Diese Forschung wurde von Grant Nr. 06-2013-105 von SK Telecom Research Fund unterstützt. Diese Arbeit wurde von der Soonchunhyang University Research Fund unterstützt.

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.
<ol><li>Installieren Sie das Studio und Umgebung für die Entwicklung einer Programmiersprache verwenden.</li>
	<li>Sammeln von Daten auf x, y und z-Positionen der Patienten Bewegungen durch die eingebauten Sensoren des Smartphones.</li>
	<li>
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);</li>
	<li>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.</li>
	<li>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</li>
	<li>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.</li>
	<li>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).</li>
</ol>(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.
<ol><li>Um den Teilnehmern die Gruppenzuordnung völlig blind zu machen, weisen Sie diese Kontrolle oder experimentelle Gruppe von Zulassungsfrist weil Teilnehmer OT Zimmer teilen mussten.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Beurteilen Sie die Ergebnis-Messungen am Anfang, am Ende der Behandlung und bei einer einmonatigen Follow-up.</li>
	<li>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.</li>
</ol>3. Nutzung der Mobile Game based VR-Obere Extremität-Reha-Programm
<ol><li>Haben Sie die Teilnehmer sitzen auf dem Schreibtisch.</li>
	<li>Legen Sie den Tablet-PC auf dem Schreibtisch und schalten Sie den Tablet-PC.</li>
	<li>Schalten Sie das Smartphone und Kurzstrecken-Wireless-Verbindung auf dem Smartphone einschalten.</li>
	<li>Wählen Sie die Spiele-Anwendung auf dem Tablet PC durch Berühren des Bildschirms die Tablet-PCs.</li>
	<li>Kurzstrecken-WLAN-Verbindung auf den Tablet-PC zu ermöglichen und an das Smartphone anschließen.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Wählen Sie entweder die Basisversion oder die angepasste Version.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>
Starten Sie das Spiel und auf das nächste Spiel zu bewegen Sie, wenn das Spiel beendet ist (in der Regel 5 – 10 min lang).
	<ol>
<li>"Honey Pot Guard" Spiel Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Ellenbogen Beugung und Streckung Bewegung.<ol>
<li>Bitten Sie die Patienten, ein Bär aus dem Honigtopf durch Werfen Äpfel, die durch die Bewegung des Ellenbogengelenks zu schlagen.</li>
			<li>Lassen Sie den Patienten, die Äpfel zu werfen, wenn die gebeugte Ellenbogen ausgefahren ist.</li>
			<li>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.</li>
		</ol>
</li>
		<li>"Schutz die Hase" Spiel Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Schulter Abduktion und Adduktion Bewegung.<ol>
<li>Bitten Sie die Patienten, die Hase zu schützen durch den Fang von Steinen mit einem Netz durch die Bewegung des Schultergelenks.</li>
			<li>Stellen Sie sicher, dass das Netz bewegt sich, wenn die adducted Schulter entführt wird.</li>
			<li>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.</li>
		</ol>
</li>
		<li>"Löschte Feuer" Spiel Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Schulter Abduktion und Adduktion oder Schulter Beugung und Streckung.<ol>
<li>Bitten Sie die Patienten löschte das Feuer mit dem Wasserschlauch durch das Fenster; der Wasserschlauch wird verschoben, entsprechend der Bewegung der Schulter.</li>
			<li>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.</li>
			<li>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.</li>
		</ol>
</li>
		<li>"Flower Splash" Spiel Hinweis: Dieses Spiel richtet sich an die Schulter Abduktion und Adduktion, Ellenbogenflexion und Erweiterung oder Handgelenk Pronation und Supination Bewegung.<ol>
<li>Bitten Sie die Patienten die beweglichen Samen mit einer Gießkanne Wasser, durch die Bewegung des Gelenks zu machen und die Blumen blühen.</li>
			<li>Sicherstellen Sie, dass wenn die Saat bewegt, folgt der Bewässerung nach der Bewegung des Gelenks.</li>
			<li>Der Schwierigkeitsgrad wird durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Samens in Bezug auf die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Bewegung einstellen.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>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.</li>
	<li>Visuelle und auditive Feedback für Patienten auf ihre Bewegung mit der Anzeige auf dem Tablet PC.</li>
	<li>Die eigentliche Leistung des Spiels im Vergleich zu der erwarteten Leistung am Ende des Spiels zu demonstrieren.</li>
</ol>

