Summary
ここでは、開発し、脳卒中患者の上肢機能障害の回復のためのモバイル ゲーム ベースの仮想現実プログラムを適用するためのプロトコルを提案する.本研究では、モバイルのプログラムが可能であり、脳卒中患者の上肢回復を効果的に促進することを示しています。
Abstract
脳卒中のリハビリテーションには、繰り返し、集中的な目標指向療法が必要です。バーチャル ・ リアリティ (VR) には、これらの要件を満たすために可能性があります。ゲーム基づかせていた療法は、もっと面白いとやる気にさせるツールとしてリハビリテーション療法の患者の婚約を昇格できます。スマート フォンやタブレット Pc などのモバイル デバイスでは、パーソナライズされた在宅療法患者と臨床医の間の双方向コミュニケーションを提供できます。本研究では、ゲーム アプリケーションを使用してモバイル VR 上肢リハビリテーション プログラムが開発されました。研究からの調査結果は、モバイル ゲーム ベースの VR プログラムが脳卒中患者の上肢回復を効果的に促進することを示しています。さらに、患者は副作用なしプログラムを使用して治療の二週間を完了し、プログラムに一般に満足していた。このモバイル ゲーム基づいて VR 上肢リハビリテーション プログラムは作業療法士が一対一に配信される従来の治療法のいくつかの部分の置き換えることができます。この時間効率的な簡単実装し臨床的に効果的なプログラムに遠隔リハビリテーション脳卒中患者の上肢の回復のためのよい候補者ツールになるでしょう。患者および療法士は経済・社会的コストを削減しながらこれらの e 健康リハビリテーション プログラムを通じてリモートで協力できます。
Introduction
ストロークは、成人では神経機能障害の最も一般的な原因の 1 つです。ストロークが通常完了とし、他に依存して、障害を持つ患者の約 50% が残っている後の障害からの回復1。特に、上肢機能障害脳卒中生存者に依存するに他の日常生活動作 (ADL)2の活動について。上肢での失われた機能を取り戻すことがより困難に下肢を歩行の正常な機能を返すよりもあります。二国間人間の下半身動作が歩行に不可欠な患者は片側の上肢の動きと ADL を実行できます。これは患肢3の学習以外の使用現象に します。この現象は、障害の脳卒中生存者における上肢のリハビリテーションです。したがって、研究の膨大な量は、上肢機能回復に焦点を当てた。研究は、広範な練習と反復的なタスク固有のトレーニング4,5,6の重要性を強調しています。
バーチャルリアリティ (VR) 技術は最近リハビリテーション7の分野に導入されています。VR を使用して、シミュレートされた環境と対話し、パフォーマンスに関連する継続的な即時フィードバックを受信することができます。VR には、集中的な反復的なタスク指向のトレーニング8などの脳卒中患者のニューロリハビリテーションの基本的な概念を適用する可能性があります。具体的には、非没入型 VR では、ハイレベルなグラフィックス パフォーマンスや特殊なハードウェアは必要ありません。したがって、非没入型 VR は良い候補者を低コスト、ユビキタス、そして興味深い治療プログラムを提供するためです。以前の研究は、コンピューター、モニター、およびコンソール、センサー手袋、喜び-スティック、商業ゲーム システムなどの特別なデバイスを非没入型 VR9用です。高い起動の費用および十分な空き領域がこのようなシステムを使用するため必須だった。最近、新しいリハビリテーション システム10,11を開発する商業ゲーム機などの低コストのツールを利用されています。しかし、運ぶためそれらのデバイスはない十分に小型・軽量でセンサーとコンソール。それにもかかわらず、脳卒中後上肢治療法として非没入型 VR の人気を改善し、脳卒中生存者にユビキタス リハビリ環境を作成するには、ポータブルおよび安価なツールが必要です。
さらに、ゲームを用いた治療法は、脳卒中リハビリテーションのための良いオプションをすることができます。上肢機能回復は退屈で単調なために、多くの患者はその従来の作業療法 (OT) を文句を言う12,13。療法のためのもっと面白いとやる気にさせるツールは、したがって、患者のリハビリ訓練参画を促進するために必要です。商業ゲームの使用を含む多くの研究は、実施14,15,16をされています。使用ゲーム ターゲット、脳卒中患者の上肢の目的の動きにしていないし、彼らは痙性脳卒中後存在するため特別な配慮を欠いています。
本稿では、モバイル ゲーム ベースの VR プログラム脳卒中を経験しているし、上肢機能障害 (図 1) に苦しむ患者のための開発について説明します。
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Protocol
