Het hier beschreven protocol heeft tot doel de kwantitatieve evaluatie van tekorten aan de bovenste ledematen te verbeteren, met als doel aanvullende technologie te ontwikkelen voor beoordeling op afstand, zowel in de kliniek als thuis. Virtual reality en biosensortechnologieën worden gecombineerd met standaard klinische technieken om inzicht te geven in de werking van het neuromusculaire systeem.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Opstelling voor de kwantitatieve beoordeling van beweging en spieractiviteit tijdens een virtuele gemodificeerde box- en bloktest
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Het vermogen om te bewegen stelt ons in staat om met de wereld om te gaan. Wanneer dit vermogen is aangetast, kan dit de kwaliteit van leven en de onafhankelijkheid aanzienlijk verminderen en tot complicaties leiden. Het belang van patiëntevaluatie en revalidatie op afstand is de laatste tijd toegenomen vanwege de beperkte toegang tot persoonlijke diensten. Zo heeft de COVID-19-pandemie onverwacht geleid tot strikte regelgeving, waardoor de toegang tot niet-opkomende gezondheidsdiensten werd beperkt. Bovendien biedt zorg op afstand de mogelijkheid om ongelijkheden in de gezondheidszorg aan te pakken in landelijke, achtergestelde en lage-inkomensgebieden waar de toegang tot diensten beperkt blijft.
Het verbeteren van de toegankelijkheid door middel van opties voor zorg op afstand zou het aantal ziekenhuis- of specialistische bezoeken beperken en routinematige zorg betaalbaarder maken. Ten slotte kan het gebruik van direct verkrijgbare commerciële consumentenelektronica voor thuiszorg de resultaten voor de patiënt verbeteren dankzij een verbeterde kwantitatieve observatie van symptomen, de werkzaamheid van de behandeling en de dosering van de therapie. Hoewel zorg op afstand een veelbelovend middel is om deze problemen aan te pakken, is het van cruciaal belang om motorische stoornissen voor dergelijke toepassingen kwantitatief te karakteriseren. Het volgende protocol probeert deze kennislacune aan te pakken om clinici en onderzoekers in staat te stellen gegevens met een hoge resolutie te verkrijgen over complexe bewegingen en onderliggende spieractiviteit. Het uiteindelijke doel is om een protocol te ontwikkelen voor het op afstand afnemen van functionele klinische tests.
Hier kregen de deelnemers de opdracht om een medisch geïnspireerde Box and Block-taak (BBT) uit te voeren, die vaak wordt gebruikt om de handfunctie te beoordelen. Deze taak vereist dat proefpersonen gestandaardiseerde kubussen vervoeren tussen twee compartimenten gescheiden door een barrière. We hebben een aangepaste BBT in virtual reality geïmplementeerd om het potentieel van het ontwikkelen van beoordelingsprotocollen op afstand aan te tonen. Spieractivatie werd voor elke proefpersoon vastgelegd met behulp van oppervlakte-elektromyografie. Dit protocol maakte het mogelijk om gegevens van hoge kwaliteit te verkrijgen om bewegingsstoornissen op een gedetailleerde en kwantitatieve manier beter te karakteriseren. Uiteindelijk hebben deze gegevens het potentieel om te worden gebruikt om protocollen te ontwikkelen voor virtuele revalidatie en patiëntbewaking op afstand.
Inleiding
Beweging is hoe we omgaan met de wereld. Hoewel dagelijkse activiteiten zoals het oppakken van een glas water of naar het werk lopen eenvoudig lijken, zijn zelfs deze bewegingen afhankelijk van complexe signalen tussen het centrale zenuwstelsel, spieren en ledematen. Als zodanig zijn persoonlijke onafhankelijkheid en kwaliteit van leven sterk gecorreleerd met het niveau van de ledemaatfunctie van een individu 2,3. Neurologische schade, zoals bij ruggenmergletsel (SCI) of perifere zenuwbeschadiging, kan leiden tot permanente motorische tekorten, waardoor iemands vermogen om zelfs eenvoud....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Experimentele procedures werden goedgekeurd door de West Virginia University Institutional Review Board (IRB), protocol # 1311129283, en hielden zich aan de principes van de Verklaring van Helsinki. De risico's van dit protocol zijn klein, maar het is noodzakelijk om alle procedures en mogelijke risico's aan de deelnemers uit te leggen en er is schriftelijke, geïnformeerde toestemming verkregen met documentatie die is goedgekeurd door de institutionele ethische beoordelingscommissie.