<ol>
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H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+controlled+pilot+trial+of+two+commercial+video+games+for+rehabilitation+of+arm+function+after+stroke.">A controlled pilot trial of two commercial video games for rehabilitation of arm function after stroke.</a> Clin Rehabil. 29 (7), 674-682 (2015).</li><li>Saposnik, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+Virtual+Reality+Exercises+in+STroke+Rehabilitation+(EVREST):+rationale,+design,+and+protocol+of+a+pilot+randomized+clinical+trial+assessing+the+Wii+gaming+system.">Effectiveness of Virtual Reality Exercises in STroke Rehabilitation (EVREST): rationale, design, and protocol of a pilot randomized clinical trial assessing the Wii gaming system.</a> Int J Stroke. 5 (1), 47-51 (2010).</li><li>Saposnik, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+virtual+reality+using+Wii+gaming+technology+in+stroke+rehabilitation:+a+pilot+randomized+clinical+trial+and+proof+of+principle.">Effectiveness of virtual reality using Wii gaming technology in stroke rehabilitation: a pilot randomized clinical trial and proof of principle.</a> Stroke. 41 (7), 1477-1484 (2010).</li><li>Brunnstrom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+testing+procedures+in+hemiplegia:+based+on+sequential+recovery+stages.">Motor testing procedures in hemiplegia: based on sequential recovery stages.</a> Phys Ther Sport. 46 (4), 357-375 (1966).</li><li>Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fugl-meyer+assessment+of+motor+recovery+after+stroke:+a+critical+review+of+its+measurement+properties.">The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties.</a> Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).</li><li>Ma, H. -. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+virtual+reality+training+on+functional+reaching+movements+in+people+with+Parkinson's+disease:+a+randomized+controlled+pilot+trial.">Effects of virtual reality training on functional reaching movements in people with Parkinson's disease: a randomized controlled pilot trial.</a> Clinical Rehabilitation. 25 (10), 892-902 (2011).</li><li>Reiterer, V., Sauter, C., Kl&#246;sch, G., Lalouschek, W., Zeitlhofer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actigraphy-a+useful+tool+for+motor+activity+monitoring+in+stroke+patients.">Actigraphy-a useful tool for motor activity monitoring in stroke patients.</a> European neurology. 60 (6), 285-291 (2008).</li><li>Gebruers, N., Vanroy, C., Truijen, S., Engelborghs, S., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+of+physical+activity+after+stroke:+a+systematic+review+of+accelerometry-based+measures.">Monitoring of physical activity after stroke: a systematic review of accelerometry-based measures.</a> Archives of physical medicine and rehabilitation. 91 (2), 288-297 (2010).</li></ol>

Alle Autoren erklären keinen Interessenskonflikt.

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?...

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 Schulung4,5,6hervorgehoben.
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 Systeme10,11. 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 ist12,13. 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 durchgeführten14,15,16. 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).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Galaxy Note 10.0</td>
			<td>Samsung</td>
			<td>Galaxy Note 10.0</td>
			<td>Tablet PC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galaxy S2</td>
			<td>Samsung</td>
			<td>Galaxy S2</td>
			<td>Smartphone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bluetooth</td>
			<td>Bluetooth SIG</td>
			<td>Bluetooth</td>
			<td>short-distance wireless connection&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Java</td>
			<td>Oracle</td>
			<td>Java</td>
			<td>programming language</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mobile game-based virtual reality program for upper extremity stroke rehabilitation

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.

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...

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Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

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.

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

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

mobile-game-based-virtual-reality-program-for-upper-extremity-stroke

Research

JoVE Journal

Behavior

18.7K Aufrufe.  Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital. 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.

Serie: Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically identified cells during behavior1-6. Here we describe methods to perform two-photon imaging in mouse cortex while the animal navigates a virtual reality environment. We focus on the aspects of the experimental procedures that are key to imaging in a behaving animal in a brightly lit virtual environment. The key problems that arise in this experimental setup that we here address are: minimizing brain motion related artifacts, minimizing light leak from the virtual reality projection system, and minimizing laser induced tissue damage. We also provide sample software to control the virtual reality environment and to do pupil tracking. With these procedures and resources it should be possible to convert a conventional two-photon microscope for use in behaving mice.

