Name: measuring the kinematics of daily living movements with motion capture systems in virtual reality
Uploaded: 2018-04-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality at JoVE.com

캔사스와 앨 러 배 마 동등 하 게 기여합니다. 이 연구는 기본 과학 연구 프로그램을 통해 국가 연구 재단의 한국 (NRF) 과학의 부, 정보 통신 및 미래 계획 (NRF-2016R1D1A1B03931389)에 의해 자금에 의해 지원 되었다.

여기에 설명 된 모든 실험 절차 (HYI-15-029-2) 헬싱키의 선언에 따라 제도적 검토 보드의 한 양 대학에 의해 승인 되었다. 6 건강 한 컨트롤 (4 남성 및 2 명의 여성)와 6 MCI 환자 (3 남성 3 여성)는 3 차 의료 센터, 한 양 대학 병원에서에서 채용 했다.
1. 참가자 모집
<ol><li>(즉, 장애인된 IADL 기능) MCI 환자와 건강 한 컨트롤 (즉, 정상적인 IADL 기능) 70-80 세를 모집 합니다.</li>
	<li>10 년 임상 경험의 신경과의 도움으로 환자의 병력을 검토 하 고 신경/정신 질환 또는 뇌 수술의 역사를 가진 환자를 제외 합니다. 참고: 사용 하 여 다음 신경 심리적 시험: 소형 정신 상태 검사-치 매 검사, 한국어 경 음악 활동의 일상 생활, 자유 및 상기 테스트, 숫자 범위 테스트-앞 으로/뒤로, 트레일 만들기 테스트-A/B13 Cued 선택적 , 그리고 알 버트 외 의 기준 MCI 진단 14 입니다.</li>
</ol>2. VR 소프트웨어를 설치 하 고 컴퓨터를 연결
<ol><li>그림 1과 유사한 전용된 룸에 하드웨어를 설치. 룸 크기 몰입 형 가상 환경에서 (2.5 x 2.5 m3x 4)이이 프로토콜을 수행 4 컴퓨터, 4 입체 3 차원 (3D) 프로젝터, 및 8 모션 추적 카메라 위치와 방향을 지배적인 손의 추적을 포함 하 고 머리 두 IADL 작업 중입니다. 참고:이 문서에 사용 되는 VR 기술은 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어는 현실적인 개체 및 이벤트 제공 될 수 있는 가상 환경에 몰입 하 고 인터랙티브 3D 경험을 제공 하는. 하드웨어 및 소프트웨어의 세부 자료 테이블에 설명 되어 있습니다.</li>
	<li>모든 컴퓨터 (Visual Studio 2012 재배포 가능 패키지 (x86), DirectX, MiddleVR, 또는 동등한) 필요한 소프트웨어를 갖추고 있는지 확인 합니다. MiddleVR, 즉, 미들웨어 소프트웨어, 입력된 장치, 월, 클러스터링, 및 상호 작용에 대 한 라이브러리의 최신 버전을 얻으려면 웹사이트15 확인.</li>
	<li>입체 3D 프로젝터를 컴퓨터를 연결 합니다. 그래픽 설정은 1920 x 1080 픽셀의 해상도입니다.</li>
	<li>4 컴퓨터를 홈 네트워크에 연결 하는 Windows 10 홈 그룹을 만듭니다. 주 컴퓨터에 폴더를 만들고 다른 홈 컴퓨터와 공유 합니다.</li>
	<li>주 컴퓨터에 미들웨어 소프트웨어를 시작 합니다. "클러스터" 버튼을 클릭 합니다. 서버 및 클라이언트 다른 컴퓨터는 주 컴퓨터를 설정 합니다. 이 모든 디바이스의 상태와 동기화 됩니다. "3D 노드" 버튼을 클릭 합니다. 위치, 방향, 및 가상 환경 화면 크기를 지정 합니다.</li>
	<li>웹사이트15 에 따라 설정을 완료 하 고 구성 파일을 저장 합니다.</li>
</ol>3. 가상 환경에서 모션 캡처 시스템 설정
<ol><li>캡처 볼륨을 완전히 커버 하는 가상 환경에서 8 모션 추적 카메라를 탑재 합니다. 그들은 캡처 동안 고정 된 상태로 유지 되도록 카메라를 안전 하 게 수정 합니다. 개체는 가상 환경에서 항상 적어도 2 대의 카메라에 의해 표시 됩니다 확인 하십시오.</li>
	<li>OptiTrack 동기 소프트웨어, 즉, 모션 캡처 소프트웨어를 설치 수동16를 사용 하 여 기본 컴퓨터에 설치 합니다. 카테고리 6 이더넷 케이블 모션 캡처 시스템와 주 컴퓨터를 연결 합니다.</li>
	<li>소프트웨어 수동16에 자세한 다음 단계 모션 캡처 시스템 보정.<ol>
<li>캡처 볼륨에서 모든 외부 반사 또는 불필요 한 표시를 제거 합니다.</li>
		<li>원치 않는 반사 또는 주변 간섭 마스크 "마스크 표시" 버튼을 클릭 합니다.</li>
