и ушами. Затем прикрепите светоотражающие маркеры весом менее одного грамма к доминирующей руке и голове участника. Будьте осторожны и плотно прикрепляйте светоотражающие маркеры.

Сообщите участнику, что он может свободно перемещаться или вращаться в виртуальной среде с помощью движения головы, а также может нажимать на виртуальные объекты доминирующей рукой. Сообщите им, что в виртуальной среде появится виртуальная рука, которая имитирует положение их указательного пальца. Далее попросите участника свободно перемещаться в виртуальной среде в течение пяти минут, чтобы ознакомиться с VR-средой.

Затем попросите их нажимать виртуальные кнопки в течение пяти минут, чтобы ознакомиться с тем, как взаимодействовать с виртуальными объектами доминирующей рукой. Наконец, проверьте, есть ли у участника иммунитет к болезни в виртуальной реальности, с помощью опросника о болезни на симуляторе. Во-первых, объясните участнику детали задачи и предложите восемь шагов для выполнения задачи в виртуальной среде.

Сообщите им, что шаги следующие: один, вставьте карту в банкомат два, выберите меню снятия средств, три, выберите сумму для снятия, четыре, выберите тип чека, пять, введите PIN-код или персональный идентификационный номер, шесть, выберите вариант получения, семь, извлеките карту, и восемь, заберите деньги в банкомате. На основном компьютере запустите программное обеспечение промежуточного слоя. На вкладке симуляций выберите файл симуляции для первой задачи и файл конфигурации.

Затем нажмите кнопку «Выполнить». Понаблюдайте за тем, как участник выполняет первое задание. После выполнения первой задачи проверьте сохраненные кинематографические данные и CSV-файлы для дальнейшего анализа из общей папки.

Предоставьте участнику пятиминутный перерыв. Затем приступайте ко второму заданию, сядьте на автобус, объяснив детали. На основном компьютере запустите программное обеспечение промежуточного слоя.

На вкладке Моделирование выберите файл моделирования для второй задачи и файл конфигурации. Нажмите кнопку «Выполнить», чтобы запустить вторую задачу. Попросите участника подождать на автобусной остановке.

Нажмите клавишу пробела на клавиатуре, чтобы автобусы прибывали на автобусную остановку. Наконец, после завершения задачи проверьте сохраненные кинематические данные и файлы csv для дальнейшего анализа из общей папки. Помогите участнику снять стереоскопические очки и отсоединить отражающие маркеры от доминирующей руки и головы.

Здесь траектория движения руки визуализируется от первой задачи, снятия денег, здоровых контрольных групп и пациентов с легкими когнитивными нарушениями. Далее визуализируется траектория движения головы из задания второго, сесть в автобус, у здоровых людей и пациентов с легкими когнитивными нарушениями. После освоения этой техники ее можно выполнить за десять минут, при условии ее правильного выполнения, при попытке выполнить эту процедуру, важно помнить о необходимости надежно зафиксировать камеру слежения за движением, чтобы полностью покрыть объем захвата, и достаточно ознакомить участника с виртуальной средой, чтобы предотвратить болезнь виртуальной реальности.

После этой процедуры могут быть выполнены другие неинвазивные методы нейровизуализации, такие как электроэнцефалограмма и функциональная спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как взаимосвязь между показателями кинематической производительности и лежащими в ее основе нейрофизиологическими проявлениями. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области медицины к изучению кинематики повседневных движений у пациентов с нейропсихологическими заболеваниями. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как настроить виртуальную среду, ознакомить участника, провести задания в виртуальной реальности и измерить кинематику повседневных задач с помощью системы захвата движения в виртуальной среде.

Не забывайте, что выполнение задач в виртуальной реальности может вызвать болезнь виртуальной реальности, и при выполнении этой процедуры всегда следует принимать меры предосторожности, такие как достаточное ознакомление с виртуальной средой, а также проверка иммунитета участника к болезни виртуальной реальности.