מדידה קינמטיקה של תנועות החיים יומי עם מערכות לכידת תנועה במציאות וירטואלית

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

תיכננו בדיקת מציאות מדומה כדי להעריך פלייבק פעולות יומיומיות (IADL) עם מערכת לכידת תנועה. אנו מציעים ניתוח מפורט קנטית לפרש של המשתתף תנועות שונות, כולל מסלול, נע מרחק וזמן סיום כדי להעריך את היכולות IADL.

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

חוסר היכולת להשלים פלייבק פעולות יומיומיות (IADL) הוא הקדמה שתלמידים מחלות שונות. מבוסס על שאלון הערכות של IADL הם קל לשימוש אך נוטה הטיה סובייקטיבית. כאן נתאר מבחן הרומן מציאות וירטואלית (VR) כדי להעריך את שתי משימות מורכבות IADL: טיפול עסקאות פיננסיות ושימוש בתחבורה ציבורית. בעוד משתתף מבצע את הפעילויות בסביבה VR, תנועה ללכוד עקבות מערכת המיקום והכיוון של תנועת היד הדומיננטית. הראש מערכת צירים קרטזית תלת מימדי. הנתונים הגולמיים קנטית נאספים ותנועה שהוסב 'קנטית מדדי הביצוע,' דהיינו, מסלול, נע, הזמן והמרחק עד לסיומו. מסלול תנועה הוא הנתיב של חלק גוף מסוים (למשל, יד דומיננטית או הראש) בחלל. עובר מרחק מתייחס המרחק הכולל של המסלול, ויש זמן לסיום הזמן שנדרש כדי להשלים משימה IADL. אמצעים אלה קנטית יכול להפלות חולים עם פגיעה קוגניטיבית מפני פקדי בריא. הפיתוח של פרוטוקול זה מדידה קנטית מאפשרת זיהוי ליקויים קוגניטיביים הקשורים IADL מוקדם.

Introduction

פעילות אינסטרומנטלית יומיומי חי (IADL), כגון טיפול עסקאות פיננסיות באמצעות תחבורה ציבורית, בישול, הם סימנים רפואיים מאז שהם דורשים פונקציות שתלמידים מספר1. יכולות IADL לקוי ולכן נחשבים המבשרות על מחלות נוירולוגיות, כגון ליקוי קוגנטיבי מתון (MCI) ודמנציה2. סקירה מקיפה של זהב של IADL משימות3 ציינו כי משימות תובעניות יותר קוגניטיבית, כגון לניהול כספים, באמצעות תחבורה ציבורית, היו כמנבא המוקדם של MCI, דמנציה.

עד כה, הערכותיו הנפוצות ביותר של IADL הם שאלוני דיווח עצמי, שאלונים מבוססי המודיע, המבוססת על ביצוע הערכות4. מבוסס על שאלון הערכות של IADL חסכונית, קל לשימוש, אך הם נוטים הטיה סובייקטיבית. למשל, כאשר דיווח עצמי, חולים נוטים ל over - או תחת - estimate שלהם יכולות IADL5. באופן דומה, מודיעים שהערכתי IADL יכולות של הצופה הסברות או פערי הידע4. לפיכך, הערכות מבוסס ביצועים לשאול חולים כדי לבצע משימות ספציפיות IADL כבר מועדף, למרות רבות מהמשימות אינם הולמים עבור בקביעת קליני כללי6.

לאחרונה, מציאות וירטואלית (VR) מחקרים הראו כי טכנולוגיה זו יכולה יש שימושים משמעותיים רפואה, בריאות, כולל הכל, החל להתאמן שיקום ההערכה הרפואית7. כל המשתתפים יכולים להיבדק בתנאים VR אותו, המחקות את העולם האמיתי. למשל, אלאין. et al. 8 פיתח פעילות קפה וירטואלי, הראה כי חולים עם פגיעה קוגניטיבית לבצע את המשימה בצורה גרועה. קלינגר. et al. 9 שפותחו בסביבת VR אחרת עבור דיוור וקניות משימות ומצא יחסים משמעותיים בין זמן השלמת פעילות ב- VR תוצאות הבדיקה שתלמידים. מחקרים קודמים VR של IADL ההערכה התמקדו בעיקר מדדי הביצוע פשוטים כגון זמן תגובה או הדיוק בעת שימוש בהתקני קלט קונבנציונליים, כגון בעכבר ובלוח המקשים8,9. נתוני ביצועים מפורט יותר אודות IADL ובכך צורך למסך בצורה יעילה עבור חולים עם MCI4.

