قياس الكينماتيكا حركات المعيشة اليومية مع أنظمة التقاط الحركة في الواقع الافتراضي

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

لقد قمنا بتصميم اختبار واقع الافتراضي لتقييم أنشطة مفيدة للحياة اليومية (عادل) مع نظام التقاط حركة. ونحن نقترح حركية تحليلاً مفصلاً لتفسير المشارك حركات مختلفة، بما في ذلك المسار، تتحرك المسافة والوقت لاستكمال تقييم قدرات عادل.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Seo, K., Lee, A., Kim, J., Ryu, H., Choi, H. Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality. J. Vis. Exp. (134), e57284, doi:10.3791/57284 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

عدم القدرة على إتمام أنشطة مفيدة للحياة اليومية (إيادل) مقدمة لمختلف الأمراض العصبية. تقييمات تستند إلى استبيان من عادل سهلة الاستخدام ولكنها عرضه للتحيز ذاتي. هنا، يمكننا وصف اختبار رواية واقع الافتراضي (VR) لتقييم مهمتين عادل معقدة: معالجة المعاملات المالية، واستخدام وسائل النقل العام. بينما مشارك يقوم بتنفيذ المهام في إطار الواقع الافتراضي، اقتراحا بالتقاط آثار نظام الموقف والتوجه لليد المهيمنة ورأسه في نظام الإحداثيات الديكارتي ثلاثي الأبعاد. يتم جمع البيانات الخام الحركية وتحويلها إلى 'الحركية مقاييس الأداء،' أياقتراح مسار وتتحرك المسافة والوقت لإكمال. مسار الحركة هو مسار جزء من الجسم خاصة (مثلاً، اليد المهيمنة أو الرأس) في الفضاء. نقل المسافة يشير إلى المسافة الإجمالية من المسار، ووقت الانتهاء هو كم من الوقت المستغرق لإكمال مهمة إيادل. ويمكن أن تميز هذه التدابير الحركية المرضى الذين يعانون من ضعف الإدراك من ضوابط صحية. وضع هذا البروتوكول قياس الحركية يتيح الكشف المبكر العاهات المعرفية ذات الصلة إيادل.

Introduction

ساعدت الأنشطة اليومية الحية (عادل)، مثل معالجة المعاملات المالية، واستخدام وسائل النقل العام، والطبخ، وعلامات الطبية نظراً لأنها تتطلب متعددة الوظائف العصبية1. وهكذا تعتبر البصر إيادل قدرات السلائف للأمراض العصبية، مثل ضعف الإدراك الخفيف (MCI) والخرف2. الذهب في استعراض شامل ل مهام عادل3 أشارت إلى أن مهام يخرجهم أكثر تطلبا، مثل إدارة الشؤون المالية، واستخدام وسائل النقل العام، التوقع أقرب من وزارة التجارة والصناعة، والخرف.

وحتى الآن، هي التقييمات الأكثر استخداماً من إيادل الاستبيانات المبلغ عنها ذاتيا، والمستندة إلى مخبر الاستبيانات، والتقييمات المستندة إلى الأداء4. تقييمات تستند إلى استبيان لعادل من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام، ولكن عرضه للتحيز ذاتي. على سبيل المثال، عند الإبلاغ الذاتي، المرضى الذين يميلون إلى عمليات أكثر أو وكيل estimate على قدرات عادل5. وبالمثل، تسيء المخبرين قدرات عادل بسبب المفاهيم الخاطئة للمراقب أو فجوات المعرفة4. وهكذا، كانت التقييمات المستندة إلى الأداء التي تسأل المرضى الاضطلاع بمهام محددة عادل المفضل، على الرغم من أن العديد من المهام غير ملائمة ل إعداد سريرية عامة6.

في الآونة الأخيرة، أظهرت دراسات الواقع الافتراضي (VR) أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون تطبيقات هامة في مجال الطب والرعاية الصحية، التي تشمل كل شيء من التدريب لإعادة التأهيل للتقييم الطبي7. ويمكن اختبار جميع المشاركين تحت نفس الظروف VR، التي تحاكي العالم الحقيقي. على سبيل المثال، Allain et al. 8 مهمة صنع القهوة ظاهري وأظهرت أن المرضى الذين يعانون من ضعف الإدراك أداء المهمة سيئة. كلينجر et al. 9 تطوير بيئة الواقع الافتراضي آخر للمراسلة والتسوق المهام ووجدت علاقة ذات مغزى بين وقت إنجاز المهمة في الواقع الافتراضي ونتائج اختبار العصبية. الدراسات VR السابقة لتقييم عادل معظمها ركزت على مقاييس الأداء بسيطة مثل وقت رد الفعل أو الدقة عند استخدام أجهزة الإدخال التقليدية مثل الماوس ولوحة المفاتيح8،9. وهكذا يلزم بيانات الأداء أكثر تفصيلاً حول إيادل لكفاءة الشاشة للمرضى مع وزارة التجارة والصناعة4.

