Summary
Aquí, presentamos un protocolo para desarrollar y aplicar un programa de realidad virtual basado en el juego de móvil para la recuperación de la disfunción de miembro superior en pacientes con accidente cerebrovascular. El presente estudio demuestra que el programa móvil es factible y eficaz promueve la recuperación de la extremidad superior en pacientes con accidente cerebrovascular.
Abstract
Rehabilitación de accidente cerebrovascular requiere terapia repetitiva, intensivo, orientado a objetivos. Realidad virtual (VR) tiene el potencial para satisfacer estos requisitos. Terapia basada en el juego puede promover la participación de pacientes en terapia de rehabilitación como una más que interesante y una herramienta de motivación. Dispositivos móviles como smartphones y tablet PC pueden proporcionar terapia personalizada en el hogar con comunicación interactiva entre pacientes y médicos. En este estudio, se desarrolló un programa de rehabilitación de la extremidad superior de VR móvil utilizando aplicaciones de juegos. Los resultados del estudio demuestran que el programa de rehabilitación laboral basada en el juego móvil efectivamente promueve la recuperación de la extremidad superior en pacientes con accidente cerebrovascular. Además, pacientes completaron dos semanas de tratamiento usando el programa sin efectos adversos y generalmente satisfechos con el programa. Este móvil basadas en juegos de la extremidad superior rehabilitación programa de rehabilitación laboral puede sustituir algunas partes de la terapia convencional que son entregados personalmente por un terapeuta ocupacional. Este eficiente, fácil de implementar y un programa clínico eficaz sería una herramienta de buen candidato para la tele-rehabilitación para la recuperación de la extremidad superior en pacientes con accidente cerebrovascular. Pacientes y terapeutas pueden colaborar remotamente a través de estos programas de rehabilitación de la salud y reducir los costes económicos y sociales.
Introduction
Accidente cerebrovascular es una de las causas más comunes de deterioro neurológico en adultos. Recuperación de deterioro después de un accidente cerebrovascular es generalmente incompleto, y aproximadamente el 50% de los pacientes quedan con discapacidades, haciéndolas dependientes de otros1. En particular, trastornos funcionales del miembro superior hacen dependiente de otros para ayuda con las actividades del diario vivir (ADL)2sobrevivientes de accidente cerebrovascular. Recuperar la función perdida en las extremidades superiores puede ser más difícil de devolver la función normal de la deambulación en las extremidades inferiores. Aunque el movimiento bilateral de la extremidad inferior es indispensable para la locomoción, los pacientes pueden realizar ADL con movimiento unilateral de la extremidad superior. Esto conduce a un fenómeno no uso aprendido del miembro afectado3. Este fenómeno es un obstáculo para la rehabilitación de la extremidad superior en sobrevivientes de accidente cerebrovascular. Por lo tanto, una enorme cantidad de investigación se centra en la recuperación de la función de miembro superior. Estudios han puesto de relieve la importancia de la práctica extensa y repetitiva de tareas específicas de entrenamiento4,5,6.
Tecnología de realidad virtual (VR) se ha introducido recientemente en el campo de rehabilitación7. VR permite a los usuarios interactuar con un entorno simulado y recibir feedback continuo, inmediato relacionados con desempeño. VR tiene el potencial para aplicar conceptos básicos de neurorehabilitación en pacientes con accidente cerebrovascular, tales como capacitación intensiva, repetitiva y orientada a las tareas8. Específicamente, no inmersiva VR no requiere hardware especial o rendimiento de los gráficos de alto nivel. Por lo tanto, VR no inmersiva es un buen candidato para proporcionar un programa de tratamiento de bajo costo, ubicuo e interesante. Estudios previos destinan no inmersiva VR9computadoras, monitores y dispositivos especiales, tales como consolas, sensor guantes, joysticks y sistemas de juegos comerciales. Mayores costos de puesta en marcha y espacio suficiente eran obligatorias para el uso de tales sistemas. Recientemente, se han utilizado herramientas de bajo costo, tales como dispositivos de juegos comerciales, para desarrollar nuevos sistemas de rehabilitación10,11. Sin embargo, las consolas con sensores en los devicesare no lo suficientemente pequeño y ligero para llevar. Sin embargo, para mejorar la popularidad de la RV no inmersiva como método de tratamiento posterior al accidente cerebrovascular de la extremidad superior y crear un entorno ubicuo rehabilitación para sobrevivientes de accidente cerebrovascular, se necesitan herramientas portátiles y de bajo costo.