קנטית ניתוח של נתוני לכידת תנועה בזמן אמת היא גישה רב-עוצמה לתעד באופן כמותי של נתוני ביצועים מפורט המשויכים לפעילויות IADL. לדוגמה, לבן ואח 10 פיתח מטבח הווירטואלי לוכד נתונים זווית משותפת של המשתתף במהלך משימות היומיום, ומשמש נתונים שנלכדו להעריך באופן כמותי את מידת היעילות של טיפול פיזיותרפי. . Dimbwadyo-Terrer et al. 11 פיתח סביבה VR מקיפה כדי להעריך את ביצועי הגפיים העליונות בעת ביצוע משימות היומיום הבסיסיים, הראה כי לצרוב נתונים קנטית בסביבת VR מאוד בקורלציה עם סולמות פונקציונלי של הגפיים העליונות. אלה ניתוחים קנטית במערכות לכידת תנועה יכול לספק עוד הזדמנות להעריך במהירות פגיעה קוגניטיבית של החולה12. הכללה של הנתונים קנטית מפורט סינון עבור חולים עם MCI לשפר באופן משמעותי את הסיווג של המטופלים לעומת פקדים בריא13.

כאן, אנו מתארים את פרוטוקול כדי להעריך את קינמטיקה של תנועות החיים יומי עם מערכות לכידת תנועה בסביבת VR מקיפה. הפרוטוקול כללה שתי משימות מורכבות IADL: "פעילות 1: למשוך כספים" (טיפול עסקאות פיננסיות) ו "משימה 2: סעו באוטובוס" (באמצעות תחבורה ציבורית). בזמן הפעילויות בוצעו, מערכת לכידת תנועה לאתר את המיקום והכיוון של היד הדומיננטית של הראש. לאחר השלמת משימה 1, שנאספו מסלול יד דומיננטית, נע, הזמן והמרחק עד לסיומו. פעילות 2, ראש המסלול, נע, הזמן והמרחק לסיום נאספו. המקטע נציג תוצאות במאמר זה מפרט את המבחן הראשוני של חולים עם MCI (קרי, יכולות IADL הם לקוי) לעומת שולט בריא (קרי, יכולות IADL שלמים).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל ההליכים ניסיוני המתוארים כאן אושרו על-ידי מוסדיים סקירה הלוח של הן-ינג האוניברסיטה, על פי הצהרת הלסינקי (HYI-15-029-2). 6 פקדי בריא (4 זכרים ו 2 נקבות) ו- 6 חולים MCI (3 זכרים, 3 נקבות) גויסו ממרכז רפואי שלישוני, בית החולים האוניברסיטאי הן-ינג.

1. גייס משתתפים

  1. לגייס MCI החולים (כלומר, יכולות IADL לקוי) בקרות בריא (קרי, נורמלי יכולות IADL) בגילאי 70-80 שנים.
  2. עם העזרה של נוירולוג עם יותר מ- 10 שנות ניסיון קליני, סקירת היסטוריה רפואית המטופלים, לא לכלול חולים עם היסטוריה של מחלות נוירולוגיות/פסיכיאטרית או ניתוח מוח.
    הערה: השתמש בבדיקות שתלמידים הבאות: מיני מצב נפשי בדיקה-דמנציה ההקרנה, קוריאנית פלייבק פעילויות של יומי, חופשי ומגורים סלקטיבית Cued מזכיר את מבחן, ספרות משך הבדיקה-קדימה/אחורה, שביל ביצוע הבדיקה-A/B13 , והקריטריונים של אלברט. et al. 14 לאבחן MCI.

