الإعداد للتقييم الكمي للحركة ونشاط العضلات أثناء اختبار الصندوق والكتلة المعدلة الافتراضية

Summary

يهدف البروتوكول الموصوف هنا إلى تعزيز التقييم الكمي لعجز الأطراف العلوية ، بهدف تطوير تقنية إضافية للتقييم عن بعد في كل من العيادة والمنزل. يتم الجمع بين تقنيات الواقع الافتراضي وأجهزة الاستشعار الحيوية مع التقنيات السريرية القياسية لتوفير نظرة ثاقبة حول عمل الجهاز العصبي العضلي.

Abstract

القدرة على التحرك تسمح لنا بالتفاعل مع العالم. عندما تضعف هذه القدرة ، يمكن أن تقلل بشكل كبير من نوعية حياة الفرد واستقلاله وقد تؤدي إلى مضاعفات. نمت أهمية تقييم المرضى عن بعد وإعادة تأهيلهم مؤخرا بسبب محدودية الوصول إلى الخدمات الشخصية. على سبيل المثال ، أدى جائحة COVID-19 بشكل غير متوقع إلى لوائح صارمة ، مما قلل من الوصول إلى خدمات الرعاية الصحية غير الطارئة. بالإضافة إلى ذلك ، توفر الرعاية عن بعد فرصة لمعالجة التفاوتات في الرعاية الصحية في المناطق الريفية والمحرومة والمنخفضة الدخل حيث لا يزال الوصول إلى الخدمات محدودا.

إن تحسين إمكانية الوصول من خلال خيارات الرعاية عن بعد من شأنه أن يحد من عدد زيارات المستشفى أو المتخصصين ويجعل الرعاية الروتينية ميسورة التكلفة. أخيرا ، يمكن أن يؤدي استخدام الإلكترونيات الاستهلاكية التجارية المتاحة بسهولة للرعاية المنزلية إلى تعزيز نتائج المرضى بسبب تحسين الملاحظة الكمية للأعراض وفعالية العلاج وجرعة العلاج. في حين أن الرعاية عن بعد هي وسيلة واعدة لمعالجة هذه القضايا ، إلا أن هناك حاجة ماسة لتوصيف الضعف الحركي كميا لمثل هذه التطبيقات. يسعى البروتوكول التالي إلى معالجة هذه الفجوة المعرفية لتمكين الأطباء والباحثين من الحصول على بيانات عالية الدقة حول الحركة المعقدة ونشاط العضلات الأساسي. الهدف النهائي هو تطوير بروتوكول للإدارة عن بعد للاختبارات السريرية الوظيفية.

هنا ، تم توجيه المشاركين لأداء مهمة Box and Block المستوحاة من الطب (BBT) ، والتي تستخدم بشكل متكرر لتقييم وظيفة اليد. تتطلب هذه المهمة من الأشخاص نقل مكعبات قياسية بين جزأين مفصولين بحاجز. قمنا بتنفيذ BBT المعدل في الواقع الافتراضي لإثبات إمكانات تطوير بروتوكولات التقييم عن بعد. تم التقاط تنشيط العضلات لكل موضوع باستخدام تخطيط كهربية العضل السطحي. سمح هذا البروتوكول بالحصول على بيانات عالية الجودة لتوصيف ضعف الحركة بشكل أفضل بطريقة مفصلة وكمية. في نهاية المطاف ، يمكن استخدام هذه البيانات لتطوير بروتوكولات لإعادة التأهيل الافتراضي ومراقبة المرضى عن بعد.