		<li>"시작 Wanding" 버튼을 클릭 합니다. 교정 지팡이 사용 하 여 각각의 위치와 방향을 3 차원 공간에서 계산 하기 위해 샘플 프레임의 캡처를 지 원하는.</li>
		<li>수집 된 샘플을 사용 하 여 시스템 보정에 "계산" 버튼을 클릭 합니다.</li>
		<li>(순서에 최악의 최고) 교정 결과 확인: 가난, 박람회, 좋은, 좋은, 우수한, 및 특별. 결과 보다 큰 경우 "적용" 버튼을 클릭 합니다. 그렇지 않으면, "취소" 버튼을 클릭 하 고 wanding 프로세스를 반복 합니다.</li>
		<li>기원 하려는 3D 공간 안에 교정 사각형을 놓습니다. "지 면 설정" 버튼을 추적된 3D 좌표계 원점 설정을 클릭 합니다.</li>
		<li>지배적인 손 및 머리에 대 한 연결 된 반사 마커를 선택 합니다. "강 체" 버튼을 클릭 한 다음 "만들기에서 선택 표시" 버튼을 클릭 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>모션 캡처 소프트웨어, "스트리밍" 메뉴를 엽니다. 나열 된 포트 번호 3883, 인지 확인 하 고 "VRPN 스트리밍 엔진" 카테고리에서 "브로드캐스트 프레임 데이터" 상자를 선택 합니다. "Ctrl" + "S" 교정 파일 저장을 클릭 하십시오.</li>
	<li>주 컴퓨터에 미들웨어 소프트웨어를 시작 합니다. "장치"를 클릭 합니다. 모션 캡처 시스템에서 추적 데이터를 얻기 위해 VRPN 추적기를 추가 하 고 구성 파일을 저장 합니다.</li>
</ol>4. 사용을 위해 가상 환경 준비
<ol><li>가상 환경에서 모든 반사 개체 (즉, 시계, 반지, 귀걸이, 금속, 등)를 제거 합니다.</li>
	<li>컴퓨터, 입체 3D 프로젝터 및 모션 캡처 시스템 (360 프레임 / 초)를 켭니다.</li>
	<li>일단 4 컴퓨터를 실행 하는 VRDaemon 소프트웨어를 시작 합니다. 예를 들어 "C:\Program Files (x86) \MiddleVR\bin."에 있는 "VRDaemon.exe"에 더블 클릭</li>
	<li>주 컴퓨터에 모션 캡처 소프트웨어를 시작 합니다. 상단 메뉴 "열기 기존 프로젝트." 레이블이 있는 단추를 클릭 합니다 카메라 보정 파일을 로드 합니다.</li>
	<li>주 컴퓨터에 미들웨어 소프트웨어를 시작 합니다. "시뮬레이션" 버튼을 클릭 합니다. 공유 폴더에서 적절 한 시뮬레이션 및 구성 파일을 로드 합니다.</li>
	<li>미들웨어 소프트웨어에 선택한 시뮬레이션 및 구성 파일 몰입 형 가상 응용 프로그램을 실행 하려면 "실행" 버튼을 누릅니다.</li>
</ol>5. 가상 환경 참가자 숙지
<ol><li>입체 안경 무게 약 50 g 참가자를 제공 합니다. 입체 안경의 디스플레이 주파수는 192 Hz. 입체 안경을 편안 하 게 눈과 귀가; 배치 확인 그림 2A참조.</li>
	<li>참가자의 지배적인 손 및 머리 1 g 미만의 무게 반사 마커를 부착 합니다. 반사 마커를 단단히; 연결 조심 그림 2B참조. 그들은 자유롭게 움직일 수 있다는 참가자 이나 머리의 움직임을 사용 하 여 가상 환경에서 회전 하 고 지배적인 손 가진 가상 개체를 클릭 하 여. 가상 손 참가자의 검지 손가락;의 위치를 모방 하기 위해 가상 환경에 나타납니다. 그림 3을 참조 하십시오.</li>
	<li>참가자가 자유롭게 이동 요청 (즉, 일어, 아래, 왼쪽가 앉아서 오른쪽) VR 환경 자체에 익숙해지도록 하 5 분에 대 한 가상 환경에서. 그럼 참가자가 지배적인 손 가진 가상 개체와 상호 작용 하는 방법에 익숙해지도록 5 분 가상 버튼 클릭 부탁 드립니다. 참가자 한 경우 또 다른 10 분 훈련 세션을 제공 합니다.</li>
	<li>참가자 시뮬레이터 병 설문17VR 질병에 면역 인지 확인 하십시오. 주의: 동기화 동작 입체 디스플레이에 추적 VR 질병, 불편, 두통, 위 인식, 구역 질, 구 토, 창백, 발한, 피로, 졸음, 방향 감각 상실, 그리고 무관심에 발생할 수 있습니다 발생할 수 있습니다. 참가자의 피로 불평 또는 시뮬레이터 병 점수 너무 높다, 프로토콜을 중지.</li>
</ol>6. 수행 "작업 1: 돈을 인출"
주의: 작업 1과 작업 2 월 효과 제거 하려면 시퀀스 맞출.