研究は、ソウル国立大学盆唐病院制度検討委員会、によって承認された、すべての参加者が上映前に書面によるインフォームド コンセントを与えた。
1. ゲーム コンテンツ開発
注: (MoU リハビリ) 脳卒中患者のモバイル ゲームに基づく上肢バーチャルリアリティ プログラム モバイル ゲーム ・ アプリケーションで構成されます。
- スタジオとプログラミング言語を使用して開発環境をインストールします。
- スマート フォンの内蔵センサーを通して患者の動きの y と z 軸の位置 x にデータを収集します。
-
運動、位置、および速度を次のソース コード上のデータ ストレージを割り当てます。
gravity_data をフロート = 新しいフロート [3];
accel_data をフロート = 新しいフロート [3];
m_acc_data をフロート = 新しいフロート [3];
最終的な浮動アルファ = (float) 0.8;
次のソース コードを内蔵センサーによる測定データを収集します。
SensorManager sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
センサー チッソ = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER); - 画像を表示する近距離のワイヤレス接続を介して処理後データをタブレット PC に送信 x、y、および z 座標を画面上の画像として。
- 強度、耐久性、動き、コントロール、速度、および上肢の動きの精度の範囲を改善するためにすべてのゲーム アプリケーションをデザインします。
注: ボード認定について (リハビリ専門医) と作業療法士集まりし、どのような治療の演習はゲーム プログラムに変換すべきだろうと説明しました。各関節の動きは、上肢機能の回復を促進し、強さ、持久力、動き、コントロール、速度、および上肢の運動の精度の範囲を向上させる従来療法方法に基づいて対象となった - 上肢機能に従って各患者にゲーム アプリケーションは、ブルンスト ローム ステージで測定をお勧めします。
注: 腕および手のブルンスト ローム ステージ (B ステージ) 評価上肢回復段階 (1 = 弛緩は自発的な動き; 7 = 正常)16。例えば、患者の影響を受けない腕の支援を受けて肩屈曲・伸展運動を誘発するブルンスト ローム ステージ 1 使用アプリケーションとして分類されます。ブルンスト ロームとして分類される患者はステージ 5 の動きの正確な制御を必要とする使用するアプリケーションです。 - 速度、特定の姿勢や上肢機能障害の重症度に応じて可動域のメンテナンス時間を変更することによってゲームのアプリケーションの難しさのレベルを個別に調整します。(図 2) 次として詳細な情報と例を参照してください。
2. 研究デザイン
注: プログラムの実行可能性と有効性を評価する準ランダム化、二重盲検、制御された試験を行った。参加者誰 (1); 虚血性脳卒中と診断されました。(2) ワンステップ コマンドに従う能力を持っていた。(3) はアクティブなリハビリテーションおよび (4) に参加する医療の安定性上肢障害、含まれていた。患者は (1) を有したせん妄、混乱、または (2) (3)、制御不能な病状に苦しんで、他の重度の意識問題は重度の認知障害のためのコマンドをフォローすることができなかった場合に除外された、(4) 視覚障害 (5 を持っていた) 座り心地の悪さのバランスがあった。参加者は、大学病院で募集されました。
- 全盲割り当てをグループ化する参加者をするためには、割り当てるコントロールまたは実験群のいずれかに入学時期によって参加者 OT 部屋を共有する必要があるため。
- 介入群の患者が 30 分従来の OT のモバイル ゲーム基づいて VR 上肢リハビリテーション プログラムのスマート フォンやタブレット PC を使用して 30 分を受信したことを確認します。
- 対照群の患者が従来 OT だけで 1 日あたり 1 時間を受信したことを確認します。
注: 両方のグループのためのリハビリテーション プログラムから成っていた 10 回治療の 2 週間、週 5 日。 - ただし、ゲーム アプリケーションはそれぞれは、冒頭に簡単な指示を提供最初の治療セッションでプログラムを使用する方法で介入群の患者を教育します。患者が調査の間に自分で 30 分のプログラムを使用することを確認します。
- 1 ヶ月のフォロー アップの治療の終わりに初めに結果の測定を評価します。
- 経験豊富な作業療法士である単一盲検評価聞かせてすべてのテスト セッション中にすべての臨床評価を実行します。
注: 主要転帰指標は上肢 (FMA UE)、患者の麻痺腕の運動機能を測定するの Fugl-meyer 評価 (0 = 最低スコア; 66 = 最高得点)。17二次結果は腕と手と徒手筋力テスト (0-5) のブルンスト ローム ステージ (B ステージ) で評価しました。
