Name: virtual prism adaptation therapy: protocol for validation in healthy adults
Uploaded: 2020-02-12T12:30:00
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本研究は、ソウル大学校大盆唐病院研究基金(14-2015-022)、貿易産業エネルギー省(韓国・MOTIE)、韓国科学ICT(MSIT)、厚生省(MOHW、韓国)が支援した。)AI-バイオ-ロボット-医学コンバージェンスのための技術開発プログラム(20001650)ビデオ撮影の準備と進め方を手伝ってくれたスービンパーク、ヌリ・キム、イェリン・チャンに感謝します。

すべての手続きは、ソウル国立大学ブンダン病院機関教育審査委員会(IRB)によって審査され、承認されました。健康な参加者を募集するために、ポスターを使って病院の周りを宣伝しました。
1. 実験的なセットアップ
<ol><li>参加者募集<ol>
<li>次の包含基準を使用して被験者のスクリーニングプロセスを実行する:1)健康、18歳から50歳の間。2)右利き、エディンバラの利き?...

<ol>
	<li>Appelros, P., Karlsson, G. M., Seiger, A., Nydevik, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neglect+and+anosognosia+after+first-ever+stroke:+incidence+and+relationship+to+disability.">Neglect and anosognosia after first-ever stroke: incidence and relationship to disability.</a> Journal of Rehabilitation Medicine. 34 (5), 215-220 (2002).</li><li>Buxbaum, L., 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=Hemispatial+neglect+subtypes,+neuroanatomy,+and+disability.">Hemispatial neglect subtypes, neuroanatomy, and disability.</a> Neurology. 62 (5), 749-756 (2004).</li><li>Jehkonen, M., 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=Visual+neglect+as+a+predictor+of+functional+outcome+one+year+after+stroke.">Visual neglect as a predictor of functional outcome one year after stroke.</a> Acta Neurologica Scandinavica. 101 (3), 195-201 (2000).</li><li>Jehkonen, M., Laihosalo, M., Kettunen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+neglect+on+functional+outcome+after+stroke&#8211;a+review+of+methodological+issues+and+recent+research+findings.">Impact of neglect on functional outcome after stroke&#8211;a review of methodological issues and recent research findings.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 24 (4-6), 209-215 (2006).</li><li>Mizuno, K., 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=Prism+adaptation+therapy+enhances+rehabilitation+of+stroke+patients+with+unilateral+spatial+neglect:+a+randomized,+controlled+trial.">Prism adaptation therapy enhances rehabilitation of stroke patients with unilateral spatial neglect: a randomized, controlled trial.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (8), 711-720 (2011).</li><li>Shiraishi, H., Yamakawa, Y., Itou, A., Muraki, T., Asada, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+effects+of+prism+adaptation+on+chronic+neglect+after+stroke.">Long-term effects of prism adaptation on chronic neglect after stroke.</a> NeuroRehabilitation. 23 (2), 137-151 (2008).</li><li>Yang, N. Y., Zhou, D., Chung, R. C., Li-Tsang, C. W., Fong, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rehabilitation interventions for unilateral neglect after stroke: a systematic review from 1997 through 2012. , (2013).</li><li>Rossetti, Y., 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=Prism+adaptation+to+a+rightward+optical+deviation+rehabilitates+left+hemispatial+neglect.">Prism adaptation to a rightward optical deviation rehabilitates left hemispatial neglect.</a> Nature. 395 (6698), 166-169 (1998).</li><li>Barrett, A., Goedert, K. M., Basso, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prism+adaptation+for+spatial+neglect+after+stroke:+translational+practice+gaps.">Prism adaptation for spatial neglect after stroke: translational practice gaps.</a> Nature Reviews Neurology. 8 (10), 567-577 (2012).</li><li>Maxton, C., Dineen, R., Padamsey, R., Munshi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Don't+neglect+'neglect'-an+update+on+post+stroke+neglect.">Don't neglect 'neglect'-an update on post stroke neglect.</a> International Journal of Clinical Practice. 67 (4), 369-378 (2013).</li><li>Gammeri, R., Turri, F., Ricci, R., Ptak, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptation+to+virtual+prisms+and+its+relevance+for+neglect+rehabilitation:+a+single-blind+dose-response+study+with+healthy+participants.">Adaptation to virtual prisms and its relevance for neglect rehabilitation: a single-blind dose-response study with healthy participants.</a> Neuropsychol Rehabilitation. , 1-14 (2018).</li><li>Saj, A., Cojan, Y., Assal, F., Vuilleumier, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prism+adaptation+effect+on+neural+activity+and+spatial+neglect+depend+on+brain+lesion+site.">Prism adaptation effect on neural activity and spatial neglect depend on brain lesion site.</a> Cortex. 119, 301-311 (2019).</li><li>Redding, G. M., Wallace, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generalization+of+prism+adaptation.">Generalization of prism adaptation.</a> Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 32 (4), 1006-1022 (2006).</li><li>Caplan, B., Mendoza, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Encyclopedia of Clinical Neuropsychology. , 928 (2011).</li><li>Kim, W. S., Paik, N. J., Cho, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2017 International Conference on Virtual Rehabilitation (ICVR). , 1-2 (2017).</li><li>Munafo, J., Diedrick, M., Stoffregen, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+virtual+reality+head-mounted+display+Oculus+Rift+induces+motion+sickness+and+is+sexist+in+its+effects.">The virtual reality head-mounted display Oculus Rift induces motion sickness and is sexist in its effects.</a> Experimental Brain Research. 235 (3), 889-901 (2017).</li><li>Merhi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. , 2618-2622 (2018).</li><li>Duh, H. B. L., Parker, D. E., Furness, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proceedings of 9th International Conference on Human-Computer Interaction. , 5-10 (2018).</li><li>Prothero, J. D., Draper, M. H., Parker, D., Wells, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+an+independent+visual+background+to+reduce+simulator+side-effects.">The use of an independent visual background to reduce simulator side-effects.</a> Aviation, Space, and Environmental Medicine. 70, 277-283 (1999).</li></ol>