تحليل الحركية للبيانات التقاط الحركة في الوقت الحقيقي نهج قوية لتوثيق بيانات تفصيلية للأداء المرتبطة بالمهام إيادل كمياً. على سبيل المثال، اللون الأبيض et al. 10 وضع مطبخ ظاهري الذي يلتقط البيانات المشتركة زاوية المشارك أثناء المهام المعيشة اليومية واستخدام البيانات التي تم التقاطها لتقييم فعالية العلاج الطبيعي كمياً. ترير ديمبواديو et al. 11 تطوير بيئة VR غامرة لتقييم أداء الطرف العلوي عند إجراء مهام المعيشة اليومية الأساسية، وأظهر أن تسجيل البيانات الحركية في بيئة الواقع الافتراضي ارتباطاً وثيقا مع المقاييس الوظيفية من الطرف العلوي. يمكن تقديم هذه التحليلات الحركية مع أنظمة التقاط الحركة المزيد من الفرصة لتقييم المريض ضعف الإدراك12بسرعة. إدراج البيانات الحركية مفصلة في الفحص للمرضى الذين يعانون من MCI تحسن كبير في تصنيف المرضى مقارنة بضوابط صحية13.

هنا، نحن تصف وضع بروتوكول لتقييم علم الحركة حركة المعيشة اليومية مع أنظمة التقاط الحركة في بيئة VR غامرة. البروتوكول تضم اثنين من المهام المعقدة عادل: "المهمة 1: سحب المال" (معالجة المعاملات المالية) و "المهمة 2: اتخاذ حافلة" (باستخدام وسائل النقل العام). بينما تم تنفيذ المهام، تتبع نظام التقاط حركة بالموقف والتوجه باليد المهيمنة، ورئيس. وبعد إكمال المهمة 1، جمعت مسار اليد المهيمنة وتتحرك المسافة والوقت لإكمال. في 2 المهام، جمعت المسار الرئيسي وتتحرك المسافة والوقت لإكمال. مقطع النتائج الممثل في هذه المقالة تفاصيل الاختبار الأولية للمرضى مع وزارة التجارة والصناعة (أي، عادل قدرات البصر) مقارنة بضوابط صحية (أيقدرات عادل سليمة).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ووافق جميع الإجراءات التجريبية المذكورة هنا "المؤسسية استعراض المجلس لجامعة هانيانغ"، وفقا "إعلان هلسنكي" (هيي-15-029-2). ضوابط صحية 6 (4 من الذكور والإناث 2) والمرضى MCI 6 (3 ذكور وإناث 3) تم تجنيدهم من مركز طبي الجامعي، مستشفى جامعة هانيانغ.

1-تجنيد المشاركين

  1. تعيين المرضى MCI (أي، ضعف قدرات عادل) وضوابط صحية (أي، عادي عادل قدرات) تتراوح أعمارهم ما بين 70-80 سنة.
  2. مع المساعدة من طبيب أعصاب مع أكثر من 10 سنوات خبرة السريرية، استعراض التاريخ الطبي المرضى، واستبعاد المرضى الذين لديهم تاريخ من الأمراض العصبية/النفسانية أو جراحة الدماغ.
    ملاحظة: استخدام الاختبارات العصبية التالية: ميني العقلية الدولة الخرف فحص فحص والكورية مفيدة الأنشطة اليومية المعيشة، الحرة والانتقائية كايد تذكير الاختبار، أرقام فترة الاختبار-إلى الأمام/الخلف، درب مما يجعل الاختبار-A/B13 ، ومعايير ألبرت et al. 14 لتشخيص MCI.