Introduction

الحركة هي الطريقة التي نتفاعل بها مع العالم. في حين أن الأنشطة اليومية مثل التقاط كوب من الماء أو المشي إلى العمل قد تبدو بسيطة ، حتى هذه الحركات تعتمد على إشارات معقدة بين الجهاز العصبي المركزي والعضلات والأطراف¹. على هذا النحو ، يرتبط الاستقلال الشخصي ونوعية الحياة ارتباطا وثيقا بمستوى وظيفة الطرف^{للفرد 2,3}. يمكن أن يؤدي التلف العصبي ، كما هو الحال في إصابة الحبل الشوكي (SCI) أو إصابة الأعصاب الطرفية ، إلى عجز حركي دائم ، مما يقلل من قدرة الفرد على تنفيذ حتى الأنشطة البسيطة للحياة اليومية ^4,5. وفقا للمعهد الوطني للاضطرابات العص....

Protocol

تمت الموافقة على الإجراءات التجريبية من قبل مجلس المراجعة المؤسسية بجامعة ويست فرجينيا (IRB) ، البروتوكول # 1311129283 ، والتزمت بمبادئ إعلان هلسنكي. المخاطر الناجمة عن هذا البروتوكول طفيفة ولكن من الضروري شرح جميع الإجراءات والمخاطر المحتملة للمشاركين وتم الحصول على موافقة خطية مستنيرة مع الوثائق المعتمدة من قبل مجلس المراجعة الأخلاقية المؤسسي.

1. خصائص النظام والتصميم

ملاحظة: يتكون إعداد هذا البروتوكول من العناصر التالية: (1) مستشعرات وقاعدة EMG ، (2) برنامج الحصول على بيانات EMG (DAQ) ، (3) نظام التقاط الحركة ، و (4) سماعة رأس VR مع البرامج المقابلة. يتم تصور هذه المكونات في

النتائج

يمكن استخدام بيانات EMG والحركية والقوة التي تم الحصول عليها من الأشخاص الذين يستخدمون هذا البروتوكول لتوصيف الحركات عبر تكرار نفس المهمة ، وكذلك أثناء المهام المختلفة. تمثل البيانات الموضحة هنا نتائج من المشاركين الأصحاء في المجموعة الضابطة لإثبات جدوى هذا الإعداد. يتم عرض ملفات تعريف EMG.......

Discussion

نظام EMG
تتكون أجهزة نظام EMG من 15 مستشعرا EMG تستخدم للحصول على بيانات تنشيط العضلات. تم استخدام واجهة برمجة التطبيقات (API) المتاحة تجاريا لإنشاء برنامج تسجيل EMG مخصص. تتكون أجهزة نظام الواقع الافتراضي من سماعة رأس للواقع الافتراضي تستخدم لعرض بيئة الواقع الافتراضي الغامرة وكابل لر?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Armless Chair	N/A		A chair for subjects to sit in should be armless so that their arms are not interfered with.
Computer	Dell Technologies		Three computers were used to accompany the data acquisition equipment.
Leap Motion Controller	Ultraleap		Optical hand tracking module that captures the hand and finger movement. The controller has two 640 x 240-pixel near-infrared cameras (120 Hz), which are capable of tracking movement up to 60 cm from the device and in a 140 x 120° field of view. This device was attached to the VR headset or secured above the head during movement.
MATLAB	MathWorks, Inc.		Programming platform used to develop custom data acquisition software
Oculus Quest 2	Meta		Immersive virtual reality headset equipped with hand tracking ability through 4 infrared build-in cameras (72-120 Hz). Can be substituted with other similar devices (ex. HTC Vive, HP Reverb, Playstation VR).
Oculus Quest 2 Link cable	Meta		Used to connect the headset to the computer where the VR game was stored
PhaseSpace Motion Capture	PhaseSpace, Inc.		Markered motion capture system, consisting of a server, cameras with 60° field of view, red light emitting diode (LED) as markers, and a calibration object
Trigno Wireless System	Delsys, Inc.		By Delsys Inc., includes EMG, accelerometer, force sensors, a base station, and collection software. The Trigno-MATLAB Application Programming Interface (API) was used to develop custom recording software.
UnReal Engine 4	Epic Games		Software used to create and run the modified Box and Block Task in VR