Mobile Game based Virtual-Reality-Programm für die obere Extremität Schlaganfallrehabilitation

Zusammenfassung

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur Entwicklung und Anwendung eine mobile Game based virtual-Reality-Programm für die Wiederherstellung der oberen Extremität Dysfunktion bei Patienten mit Schlaganfall. Die vorliegende Studie zeigt, dass das mobile Programm durchführbar ist und effektiv fördert die oberen Extremität Genesung bei Schlaganfallpatienten.

Zusammenfassung

Schlaganfallrehabilitation erfordert sich wiederholende, intensive, zielgerichtete Therapie. Virtueller Realität (VR) hat das Potenzial, diese Anforderungen zu erfüllen. Spiel-basierten Therapie kann Patienten Engagement in Reha-Maßnahmen als ein interessanter und ein motivierendes Instrument fördern. Mobile Geräte wie Smartphones und Tablet-PCs bieten personalisierte häuslichen Therapie mit interaktiven Kommunikation zwischen Patienten und Ärzten. In dieser Studie wurde eine mobile VR Obere Extremität-Reha-Programm mit Spiel-Anwendungen entwickelt. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass das mobile Game based VR Programm effektiv Wiederherstellung der oberen Extremität bei Patienten mit Schlaganfall fördert. Darüber hinaus Patienten zwei Wochen der Behandlung mit dem Programm ohne Nebenwirkungen abgeschlossen und waren im Allgemeinen zufrieden mit dem Programm. Diese mobile Game based VR oberen Extremität Rehabilitationsprogramm kann Ersatz für einige Teile der konventionellen Therapie, die direkt und in Echtzeit durch eine Ergotherapeutin geliefert werden. Dieser Zeit-effizienten, einfach zu implementieren und klinisch wirksame Programm wäre ein guter Kandidat Werkzeug für Tele-Rehabilitation zur Wiederherstellung der oberen Extremität bei Patienten mit Schlaganfall. Patienten und Therapeuten können aus der Ferne durch diese elektronische Gesundheitsdienste Rehabilitationsprogramme zusammenarbeiten, während der wirtschaftliche und soziale Kosten zu senken.

Einleitung

Schlaganfall ist eine der häufigsten Ursachen für neurologische Störung bei Erwachsenen. Erholung von Beeinträchtigung nach ein Schlaganfall in der Regel unvollständig ist, und etwa 50 % der Patienten mit Behinderungen, so dass sie auf andere angewiesen bleiben¹. Insbesondere macht oberen Extremität Dysfunktion Schlaganfallpatienten abhängig von anderen für die Unterstützung bei Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL)². Wiedererlangung der verlorenen Funktion in der oberen Extremitäten möglicherweise schwieriger zu erreichen als Rückkehr der normalen Funktion der Gehfähigkeit in den unteren Extremitäten. Obwohl bilaterale untere Extremität Bewegung für die Fortbewegung unverzichtbar ist, können Patienten ADL mit einseitigen oberen Extremität Bewegung durchführen. Dies führt zu einem erlernten Nichtgebrauch Phänomen der betroffenen Extremität³. Dieses Phänomen ist ein Hindernis für die Rehabilitation der oberen Extremität bei Schlaganfallpatienten. Daher ist eine enorme Menge an Forschung auf der oberen Extremität Funktion Erholung ausgerichtet. Studien haben die Bedeutung der umfangreichen Praxis und sich wiederholende aufgabenspezifische Schulung^4,5,6hervorgehoben.

Virtual Reality (VR)-Technologie hat vor kurzem in den Bereich der Rehabilitation⁷eingeführt. VR ermöglicht es Benutzern, mit einer simulierten Umgebung interagieren und kontinuierliche und unmittelbare Rückmeldungen im Zusammenhang mit Leistung. VR hat das Potenzial, die grundlegenden Konzepte der Neurorehabilitation bei Schlaganfallpatienten, wie intensiv, sich wiederholenden und aufgabenorientierten Ausbildung⁸anwenden. Insbesondere ist nicht immersive VR keine hohe Grafikleistung oder spezielle Hardware erforderlich. Daher ist nicht immersive VR ein guter Kandidat für ein Low-Cost, allgegenwärtig und interessante Behandlungsprogramm. Frühere Studien verwendet Computer, Monitore und spezielle Geräte, wie Konsolen, Sensor Handschuhe, Joy-Sticks und kommerzielle Gaming-Systeme für nicht-immersive VR⁹. Höhere Anlaufkosten und ausreichend Platz wurden obligatorisch für die Nutzung solcher Systeme. Vor kurzem wurden kostengünstige Tools wie kommerzielle Spielgeräte genutzt, entwickeln neue Reha Systeme^10,11. Aber die Konsolen mit Sensoren in den Devicesare nicht hinreichend klein und leicht für den Transport. Dennoch sind um die Beliebtheit von nicht-immersive VR als eine Behandlungsmethode der oberen Extremität nach Schlaganfall zu verbessern und eine allgegenwärtige Sanierung Umgebung für Schlaganfallpatienten zu schaffen, tragbare und kostengünstige Werkzeuge erforderlich.