2. להתקין תוכנה VR ולהתחבר למחשבים

  1. הגדרת החומרה בחדר ייעודי הדומה איור 1. לבצע פרוטוקול זה בגודל חדר מקיפה סביבה וירטואלית (4 x 2.5 x 2.5 מ'3) המכיל 4 מחשבים 4 מקרנים סטריאוסקופי תלת מימדי (3D), 8 מצלמות מעקב תנועה לאתר את המיקום והכיוון של היד הדומיננטית, . הראש במהלך שתי הפעילויות IADL
    הערה: הטכנולוגיות VR להשתמש במאמר זה הן החומרה והתוכנה במחשב המציעים חוויות תלת-ממדית מקיפה ואינטראקטיבית, שלפיו מציאותי אובייקטים ואירועים ניתן להציג בסביבה וירטואלית. הפרטים של החומרה והתוכנה שבהם מתוארים חומרים טבלה.
  2. ודא שכל המחשבים מצוידים את התוכנות הדרושות (חבילת הניתן להפצה חוזרת של Visual Studio 2012 (x86), DirectX, ו MiddleVR או שווה ערך). MiddleVR, כלומר, תוכנת תווכה, בדוק את האתר15 כדי להשיג את הגרסאות העדכניות של הספריות עבור התקני קלט, סטריאוסקופיה, קיבוץ באשכולות, אינטראקציות.
  3. לחבר מחשבים למקרנים 3D (סטריאוסקופיות). הגדרות גרפי הן 1920 x 1080 פיקסל ברזולוציה.
  4. ליצור קבוצה ביתית 10 של Windows כדי להתחבר למחשבים 4 לרשת ביתית. במחשב הראשי, צור תיקייה ולשתף אותו במחשבים אחרים בקבוצה הביתית.
  5. במחשב הראשי, הפעל את תוכנת תווכה. לחץ על לחצן "אשכול". הגדר את המחשב הראשי של שרת ומחשבים אחרים כלקוחות. זה יסנכרן את המצב של כל המכשירים. לחץ על לחצן "צמתים 3D". ציין את המיקום, התמצאות, גודל המסך סביבה וירטואלית.
  6. להשלים את ההגדרות מבוסס על אתר האינטרנט של ה-15 ולשמור את קובץ התצורה.

3. להגדיר מערכות לכידת תנועה בסביבה וירטואלית

  1. הר 8 מצלמות מעקב תנועה בסביבה וירטואלית כדי כיסוי מלא האחסון הלכידה. תיקון מצלמות בצורה מאובטחת כך שיישארו נייח במהלך הלכידה. ודא אובייקטים בסביבה וירטואלית יהיה גלוי על ידי לפחות 2 מצלמות בכל עת.
  2. להתקין תוכנה OptiTrack מניע, קרי, תוכנה ללכידת תנועה, במחשב הראשי באמצעות ה-התקנה ידנית16. חבר את המחשב הראשי עם מערכות לכידת תנועה עם כבלי Ethernet 6 קטגוריה.
  3. כיילו את המערכות לכידת תנועה עם השלבים הבאים, כמפורט ידנית התוכנה16.
    1. הסר כל אורח/ים ילד/הרהורים חיצוניים או סמני מיותרים האחסון הלכידה.
    2. לחץ על הלחצן 'מסיכת גלויה' כדי להסוות בלתי רצוי או הפרעה אמביינט.
    3. לחץ על הלחצן התחל בבקשה". השתמש את השרביט כיול כדי לתמוך לכידתו של מסגרות לדוגמה כדי לחשב תפקידים המתאימים וכיוונים במרחב תלת-ממדי.
    4. לחץ על לחצן "חשב" כדי לכייל את המערכת באמצעות הדוגמאות שנאספו.
    5. בדקו את התוצאות כיול (לפי סדר מן הגרוע ביותר כמיטב יכולתי): עניים הוגן, טוב, נהדר, מעולה, יוצא מן הכלל. אם התוצאה היא יותר גדולה, לחץ על הלחצן 'החל'. אם לא, לחץ על כפתור "ביטול" וחזור על התהליך בבקשה.
    6. למקם את הכיכר כיול בתוך החלל 3D שבו אתה רוצה את המקור כדי להיות ממוקם. לחץ על לחצן 'להגדיר מישור קרקע' להקים על מקור מסומנים קואורדינטות תלת-ממד.
    7. בחר המשויך סמני רעיוני היד הדומיננטית ובראש. לחץ על לחצן "גוף קשיח" ולאחר מכן לחץ על הלחצן "צור מ נבחר סמני".
  4. על ההצעה ללכוד התוכנה, פתח את תפריט "הזרמה". ודא מספר יציאה הרשום הוא 3883 ובחר בתיבת "שידור נתוני המסגרת" בקטגוריה "מנוע הזרמת VRPN". לחץ על "Ctrl" + "S" כדי לשמור את הקובץ כיול.
  5. במחשב הראשי, הפעל את תוכנת תווכה. לחץ על לחצן 'מכשירים'. הוסף גשש VRPN להשיג מידע המעקב. של מערכת לכידת תנועה ולאחר מכן לשמור את קובץ התצורה.