2. تثبيت برنامج VR وتوصيل أجهزة الكمبيوتر

  1. إعداد الأجهزة في غرفة مخصصة مشابهة الرقم 1. تنفيذ هذا البروتوكول في غرفة الحجم غامرة بيئة ظاهرية (4 × 2.5 × 2.5 م3) التي تحتوي على 4 أجهزة الكمبيوتر وأجهزة (3D) ثلاثية الأبعاد مجسمة 4 8 كاميرات تتبع الحركة لمتابعة الموقف والتوجه لليد المهيمنة و الرأس خلال مهمتين عادل.
    ملاحظة: VR التكنولوجيات المستخدمة في هذه المقالة هي أجهزة الحاسوب والبرمجيات التي توفر الخبرات 3D غامرة والتفاعلية، التي يمكن عرض كائنات واقعية والأحداث في بيئة ظاهرية. تفاصيل الأجهزة والبرمجيات موصوفة في الجدول المواد.
  2. التأكد من تزويد كافة أجهزة الكمبيوتر مع البرامج المطلوبة (الحزمة القابلة لإعادة التوزيع Visual Studio 2012 (x86)، DirectX، وميدليفر، أو ما يعادلها). ميدليفر، أي، والبرمجيات الوسيطة، تحقق من الموقع15 للحصول على أحدث الإصدارات من المكتبات لأجهزة الإدخال والاستريوسكوبيه، والتجميع، والتفاعلات.
  3. توصيل أجهزة الكمبيوتر إلى أجهزة العرض ثلاثية الأبعاد مجسمة. إعدادات الرسومات 1920 × 1080 بكسل بكسل.
  4. إنشاء مجموعة مشاركة منزلية 10 Windows لتوصيل 4 أجهزة الكمبيوتر على شبكة الاتصال منزلية. على الكمبيوتر الرئيسي، قم بإنشاء مجلد ومشاركتها مع أجهزة الكمبيوتر المنزلية الأخرى.
  5. على الكمبيوتر الرئيسي، الشروع في البرمجيات الوسيطة. انقر فوق الزر "الكتلة". تعيين الكمبيوتر الرئيسي ملقم وأجهزة الكمبيوتر الأخرى كعملاء. سيتم مزامنة هذه الدولة لكافة الأجهزة. انقر فوق الزر "3D العقد". تحديد الموقف والتوجه، وحجم الشاشة بيئة ظاهرية.
  6. إكمال الإعدادات استناداً إلى موقع15 وحفظ ملف التكوين.

3-إعداد أنظمة التقاط الحركة في بيئة ظاهرية

  1. جبل 8 كاميرات تتبع الحركة في بيئة ظاهرية تغطية كامل حجم الالتقاط. إصلاح الكاميرات بشكل أمن بحيث تظل ثابتة أثناء التقاط. تأمين الكائنات في بيئة ظاهرية ستكون مرئية بالكاميرات على الأقل 2 في جميع الأوقات.
  2. قم بتثبيت البرنامج الدافع أوبتيتراك، أي، برامج التقاط الحركة، على الكمبيوتر الرئيسي باستخدام التثبيت اليدوي16. قم بتوصيل الكمبيوتر الأساسي مع أنظمة التقاط الحركة مع كبلات Ethernet الفئة 6.
  3. معايرة أنظمة التقاط الحركة باستخدام الخطوات التالية، كما هو مفصل في دليل البرنامج16.
    1. إزالة جميع أفكار دخيلة أو علامات لا لزوم لها من حجم الالتقاط.
    2. انقر فوق الزر "القناع مرئية" لإخفاء الأفكار غير المرغوب فيها أو تدخل المحيطة.
    3. انقر فوق الزر "بدء هذه". استخدم العصا المعايرة لدعم الاستيلاء على إطارات العينة من أجل حساب مواقف وتوجهات في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
    4. انقر على زر "حساب" لمعايرة النظام باستخدام العينات التي تم جمعها.
    5. التحقق من نتائج المعايرة (بالترتيب من أسوأ إلى أفضل): الفقراء والعادلة وحسن، العظمى، ممتازة واستثنائية. إذا كانت النتيجة أفضل من كبيرة، انقر فوق الزر "تطبيق". إذا لم يكن كذلك، انقر فوق الزر "إلغاء الأمر"، وتكرار هذه العملية.
    6. ضع مربع المعايرة داخل الفضاء ثلاثي الأبعاد حيث تريد في الأصل أن يقع. انقر فوق الزر "تعيين الطائرة على الأرض" لإنشاء مصدر تتبع نظام الإحداثيات ثلاثي الأبعاد.
    7. حدد العلامات العاكسة المرتبطة بها لليد المهيمنة والرأس. انقر فوق الزر "هيئة جامدة" وثم انقر فوق الزر "إنشاء من تحديد علامات".
  4. في الاقتراح التقاط البرامج، افتح القائمة "الجري". تأكد من أن رقم المنفذ سرد 3883، وحدد مربع "بث بيانات الإطار" في فئة "محرك يتدفقون فربن". انقر فوق "Ctrl" + "S" لحفظ الملف المعايرة.
  5. على الكمبيوتر الرئيسي، الشروع في البرمجيات الوسيطة. انقر فوق الزر "الأجهزة". إضافة "تعقب فربن" للحصول على بيانات التعقب من نظام التقاط الحركة، وقم بحفظ ملف التكوين.