Darüber hinaus können Spiel-Therapie eine gute Option für Schlaganfallrehabilitation. Viele Patienten klagen, dass herkömmliche Ergotherapie (OT) für Obere Extremität Funktion Erholung langweilig und eintönig ist^12,13. Eine interessante und motivierende Werkzeug für die Therapie ist daher notwendig, Patienten Engagement im Aufbautraining zu fördern. Viele Studien, bei denen die Verwendung von kommerziellen Spielen wurden durchgeführten^14,15,16. Allerdings Spiele benutzt nicht die gewünschte Bewegung der oberen Extremität bei Patienten mit Schlaganfall abzielen, und sie keine besondere Rücksicht auf die Spastizität, die nach einem Schlaganfall.

Dieses Papier beschreibt die Entwicklung eines mobilen Game based VR Programms und seine Verwendung für Patienten, die einen Schlaganfall erlebt haben und leiden unter der oberen Extremität Dysfunktion (Abbildung 1).

Protokoll

Die Studie wurde von der Seoul National University Bundang Krankenhaus Institutional Review Board genehmigt, und alle Teilnehmer gaben schriftliche Einwilligungserklärung vor dem Screening.

1. Spielinhalte Entwicklung

Hinweis: Das mobile Game based oberen Extremität virtual-Reality-Programm für Patienten mit Schlaganfall (MoU-Rehab) besteht aus mobilen Spielanwendungen.

1. Installieren Sie das Studio und Umgebung für die Entwicklung einer Programmiersprache verwenden.
2. Sammeln von Daten auf x, y und z-Positionen der Patienten Bewegungen durch die eingebauten Sensoren des Smartphones.
3. Zuweisung von Speicher für Daten über die Bewegung, Position und Geschwindigkeit mit den folgenden Quellcode:
   schweben [] Gravity_data = neue Schwimmer [3];
   schweben [] Accel_data = neue Schwimmer [3];
   schweben [] M_acc_data = neue Schwimmer [3];
   endgültige Schwimmer Alpha = (Float) 0,8;
   Sammeln Sie durch den eingebauten Sensor mit den folgenden Quellcode Messdaten.
   SensorManager Sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
   Sensor-mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
4. Sendet die Daten an den Tablet-PC nach Bildverarbeitung durch die Kurzstrecken-drahtlose Verbindung angezeigt x-, y- und Z-Koordinaten als Bilder auf dem Bildschirm.
5. Entwerfen Sie alle Spiele-Anwendungen zur Verbesserung der Kraft, Ausdauer, Bewegungsumfang, Kontrolle, Geschwindigkeit und Genauigkeit der Bewegung in der oberen Extremität.
   Hinweis: Facharzt für Physiotherapeuten (Reha Medizin Ärzte) und Ergotherapeuten gesammelt und diskutiert, welche therapeutischen Manöver wäre angebracht, in Spielprogramme zu verwandeln. Bewegungen in jedem Gelenk richtete sich basierend auf den konventionellen Ergotherapie-Methoden, die Rehabilitation der oberen Extremität Funktion gefördert und verbessert Kraft, Ausdauer, Bewegungsumfang, Kontrolle, Geschwindigkeit und Genauigkeit der Bewegung in der oberen Extremität
6. Empfehlen der Saison Bühne Spielanwendungen für jeden Patienten entsprechend ihrer oberen Extremität Funktion gemessen.
   Hinweis: Die Saison-Bühne (B-Zustand) für den Arm und Hand wertet der oberen Extremität Erholung Stufen (1 = schlaff, keine willkürlichen Bewegungen; 7 = Normalfunktion)¹⁶. Z. B. Patienten kategorisiert als Saison-Stufe 1 verwendet-Anwendungen, die Schulter Flexion/Extension Bewegungen mit Hilfe der Studienarm mit unberührt zu induzieren. Patienten als Saison kategorisiert Stufe 5 verwendete Anwendungen, die präzise Steuerung der Bewegungen erfordern.
7. Stellen Sie der Schwierigkeitsgrad der Spiel-Anwendungen individuell ein, durch Änderung der Geschwindigkeit, die Wartungszeit für bestimmte Körperhaltung und Beweglichkeit je nach Schwere der oberen Extremität Dysfunktion. Beziehen sich auf die Beispiele mit detaillierten Informationen wie unten (Abbildung 2).