4. להכין את סביבה וירטואלית לשימוש

  1. להסיר את כל האובייקטים רעיוני (קרי, שעונים, טבעות, עגילים, מתכות, וכו ') מן הסביבה הוירטואלית.
  2. להפעיל מחשבים, מקרנים 3D (סטריאוסקופיות) ומערכות לכידת תנועה (360 מסגרות לשנייה).
  3. לאחר 4 מחשבים הפועלים, הפעל את התוכנה VRDaemon. לדוגמה, לחץ פעמיים על "VRDaemon.exe" אשר ממוקמת ב- "קבצים C:\Program (x86) \MiddleVR\bin."
  4. במחשב הראשי, ליזום את התוכנה ללכידת תנועה. לחץ על הלחצן ליד התפריט העליון הנקרא "פרוייקט קיים פתוח". לטעון את הקובץ כיול מצלמה.
  5. במחשב הראשי, הפעל את תוכנת תווכה. לחץ על לחצן "סימולציות". לטעון את הקבצים המתאימים סימולציה ותצורה מתיקיה משותפת.
  6. על תוכנת תווכה, לחץ על לחצן "הפעל" ביצוע יישום וירטואלי מקיפה עם הקבצים שנבחרו סימולציה וקביעת תצורה.

5. להכיר את המשתתף עם הסביבה הוירטואלית

  1. לספק את המשתתף עם משקפיים סטריאוסקופי ששוקל בסביבות 50 גרם. 192 הרץ. תדירות התצוגה המשקפיים סטריאוסקופית היא להבטיח כי המשקפיים סטריאוסקופי ממוקמים בנוחות מעל העיניים והאוזניים; ראה איור 2A.
  2. צרף סמני רפלקטיביים במשקל של פחות מ 1 g כדי יד דומיננטית של המשתתף. יש להקפיד לצרף את סמני רעיוני הדוק; ראה איור 2B. ליידע את המשתתפים כי הם יכולים לנוע בחופשיות או סיבוב בתוך הסביבה הוירטואלית באמצעות תנועת הראש, ניתן ללחוץ על אובייקטים וירטואליים עם היד הדומיננטית. יד וירטואלית מופיעה בתוך הסביבה הוירטואלית כדי לחקות את המיקום של האצבע המורה של המשתתף; ראו איור 3.
  3. שואל את המשתתף לנוע בחופשיות (כלומר, לעמוד לשבת, ללכת שמאלה, ימינה) בתוך הסביבה הוירטואלית במשך כשלוש דקות ובמשחק עם הסביבה VR. אז תשאלי את המשתתף ללחוץ על לחצנים וירטואלי עבור 5 דקות על מנת להכיר את אופן קיום האינטראקציה עם אובייקטים וירטואליים עם היד הדומיננטית. לספק עוד 10 דקות אימון אם המשתתף מבקש אחד.
  4. בדוק אם המשתתף הוא חסין בפני מחלה VR עם סימולטור בחילות שאלון17.
    התראה: ההצעה מסונכרן מעקב על התצוגה סטריאוסקופי יכול לגרום בחילות VR, אשר עלולה לגרום אי נוחות, כאב ראש, בטן מודעות, בחילות והקאות, חיוורון, הזעה, עייפות, נמנום, חוסר התמצאות, אדישות. אם המשתתף מתלונן על עייפות או שהניקוד בחילות סימולטור הוא גבוה מדי, לעצור את הפרוטוקול.

6. ביצוע "משימה 1: למשוך כספים"

התראה: מאוזנים הרצפים של פעילות 1, פעילות 2 כדי להסיר את האפקט carry-over.