本研究ではVR環境で翻訳された手の動きを用いたプリズム適応療法を実施した。従来のプリズム適応療法のように、実施された偏差が角度オーバーシュートと行動適応を引き起こしているかどうかを調べた。
中央値のポインティングエラー結果(図5)と最初のポインティングエラーの結果では、位相を切り替えるとポインティングエラーが大きく変化...

ヘミ空間無視は、対側のヘミ空間視野を知覚する能力に影響を与え、脳卒中1、2の後に一般的な障害である。半球空間無視後のリハビリテーションは重要ですが、機能や社会的転帰が悪いため、実際の臨床実習3,4ではリハビリテーションが十分に活用されていないことがよくあります。
ヘミ空間無視のために提案された様々な既存のリハビリテーションアプローチの中で、プリズム適応(PA)療法は、亜急性または慢性脳卒中の患者におけるヘミ空間無視の回復および改善に有効であることが証明されている5、6、7、8。しかし、従来のPAは、いくつかの欠点9、10のために十分に利用されていない。これらは、1)プリズムレンズに起因する高コストと時間要件を含み、偏差の程度に調整するために変更する必要があります。2)に向けられる追加の材料を設定し、手の軌道をマスクする必要があります。そして3)PAは、座って頭の位置を制御できる患者によってのみ使用することができます。
バーチャルリアリティ(VR)環境における適応効果を再現する最近の研究では、仮想プリズム適応療法(VPAT)が無視11のサブタイプに応じて異なる効果を有することが可能であると報告した。また、PAの皮質活性化は脳病変12に応じて変化する可能性が示唆された。しかし、VR誘導PAに見られる皮質活性化パターンについてはほとんど知られていない。
これらの障害を克服し、臨床現場でのPAの利用を促進するために、深度感知カメラを用いて、仮想プリズム適応療法(VPAT)と呼ばれる没入型VR技術を用いた新しいPA治療システムを開発しました。空間的な再編成を促進するために、仮想肢の位置に関する視覚的なフィードバックを提供する能力を備えた没入型VRシステムを設計しました。従来のPAの効果を模倣したこの没入型VR技術を用いて、健康な参加者のVPATシステムを検証する実験を設計しました。
我々は、我々の可視化された実験プロトコルを実施することにより、新しいVPATシステムが従来のPAと同様に行動適応を誘導できるかどうかを調べた。さらに、VPATシステムが脳卒中後の斜空間知覚またはヘミ空間無視の回復に関連する皮質領域で活性化を誘導できるかどうかを探りたい。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>EASYCAP</td>
			<td>Easycap</td>
			<td>C-SAMS</td>
			<td>Platform to accommodate fNIRS optodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leap Motion 3D Motion Controller</td>
			<td>Ultrahaptics</td>
			<td>FBA_LM-C01-US</td>
			<td>Hand detection device attached HMD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leap Motion VR Developer Mount for VR Headset</td>
			<td>Ultrahaptics</td>
			<td>VR-UAZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2015a</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>Programming language running with NIRStar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIRScout</td>
			<td>Medical Technology LLC</td>
			<td>NSC-CORE</td>
			<td>fNIRS system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nirsLAB v201605</td>
			<td>Medical Technology LLC</td>
			<td></td>
			<td>Software for analyzing data collected with NIRScout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIRStar 14.1</td>
			<td>Medical Technology LLC</td>
			<td></td>
			<td>NIRScout Acquisition Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Occulus Rift DK2</td>
			<td>Occulus</td>
			<td></td>
			<td>VR HMD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerMate USB Multimedia Controller</td>
			<td>Griffin Technology</td>
			<td>NA16029</td>
			<td>Push Button in task</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SuperLab 5.0</td>
			<td>Cedrus Corp.</td>
			<td></td>
			<td>Synchronize the stimulus presentations allied to NIRScout</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