4-إعداد بيئة ظاهرية للاستخدام

  1. قم بإزالة كافة الكائنات العاكسة (أي، ساعات، خواتم، أقراط، والمعادن، إلخ) من بيئة ظاهرية.
  2. قم بتشغيل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة العرض ثلاثية الأبعاد مجسمة وأنظمة التقاط الحركة (360 الإطارات في الثانية الواحدة).
  3. حالما تقوم بتشغيل أجهزة الكمبيوتر 4، إطلاق البرنامج فردايمون. على سبيل المثال، انقر نقراً مزدوجاً فوق "VRDaemon.exe" التي تقع في "ملفات C:\Program (x86) \MiddleVR\bin."
  4. على الكمبيوتر الرئيسي، والشروع في برامج التقاط الحركة. انقر فوق الزر بالقرب من أعلى القائمة المسمى "مشروع القائمة المفتوحة". تحميل ملف معايرة الكاميرا.
  5. على الكمبيوتر الرئيسي، الشروع في البرمجيات الوسيطة. انقر فوق الزر "المحاكاة". تحميل ملفات المحاكاة والتكوين المناسب من مجلد مشترك.
  6. البرامج الوسيطة، اضغط الزر "تشغيل" لتنفيذ أحد تطبيقات ظاهري غامرة مع ملفات المحاكاة والتكوين المحدد.

5-تعريف المشارك مع بيئة ظاهرية

  1. تزويد المشارك بالنظارات مجسمة وزنها حوالي 50 جرام. هو تردد العرض النظارات مجسمة هرتز 192. ضمان وضع النظارات مجسمة بشكل مريح على عيون وآذان؛ انظر الشكل 2 ألف.
  2. إرفاق علامات عاكسة تزن أقل من 1 غ إلى اليد المهيمنة المشارك ورئيس. كن حذراً لإرفاق علامات عاكسة محكم؛ انظر الشكل 2. إبلاغ المشاركين أنه يمكن أن تتحرك بحرية أو تدوير في بيئة ظاهرية باستخدام حركة الرأس ويمكن النقر فوق الكائنات الافتراضية مع اليد المسيطرة. يظهر ناحية ظاهري في بيئة افتراضية لمحاكاة موقف السبابة المشارك؛ انظر الشكل 3.
  3. أطلب من المشاركين للتحرك بحرية (أيالوقوف والجلوس، ويذهب اليسار ويسير في الاتجاه الصحيح) في بيئة ظاهرية لمدة 5 دقائق لتعريف أنفسهم مع بيئة الواقع الافتراضي. ثم أطلب من المشارك للنقر فوق أزرار افتراضية لمدة 5 دقائق لتصبح على دراية بكيفية التفاعل مع الكائنات الافتراضية مع اليد المسيطرة. تقديم دورة تدريبية 10 دقيقة أخرى إذا طلب منك المشارك واحد.
  4. التحقق ما إذا كان المشارك محصنة ضد المرض VR مع استبيان مرض محاكاة17.
    تحذير: يمكن أن يسبب الحركة المتزامنة تعقب عرض مجسم VR المرض، مما يؤدي إلى الانزعاج، الصداع، الوعي المعدة، الغثيان والقيء، شحوب، التعرق، التعب، النعاس، الارتباك، واللامبالاة. إذا كان المشارك يشكو من التعب أو درجة المرض محاكاة مرتفع جداً، التوقف عن البروتوكول.

6-تنفيذ "المهمة 1: سحب المال"

تنبيه: موازنة في تسلسل المهام 1 و 2 مهمة لإزالة أثر الترحيل.