Además, terapia basada en el juego puede ser una buena opción para la rehabilitación del accidente cerebrovascular. Muchos pacientes quejan de que convencional terapia ocupacional (OT) para la recuperación de la función de miembro superior es aburrida y monótona de12,13. Por lo tanto, una herramienta más interesante y motivador para la terapia es necesaria promover la participación de pacientes en el entrenamiento de rehabilitación. Muchos estudios que implican el uso de juegos comerciales han sido realizados14,15,16. Sin embargo, los juegos usados no dirigirse el movimiento deseado de la extremidad superior en pacientes con ictus, y carecen de consideración especial para la espasticidad que se pueden presentar después de un accidente cerebrovascular.
Este papel describe el desarrollo de un programa basado en el juego móvil de la VR y su uso para pacientes que han sufrido un derrame cerebral y sufre de trastornos funcionales del miembro superior (figura 1).
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Protocol
El estudio fue aprobado por el Seoul nacional Universidad Bundang Hospital Junta de revisión institucional, y todos los participantes dieron el consentimiento informado escrito antes de la proyección.
1. juego de desarrollo de contenidos
Nota: El programa de realidad virtual móvil basadas en juegos de la extremidad superior de pacientes con accidente cerebrovascular (MoU-rehabilitación) consiste en aplicaciones móviles de juegos.
- Instalar el entorno para el desarrollo mediante un lenguaje de programación y estudio.
- Recoger datos sobre x, y y del z-eje lugares de movimientos de pacientes a través de los sensores del smartphone.
-
Asignar el almacenamiento de datos sobre el movimiento, la ubicación y la velocidad con el siguiente código fuente:
Float gravity_data [] = new float [3];
Float accel_data [] = new float [3];
Float m_acc_data [] = new float [3];
alfa final float = (float) 0.8;
Reunir datos medición por el sensor incorporado con el siguiente código fuente.
SensorManager sm = getSystemService(SENSOR_SERVICE) (SensorManager);
Sensor mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER); - Enviar los datos a la PC de la tableta después de tratamiento a través de la conexión inalámbrica de corta distancia para mostrar de la imagen x, y, z coordenadas como imágenes en la pantalla.
- Diseño de todas las aplicaciones de juego para mejorar la fuerza, resistencia, rango de movimiento, control, velocidad y precisión del movimiento en la extremidad superior.
Nota: Certificados fisiatras (médicos de medicina de rehabilitación) y terapeutas ocupacionales se reunieron y discutieron qué maniobras terapéuticas sería apropiados transformar en programas de juegos. Movimientos en cada articulación estaba dirigida basada en los métodos convencionales de terapia ocupacional que promueven la recuperación de la función de miembro superior y mejoran la fuerza, resistencia, rango de movimiento, control, velocidad y precisión del movimiento en la extremidad superior - Se recomienda aplicaciones de juegos a cada paciente según su función de la extremidad superior medición por la etapa de Brunnström.
Nota: La etapa de Brunnström (etapa B) para el brazo y la mano evalúa las etapas de recuperación de la extremidad superior (1 = flácido, no movimientos voluntarios; 7 = función normal)16. Por ejemplo, pacientes clasifican como etapa de Brunnström 1 aplicaciones utilizadas que inducen movimientos de flexión/extensión de hombro con la ayuda del brazo afectado. Pacientes clasificados como Brunnström etapa 5 utilizadas aplicaciones que requieren un control preciso de los movimientos. - Ajustar el nivel de dificultad de las aplicaciones de juegos individualmente, cambiando la velocidad, el tiempo de mantenimiento de la postura específica y rango de movimiento según la severidad de la disfunción de la extremidad superior. Consulte los ejemplos con información detallada como a continuación (figura 2).