Here we describe the experimental procedures involved in two-photon imaging of mouse cortex during behavior in a virtual reality environment.

Zwei-Photonen-Calcium Imaging in Mäuse Navigieren in einer Virtual-Reality-Umgebung

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically ...

Forschung

Verhalten

Development of a Virtual Reality Assessment of Everyday Living Skills

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; Treatment studies aimed at cognitive impairment in patients with schizophrenia not only require demonstration of improvements on cognitive tests, but also evidence that any cognitive changes lead to clinically meaningful improvements.&#160; Measures of &#8220;functional capacity&#8221; index the extent to which individuals have the potential to perform skills required for real world functioning. &#160;Current data do not support the recommendation of any single instrument for measurement of functional capacity.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is a novel, interactive gaming based measure of functional capacity that uses a realistic simulated environment to recreate routine activities of daily living. Studies are currently underway to evaluate and establish the VRFCAT&#8217;s sensitivity, reliability, validity, and practicality.&#160;This new measure of functional capacity is practical, relevant, easy to use, and has several features that improve validity and sensitivity of measurement of function in clinical trials of patients with CNS disorders.

A challenge for proving treatment efficacy for cognitive impairments in schizophrenia is finding the optimizing measurement of skills related to everyday functioning.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is an interactive gaming based computerized measure aimed at skills associated with everyday functioning, including baseline impairments and treatment related changes.

Entwicklung eines Virtual-Reality-Bewertung der Alltag Fähigkeiten

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

Multifunktions-Setup für das Studium der menschlichen Motor Control Mit Transkranielle Magnetstimulation, Elektromyographie, Motion Capture und Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

A Structured Rehabilitation Protocol for Improved Multifunctional Prosthetic Control: A Case Study

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated systems require upper limb amputees to learn complex control schemes. Humans have the ability to learn new movements through imitation and other learning strategies. This protocol describes a structured rehabilitation method, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning, and aims to assess if this method can improve multifunctional prosthetic control. A left below elbow amputee, with 4 years of experience in prosthetic use, took part in this case study. The prosthesis used was a Michelangelo hand with wrist rotation, and the added features of wrist flexion and extension, which allowed more combinations of hand movements. The participant&#8217;s Southampton Hand Assessment Procedure score improved from 58 to 71 following structured training. This suggests that a structured training protocol of imitation, repetition and reinforcement may have a role in learning to control a new prosthetic hand. A larger clinical study is however required to support these findings.

As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees&#8217; inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.

Eine strukturierte Rehabilitation Protokoll zur Verbesserung der Multifunktions Prosthetic Steuerung: Eine Fallstudie

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by observation or passive movement of trainee&#39;s hands by a robotic device). This obviously presents a major challenge in the rehabilitation of a paretic limb since voluntary control of physical movement is limited. Here, we describe a novel training scheme we have developed that has the potential to circumvent this major challenge. We exploited the voluntary control of one hand and provided real-time movement-based manipulated sensory feedback as if the other hand is moving. Visual manipulation through virtual reality (VR) was combined with a device that yokes left-hand fingers to passively follow right-hand voluntary finger movements. In healthy subjects, we demonstrate enhanced within-session performance gains of a limb in the absence of voluntary physical training. Results in healthy subjects suggest that training with the unique VR setup might also be beneficial for patients with upper limb hemiparesis by exploiting the voluntary control of their healthy hand to improve rehabilitation of their affected hand.

We describe a novel virtual-reality based setup which exploits voluntary control of one hand to improve motor-skill performance in the other (non-trained) hand. This is achieved by providing real-time movement-based sensory feedback as if the non-trained hand is moving. This new approach may be used to enhance rehabilitation of patients with unilateral hemiparesis.