  1. شرح تفاصيل المهمة للمشاركة وتقديم الخطوات العمل 8 لإكمال المهمة في بيئة ظاهرية. الخطوات هي (1) إدراج البطاقة في أجهزة الصراف الآلي، (2) حدد القائمة 'سحب'، (3) حدد المبلغ الانسحاب، (4) حدد نوع بيل، (5) بإدخال رقم PIN (رقم التعريف الشخصي)، (6) حدد خيار استلام، (7) إزالة البطاقة، و (8) أخذ المال من أجهزة الصراف الآلي (انظر الشكل 4).
  2. على الكمبيوتر الرئيسي، الشروع في البرمجيات الوسيطة. في علامة التبويب "المحاكاة"، حدد ملف محاكاة للمهمة 1 وملف تكوين. اضغط على الزر "تشغيل"؛ "المهمة 1: سحب المال" سيتم تشغيل في بيئة ظاهرية.
    ملاحظة: ملف المهمة 1، انظر الملف المرفق "المهمة 1 سحب Money.zip" في تكميلية الملف 1. علما بأن البلدان المتقدمة النمو المهمة الافتراضية مع محرك 3D الوحدة.
  3. إذا "المهمة 1: سحب المال" يعمل في بيئة افتراضية، وإصدار تعليمات للمشاركين للقيام بما يلي: "يرجى سحب 70,000 ون كوري (أي ما يعادل حوالي 60 دولاراً أمريكياً) من أجهزة الصراف الآلي للتسوق. تحديد نوعين مختلفين من الملاحظات، أحدهما علما ون كوري 50,000 ل 50,000 KRW و 10000 اثنين تلاحظ ون كوري ل 20,000 ون كوري. كلمة المرور للمعاملات الخاصة بك هو تاريخ اليوم. على سبيل المثال، إذا كان يتم تنفيذ التجربة في الحادي عشر من تشرين الثاني/نوفمبر، ثم PIN هو 1111. يرجى الاحتفاظ تلقي المزيد من مرجع ".
  4. بمجرد الانتهاء من المهمة التحقق من البيانات الحركية المحفوظة في ملفات CSV (قيم مفصولة بفاصلة) للمزيد من التحليل من مجلد مشترك.
    ملاحظة: استخدام أنظمة التقاط الحركة، خلال "المهمة 1: سحب الأموال" تسجيل موقف واتجاه اليد المهيمنة عند القيام بمهمة مع تواتر تسجيل 1 مللي ثانية.
  5. تعطي حوالي 5 دقيقة كسر للمشاركين قبل بدء تشغيل "المهمة 2: اتخاذ حافلة."

7-تنفيذ "المهمة 2: اتخاذ حافلة"

  1. شرح تفاصيل المهمة للمشاركة وتقديم الإرشادات حول كيفية إكمال "المهمة 2: اتخاذ حافلة" على النحو التالي: "يرجى الانتظار في محطة الحافلات وتأخذ الحافلة المستهدفة. سوف تتاح المعلومات الحافلة المستهدفة على الشاشة VR برقم خط معين، واللون، والوجهة. عند وصول الحافلة المستهدفة، من المؤكد أن سيرا على الأقدام من محطة الأتوبيس وإلى الباب الأمامي للحافلة المستهدفة. 8 المستهدفة المختلفة الحافلات سوف يكون عشوائياً ولدت وقدم. " انظر الشكل 5.
  2. على الكمبيوتر الرئيسي، الشروع في البرمجيات الوسيطة. في علامة التبويب "المحاكاة"، حدد ملف محاكاة للمهمة 2 وملف تكوين. اضغط على الزر "تشغيل"، ثم "المهمة 2: اتخاذ حافلة" سيتم تشغيل في بيئة ظاهرية.
    ملاحظة: ملف المهمة 2، انظر الملف المرفق "المهمة 2 تتخذ من Bus.zip" في تكميلية الملف 2. علما بأن البلدان المتقدمة النمو المهمة الافتراضية مع محرك 3D الوحدة.
  3. إذا "المهمة 2: اتخاذ حافلة" يعمل في بيئة افتراضية، وإصدار تعليمات للمشاركين للانتظار في محطة الأتوبيس. انقر فوق مفتاح "المسافة" على لوحة المفاتيح لجعل حافلات التوصل للحافلات.
  4. بمجرد الانتهاء من المهمة التحقق من صحة البيانات الحركية المحفوظة في ملفات CSV للمزيد من التحليل من مجلد مشترك.
    ملاحظة: استخدام أنظمة التقاط الحركة، خلال "المهمة 2: اتخاذ حافلة" تسجيل موقف واتجاه الرأس عند القيام بالمهمة بتسجيل تردد 1 مللي ثانية.
  5. تم الانتهاء من البروتوكول. مساعدة المشارك إزالة النظارات مجسمة وفصل علامات عاكسة من جهة مهيمنة والرأس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ملفات CSV من "المهمة 1: سحب المال" تم تحليلها باستخدام البرنامج الإحصائي R لحساب مسار اليد المهيمنة، وتتحرك المسافة، والوقت لإكمال. هو تصور مسار حركة اليد المهيمنة (الشكل 6). يتم حساب المسافة تتحرك اليد المهيمنة بجمع مجموع المسافات بين مواقف اليد متتابعة أثناء أداء المهمة 1. المسافة بين المواقف هو المسافة التي يوكليديان. ويعني الوقت لإكمال الوقت اللازم لإنهاء المهمة كاملة (أي، من الخطوة 1 "إدراج البطاقة في أجهزة الصراف الآلي" إلى الخطوة 8 "أخذ المال من أجهزة الصراف الآلي"). للتعليمات البرمجية R للتحليل الإحصائي، انظر الملف المرفق "المهمة 1 R Code.docx" في تكميلية ملف 3.