2. diseño del estudio
Nota: Se realizó un estudio cuasi aleatorizado, doble ciego, controlado para evaluar la viabilidad y eficacia del programa. Los participantes que (1) fueron diagnosticados con accidente cerebrovascular isquémico; (2) tenía la capacidad de seguir un comando de un solo paso; (3) tenían la estabilidad médica para participar en la rehabilitación activa y (4) tenía deficiencia de la extremidad superior, se incluyeron. Pacientes fueron excluidos si (1) tenían delirio, confusión, u otros problemas graves de conciencia, (2) sufridas de condiciones médicas sin control, (3) fueron incapaces de seguir órdenes debido a deterioro cognitivo severo, (4) tenía un disturbio visual y (5 ) tuvieron sesión pobre equilibrio. Los participantes fueron reclutados en el hospital universitario.
- Para hacer que los participantes totalmente cegados a la asignación de grupo, asignar a grupo experimental o control de período de admisión porque los participantes debían compartir la habitación de OT.
- Asegúrese de que los pacientes en el grupo de intervención recibieron 30 min de OT convencional y 30 min de la móvil basado en el juego VR extremidad superior programa de rehabilitación mediante un smartphone y un tablet PC.
- Asegúrese de que los pacientes en el grupo control recibieron OT convencional solamente para 1 h por día.
Nota: El programa de rehabilitación para ambos grupos consistió en 10 sesiones de terapia, 5 días por semana, durante 2 semanas. - Educar a los pacientes en el grupo de intervención sobre cómo usar el programa en la primera sesión de tratamiento, aunque cada aplicación juego instrucciones breves al principio. Garantizar que los pacientes el programa de 30 minutos por su cuenta durante el estudio.
- Evaluar las medidas de resultado al principio, al final del tratamiento y en seguimiento de un mes.
- Deje un solo evaluador ciego quien es un experimentado terapeuta ocupacional realizar todas las evaluaciones clínicas durante todas las sesiones de prueba.
Nota: La medida de resultado primaria fue la evaluación de Fugl-Meyer de la extremidad superior (FMA-UE), que mide la función motora del brazo de los pacientes hemiparéticos (0 = más baja puntuación; 66 = puntuación más alta). 17 el resultado secundario fue evaluado por la etapa de Brunnström (etapa B) para el brazo y la mano y el músculo manual que prueba (0 – 5).
3. uso del programa de rehabilitación de la extremidad superior móvil basado en el juego de VR
- Tienen los participante se sientan en el escritorio.
- Ponga su tablet PC en el escritorio y encender el tablet PC.
- Encienda el teléfono inteligente y activar la conexión inalámbrica de corta distancia en el smartphone.
- Seleccione la aplicación de juegos en la PC de la tableta por tocar la pantalla de la PC de la tableta.
- Habilitar la conexión inalámbrica de corta distancia en el tablet PC y conecte el teléfono inteligente.
- Poner el smartphone en el brazalete y coloque el brazalete en la parte superior del brazo o del antebrazo mediante un brazalete smartphone disponible en el mercado según el movimiento deseado.
- Elegir entre la versión básica o la versión modificada para requisitos particulares.
- Seleccione la velocidad de juego, tiempo, un número de movimientos del objetivo y el logro esperado del juego en la pantalla táctil de tablet PC en la versión modificada para requisitos particulares según la capacidad de los participantes.
- Que el participante toque el botón de inicio. Pregunte a los participantes a tomar una postura siguiendo los comandos del juego. Mueva el rango máximo de movimiento para la calibración.
-
Empezar a jugar el juego y pasar al siguiente juego cuando el juego termina (generalmente 5 a 10 min de largo).
- Juego "Honey Pot protector"
Nota: Este juego está dirigido el movimiento de flexión y extensión de codo.- Pregunte a los pacientes para vencer a un oso de la olla de miel por lanzar las manzanas con el movimiento de la articulación del codo.
- Que el paciente lanzar manzanas cuando se extiende el codo flexionado.