(2) Design der Studie

Hinweis: Eine quasi-randomisierte, doppelblinde, kontrollierte Studie wurde durchgeführt, um die Machbarkeit und Wirksamkeit des Programms zu bewerten. Teilnehmer, die (1) diagnostiziert mit ischämischen Schlaganfall; (2) hatte die Fähigkeit, einen One-Step-Befehl zu folgen; (3) hatte die medizinische Stabilität zur Teilnahme an aktive Rehabilitation und (4) Obere Extremität Beeinträchtigung hatten, waren im Preis inbegriffen. Patienten wurden ausgeschlossen, wenn sie (1) Delirium, Verwirrung hatten, oder anderen schweren Bewusstsein Probleme, (2) litt unter unkontrollierten medizinische Bedingungen, (3) waren nicht in der Lage, Befehle wegen schwerer kognitiver Beeinträchtigung zu folgen, (4) hatte eine Sehstörung und (5 ) hatte schlechte Sitzung Gleichgewicht. Die Teilnehmer rekrutierten sich am Universitätsklinikum.

1. Um den Teilnehmern die Gruppenzuordnung völlig blind zu machen, weisen Sie diese Kontrolle oder experimentelle Gruppe von Zulassungsfrist weil Teilnehmer OT Zimmer teilen mussten.
2. Stellen Sie sicher, dass die Patienten in der Interventionsgruppe erhielten 30 min von konventionellen OT und 30 min von der mobile Game based VR oberen Extremität Rehabilitationsprogramm mit einem Smartphone und einem Tablet-PC.
3. Stellen Sie sicher, dass die Patienten in der Kontrollgruppe konventionelle OT allein für 1 h pro Tag erhalten.
   Hinweis: Das Reha-Programm für beide Gruppen bestand aus 10 Sitzungen der Therapie, 5 Tage pro Woche, für 2 Wochen.
4. Erziehen Sie die Patienten in der Interventionsgruppe zur Verwendung des Programms in der ersten Sitzung, obwohl jedes Spiel Anwendung kurze Anweisungen zu Beginn zur Verfügung gestellt. Stellen Sie sicher, dass die Patienten das Programm für 30 min alleine während der Studie verwendet.
5. Beurteilen Sie die Ergebnis-Messungen am Anfang, am Ende der Behandlung und bei einer einmonatigen Follow-up.
6. Lassen Sie einen einzigen geblendet-Bewerter, die erfahrene Ergotherapeutin ist führen die klinischen Bewertungen während der Testsitzungen.
   Hinweis: Die primären Endpunkt Maßnahme war die Fugl-Meyer-Beurteilung der oberen Extremität (FMA-UE), die die Motorik des Patienten hemiparetischen Arm misst (0 = niedrigste Punktzahl; 66 = höchste Punktzahl). ¹⁷ das sekundäre Ergebnis wurde durch die Saison-Stufe (B-Zustand) für den Arm und Hand und manuellen Muskeltest (0 – 5) bewertet.