ملفات CSV من "المهمة 2: اتخاذ حافلة" يتم تحليل لحساب مسار الرأس، نقل المسافة، والوقت لإنجاز باستخدام البرنامج الإحصائي R. هو تصور مسار حركة الرأس (الشكل 7). يتم حساب المسافة تتحرك الرأس طريق تلخيص مجموع المسافات بين مواقف رئيس متسلسلة عند أداء المهمة 2. المسافة بين هذين الموقفين هو المسافة التي يوكليديان. الوقت لإكمال يعني الوقت الذي يستغرقه من البداية إلى نهاية المهمة كاملة مع ثماني حافلات المستهدفة. للتعليمات البرمجية R للتحليل الإحصائي، انظر الملف المرفق "Code.docx آر 2 مهمة" في تكميلية الملف 4.

ترد في الجدول 1خصائص القياسات البشرية والتدابير الحركية من المرضى مع وزارة التجارة والصناعة، وضوابط صحية. التقاط هذا الاختبار VR مع اقتراح نظم يقدم فرصاً جديدة لقياس الكينماتيكا المهام المعقدة التي عادل. باتباع البروتوكول المعروضة هنا، الباحثين ويمكن الحصول على بيانات الأداء الحركية ل "المهمة 1: سحب المال" (معالجة المعاملات المالية) و "المهمة 2: اتخاذ حافلة" (باستخدام وسائل النقل العام).

في الواقع، تم إجراء دراسة مراقبة حالة مع هذا البروتوكول مع عدة تحليلات إحصائية (أيتحليل التباين متعدد المتغيرات، وتحليل ارتباط بيرسون وتحليل المميزة خطي متدرجة إلى الأمام)، التي يمكن العثور عليها في موقعنا 13من الدراسة التجريبية.

Figure 1
رقم 1: بيئة ظاهرية غامرة الحجم غرفة الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: التحضير قبل التقييم- (أ) الموضوع ترتدي نظارة مجسمة. (ب) علامات عاكسة موصولة باليد المهيمنة والرأس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: التمثيل اليد الظاهري في بيئة ظاهرية. (أ) مجال أبيض يمثل موقف السبابة. المشارك بالنقر فوق زر الافتراضي رقم "2". (ب) المشارك بالنقر فوق زر الافتراضي رقم "4". الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4: المهمة 1: سحب الأموال من ATM. مشارك (A) رمز PIN حيز ATM. مشارك (ب) تسحب المال من ATM. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الرقم 5: المهمة 2: اتخاذ bus. مشارك (A) ينتظر في محطة الحافلات. (ب) مشارك يمشي من الباص والحافلة المستهدفة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
رقم 6: المهمة 1: مسار حركة اليد في 3D الفضاء الديكارتي. (أ) ضوابط صحية. (ب) وزارة التجارة والصناعة المرضى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
رقم 7: المهمة 2: مسار حركة الرأس في 3D الفضاء الديكارتي. (أ) ضوابط صحية. (ب) وزارة التجارة والصناعة المرضى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

المرضى MCI ضوابط صحية
عدد (الذكور) 6 (3) 6 (4)
العمر (السنة) 72.4 ± 1.9 72.6 ± 1.7
المهمة 1: سحب الأموال
نقل المسافة (م) 34.7 ± 9.1 52.5 ± 10.5
الوقت لإكمال (دقيقة) 1.8 ± 0.3 1.3 ± 0.2
المهمة 2: اتخاذ حافلة
نقل المسافة (م) 100.3 ± 11.4 128.5 ± 14.2
الوقت لإكمال (دقيقة) 13.5 ± 0.2 13.5 ± 0.2

الجدول 1: خصائص القياسات البشرية والتدابير الحركية . القيم هي وسائل ± التنمية المستدامة.

ملف إضافي 1: سحب المهمة 1 Money.zip. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

ملف إضافي 2: تأخذ المهمة 2 Bus.zip. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

ملف إضافي 3: المهمة 1 R Code.docx. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

ملف إضافي 4: المهمة 2 R Code.docx. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