1. Systeemkenmerken en ontwerp
OPMERKING: De opzet van dit protocol bestaat uit de volgende elementen: (1) EMG-senso....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
EMG-, kinematica- en krachtgegevens die zijn verkregen van proefpersonen die dit protocol gebruiken, kunnen worden gebruikt om bewegingen te karakteriseren bij herhalingen van dezelfde taak, maar ook tijdens verschillende taken. De hier getoonde gegevens vertegenwoordigen de resultaten van gezonde controledeelnemers om de haalbaarheid van deze opstelling aan te tonen. Representatieve EMG-profielen die zijn opgenomen van een gezonde proefpersoon die de gemodificeerde BBT in VR uitvoert, worden weergegeven in
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
EMG-systeem
De hardware van het EMG-systeem bestaat uit 15 EMG-sensoren die worden gebruikt om spieractiveringsgegevens te verkrijgen. Een in de handel verkrijgbare Application Programming Interface (API) werd gebruikt om aangepaste EMG-opnamesoftware te genereren. De hardware van het VR-systeem bestaat uit een virtual reality-headset die wordt gebruikt om de meeslepende VR-omgeving weer te geven en een kabel om de headset te verbinden met de speciale computer waar de virtuele beoordelingstaak is opge.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door het kantoor van de adjunct-secretaris van Defensie voor gezondheidszaken via het Restoring Warfighters with Neuromusculoskeletal Injuries Research Program (RESTORE) onder Award No. W81XWH-21-1-0138. Meningen, interpretaties, conclusies en aanbevelingen zijn die van de auteurs en worden niet noodzakelijkerwijs onderschreven door het ministerie van Defensie.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Armless Chair | N/A | Een stoel waarin proefpersonen moeten zitten, moet armloos zijn zodat hun armen niet worden gestoord. | |
| Computer | Dell Technologies | Er werden drie computers gebruikt om het data-acquisitie-apparatuur te begeleiden. | |
| Leap Motion Controller | Ultraleap | Optisch handtrackingmodule die de beweging van de hand en vingers vastlegt. De controller heeft twee 640 x 240-pixel nabij-infraroodcamera's (120 Hz), die in staat zijn om bewegingen tot 60 cm van het apparaat te volgen en in een gezichtsveld van 140 x 120°. Dit apparaat werd aan de VR-bril bevestigd of boven het hoofd bevestigd tijdens het bewegen. | |
| MATLAB | MathWorks, Inc. | Programmeerplatform dat werd gebruikt om aangepaste data-acquisitiesoftware te ontwikkelen | |
| Oculus Quest 2 | Meta | Immersieve virtual reality-bril uitgerust met handtracking mogelijkheid via 4 ingebouwde infraroodcamera's (72-120 Hz). Kan worden vervangen door andere vergelijkbare apparaten (bijv. HTC Vive, HP Reverb, Playstation VR). | |
| Oculus Quest 2 Link cable | Meta | Wordt gebruikt om de bril op de computer aan te sluiten waar de VR-game was opgeslagen | |
| PhaseSpace Motion Capture | PhaseSpace, Inc. | Gemarkeerd bewegingsregistratiesysteem, bestaande uit een server, camera's met 60° gezichtsveld, rood lichtemitterende diode (LED) als markers en een kalibratie-object | |
| Trigno Wireless System | Delsys, Inc. | Door Delsys Inc., inclusief EMG, versnellingsmeter, krachtsensoren, een basisstation en verzameling software. De Trigno-MATLAB Application Programming Interface (API) werd gebruikt om aangepaste opnamesoftware te ontwikkelen. | |
| UnReal Engine 4 | Epic Games | Software die werd gebruikt om de aangepaste Box and Block Task in VR te maken en uit te voeren |
Referenties
- Rosenbaum, D. A. Human motor control. , Elsevier Inc. (2010).
- Kalsi-Ryan, S., Curt, A., Fehlings, M., Verrier, M. Assessment of the hand in tetraplegia using the Graded Redefined Assessment of Strength, Sensibility and Prehension (GR....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