Verwendung von Virtual Reality motorischen Wissenstransfer aus einer Hand zur anderen

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with numerous cardiometabolic health consequences. These changes are likely to increase the risk of developing chronic secondary conditions and impact the quality of life in persons with SCI. Surface neuromuscular electrical stimulation evoked resistance training (NMES-RT) was developed as a strategy to attenuate the process of skeletal muscle atrophy, decrease ectopic adiposity, improve insulin sensitivity and enhance mitochondrial capacity. However, NMES-RT is limited to only a single muscle group. Involving multiple muscle groups of the lower extremities may maximize the health benefits of training. Functional electrical stimulation-lower extremity cycling (FES-LEC) allows for the activation of 6 muscle groups, which is likely to evoke greater metabolic and cardiovascular adaptation. Appropriate knowledge of the stimulation parameters is key to maximizing the outcomes of electrical stimulation training in persons with SCI. Adopting strategies for long-term use of NMES-RT and FES-LEC during rehabilitation may maintain the integrity of the musculoskeletal system, a pre-requisite for clinical trials aiming to restore walking after injury. The current manuscript presents a combined protocol using NMES-RT prior to FES-LEC. We hypothesize that muscles conditioned for 12 weeks prior to cycling will be capable of generating greater power, cycle against higher resistance and result in greater adaptation in persons with SCI.

Spinal cord injury is a traumatic medical condition that may result in elevated risks of chronic secondary metabolic disorders. Here, we presented a protocol using surface neuromuscular electrical stimulation-resistance training in conjunction with functional electrical stimulation-lower extremities cycling as a strategy to ameliorate several of these medical problems.

Paradigmen der unteren Extremität Elektrostimulation Training nach Verletzungen des Rückenmarks

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

A Networked Desktop Virtual Reality Setup for Decision Science and Navigation Experiments with Multiple Participants

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and spatial cognition. With a local area network and dedicated software platform, experimenters can efficiently monitor the behavior of the participants that are simultaneously immersed in a desktop virtual environment and digitalize the collected data. These capabilities allow for experimental designs in spatial cognition and navigation research that would be difficult (if not impossible) to conduct in the real world. Possible experimental variations include stress during an evacuation, cooperative and competitive search tasks, and other contextual factors that may influence emergent crowd behavior. However, such a laboratory requires maintenance and strict protocols for data collection in a controlled setting. While the external validity of laboratory studies with human participants is sometimes questioned, a number of recent papers suggest that the correspondence between real and virtual environments may be sufficient for studying social behavior in terms of trajectories, hesitations, and spatial decisions. In this article, we describe a method for conducting experiments on decision-making and navigation with up to 36 participants in a networked desktop virtual reality setup (i.e., the Decision Science Laboratory or DeSciL). This experiment protocol can be adapted and applied by other researchers in order to set up a networked desktop virtual reality laboratory.

This paper describes a method for conducting multi-user experiments on decision-making and navigation using a networked computer laboratory.

Ein vernetzten Desktop-Virtual-Reality-Setup für Entscheidung Wissenschaft und Navigation Experimente mit mehreren Teilnehmern

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and ...

Virtual Reality Experiments with Physiological Measures

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and laboratory experiments, respectively. VR is especially useful for geographic visualizations and investigations of spatial behavior. In spatial behavior research, VR provides a platform for studying the relationship between navigation and physiological measures (e.g., skin conductance, heart rate, blood pressure). Specifically, physiological measures allow researchers to address novel questions and constrain previous theories of spatial abilities, strategies, and performance. For example, individual differences in navigation performance may be explained by the extent to which changes in arousal mediate the effects of task difficulty. However, the complexities in the design and implementation of VR experiments can distract experimenters from their primary research goals and introduce irregularities in data collection and analysis. To address these challenges, the Experiments in Virtual Environments (EVE) framework includes standardized modules such as participant training with the control interface, data collection using questionnaires, the synchronization of physiological measurements, and data storage. EVE also provides the necessary infrastructure for data management, visualization, and evaluation. The present paper describes a protocol that employs the EVE framework to conduct navigation experiments in VR with physiological sensors. The protocol lists the steps necessary for recruiting participants, attaching the physiological sensors, administering the experiment using EVE, and assessing the collected data with EVE evaluation tools. Overall, this protocol will facilitate future research by streamlining the design and implementation of VR experiments with physiological sensors.

Virtual reality (VR) experiments can be difficult to implement and require meticulous planning. This protocol describes a method for the design and implementation of VR experiments that collect physiological data from human participants. The Experiments in Virtual Environments (EVE) framework is employed to accelerate this process.

Virtual-Reality-Experimente mit physiologischen Maßnahmen

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and ...

A Novel Digital Platform for a Monitored Home-based Cardiac Rehabilitation Program

Despite the evidence that cardiac rehabilitation (CR) reduces the risk of recurrent cardiac events, only a minority of eligible patients are willing to join existing programs at cardiac rehabilitation centers. The unique remote patient monitoring system presented here enables healthcare providers to monitor CR patients at home in real-time and at low cost. The system combines mobile technology, artificial intelligence, and supportive services, expanding the delivery of medical care to the patient&#39;s home. The primary aim of the study is to increase the long-term adherence to physical activity in patients who participate in CR via the addition of a home-based digitally monitored CR component to the standard CR program in patients with ischemic heart disease (IHD), with the idea of forming new habitual health behaviors and increasing the long-term motivation for physical exercise (PE) habits at home. Secondary aims are to assess the program&#39;s impact on the physical activity level measured by average steps per day, minutes of exercise per week, blood pressure, metabolic parameters, body mass index, and waist-to-hip ratio, as well as a quality-of-life (QoL) questionnaire.The study has two arms: (1) home-based monitored exercise using a smart digital garment and wristband, in addition to motivation and reinforcement via text messages; (2) standard CR facility-based exercise. The study design is a randomized, controlled trial comparing standard CR to a home-based monitoring and reinforcement program. The study program is designed for 12 weeks.Clinical tests and anthropometric measurements are performed before and after the study, measuring height, weight, waist circumference, visceral fat and body mass index (BMI), blood pressure, and HbA1c and lipid profile. Patients have to complete a baseline survey including socio-demographic characteristics and QoL questionnaire SF-36. At the end of the study, patients complete a survey regarding the use of the smart digital garment&#39;s benefits and usability. The study is currently underway.

The aim is to promote a new approach to cardiac rehabilitation (CR), using a unique remote patient monitoring system that will enable healthcare providers to monitor CR patients at home at low cost, with the intention of making CR services more accessible and improving compliance. The study is currently underway.

Eine neuartige digitale Plattform für einen überwachten häuslichen kardiologische Rehabilitation-Programm

Despite the evidence that cardiac rehabilitation (CR) reduces the risk of recurrent cardiac events, only a minority of eligible patients are willing to ...

Online Explorative Study on the Learning Uses of Virtual Reality Among Early Adopters

Virtual reality (VR) has shown great educational potential because it makes it possible to simulate any desired situation or event, thus playing an important role in addressing current educational challenges. Despite the unlimited learning possibilities that VR may offer, unless users are willing to apply virtual devices to education, the investment of time, money, and effort will be fruitless. It is therefore crucial to assess the educational interest of the first generation of VR users and to identify their current needs. To this end, in this study we designed an online questionnaire and applied it through the SaaS (Software as a service) of a private server. The sample consisted of 117 early VR adopters recruited via a main portal of communication and information technologies in Spain. In order to engage participants, we posted a thread in the main forum, which is dedicated to the advances and potential uses of VR. Once the responses were gathered, we analyzed the relationship between 12 variables (mean contrasts with Snedecor&#39;s F, and contingency analysis with chi-square and Sommer&#39;s d). The results showed that the current profile of a VR user is a male over 35 years old, with university studies, and who has purchased his viewer recently (&#60;1 year). As for the learning and teaching applications that these users were interested in, only 13.7% of the participants in this study use VR for educational purposes, although 28.2% were interested, indicating that perhaps the lack of applications or learning experiences may be hampering the use of VR within education. Almost half of the early adopters surveyed would like to learn using VR technology and are somehow optimistic about the relationship between VR and education, particularly those who are younger.

This article describes the profile of Spanish early adopters of virtual reality and their interests and preferences regarding learning and educational applications for this technology. To this aim, we designed an online questionnaire and interviewed 117 users of the main virtual reality forum on the Internet.

Online Explorative Studie über die Lernnutzung von Virtual Reality unter Early Adopters

Virtual reality (VR) has shown great educational potential because it makes it possible to simulate any desired situation or event, thus playing an ...