<ol><li>참가자에 게 작업의 세부 정보를 설명 하 고 제공 하는 가상 환경에서 작업을 완료 하려면 8 작업 단계. 단계는 (1) 삽입 ATM, (2) 선택 '철회' 메뉴, (3) 선택 철회, (4) 빌 종류 선택, (5) PIN (개인 id 번호)을 입력, (6) 확인 옵션을 선택, (7) 제거, 카드 금액에 카드와 (8)에서 돈을 ATM ( 그림 4참조).</li>
	<li>주 컴퓨터에 미들웨어 소프트웨어를 시작 합니다. "시뮬레이션" 탭에서 작업 1과 구성 파일에 대 한 시뮬레이션 파일을 선택 합니다. "실행" 단추. "작업 1: 돈을 인출" 가상 환경에서 실행 됩니다. 참고: 작업 1 파일에 대 한 추가 파일 1에 있는 "작업 1 철수 Money.zip" 칙 참조. 참고 가상 작업 Unity 3D 엔진으로 개발 되었다.</li>
	<li>경우는 "작업 1: 돈을 인출"을 다음과 같이 수행할 참가자를 지시 가상 환경에서 실행: "쇼핑을 위한 ATM에서 70, 000 원 (약 60 달러에 해당) 철회 하시기 바랍니다. 노트의 선택 두 가지, 하나 두 10000 및 50000 원 50000 원 주 원 20000 원에 대 한 메모. 거래에 대 한 암호는 오늘날의 날짜입니다. 예를 들어, 실험 수행 11 월 11 일에, PIN는 1111입니다. 제발 추가 참조에 대 한 영수증 계속. "</li>
	<li>작업이 완료 되 면 공유 폴더에서 추가 분석을 위해 CSV 파일 (쉼표로 구분 된 값)에 저장 된 운동학 적 데이터를 확인 합니다. 참고: 동안 모션 캡처 시스템을 사용 하 여 "작업 1: 돈을 인출" 1의 기록 주파수 작업 할 때 위치와 지배적인 손의 방향을 기록 ms.</li>
	<li>시작 하기 전에 약 5 분 휴식을 참가자에 게 "작업 2: 버스."</li>
</ol>7. 수행 "작업 2: 버스를 타고"
<ol><li>참가자에 게 작업의 세부 사항을 설명 하 고 완료 하는 방법에 지침을 제공 "작업 2: 버스를 타고" 다음과 같이: "버스 정류장에서 기다려 고 대상 버스 이용 하시기 바랍니다. 대상 버스 정보는 특정 줄 번호, 색상, 그리고 대상에 의해 VR 화면에 주어질 것 이다. 대상 버스 도착 하면, 대상 버스의 문 앞에 버스 정류장에서 도보로 해야 합니다. 8 다른 대상 버스 수 무작위로 생성 되며 발표. " 그림 5를 참조 하십시오.</li>
	<li>주 컴퓨터에 미들웨어 소프트웨어를 시작 합니다. "시뮬레이션" 탭에서 작업 2와 구성 파일에 대 한 시뮬레이션 파일을 선택 합니다. 다음 "실행" 버튼을 누르면 "작업 2: 버스를 타고" 가상 환경에서 실행 됩니다. 참고: 작업 2 파일 추가 파일 2에 연결 된 "작업 2 걸릴는 Bus.zip" 파일 참조. 참고 가상 작업 Unity 3D 엔진으로 개발 되었다.</li>
	<li>경우는 "작업 2: 버스" 참가자가 버스 정류장에 대기 지시 가상 환경에서 실행 됩니다. 버스 정류장에 도착 하는 버스를 만들기 위해 키보드에서 "스페이스바" 키를 클릭 합니다.</li>
	<li>작업이 완료 되 면 공유 폴더에서 추가 분석을 위해 CSV 파일에 저장 된 운동학 적 데이터를 확인 합니다. 참고: 동안 모션 캡처 시스템을 사용 하 여 "작업 2: 버스를 타고" 1의 기록 주파수 작업 할 때 위치와 머리의 방향을 기록 ms.</li>
	<li>프로토콜 완료 됩니다. 참가자는 입체 안경을 제거 하 고 지배적인 손 및 머리에서 반사 마커를 분리 도움이 됩니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Reppermund, S., 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=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.">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.</a> Psychol. Med. 43 (11), 2437-2445 (2013).</li><li>Graf, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Lawton+instrumental+activities+of+daily+living+scale.">The Lawton instrumental activities of daily living scale.</a> Am. J. Nurs. 108 (4), 52-62 (2008).</li><li>Gold, D. 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저자는 관심 없음 충돌 선언합니다.