3. モバイル ゲーム基づいて VR 上肢リハビリテーション プログラムの利用
- 参加者の座っている机の上にあります。
- 机の上にタブレット PC を配置し、タブレット PC を入れます。
- スマート フォンをオンにして、スマート フォンで近距離無線接続をオンに。
- タブレット PC の画面を触れることにより、タブレット PC を利用したゲームを選択します。
- タブレット PC の近距離無線接続を有効にしてスマート フォンに接続します。
- 腕章にスマート フォンを入れて腕章を付ける上腕や前腕の目的の動きに合わせて市販のスマート フォン アームバンドを使用してください。
- 基本的なバージョンまたはカスタマイズされたバージョンのいずれかを選択します。
- ゲームの速度、時間、ターゲットの動きの数と参加者の能力に応じてカスタマイズされたバージョンのタブレット PC のタッチ スクリーンには、ゲームの期待される成果を選択します。
- 参加者のタッチ スタート ボタンをしましょう。ゲームの命令に従う姿勢を取る参加者を求めます。校正のための動きの最大の範囲を移動します。
-
ゲームを起動し、ゲーム終了する (一般に 5-10 分) 次の試合に移動します。
- 「蜂蜜ポット ガード」ゲーム
注: このゲームのターゲットが肘の屈伸運動。- 肘関節の動きを使用して投げるリンゴ蜂蜜ポットからクマをビートに患者をお願いします。
- 曲げた肘を拡張するときにリンゴを投げるを患者に伝えます。
- 患者の肘関節でクマが表示されます場所と新しいクマが動きの範囲に基づいて表示される速度とモーション速度によって難易度のレベルを調整します。
- 「ウサギの保護」のゲーム
注: このゲームは肩の外転と内転運動を目標します。- 肩関節の動きを使用してネットで石をキャッチしてウサギを保護するために患者をお願いします。
- ネット移動ときに内転、肩を拉致することを確認します。
- 患者の肩関節で石が表示されます場所と、新しい石が動きの範囲に基づいて表示速度とモーション速度によって難易度のレベルを調整します。
- 「火を消す」ゲーム
注: このゲームのターゲットが肩関節外転と内転や肩の屈曲と拡張。- 求める; 窓から水ホースで火を出して患者水ホースは肩の動きに従って移動します。
- 水ホースが右に移動し左と上下の肩関節の運動によると火を消すために必要な時間は、火のサイズによって異なります。
- 火が表示されます場所、新しい火が表示され、[モーションと速度の範囲と患者の肩関節の運動の持久力に基づいて、炎の大きさの速度によって難易度のレベルを調整します。
- ゲームの「花のスプラッシュ」
注: このゲームは、肩関節外転と内転、肘関節屈曲および拡張子、または手首の回内運動と回外運動を目標します。- 花の花をして関節の動きによって水まき缶で移動の種子を水に患者をお願い。
- 種子の動き、関節の動きに応じて水まきの次は確認してください。
- 精度に関して種子の移動速度とモーション速度によって難易度のレベルを調整します。
- 「蜂蜜ポット ガード」ゲーム
- スマート フォンの内蔵センサー (加速度センサー、ジャイロ) で患者の上肢の動きを追跡し、移動に関する情報を近距離無線接続を介してタブレット PC に転送します。
- タブレット PC のディスプレイの動きに患者の視覚・聴覚フィードバックを提供します。
- ゲームの終わりに成果達成の見込みと比較してゲームの真の成果をデモンストレーションします。
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Representative Results
24 人の患者の合計は登録され、コントロールまたは実験的グループ (表 1) に割り当てられました。FMA UE、B 段の大きい改善とモバイル ゲーム基づいて VR 上肢リハビリテーション プログラムにより慣習的な療法 (図 3) 治療後発見された徒手筋力検査法します。効果は、1 ヶ月フォロー アップまで維持されました。つまり、MoU リハビリは作業療法士によって一対一配信される慣習的な療法に劣らないものでした。
実験群の患者は、副作用なし 2 週間治療を完了し、にもかかわらず参加者はそれのさまざまなレベル (コンピューター、タブレット PC、およびスマート フォン) の知識 (MoU リハビリ (表 2) に一般に満足していた図 4)。(4.25 ± 0.62) プログラムの可読性とプログラムの使用状況 (4.08 ± 0.67) 5 点リッカート評価 (0-5) での利便性、実験群の患者はプログラム (4.25 ± 0.62) の表示について肯定的に答えた。さらに、彼らは彼らが $22 ± 10 ゲーム アプリケーションのための支払いを喜んでいたと述べた。知識と改善の量、それとの関係はありませんでした。