- Ajustar el nivel de dificultad por la ubicación donde aparece el oso y la velocidad en la que un oso nuevo aparece basado en el rango disponible de movimiento y velocidad del movimiento en la articulación del codo del paciente.
- Juego de "Proteger el conejito"
Nota: Este juego está dirigido el movimiento de abducción y aducción de hombro.- Pregunte a los pacientes para proteger el conejo por la captura de piedras con una red mediante el movimiento de la articulación del hombro.
- Asegúrese de que la red se mueve cuando el hombro aducido es secuestrado.
- Ajustar el nivel de dificultad por la ubicación donde aparece la piedra y la velocidad con que una nueva piedra aparece basada en el rango disponible de movimiento y velocidad de movimiento en la articulación del hombro del paciente.
- Juego de "Apagar el fuego"
Nota: Este juego está dirigido a la abducción del hombro, aducción u hombro flexión y extensión.- Preguntar a los pacientes a apagar el fuego con la manguera de agua a través de la ventana; la manguera de agua se mueve según el movimiento del hombro.
- Asegúrese que la manguera de agua mueve hacia la derecha y la izquierda y arriba y abajo según el movimiento de la articulación del hombro; el tiempo necesario para apagar el fuego depende del tamaño del fuego.
- Ajustar el nivel de dificultad por la ubicación donde aparece el fuego, la velocidad con la que aparece un nuevo incendio, y el tamaño del fuego basado en la gama disponible de movimiento y la velocidad y la resistencia del movimiento de la articulación del hombro del paciente.
- Juego "Flor Splash"
Nota: Este juego está dirigido a la abducción del hombro y aducción, flexión de codo y extensión o movimiento de pronación y supinación de muñeca.- Pregunte a los pacientes la semilla móvil con una regadera de agua por el movimiento de la articulación y hacer la flor de flores.
- Asegurarse de que la semilla se mueve, el riego sigue según el movimiento de la articulación.
- Ajustar el nivel de dificultad por la velocidad de movimiento de la semilla con respecto a la exactitud y la velocidad de movimiento.
- Juego "Honey Pot protector"
- Seguir los movimientos de la extremidad superior de los pacientes por los sensores (acelerómetro, giroscopio) del smartphone y transferir información sobre el movimiento en la PC de la tableta a través de la conexión inalámbrica de corta distancia.
- Proporcionar información visual y auditiva para los pacientes en su movimiento con la pantalla en el tablet PC.
- Demostrar el logro real del juego en comparación con el logro esperado al final del juego.
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Representative Results
Un total de 24 pacientes fueron inscritos y asignados para el control o el grupo experimental (tabla 1). Una mejoría mayor en la FMA-UE, estado B, y la prueba manual del músculo fue encontrada después del tratamiento con el móvil basado en el juego VR extremidad superior programa de rehabilitación que con la terapia convencional (figura 3). El efecto se mantuvo hasta el seguimiento de un mes. Esto significa que rehabilitación de MoU no fue inferior a la terapia convencional que se entrega individualmente por un terapeuta ocupacional.
Pacientes en el grupo experimental completaron el tratamiento de dos semanas sin efectos adversos y generalmente satisfechos con MoU-Rehab (tabla 2), a pesar de que los participantes tenían diferentes niveles de la misma (familiaridad) (ordenador, PC de la tableta y smartphone) Figura 4). Pacientes en el grupo experimental respondieron positivamente sobre la pantalla del programa (4.25 ± 0,62), la legibilidad del programa (4.25 ± 0,62) y la conveniencia de la utilización del programa (4,08 ± 0,67) en clasificación de Likert de 5 puntos (0 – 5). Además, declararon que estaban dispuestos a pagar $22 ± 10 para las aplicaciones de juego. No hubo ninguna relación familiaridad y la cantidad de mejora.
El MoU-Rehab es factible y eficaz para promover la recuperación de la extremidad superior después de un infarto cerebral isquémico.