نحن تفاصيل بروتوكول قياس حركية لتحركات المعيشة اليومية مع أنظمة التقاط الحركة في بيئة VR غامرة. أولاً، إعداد الإعداد التجريبية الإرشادية لكيفية إعداد، وتعريف المشاركين بالبيئة VR غامرة. ثانيا، قمنا بتطوير مهمتين إيادل موحدة في الواقع الافتراضي. وثالثاً، الخطوة 3 والخطوة 5 في المقطع بروتوكول هي الخطوات الأكثر أهمية للحد من المرض VR. عند إعداد أنظمة التقاط الحركة في بيئة ظاهرية (الخطوة 3)، من المهم أن جبل كاميرا تعقب عالية بما يكفي تغطية حجم الالتقاط تماما، وإصلاح الكاميرات ثابت لمنع الحركة أثناء الالتقاط، وضمان أن اثنين على الأقل من الكاميرات يمكن في نفس الوقت التقاط كائن، وإزالة أي أفكار غريبة أو علامات لا لزوم لها من بيئة ظاهرية. حين إطلاع المشاركين على الواقع الافتراضي (الخطوة 5)، من المهم توفير التدريب الكافي لكي يصبحوا معتادين على تجربة افتراضية. إذا كان المشاركون تجربة أي أعراض المرض VR (مثلاً، عدم الراحة، الصداع، الغثيان والقيء، شحوب، التعرق، التعب، النعاس، الارتباك، واللامبالاة)، يجب إيقاف التجربة. وأخيراً، ترجمت البيانات الخام الحركية بالبرنامج الإحصائي R.

القيد والتحدي المتمثل في أن البروتوكول أنه يجب التحقق من المهام عادل الظاهري مقارنة بالمهام عادل الحقيقية. على الرغم من أن الدراسات السابقة أظهرت أن المهام الافتراضي والحقيقي، سواء كان ارتباطاً وثيقا من حيث وقت رد الفعل، ودقة8، السريرية، والتدابير الفنية11، البروتوكول قياس الحركية الحالية ينبغي أن تكون متوافقة مع العديد تقييمات العصبية التقليدية. وبناء على هذا التحقق من الصحة، نحن بحاجة إلى توسيع نطاق هذا البروتوكول مع مهام إيادل مختلفة. قيد آخر أن يحلل هذا البروتوكول فقط التدابير النموذجية الحركية، حتى أكثر مقاييس الأداء الحركية المتطورة في بيئة افتراضية، مثل تسريع ودقة الحركة والفعالية، ينبغي أن تدرج.

أهمية البروتوكول قياس الحركية الحالية أنها سريعة وآمنة وسهلة لتنفيذ وغير الغازية للكشف المبكر عادل العجز. وأكدت دراسة السابقة باستخدام هذا البروتوكول أن التدابير الحركية بالاقتران مع نتيجة اختبار العصبية أفضل تميز MCI المرضى من ضوابط صحية13. التحديد الكمي لعجز وظيفية محددة يمكن كذلك توفير أساس لتحديد موقع المصدر ومدى الأضرار العصبية وللمساعدة في اتخاذ القرارات السريرية لإضفاء الطابع الشخصي على العلاجات18. وفي هذا السياق، يمكن البروتوكول المقترح في هذه المادة لاتخاذ القرارات السريرية المبنية على الأدلة.

ونظرا للتطبيقات المستقبلية، يمكن استخدام هذا البروتوكول للأمراض العصبية الأخرى مثل الدماغ إصابة19. أيضا، قد يكون من المثير للاهتمام أن تحليل المهام الفرعية المحددة في البروتوكول الحالي لتحديد الأنواع التي أكثر تحديا. وعلاوة على ذلك، أظهرت الدراسات VR مؤخرا لتدريب مرضى السكتة الدماغية تحسينات في وظائف الذاكرة والانتباه بعد تدخل لعبة المستندة إلى VR20. أنه سيكون من اهتمام كبير لتطبيق هذا البروتوكول على سياقات إعادة التأهيل العصبية إضافية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب يعلن لا تضارب في المصالح.

Acknowledgments

ك. س. أ. ل.، والمساهمة على قدم المساواة. وأيد هذا البحث "برنامج بحوث العلوم الأساسية" عبر الوطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) تموله وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل (جبهة الخلاص الوطني-2016R1D1A1B03931389).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Computer N/A N/A Computer requirements:                                                            - Single socket H3 (LGA 1150) supports
- Intel® Xeon® E3-1200 v3, 4th gen. Core i7/i5/i3 processors
- Intel® C226 Express PCH
- Up to 32GB DDR3 ECC/non-ECC 1600MHz UDIMM in 4 sockets
- Dual Gigabit Ethernet LAN ports
- 8x SATA3 (6Gbps)
- 2x PCI-E 3.0 x16, 3x PCI-E 2.0 x1, and 2x PCI 5V 32-bit slots
- 6x USB 3.0 (2 rear + 4 via headers)
- 10x USB 2.0 (4 rear + 6 via headers)
- HD Audio 7.1 channel connector by Realtek ALC1150
- 1x DOM power connector and 1x SPDIF Out Header
- 800W High Efficiency Power Supply
- Intel Xeon E3-1230v3
- DDR3 PC12800 8GB ECC
- WD 1TB BLUE WD 10EZEX  3.5"
- NVIDIA QUADRO K5000 & SYNC
Stereoscopic 3D Projector Barco F35 AS3D WUXGA Resolution:
- WQXGA (2,560 x 1,600)
- Panorama (2,560 x 1,080)
- WUXGA (1,920 x 1,200), 1080p (1,920 x 1,080)
Stereoscopic Glasses Volfoni Edge 1.2 For further information, visit http://volfoni.com/en/edge-1-2/
Motion Capture Systems NaturalPoint OptiTrack 17W For further information, visit http://optitrack.com/products/prime-17w/
OptiTrack (Motion capture software) NaturalPoint OptiTrack Motive 2.0 For further information, visit https://optitrack.com/downloads/motive.html
MiddleVR (Middleware software) MiddleVR MiddleVR For Unity For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/
VRDaemon (Middleware software) MiddleVR MiddleVR For Unity For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/
Unity3D (Game engine) Unity Technologies Personal For further information, visit https://unity3d.com/unity