  1. להסביר המשתתף את הפרטים של הפעילות ומספקים את שלבי פעולה 8 כדי להשלים את המשימה בתוך הסביבה הוירטואלית. השלבים (1) הוספה הכרטיס לתוך הכספומט, (2) בחר בתפריט 'למשוך', בחר (3) הסכום לסגת, (4) בחר את סוג החשבון, (5) הזן את ה-PIN (מספר זיהוי אישי), (6) בחר באפשרות קבלה, (7) להסיר את הכרטיס, הינם (8) לקחת ממנו כסף הכספומט (ראה איור 4).
  2. במחשב הראשי, הפעל את תוכנת תווכה. בכרטיסיה "סימולציות", בחר קובץ הדמיה עבור פעילות 1 וקובץ תצורה. לחץ על לחצן "הפעל"; "משימה 1: למשוך כספים" יפעל בתוך הסביבה הוירטואלית.
    הערה: עבור קובץ משימה 1, ראה את הקובץ המצורף "משימה 1 לסגת Money.zip" 1 קובץ משלים. שימו לב כי הפעילות הווירטואלית פותחה עם מנוע תלת-ממד אחדות.
  3. אם "משימה 1: למשוך כספים" פועל בתוך הסביבה הוירטואלית, להורות את המשתתף לבצע כדלקמן: "בבקשה למשוך 70,000 KRW (מקביל בערך 60 דולר ארה ב) הכספומט לקניות. בחר שני סוגים שונים של הערות, אחד הערה KRW 50,000 עבור 50,000 KRW ל- 10,000 שני KRW הערות על סך KRW 20,000. הסיסמה עבור העסקה שלך הוא התאריך של היום. למשל, אם הניסוי יבוצע ב- 11 בנובמבר, אז ה-PIN הוא 1111. נא שימרו את הספח לעיון נוסף."
  4. לאחר שהמשימה תושלם, בדוק את הנתונים שנשמרו קנטית קבצי CSV (ערכים מופרדים באמצעות פסיק) ניתוח נוסף מתיקיה משותפת.
    הערה: שימוש במערכות לכידת תנועה, במהלך "פעילות 1: למשוך כספים" להקליט את המיקום והכיוון של היד הדומיננטית כאשר עורכים פעילות עם תדירות הקלטה 1 ms.
  5. לתת 5 דקות הפסקה המשתתף לפני שמתחילים "משימה 2: סעו באוטובוס."

7. לבצע "משימה 2: סעו באוטובוס"

  1. להסביר המשתתף את הפרטים של הפעילות ולתת הוראות כיצד להשלים "משימה 2: סעו באוטובוס" כדלקמן: "אנא המתן בתחנת האוטובוס, באוטובוס היעד. המידע אוטובוס היעד תינתן על המסך VR על-ידי קו מסוים, צבע, היעד. כאשר מגיע האוטובוס היעד, הקפד ללכת לתחנת האוטובוס, אל דלת הכניסה של האוטובוס היעד. 8 אוטובוסים היעד השונות להיות באופן אקראי שנוצר והציג." ראה איור 5.
  2. במחשב הראשי, הפעל את תוכנת תווכה. בכרטיסיה "סימולציות", בחר קובץ סימולציה לפעילות 2, קובץ הגדרות תצורה. לחץ על לחצן "הפעל", ואז "משימה 2: סעו באוטובוס" יפעל בתוך הסביבה הוירטואלית.
    הערה: עבור קובץ משימה 2, ראה את הקובץ המצורף "פעילות 2 לקחת Bus.zip" 2 קובץ משלים. שימו לב כי הפעילות הווירטואלית פותחה עם מנוע תלת-ממד אחדות.
  3. אם "משימה 2: סעו באוטובוס" פועל בתוך הסביבה הוירטואלית, להורות את המשתתף לחכות בתחנת האוטובוס. לחץ על "מקש" בלוח המקשים כדי להפוך אוטובוסים מגיעים בתחנת האוטובוס.
  4. לאחר שהמשימה תושלם, בדוק את הנתונים שנשמרו קנטית קבצי CSV עבור ניתוח נוסף מתיקיה משותפת.
    הערה: שימוש במערכות לכידת תנועה, במהלך "פעילות 2: סעו באוטובוס" להקליט את המיקום והכיוון של הראש כאשר עורכים את הפעילות עם תדירות הקלטה 1 ms.
  5. הפרוטוקול הושלמה. עזרה המשתתף להסיר את המשקפיים סטריאוסקופי ולנתק את סמני רעיוני בין היד הדומיננטית הראש.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

CSV של קבצים "משימה 1: למשוך כספים" נותחו באמצעות תוכנה סטטיסטית R כדי לחשב את המסלול ביד הדומיננטית, נע, הזמן והמרחק עד לסיומו. הוא מדמיין את המסלול של תנועת היד הדומיננטית (איור 6). המרחק נע של היד הדומיננטית מחושב על ידי סיכום את סך המרחקים בין תנוחות הידיים רציפים תוך כדי ביצוע פעילות 1. המרחק בין העמדות הוא המרחק Euclidian. זמן לסיום אומר לוקחים את הזמן כדי לסיים את המשימה כולה (קרי, של שלב 1 "הוסף הכרטיס לתוך הכספומט" כדי לשלב 8 "לקחת כסף מן הכספומט"). עבור קוד R לשם ניתוח סטטיסטי, לראות את הקובץ המצורף "משימה 1 R Code.docx" 3 קובץ משלים.