Figura 1: la configuración del programa móvil basadas en juegos de la extremidad superior VR. El sistema para el programa VR móvil basadas en juegos de la extremidad superior incluye un dispositivo móvil (tablet PC de pantalla) y un dispositivo móvil (teléfono inteligente) para obtener información sobre el movimiento con sensores incorporados. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: juego de contenidos y aplicaciones del programa móvil basadas en juegos de la extremidad superior VR. Cada aplicación juego apunta a un movimiento específico del brazo hemipléjico. El nivel de dificultad se ajusta según la función de la extremidad superior de cada paciente. Los movimientos del destino en las articulaciones de destino está representado por círculos y líneas amarillas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: cambios en las medidas de resultado al final del tratamiento y en el seguimiento de 1 mes después del tratamiento. (A) cambios en la evaluación de Fugl-Meyer de la extremidad superior. (B) cambios en la etapa de Brunnström (brazo y la mano). (C) cambios en la energía del músculo medición por la prueba muscular manual (hombro / codo / muñeca). Mes: mes, pre: antes del tratamiento con programa de rehabilitación laboral móvil basadas en juegos de la extremidad superior, post: después del tratamiento de dos semanas con el programa VR móvil basadas en juegos de la extremidad superior, F/U: seguimiento. Las barras de error indican la desviación estándar (SD). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: resultados de la encuesta de conocimiento de ti. Los participantes en el grupo experimental (n = 12) se les preguntó sobre su familiaridad de ti como su experiencia informática, tablet PC o smartphone. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Grupo experimental (n = 12) | Grupo control (n = 12) | valor de p | |
| Sexo (M/F) | 7/5 | 6/6 | 0,5 a |
| Edad (años) | 61.0±15.2 (21-76) | 72.1±9.9 (53-88) | 0.046 b |
| Extremidad afectada (L/R) | 8/4 | 10/2 | 0.32 a |
| FMA-UE (gama) | 24.5±22.2 (4-63) | 21.5±20.6 (4-57) | 0.735 b |
| Brunnstrom-etapa (brazo) | 2.7±1.5 (1-5) | 2.7±1.5 (1-5) | 1.00 b |
| Brunnstrom-etapa (mano) | 1.9±1.4 (1-5) | 2.1±1.4 (1-4) | 0.775 b |
| MMT (hombro) | 2.7±1.1 (1-4) | 2.2±1.2 (0-4) | 0.292 b |
| MMT (codo) | 1.9±1.4 (1-5) | 2.1±1.4 (1-4) | 0.775 b |
| MMT (muñeca) | 2.7±1.1 (1-4) | 2.2±1.2 (0-4) | 0.292 b |
Tabla 1: características demográficas y clínicas iniciales de los pacientes. No hubo diferencias estadísticamente significativas entre los dos grupos excepto con respecto a la edad. una prueba χ2 , b t-test. FMA-UE: Evaluación de Fugl-Meyer de la extremidad superior, MMT: prueba Manual del músculo, M: macho; F: mujer, L: izquierda, R: derecha. Los datos indican media ±SD (gama).
| Pregunta | Grupo experimental (n = 12) | Grupo control (n = 12) |
| El programa de rehabilitación de la extremidad superior proporcionó tratamiento suficiente para mí. | 4,17 ± 0,72 | 4.00 ± 0,85 |
| El programa de rehabilitación de la extremidad superior ofrecido servicios de destino | 4.42 ± 0,52 | 3.92 ± 1.00 |
| En general, estoy satisfecho con el programa de rehabilitación de la extremidad superior. | 4.25 ± 0.75 | 3.92 ± 1.00 |
| El programa de rehabilitación de la extremidad superior me ayudó a manejar mejor mi salud y necesidades médicas. | 4.33 ± 0.65 | 4.00 ± 0.74 |
Tabla 2: Resultados de la satisfacción del usuario la encuesta para el programa VR móvil basadas en juegos de la extremidad superior. Satisfacción del usuario en el grupo experimental no fue inferior a la en el grupo control. Los participantes en el grupo experimental respondieron positivamente a todos los elementos.