MoU リハビリが可能で虚血性脳卒中後上肢回復の促進に有効であります。
図 1: モバイル ゲームに基づく上肢 VR プログラムの [構成します。モバイル ゲームに基づく上肢 VR プログラムのシステムには、モバイル デバイス (タブレット PC 表示用) と内蔵センサーを用いた運動に関する情報を取得するモバイル デバイス (スマート フォン) が含まれています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: ゲームの内容とモバイル ゲームに基づく上肢 VR プログラムのアプリケーション。各ゲーム アプリケーションは、片麻痺の上肢の特定の動きを対象します。難易度のレベルは、それぞれの患者の上肢機能に応じて調整されます。対象継手でターゲットの動きは、黄色の線と円で表されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 治療が終わり、治療後 1 ヶ月のフォロー アップの結果の措置の変更。上肢を Fugl-meyer 評価 (A) 変更。ブルンスト ローム ステージ (腕と手) の (B) の変更。筋肉力の (C) 変化は徒手筋力テストによって測定された (肩/肘/手首)。Mo: 月、前: モバイル ゲームに基づく上肢 VR プログラムで治療前に、の記事: モバイル ゲームに基づく上肢 VR プログラム、F/u: フォロー アップに 2 週間の治療後。誤差範囲は、標準偏差 (SD) を示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: IT 知識調査の結果です。実験群 (n = 12)、コンピューター、タブレット PC、またはスマート フォンの経験など、IT familiarities について質問しました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
| 実験群 (n = 12) | コントロール群 (n = 12) | p 値 | |
| セックス (M ・ F) | 7/5 | 6/6 | 0.5 、 |
| 年齢 (年) | 61.0±15.2 (21-76) | 72.1±9.9 (53-88) | 0.046 b |
| 患肢 (L/R) | 8/4 | 10/2 | 0.32 、 |
| FMA UE (範囲) | 24.5±22.2 (4-63) | 21.5±20.6 (4-57) | 0.735 b |
| ブルンスト ローム ステージ (腕) | 2.7±1.5 (1-5) | 2.7±1.5 (1-5) | 1.00 b |
| ブルンスト ローム ステージ (手) | 1.9±1.4 (1-5) | 2.1±1.4 (1-4) | 0.775 b |
| MMT (肩) | 2.7±1.1 (1-4) | 2.2±1.2 (0-4) | 0.292 b |
| MMT (肘) | 1.9±1.4 (1-5) | 2.1±1.4 (1-4) | 0.775 b |
| MMT (手首) | 2.7±1.1 (1-4) | 2.2±1.2 (0-4) | 0.292 b |
表 1: 患者の基準人口統計学および臨床特徴。年齢に関してを除いて 2 つのグループ間の有意差はありませんでした。χ2テスト、 b t 検定。 上肢、MMT の FMA UE: を Fugl-meyer 評価: 手動筋肉テスト、m: 男性;F: 女性、l: 左、r: 右。データは、平均 ±SD (範囲) を示します。
| 質問 | 実験群 (n = 12) | コントロール群 (n = 12) |
| 上肢リハビリテーション プログラムは、私のための十分な治療を提供しました。 | 4.17 ± 0.72 | 4.00 ± 0.85 |
| ターゲット サービスで提供する、上肢リハビリテーション プログラム | 4.42 ± 0.52 | 3.92 ± 1.00 |
| 一般に、私は上肢リハビリテーション プログラムに満足しています。 | 4.25 ± 0.75 | 3.92 ± 1.00 |
| 上肢リハビリテーション プログラムでは、私の健康と医療のニーズをより適切に管理することができました。 | 4.33 ± 0.65 | 4.00 ± 0.74 |
表 2:モバイル ゲームに基づく上肢 VR プログラムの調査ユーザーの満足度の結果。実験グループ、ユーザー満足度はコントロール群に劣らないものでした。実験グループの参加者は、すべての項目に肯定的に答えた。
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Discussion