우리 일상 생활 움직임 모션 캡처 시스템 몰입 형 VR 환경에서의 운동학 적인 측정 프로토콜 상세. 첫째, 실험 설정, 설정 하는 방법에 가이드 준비, 하 고 몰입 형 가상 현실 환경에 익숙해지도록 참가자. 둘째, 우리는 VR에서 두 표준화 IADL 작업을 개발. 셋째, 단계 3과 단계 5 프로토콜 섹션에서 VR 질병을 최소화 하기 위해 가장 중요 한 단계입니다. 가상 환경 (3 단계)에서 모션 캡처 시스템을 설정할...

매일 (IADL)와 같은 금융 거래 처리, 대 중 교통을 사용 하 여, 요리, 의료 마커 때문에 그들은 여러 신경 심리적 기능1필요 생활의 경 음악 활동. 장애인된 IADL 기능 따라서 신경 질병, 가벼운 인지 장애 (MCI) 등 치 매2에 선구자 이라고 여겨진다. 골드의 종합적인 검토 IADL 작업3 의 표시 인 더 까다로운 작업, 재정 관리 등 대 중 교통을 사용 하 여 MCI의 치 매 초기 예측 했다.
날짜 하려면, IADL의 가장 일반적으로 사용 되 평가 각자 보고 질문 지, 정보 기반 설문 조사 및 성능 기반 평가4입니다. IADL의 평가 설문지 기반 비용 효율적이 고 사용 하기 쉬운, 하지만 주관적인 편견 하는 경향이 있다. 예를 들어, 자기 보고, 환자는 경향이에 이상-또는 아래-estimate 자신의 IADL 기능5. 마찬가지로, 정보는 관찰자의 misperceptions 또는 지식 격차4IADL 기능을 잘못 판단. 많은 작업은 일반적인 임상 설정6에 대 한 적절 한 따라서, IADL 특정 작업을 수행 하는 환자에 게 성능 기반 평가 선호 되었습니다.
최근, 가상 현실 (VR) 연구가이 기술 의학 및 의료 평가7재활 훈련에서 모든 것을 포함 하는 건강 관리에 중요 한 응용 프로그램에 있을 수 있었다는 것으로 나타났습니다. 모든 참가자는 동일한 조건 VR, 현실 세계를 모방을 테스트할 수 있습니다. 예를 들어, 얼 레인 외. 8 가상 커피 만들기 작업을 개발 하 고 인지 장애를 가진 환자는 작업 제대로 수행 했다. Klinger 외. 9 다른 VR 환경 메일링 및 작업 쇼핑에 대 한 개발과 신경 심리적 시험 결과 및 VR에서 작업 완료 시간 사이의 의미 있는 관계를 발견. 마우스와 키보드8,9등 기존의 입력된 장치를 사용 하 여 때 IADL 평가의 이전 VR 연구는 주로 반응 시간이 나 정확도 등 간단한 성능 측정에 집중 됩니다. IADL에 대 한 자세한 성능 데이터 따라서 MCI4환자에 대 한 화면을 효율적으로 필요 합니다.
실시간 모션 캡처 데이터의 운동학 적 분석은 양적 문서 IADL 작업과 관련 된 자세한 성능 데이터를 강력한 접근 이다. 예를 들어 화이트 외. 10 일상 생활 작업 동안 참가자의 관절 각도 데이터를 캡처하고 캡처한 데이터 양적 물리 치료의 효과 평가 하기 위해 사용 하는 가상 부엌 개발. Dimbwadyo-Terrer 외. 11 일상 생활의 기본 작업을 수행 하는 경우 상 지 성능을 평가 하는 몰입 형 VR 환경 개발과 운동학 데이터 어퍼 사지의 기능 비늘으로 매우 상관 VR 환경에서 기록 했다. 모션 캡처 시스템 이러한 운동학 분석 더 신속 하 게 환자의 인지 장애12를 평가 하는 기회를 제공할 수 있습니다. MCI 환자에 대 한 심사에 상세한 운동학 적 데이터의 포함은 크게 건강 한 컨트롤13에 비해 환자의 분류를 개선.
여기, 우리 일상 생활 운동 몰입 형 VR 환경에서 모션 캡처 시스템의 기구학을 평가 하기 위해 프로토콜을 설명 합니다. 프로토콜 구성 두 복잡 한 IADL 작업: "작업 1: 돈을 인출" (금융 거래 처리) 및 "작업 2: 버스를 타고" (대 중 교통을 사용 하 여). 작업은 수행 하는 동안 모션 캡처 시스템 위치와 지배적인 손 및 머리의 방향을 추적. 작업 1을 완료, 지배적인 손 궤적, 이동 거리, 및 완료 시간 수집 했다. 작업 2에서 머리 궤적, 이동 거리, 및 완료 시간 수집 했다. 이 문서에서는 대표적인 결과 섹션 내용을 MCI 환자의 예비 시험 (즉, IADL 기능은 장애인)에 비해 건강 한 컨트롤 (즉, IADL 기능은 그대로).

<table><tbody><tr><td>Computer</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Computer requirements:&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; - Single socket H3 (LGA 1150) supports&lt;br/&gt; - Intel&amp;reg; Xeon&amp;reg; E3-1200 v3, 4th gen. Core i7/i5/i3 processors&lt;br/&gt; - Intel&amp;reg; C226 Express PCH&lt;br/&gt; - Up to 32GB DDR3 ECC/non-ECC 1600MHz UDIMM in 4 sockets&lt;br/&gt; - Dual Gigabit Ethernet LAN ports&lt;br/&gt; - 8x SATA3 (6Gbps)&lt;br/&gt; - 2x PCI-E 3.0 x16, 3x PCI-E 2.0 x1, and 2x PCI 5V 32-bit slots&lt;br/&gt; - 6x USB 3.0 (2 rear + 4 via headers)&lt;br/&gt; - 10x USB 2.0 (4 rear + 6 via headers)&lt;br/&gt; - HD Audio 7.1 channel connector by Realtek ALC1150&lt;br/&gt; - 1x DOM power connector and 1x SPDIF Out Header&lt;br/&gt; - 800W High Efficiency Power Supply&lt;br/&gt; - Intel Xeon E3-1230v3&lt;br/&gt; - DDR3 PC12800 8GB ECC&lt;br/&gt; - WD 1TB BLUE WD 10EZEX&amp;nbsp; 3.5&quot;&lt;br/&gt; - NVIDIA QUADRO K5000 &amp;amp; SYNC</td></tr><tr><td>Stereoscopic 3D Projector</td><td>Barco</td><td>F35 AS3D WUXGA</td><td>Resolution: &lt;br /&gt;- WQXGA (2,560 x 1,600) &lt;br /&gt;- Panorama (2,560 x 1,080) &lt;br /&gt;- WUXGA (1,920 x 1,200), 1080p (1,920 x 1,080)</td></tr><tr><td>Stereoscopic Glasses</td><td>Volfoni</td><td>Edge 1.2</td><td>For further information, visit http://volfoni.com/en/edge-1-2/</td></tr><tr><td>Motion Capture Systems</td><td>NaturalPoint OptiTrack</td><td>17W</td><td>For further information, visit http://optitrack.com/products/prime-17w/</td></tr><tr><td>OptiTrack (Motion capture software)</td><td>NaturalPoint OptiTrack</td><td>Motive 2.0</td><td>For further information, visit https://optitrack.com/downloads/motive.html</td></tr><tr><td>MiddleVR (Middleware software)</td><td>MiddleVR</td><td>MiddleVR For Unity</td><td>For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/</td></tr><tr><td>VRDaemon (Middleware software)</td><td>MiddleVR</td><td>MiddleVR For Unity</td><td>For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/</td></tr><tr><td>Unity3D (Game engine)</td><td>Unity Technologies</td><td>Personal</td><td>For further information, visit https://unity3d.com/unity</td></tr></tbody></table>

measuring the kinematics of daily living movements with motion capture systems in virtual reality

일상 생활 (IADL)의 기 악 활동을 완료 하는 무 능력은 다양 한 신경 심리적 질병에 선구자. IADL의 평가 설문지 기반 사용 하기 쉽습니다 하지만 주관적인 편견 하는 경향이 있습니다. 여기, 우리는 2 개의 복잡 한 IADL 작업을 평가 하기 위해 소설 가상 현실 (VR) 테스트 설명: 금융 거래를 처리 하 고 대 중 교통을 사용 하 여. 참가자 VR 환경에서 작업을 수행 하는 동안 모션 위치와 방향을 지배적인 손 및 머리는 3 차원 데카르트 좌표계에서의 시스템 추적을 캡처합니다. 운동학 적 원시 데이터 수집 되 고 ' 운동학 성능 측정,' 즉, 변환 모션 궤도, 이동 거리, 및 완료 시간. 모션 궤도 공간에서 특정 신체 일부 (예:, 지배적인 손 또는 머리)의 경로입니다. 궤적의 총 거리를 참조 거리를 이동 그리고 완료 시간 IADL 작업을 완료 하는 데 걸리는 시간. 운동학이 측정 건강 한 컨트롤에서 인지 장애 환자 차별 수 있습니다. 이 동 측정 프로토콜의 개발 초기 IADL 관련 인지 장애의 감지 수 있습니다.

CSV 파일에서 "작업 1: 돈을 인출" 지배적인 손 궤적, 이동 거리, 및 완료 시간을 계산 하는 통계 소프트웨어 R를 사용 하 여 분석 했다. 지배적인 손 움직임의 궤적 시각 이다 (그림 6). 지배적인 손의 이동 거리는 작업 1을 수행 하는 동안 순차적인 손 위치 사이 총 거리를 합산 하 여 계산 됩니다. 위치 사이 거리 유클리드 거리가입니다. 완료 시간 (즉...

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Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality

우리는 모션 캡처 시스템 일상 생활 (IADL)의 기 악 활동을 평가 하기 위해 가상 현실 테스트를 설계. 우리는 다양 한 움직임, 궤적, IADL 기능 평가를 완료 시간과 이동 거리를 포함 하 여 참가자의 해석에 대 한 자세한 운동학 분석을 제안 합니다.

가상 현실에서의 일상 생활 움직임 모션 캡처 시스템의 기구학을 측정

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based ...

measuring-kinematics-daily-living-movements-with-motion-capture

Research

JoVE Journal

Behavior

7.6K 조회수.  Hanyang University. 우리는 모션 캡처 시스템 일상 생활 (IADL)의 기 악 활동을 평가 하기 위해 가상 현실 테스트를 설계. 우리는 다양 한 움직임, 궤적, IADL 기능 평가를 완료 시간과 이동 거리를 포함 하 여 참가자의 해석에 대 한 자세한 운동학 분석을 제안 합니다.

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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.

일상 생활 기술의 가상 현실 평가 개발

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

연구

행동분석학

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.

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

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

Movement Retraining using Real-time Feedback of Performance

Any modification of movement - especially movement patterns that have been honed over a number of years - requires re-organization of the neuromuscular patterns responsible for governing the movement performance. This motor learning can be enhanced through a number of methods that are utilized in research and clinical settings alike. In general, verbal feedback of performance in real-time or knowledge of results following movement is commonly used clinically as a preliminary means of instilling motor learning. Depending on patient preference and learning style, visual feedback (e.g. through use of a mirror or different types of video) or proprioceptive guidance utilizing therapist touch, are used to supplement verbal instructions from the therapist. Indeed, a combination of these forms of feedback is commonplace in the clinical setting to facilitate motor learning and optimize outcomes.
Laboratory-based, quantitative motion analysis has been a mainstay in research settings to provide accurate and objective analysis of a variety of movements in healthy and injured populations. While the actual mechanisms of capturing the movements may differ, all current motion analysis systems rely on the ability to track the movement of body segments and joints and to use established equations of motion to quantify key movement patterns. Due to limitations in acquisition and processing speed, analysis and description of the movements has traditionally occurred offline after completion of a given testing session.
This paper will highlight a new supplement to standard motion analysis techniques that relies on the near instantaneous assessment and quantification of movement patterns and the display of specific movement characteristics to the patient during a movement analysis session. As a result, this novel technique can provide a new method of feedback delivery that has advantages over currently used feedback methods.

Retraining abnormal movement patterns following injury or disease is a key component of physical rehabilitation. Recent advances in technology have permitted accurate assessment of movement during a variety of tasks, with near instantaneous quantification of results. This provides new opportunities for modification of faulty movement patterns in real time.

운동은 성능의 실시간 피드백을 사용하여 재교육

Any modification of movement - especially movement patterns that have been honed over a number of years - requires re-organization of the neuromuscular ...

의학

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.

가상 현실 생리 측정 실험

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

The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing clinical and performance-based IADL assessments are not feasible for integration into clinical medicine. Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized tool that could advance the diagnosis and treatment of neurological disease. An impediment to the adoption and scaling of VR in clinical neurology is VR-related sickness resulting from sensory inconsistencies between the visual and vestibular systems (i.e., locomotion problem).
The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) platform attempts to solve the locomotion problem by coupling an omnidirectional treadmill with high-resolution VR content, enabling the user to physically navigate a virtual grocery store to simulate shopping. The CC-VRS consists of Basic and Complex shopping experiences; both require walking 150 m and retrieving five items. The Complex experience has additional scenarios that increase the cognitive and motor demands of the task to better represent the continuum of activities associated with real-world shopping. The CC-VRS platform provides objective and quantitative biomechanical and cognitive outcomes related to the user&#39;s IADL performance. Initial data indicate that the CC-VRS results in minimal VR-sickness and is feasible and tolerable for older adults and patients with Parkinson&#39;s disease (PD). The considerations underlying the development, design, and hardware and software technology are reviewed, and initial models of integration into primary care and neurology are provided.

Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized approach to advance the diagnosis and treatment of neurological disease. The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping platform combines state-of-the-art VR content with an omnidirectional treadmill to quantify instrumental activities of daily living-a proposed prodromal marker of neurological disease.

몰입형 클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 플랫폼 일상 생활의 도구 활동 평가

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing ...

공학

정량적 움직임-근육 활동 평가를 위한 VR과 바이오센서 통합

Setup for the Quantitative Assessment of Motion and Muscle Activity During a Virtual Modified Box and Block Test

The ability to move allows us to interact with the world. When this ability is impaired, it can significantly reduce one's quality of life and independence and may lead to complications. The importance of remote patient evaluation and rehabilitation has recently grown due to limited access to in-person services. For example, the COVID-19 pandemic unexpectedly resulted in strict regulations, reducing access to non-emergent healthcare services. Additionally, remote care offers an opportunity to address healthcare disparities in rural, underserved, and low-income areas where access to services remains limited. 
Improving accessibility through remote care options would limit the number of hospital or specialist visits and render routine care more affordable. Finally, the use of readily available commercial consumer electronics for at-home care can enhance patient outcomes due to improved quantitative observation of symptoms, treatment efficacy, and therapy dosage. While remote care is a promising means to address these issues, there is a crucial need to quantitatively characterize motor impairment for such applications. The following protocol seeks to address this knowledge gap to enable clinicians and researchers to obtain high-resolution data on complex movement and underlying muscle activity. The ultimate goal is to develop a protocol for remote administration of functional clinical tests. 
Here, participants were instructed to perform a medically-inspired Box and Block task (BBT), which is frequently used to assess hand function. This task requires subjects to transport standardized cubes between two compartments separated by a barrier. We implemented a modified BBT in virtual reality to demonstrate the potential of developing remote assessment protocols. Muscle activation was captured for each subject using surface electromyography. This protocol allowed for the acquisition of high-quality data to better characterize movement impairment in a detailed and quantitative manner. Ultimately, these data have the potential to be used to develop protocols for virtual rehabilitation and remote patient monitoring.

저자 스포트라이트: Enhancing Remote Rehabilitation with Virtual Reality and Electromyography

The protocol described here aims to enhance the quantitative evaluation of upper limb deficits, with the goal of developing additional technology for remote assessment both in the clinic and at home. Virtual reality and biosensor technologies are combined with standard clinical techniques to provide insights into the functioning of the neuromuscular system.

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

The ability to move allows us to interact with the world. When this ability is impaired, it can significantly reduce one's quality of life and ...

Video Movement Analysis Using Smartphones (ViMAS): A Pilot Study

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to assess human gait. The primary aim of this manuscript is to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by a smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. The secondary aim was to develop a protocol for clinicians on the set up of the smartphone camera for video movement analysis.
The sagittal plane knee angle was measured during heel strike and toe off events using the smart phone app and a 3D motion-capture system in 32 healthy subjects. Three trials were performed at near (2-m) and far (4-m) smartphone camera distances. The order of the distances was randomized. Regression analysis was performed to estimate the height of the camera based on either the subject&#39;s height or leg length.
Absolute measurement errors were least during toe off (3.12 &#177; 5.44 degrees) compared to heel strike (5.81 &#177; 5.26 degrees). There were significant (p &#60; 0.05) but moderate agreements between the application and 3D motion capture measures of knee angles. There were also no significant (p &#62; 0.05) differences between the absolute measurement errors between the two camera positions. The measurement errors averaged between 3 - 5 degrees during toe off and heel strike events of the gait cycle.
The use of smartphone apps can be a useful tool in the clinic for performing gait or human movement analysis. Further studies are needed to establish the accuracy in measuring movements of the upper extremity and trunk.

Video Movement Analysis Using Smartphones ViMAS: A Pilot Study

This manuscript describes the method to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by the smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. This protocol will enable clinicians to set up smartphones for video capture of human movement.

비디오 운동 분석을 사용하여 스마트 폰 (ViMAS) : 파일럿 연구

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to ...

Biplanar Videoradiography to Study the Wrist and Distal Radioulnar Joints

Accurate measurement of skeletal kinematics in vivo is essential for understanding normal joint function, the influence of pathology, disease progression, and the effects of treatments. Measurement systems that use skin surface markers to infer skeletal motion have provided important insight into normal and pathological kinematics, however, accurate arthrokinematics cannot be attained using these systems, especially during dynamic activities. In the past two decades, biplanar videoradiography (BVR) systems have enabled many researchers to directly study the skeletal kinematics of the joints during activities of daily living. To implement BVR systems for the distal upper extremity, videoradiographs of the distal radius and the hand are acquired from two calibrated X-ray sources while a subject performs a designated task. Three-dimensional (3D) rigid-body positions are computed from the videoradiographs via a best-fit registrations of 3D model projections onto&#160;to each BVR view. The 3D models are density-based image volumes of the specific bone derived from independently acquired computed-tomography data. Utilizing graphics processor units and high-performance computing systems, this model-based tracking approach is shown to be fast and accurate in evaluating the wrist and distal radioulnar joint biomechanics. In this study, we first summarized the previous studies that have established the submillimeter and subdegree agreement of BVR with an in vitro&#160;optical motion capture system in evaluating the wrist and distal radioulnar joint kinematics. Furthermore, we used BVR to compute the center of rotation behavior of the wrist joint, to evaluate the articulation pattern of the components of the implant upon one another, and to assess the dynamic change of ulnar variance during pronosupination of the forearm. In the future, carpal bones may be captured in greater detail with the addition of flat panel X-ray detectors, more X-ray sources (i.e., multiplanar videoradiography), or advanced computer vision algorithms.

Biplanar videoradiography (BVR) is an advanced imaging technique for understanding the three-dimensional movement of skeletal bones and implants. Combining density-based image volumes and videoradiographs of the distal upper extremity, BVR is used to study the in vivo motion of the wrist and distal radioulnar joint, as well as joint arthroplasties.

Accurate measurement of skeletal kinematics in vivo is essential for understanding normal joint function, the influence of pathology, disease progression, ...

가상 현실에서의 일상 생활 움직임 모션 캡처 시스템의 기구학을 측정

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

일상 생활 기술의 가상 현실 평가 개발

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

운동은 성능의 실시간 피드백을 사용하여 재교육

가상 현실 생리 측정 실험

몰입형 클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 플랫폼 일상 생활의 도구 활동 평가

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

비디오 운동 분석을 사용하여 스마트 폰 (ViMAS) : 파일럿 연구

Biplanar Videoradiography to Study the Wrist and Distal Radioulnar Joints