3. Nutzung der Mobile Game based VR-Obere Extremität-Reha-Programm

1. Haben Sie die Teilnehmer sitzen auf dem Schreibtisch.
2. Legen Sie den Tablet-PC auf dem Schreibtisch und schalten Sie den Tablet-PC.
3. Schalten Sie das Smartphone und Kurzstrecken-Wireless-Verbindung auf dem Smartphone einschalten.
4. Wählen Sie die Spiele-Anwendung auf dem Tablet PC durch Berühren des Bildschirms die Tablet-PCs.
5. Kurzstrecken-WLAN-Verbindung auf den Tablet-PC zu ermöglichen und an das Smartphone anschließen.
6. Legen Sie das Smartphone in das Armband und befestigen Sie das Armband an den Oberarm oder Unterarm mit einem handelsüblichen Smartphone-Armbinde entsprechend der gewünschten Bewegung.
7. Wählen Sie entweder die Basisversion oder die angepasste Version.
8. Wählen Sie die Geschwindigkeit des Spiels, Zeit, eine Reihe von Ziel-Bewegungen und die erwartete Leistung des Spiels auf dem Touchscreen Tablet-PCs auf die angepasste Version hängt von der Fähigkeit der Teilnehmer.
9. Lassen Sie die Teilnehmer berühren der Schaltfläche "Start". Bitten Sie die Teilnehmer, eine Haltung, die nach den Befehlen des Spiels zu nehmen. Die maximale Reichweite der Bewegung für die Kalibrierung zu bewegen.
10. Starten Sie das Spiel und auf das nächste Spiel zu bewegen Sie, wenn das Spiel beendet ist (in der Regel 5 – 10 min lang).
    1. "Honey Pot Guard" Spiel
       Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Ellenbogen Beugung und Streckung Bewegung.
       1. Bitten Sie die Patienten, ein Bär aus dem Honigtopf durch Werfen Äpfel, die durch die Bewegung des Ellenbogengelenks zu schlagen.
       2. Lassen Sie den Patienten, die Äpfel zu werfen, wenn die gebeugte Ellenbogen ausgefahren ist.
       3. Der Pegel der Schwierigkeiten durch den Ort, wo der Bär erscheint, und die Geschwindigkeit, mit der einen neuen Bären basierend auf den verfügbaren Bereich der Bewegung erscheint, und Geschwindigkeit der Bewegung des Patienten Ellenbogengelenk.
    2. "Schutz die Hase" Spiel
       Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Schulter Abduktion und Adduktion Bewegung.
       1. Bitten Sie die Patienten, die Hase zu schützen durch den Fang von Steinen mit einem Netz durch die Bewegung des Schultergelenks.
       2. Stellen Sie sicher, dass das Netz bewegt sich, wenn die adducted Schulter entführt wird.
       3. Passen Sie der Schwierigkeitsgrad der Ort, wo die Stein erscheint, und die Geschwindigkeit, mit der einen neuen Stein basierend auf den verfügbaren Bereich der Bewegung erscheint, und Geschwindigkeit der Bewegung im Schultergelenk des Patienten an.
    3. "Löschte Feuer" Spiel
       Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Schulter Abduktion und Adduktion oder Schulter Beugung und Streckung.
       1. Bitten Sie die Patienten löschte das Feuer mit dem Wasserschlauch durch das Fenster; der Wasserschlauch wird verschoben, entsprechend der Bewegung der Schulter.
       2. Stellen Sie sicher, dass der Wasserschlauch bewegt sich nach rechts und links und oben und unten nach der Bewegung des Schultergelenks; der Zeitaufwand für das Feuer löschen hängt von der Größe des Feuers.
       3. Passen Sie der Schwierigkeitsgrad durch den Ort, wo das Feuer erscheint, die Geschwindigkeit, mit der ein neues Feuer erscheint, und die Größe des Feuers basierend auf das Angebot der Bewegung und die Geschwindigkeit und Ausdauer der Bewegung des Schultergelenks des Patienten, an.
    4. "Flower Splash" Spiel
       Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Schulter Abduktion und Adduktion, Ellenbogenflexion und Erweiterung oder Handgelenk Pronation und Supination Bewegung.
       1. Bitten Sie die Patienten die beweglichen Samen mit einer Gießkanne Wasser, durch die Bewegung des Gelenks zu machen und die Blumen blühen.
       2. Sicherstellen Sie, dass wenn die Saat bewegt, folgt der Bewässerung nach der Bewegung des Gelenks.
       3. Der Schwierigkeitsgrad wird durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Samens in Bezug auf die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Bewegung einstellen.
11. Die Patienten oberen Extremität Bewegungen durch die eingebauten Sensoren des Smartphones (Beschleunigungssensor, Gyroskop) verfolgen, und Informationen über die Bewegung auf den Tablet-PC über die Kurzdistanz-wireless-Verbindung übertragen.
12. Visuelle und auditive Feedback für Patienten auf ihre Bewegung mit der Anzeige auf dem Tablet PC.
13. Die eigentliche Leistung des Spiels im Vergleich zu der erwarteten Leistung am Ende des Spiels zu demonstrieren.

Ergebnisse

Insgesamt 24 Patienten waren eingeschrieben und das Steuerelement oder die experimentelle Gruppe (Tabelle 1) zugewiesen. Eine größere Verbesserung in der FMA-UE, B-Bühne, und manuelle Muskel Tests fand man nach der Behandlung mit der mobile Game based VR oberen Extremität Rehabilitationsprogramm als mit konventioneller Therapie (Abbildung 3). Die Wirkung hielt bis die 1-Monats-Follow-up. Dies bedeutet, dass MoU-Reha nicht schlechter als d...

Diskussion

Patienten mit Schlaganfall haben in der Regel Behinderungen im Zusammenhang mit motorischen Beeinträchtigungen durch unvollständige motor Erholung. Solchen Behinderungen kann längere Fahrzeit in einer Klinik oder sozio-ökonomischen Schwierigkeiten Zugang der Patienten zu angemessenen Rehabilitationstherapie behindern. Eine allgegenwärtige Healthcare (u-Health)-Programm kann eine gute Option zur Beseitigung dieser Hindernisse. Als Teil eines solchen u-Health Programms wurde eine mobilen Game based VR-Reha-Programm f?...

Materialien

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