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Reppermund, S., et al. 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. Psychol. Med. 43, (11), 2437-2445 (2013).
  2. Graf, C. The Lawton instrumental activities of daily living scale. Am. J. Nurs. 108, (4), 52-62 (2008).
  3. Gold, D. A. An examination of instrumental activities of daily living assessment in older adults and mild cognitive impairment. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 34, (1), 11-34 (2012).
  4. Jekel, K., et al. Mild cognitive impairment and deficits in instrumental activities of daily living: a systematic review. Alzheimers. Res. Ther. 7, (1), 17 (2015).
  5. Suchy, Y., Kraybill, M. L., Franchow, E. Instrumental activities of daily living among community-dwelling older adults: discrepancies between self-report and performance are mediated by cognitive reserve. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 33, (1), 92-100 (2011).
  6. Desai, A. K., Grossberg, G. T., Sheth, D. N. Activities of Daily Living in patients with Dementia. CNS drugs. 18, (13), 853-875 (2004).
  7. Ma, M., Jain, L. C., Anderson, P. Virtual, augmented reality and serious games for healthcare 1. 68, Springer Science & Business Pubs. Berlin. (2014).
  8. Allain, P., et al. Detecting everyday action deficits in Alzheimer's disease using a nonimmersive virtual reality kitchen. J. Int. Neuropsychol. Soc. 20, (5), 468-477 (2014).
  9. Klinger, E., et al. AGATHE: A tool for personalized rehabilitation of cognitive functions based on simulated activities of daily living. IRBM. 34, (2), 113-118 (2013).
  10. White, D., Burdick, K., Fulk, G., Searleman, J., Carroll, J. A virtual reality application for stroke patient rehabilitation. ICMA. 2, 1081-1086 (2005).
  11. Dimbwadyo-Terrer, I., et al. Activities of daily living assessment in spinal cord injury using the virtual reality system Toyra: functional and kinematic correlations. Virtual Real. 20, (1), 17-26 (2016).
  12. Preische, O., Heymann, P., Elbing, U., Laske, C. Diagnostic value of a tablet-based drawing task for discrimination of patients in the early course of Alzheimer's disease from healthy individuals. J. Alzheimers. Dis. 55, (4), 1463-1469 (2017).
  13. Seo, K., Kim, J. K., Oh, D. H., Ryu, H., Choi, H. Virtual daily living test to screen for mild cognitive impairment using kinematic movement analysis. PLOS ONE. 12, (7), e0181883 (2017).
  14. Albert, M. S., et al. 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. Alzheimers. Dement. 7, (3), 270-279 (2011).
  15. MiddleVR. User Guide. [FR]. Available from: http://www.middlevr.com/doc/current/ c2014-c2017 (2017).
  16. OptiTrack. Motive Quick Start Guide. Available from: https://optitrack.com/public/documents/motive-quick-start-guide-v1.10.0.pdf c1996-c2017 (2017).
  17. Kennedy, R. S., Lane, N. E., Berbaum, K. S., Lilienthal, M. G. Simulator sickness questionnaire: An enhanced method for quantifying simulator sickness. Int. J. Aviat. Psychol. 3, (3), 203-220 (1993).
  18. Singh, N. B., Baumann, C. R., Taylor, W. R. 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. Front. Hum. Neurosci. 10, 319 (2016).
  19. Hernandez, F., et al. Six degree-of-freedom measurements of human mild traumatic brain injury. Ann. Biomed. Eng. 43, (8), 1918-1934 (2015).
  20. Gamito, P., et al. Cognitive training on stroke patients via virtual reality-based serious games. Disabil. Rehabil. 39, (4), 385-388 (2017).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics