Configuración para la evaluación cuantitativa del movimiento y la actividad muscular durante una prueba virtual de caja y bloque modificado

Resumen

El protocolo aquí descrito tiene como objetivo mejorar la evaluación cuantitativa de los déficits de las extremidades superiores, con el objetivo de desarrollar tecnología adicional para la evaluación a distancia tanto en la clínica como en el hogar. Las tecnologías de realidad virtual y biosensores se combinan con técnicas clínicas estándar para proporcionar información sobre el funcionamiento del sistema neuromuscular.

Resumen

La capacidad de movernos nos permite interactuar con el mundo. Cuando esta capacidad se ve afectada, puede reducir significativamente la calidad de vida y la independencia de una persona y puede provocar complicaciones. La importancia de la evaluación y rehabilitación remota de pacientes ha crecido recientemente debido al acceso limitado a los servicios presenciales. Por ejemplo, la pandemia de COVID-19 dio lugar inesperadamente a regulaciones estrictas, lo que redujo el acceso a servicios de atención médica no emergentes. Además, la atención remota ofrece la oportunidad de abordar las disparidades de atención médica en áreas rurales, desatendidas y de bajos ingresos donde el acceso a los servicios sigue siendo limitado.

Mejorar la accesibilidad a través de opciones de atención remota limitaría el número de visitas al hospital o a especialistas y haría que la atención de rutina fuera más asequible. Por último, el uso de productos electrónicos comerciales de consumo fácilmente disponibles para la atención en el hogar puede mejorar los resultados de los pacientes debido a una mejor observación cuantitativa de los síntomas, la eficacia del tratamiento y la dosis de la terapia. Si bien la atención a distancia es un medio prometedor para abordar estos problemas, existe una necesidad crucial de caracterizar cuantitativamente la discapacidad motora para tales aplicaciones. El siguiente protocolo busca abordar esta brecha de conocimiento para permitir que los médicos e investigadores obtengan datos de alta resolución sobre el movimiento complejo y la actividad muscular subyacente. El objetivo final es desarrollar un protocolo para la administración remota de pruebas clínicas funcionales.

Aquí, se instruyó a los participantes para que realizaran una tarea de caja y bloqueo (BBT) de inspiración médica, que se usa con frecuencia para evaluar la función de la mano. Esta tarea requiere que los sujetos transporten cubos estandarizados entre dos compartimentos separados por una barrera. Implementamos un BBT modificado en realidad virtual para demostrar el potencial del desarrollo de protocolos de evaluación remota. La activación muscular de cada sujeto se capturó mediante electromiografía de superficie. Este protocolo permitió la adquisición de datos de alta calidad para caracterizar mejor el deterioro del movimiento de una manera detallada y cuantitativa. En última instancia, estos datos tienen el potencial de ser utilizados para desarrollar protocolos para la rehabilitación virtual y el monitoreo remoto de pacientes.

Introducción

El movimiento es la forma en que interactuamos con el mundo. Si bien las actividades cotidianas, como tomar un vaso de agua o caminar al trabajo, pueden parecer simples, incluso estos movimientos dependen de señales^{complejas entre} el sistema nervioso central, los músculos y las extremidades. Como tal, la independencia personal y la calidad de vida están altamente correlacionadas con el nivel de función de las extremidades de un individuo ^2,3. El daño neurológico, como en la lesión de la médula espinal (LME) o la lesión de los nervios periféricos, puede dar lugar a déficits motores perma....

Protocolo

Los procedimientos experimentales fueron aprobados por la Junta de Revisión Institucional (IRB) de la Universidad de Virginia Occidental, protocolo # 1311129283, y se adhirieron a los principios de la Declaración de Helsinki. Los riesgos de este protocolo son menores, pero es necesario explicar todos los procedimientos y riesgos potenciales a los participantes y se obtuvo el consentimiento informado por escrito con documentación aprobada por la junta de revisión ética institucional.

1. Características y diseño del sistema

NOTA: La configuración de este protocolo consta de los siguientes elementos: ....

Discusión

Sistema EMG
El hardware del sistema EMG consta de 15 sensores EMG que se utilizan para obtener datos de activación muscular. Se utilizó una interfaz de programación de aplicaciones (API) disponible en el mercado para generar software de grabación EMG personalizado. El hardware del sistema de realidad virtual consta de un casco de realidad virtual que se utiliza para mostrar el entorno de realidad virtual inmersivo y un cable para conectar el auricular a la computadora dedicada donde se almacena la.......

Materiales

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