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Discussion
Pacientes con accidente cerebrovascular generalmente tienen discapacidades relacionadas con deficiencias motoras debido a la incompleta recuperación motora. Tal discapacidad, largo trayecto a una clínica, o dificultades socioeconómicas puede dificultar el acceso de pacientes a la terapia de rehabilitación adecuada. Un programa de salud ubicua (u-salud) puede ser una buena opción para la eliminación de esas barreras. Como parte de un programa de salud de la u, un programa de rehabilitación basado en el juego móvil VR fue desarrollado para la recuperación de la extremidad superior después de accidente cerebrovascular isquémico en el presente estudio. Nuestros resultados sugieren que este programa es posible y más eficaz en promover la recuperación de la función del miembro superior en comparación con la terapia convencional. En la evaluación de seguimiento de un mes, mejoras fueron mantenidas con éxito.
Especulamos que la eficacia terapéutica de la rehabilitación de MoU fue igual o mayor que la de la terapia convencional, debido a los efectos del juego, como respuesta inmediata del movimiento de los pacientes, disfrute, alta motivación y compromiso. Juegos de participación pueden facilitar el aprendizaje motor19 interés en la rehabilitación y promoción de la motivación. Por otra parte, feedback auditivo y visual puede facilitar el deseo de pacientes para la interacción. Estos factores pueden aumentar la eficacia de la terapia de rehabilitación por el logro de un alto nivel de cumplimiento de los pacientes a la formación y aumentar la participación en la terapia.
La mayoría de los estudios previos basados en el juego utiliza juegos estándar comerciales14. Sin embargo, estos juegos no fueron diseñados específicamente para pacientes con accidente cerebrovascular. El programa de juego desarrollado en este estudio específicamente dirigido a pacientes con accidente cerebrovascular. Se desarrollaron varios tipos de aplicaciones de juegos, de que aplicaciones que podrían ser utilizadas para tales pacientes se seleccionaron. Elegimos sólo juego aplicaciones que podrían inducir movimientos deseados y evitar movimientos sinérgicos.
El programa móvil fue diseñado para su uso con un smartphone y un tablet PC ya smartphones y tablet PCs son cada vez más utilizados por la población en general; por lo tanto, es relativamente fácil de implementar programas de tratamiento con estos dispositivos móviles portátiles a bajo costo. Teniendo en cuenta el aspecto ligero y pequeño tamaño de estos dispositivos móviles, son portátiles y fáciles de usar, sin importar la ubicación de una persona. Aunque el programa fue administrado en la sala de terapia para asegurar la coincidencia estricta de la duración del tratamiento entre los dos grupos, este programa también puede ser utilizado en entornos de hogar.
Sin embargo, el estudio tiene algunas limitaciones. La primera limitación se deriva pequeño tamaño muestral del estudio. Aunque se intentó asignar a pacientes a los dos grupos al azar, los pacientes fueron asignados por el período de admisión para mantenerlos inconscientes de su asignación de grupo. Tiempo de tratamiento fue comparable estrictamente durante el tratamiento de 2 semanas pero no fue posible durante el postratamiento y seguimiento. La actividad motora de los brazos afectados no podría ser monitoreada durante el periodo de estudio. Medida de la actividad de los brazos afectados por acelerómetros podría indicar la influencia del programa sobre el fenómeno de la no utilización20,21. En el presente estudio, no hay datos cinemáticos estaban disponibles. Mediante la obtención de datos cinemáticos como desplazamientos lineales y angulares, velocidad y aceleración, información sobre las características de los movimientos de los pacientes podría utilizarse para optimizar las terapias de rehabilitación individualizado a través de retroalimentación bidireccional entre pacientes y médicos.
Los resultados del presente estudio sugieren que este móvil basadas en juegos de la extremidad superior rehabilitación programa de rehabilitación laboral puede ser un sustituto de algunas partes de la terapia convencional que son entregados personalmente por un terapeuta ocupacional. El programa sería una herramienta de buen candidato para la tele-rehabilitación para la recuperación de la extremidad superior en pacientes con accidente cerebrovascular.
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Disclosures
Todos los autores no declaran conflicto de intereses.
Acknowledgments
Esta investigación fue apoyada por subvención no. 06-2013-105 desde el fondo de investigación de SK Telecom. Este trabajo fue apoyado por el fondo de investigación de la Universidad Soonchunhyang.
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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