脳卒中患者は通常、不完全な運動回復のための運動障害に関連する障害を持ちます。このような障害クリニック、または社会経済的な難しさに長い所要時間は、適切なリハビリテーション療法への患者アクセスを妨げることができます。ユビキタス医療 (u-健康) プログラムは、それらの障壁を除去するための良いオプションをすることができます。、そのような u 健康プログラムの一環としてモバイル ゲーム ベース VR リハビリテーション プログラムは本研究では虚血性脳卒中後上肢の回復のために開発されました。このプログラムは従来の治療法に比べて上肢機能回復を促進する上で可能なことが示唆されました。1 ヶ月のフォロー アップの評価で改善は正常に維持されました。
患者の動きや楽しさ、モチベーション、婚約から即時のフィードバックなどのゲームの効果のために、MoU リハビリの治療効果だったに等しいまたは従来の治療法よりも大きいことが推測された.参加ゲームは、リハビリテーションへの関心と意欲を促進しながら、運動学習19を促進するかもしれない。また、視覚と聴覚のフィードバックは、相互作用のための患者の欲求を促進できます。これらの要因は、トレーニングと治療への関与を増やすことの患者遵守の高レベルを達成するリハビリテーション療法の効果を増やすことができます。
ゲーム ベースの以前の研究のほとんどは、商用市販ゲーム14を使用しました。しかし、これらのゲームは脳卒中患者に具体的には設計されていません。ゲーム プログラムの開発本研究対象とした脳卒中患者。このような患者に使用することができるアプリケーションが選択されたゲーム アプリケーションの様々 な種類が開発されました。必要な動きを誘発することができると相乗的動きを回避ゲーム アプリケーションだけを選びました。
モバイル プログラムは、スマート フォンやタブレット Pc はますます一般的な住民によって使用されるため、スマート フォンやタブレット PC で使用するため設計されましたしたがって、比較的低コストでこれらのハンドヘルド モバイル機器を使用して治療プログラムを実装が簡単です。軽量側面、これらのモバイル デバイスの小型サイズを考えると彼らはポータブルでの人の位置に関係なく、使いやすい。ただし、プログラムは、2 つのグループ間の治療時間の厳密な一致にセラピー ルームで投与された、このプログラムもホームの設定で使用できます。
ただし、研究には、いくつかの制限があります。最初の制限事項は研究の小さなサンプル サイズに由来します。患者をランダムに 2 つのグループに割り当てる試みが行われたが、患者は彼らのグループの割り当てを知らないように入学手続期間によって割り当てられました。治療時間は 2 週間の治療期間の間に厳密に一致したが、治療後、経過観察中には不可能だった。影響を受けた腕の運動は、研究期間中に監視されませんでした。加速度計によって影響を受けた腕の活性の測定プログラムの非使用現象20,21に及ぼす影響を示しています。本研究では運動学的データはありませんでした。線形および角度変位、速度、加速度などの運動データの取得、患者の動きの特性について使用される可能性が双方向のフィードバックによる個別のリハビリテーション療法を最適化するには臨床医と患者。
本研究の調査結果は、このモバイル ゲーム基づいて VR 上肢リハビリテーション プログラムは作業療法士が一対一に配信される従来の治療法のいくつかの部分の代わりをすることができますをお勧めします。プログラムには、遠隔リハビリテーション脳卒中患者の上肢の回復のためのよい候補者ツールとなります。
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Disclosures
すべての著者は利益相反を宣言しません。
Acknowledgments
本研究は、第 06-2013-105 SK テレコム研究基金からの助成金によって支えられました。この作品は、順天郷大学研究資金によって支えられました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Galaxy Note 10.0 | Samsung | Galaxy Note 10.0 | Tablet PC |
| Galaxy S2 | Samsung | Galaxy S2 | Smartphone |
| Bluetooth | Bluetooth SIG | Bluetooth | short-distance wireless connection |
| Java | Oracle | Java | programming language |
References
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