CSV של קבצים "משימה 2: סעו באוטובוס" ניתוח כדי לחשב את המסלול בראש, עובר מרחק, והזמן כדי השלמה באמצעות תוכנה סטטיסטית R. המסלול של תנועת הראש הוא מדמיין (איור 7). המרחק נע בראש הוא מחושב על ידי סיכום את סך המרחקים בין עמדות ראש רציפים בעת ביצוע פעילות 2. המרחק בין שתי עמדות הוא המרחק Euclidian. הזמן לסיום אומר את משך הזמן מההתחלה לסוף הפעילות כולה עם שמונה אוטובוסים היעד. עבור קוד R לשם ניתוח סטטיסטי, לראות את הקובץ המצורף "פעילות 2 R Code.docx" 4 קובץ משלים.

תכונות אנתרופומטרים האמצעים קנטית מחולים עם MCI שולטת בריא מוצגים בטבלה1. בדיקה זו VR עם תנועה ללכוד הזדמנויות חדשות המתנות מערכות למדידת קינמטיקה של IADL משימות מורכבות. לפי הפרוטוקול שהוצג כאן, חוקרים יכולים לקבל נתוני ביצועים קנטית עבור "פעילות 1: למשוך כספים" (טיפול עסקאות פיננסיות) ו "משימה 2: סעו באוטובוס" (באמצעות תחבורה ציבורית).

ואכן, מחקר שליטה במקרה עם פרוטוקול זה בוצעה עם מספר ניתוחים סטטיסטיים (קרי, כמנבאים השונות, ניתוח המתאם של פירסון, ניתוח קדימה דיסקרימיננטה ליניארי stepwise), אשר ניתן למצוא שלנו מחקר אמפירי13.

Figure 1
איור 1: בגודל חדר מקיפה סביבה וירטואלית אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: הכנה לפני ההערכה. (א) הנושא לובש משקפיים סטריאוסקופי סמני רעיוני (B) מחוברים את היד הדומיננטית ובראש. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: ייצוג יד וירטואלית בתוך הסביבה הוירטואלית. (א) כדור לבן מייצג את המיקום של האצבע המורה. המשתתף לוחץ על לחצן מספר וירטואלי "2". (B) המשתתף לוחץ על לחצן מספר וירטואלי "4". אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: פעילות 1: למשוך כספים מן הטיולים המאורגנים (א) משתתף מזין קוד PIN הטיולים המאורגנים (B) משתתף תיסוג כסף הטיולים המאורגנים אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5: משימה 2: לקחת ישר לבית קברות (א) משתתף ממתין בתחנת האוטובוס. (B) משתתף טיולים מחוץ לתחנת האוטובוס ולתוך האוטובוס היעד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6: פעילות 1: יד מסלול תנועה ב- 3D שטח קרטזית. פקדים בריא (A). חולים (B) MCI. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7: משימה 2: ראש מסלול תנועה ב- 3D שטח קרטזית. פקדים בריא (A). חולים (B) MCI. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

חולים MCI פקדים בריא
מספר (זכר) 6 (3) 6 (4)
גיל (שנה) 72.4 ± 1.9 72.6 ± 1.7
משימה 1: למשוך כספים
עובר מרחק (ז) 34.7 ± 9.1 52.5 ± 10.5
זמן לסיום (דקות) 1.8 ± 0.3 1.3 ± 0.2
משימה 2: סעו באוטובוס
עובר מרחק (ז) ± 100.3 הריכמ פ ומ 11.4 128.5 ± 14.2
זמן לסיום (דקות) 13.5 ± 0.2 13.5 ± 0.2

טבלה 1: תכונות אנתרופומטרים ואמצעים קנטית . ערכים הם אמצעי ± SD.

משלימה קובץ 1: משימה 1 לסגת Money.zip. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.

קובץ משלים 2: פעילות 2 לקחת Bus.zip. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.

קובץ משלים 3: משימה 1 R Code.docx. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.

קובץ משלימה 4: פעילות 2 R Code.docx. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

אנחנו מפורט קנטית פרוטוקול מדידת תנועות החיים יומי עם מערכות לכידת תנועה בסביבת VR מקיפה. ראשית, ההגדרה ניסיוני מדריכים אותם כיצד להגדיר, להכין, להכיר את המשתתפים עם הסביבה VR מקיפה. שנית, פיתחנו שתי פעילויות IADL מתוקננת VR. שלישית, שלב 3, שלב 5 בסעיף פרוטוקול הם הצעדים הקריטיים ביותר למזער VR בחילות. בעת הגדרת מערכת לכידת תנועה בתוך הסביבה הוירטואלית (שלב 3), זה חשוב לטעון את המצלמה מעקב גבוה מספיק לגמרי לכסות את עוצמת הקול של לכידת, לתקן את המצלמות stably כדי למנוע תנועה במהלך הלכידה, ודא כי לפחות שתי מצלמות יכול במקביל ללכוד אובייקט, מסיר השתקפויות חיצוניים או סמני מיותרים מן הסביבה הוירטואלית. בזמן להיכרות המשתתפים עם VR (שלב 5), זה הכרחי לספק מספיק הכשרה שהם התרגלו החוויה הוירטואלית. אם המשתתפים חווים תסמינים בחילות VR (למשל, אי נוחות, כאב ראש, בחילות והקאות, חיוורון, הזעה, עייפות, ישנוניות, בלבול, אדישות), הניסוי צריכה להיפסק. בסופו של דבר, הנתונים הגולמיים קנטית תורגמו על ידי תוכנה סטטיסטית R.

הגבלה עם האתגר של פרוטוקול שלנו הוא כי לאמת את הפעילויות IADL וירטואלי by comparison with משימות IADL אמיתי. למרות שמחקרים קודמים הראו משימות וירטואלי והן אמיתי היו בקורלציה גבוהה במונחים של זמן התגובה, דיוק8, קליני, ואת אמצעי פונקציונלי11, בפרוטוקול מדידה קנטית הנוכחי צריך להיות תואם עם רבים הערכות שתלמידים קונבנציונלי. בניין בעת אימות זה, עלינו לשנות את קנה המידה פרוטוקול זה עם משימות שונות IADL. מגבלה נוספת היא כי פרוטוקול זה מנתח רק אמצעי קנטית טיפוסי, אז יותר מדדי הביצוע קנטית מתוחכמות בסביבה וירטואלית, כגון תאוצה, תנועה דיוק ויעילות, יש לכלול.

המשמעות של פרוטוקול קנטית המדידה הנוכחית היא שזה מהיר, בטוח, קל לביצוע, לא פולשנית גילוי של גירעונות IADL מוקדם. מחקר לשעבר באמצעות פרוטוקול זה אישר כי אמצעים קנטית בשיתוף עם תוצאה שתלמידים הבדיקה הטובה ביותר היפלו MCI מטופלים פקדים בריא13. כימות של גירעונות פונקציונלי מסוים יכול לספק גם בסיס לאיתור המקור, במידה של נזק נוירולוגי, לפיכך לסייע בקבלת החלטות קליניות עבור הכרוך טיפולים18. בהקשר זה, ניתן להשתמש בפרוטוקול המוצעת במאמר זה לקבלת החלטות קליניות המבוססות על ראיות.

בהתחשב יישומים עתידיים, פרוטוקול זה יוכל לשמש למחלות שתלמידים אחרים כגון פגיעה מוחית טראומטית19. בנוסף, זה יכול להיות מעניין לנתח תת פעילויות ספציפיות בפרוטוקול הנוכחי כדי לזהות אילו סוגי הם יותר מאתגר. יתר על כן, מחקרים שנעשו לאחרונה VR לאמן לחולי שבץ הראו שיפורים פונקציות זיכרון וקשב בעקבות התערבות משחק מבוסס-VR20. זה יהיה עניין רב כדי להחיל פרוטוקול זה בהקשרים שיקום שתלמידים נוספים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.

Acknowledgments

K.S., א. ל. לתרום באותה מידה. מחקר זה נתמך על-ידי התוכנית מחקר מדעי בסיסי דרך לאומי מחקר קרן של קוריאה (ב- NRF) במימון של משרד המדע, ICT ותכנון העתיד (ה-NRF-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