virtual prism adaptation therapy: protocol for validation in healthy adults

ヘミ空間無視は脳卒中後の一般的な障害である。これは、貧しい機能的および社会的成果に関連付けられている。したがって、ヘミ空間無視の管理を成功させるためには、適切な介入が不可欠である。しかし、様々な介入の臨床使用は、実際の臨床実践において制限されている。プリズム適応療法は、半空間無視を治療するための最もエビデンスに基づくリハビリテーションモダリティの1つです。プリズム療法で起こりうるあらゆる欠点を克服するために、没入型バーチャルリアリティと深度感知カメラを用いて、仮想プリズム適応療法(VPAT)を作成する新しいシステムを開発しました。VPATシステムを検証するために、我々は、VPATシステムを介して行動の誤りと皮質活性化の変化を調査する実験プロトコルを設計した。皮質活性化は機能的近赤外分光法(fNIRS)により測定した。実験は4つの段階で構成されていました。4つすべて、右利きの健康な人々に適用されたクリック、指差しまたは休息が含まれていました。クリック対ポインティングは、総運動タスクに関連する皮質領域を調査するために使用され、VPATとポイントを使用したポイントは、visuospatial知覚に関連する皮質領域を調査するために使用されました。4人の健康な参加者からの予備的な結果は、VPATシステムによる指摘誤差が従来のプリズム適応療法に類似していることを示した。より多くの参加者およびfNIRSデータとのさらなる分析、ならびに脳卒中患者の研究が必要であるかもしれない。

4人の健常者(男性1名、女性3名)のデータが代表的な結果として用いられた。ポインティングエラーは図5Aに示され、各ポインティングタスクのサブフェーズにおける10試行の中央値の平均は30 s続きます。 各フェーズの最初のブロックの中央値ポインティング誤差の平均値は、0.45 ± 0.92(プレVPAT)、4.69 ±3.08(VPAT 10°)、5.43±2.22(VPAT 20°)、-5.17 ±1.60(ポストVPAT)でし?...

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Virtual Prism Adaptation Therapy: Protocol for Validation in Healthy Adults

この実験的プロトコルは、健康な成人における仮想プリズム適応療法(VPAT)の使用と、VPATと機能的近赤外分光法との関連を示し、VPATが皮質活性化に及ぼす影響を決定する。結果は、VPATが実現可能であり、従来のプリズム適応療法と同様の行動適応を誘発する可能性があることを示唆している。

仮想プリズム適応療法:健康成人における検証のためのプロトコル

Hemispatial neglect is a common impairment after stroke. It is associated with poor functional and social outcomes. Therefore, an adequate intervention is ...

私たちの実験プロトコルは、プリズム適応療法がヘミ空間無視患者に有効であるかどうか、および私たちの仮想プリズム適応療法システムが空間再編および皮質活性化を促進するかどうかに対処することができる。仮想プリズム適応療法は、従来のプリズム適応よりもコストが低く、セットアップが速く、調整しやすいように開発されました。この技術は、従来のプリズム適応の効果を模倣することができるので、ヘミ空間無視患者の従来のプリズム療法を置き換えるために使用することができる。この方法は、脳卒中治療にバーチャルリアリティを使用する可能性を示唆し、仮想リハビリテーション分野におけるヘミ空間無視リハビリテーションに関する洞察を与える可能性がある。システムは、仮想現実ゲームエンジンに基づいているため、簡単に使用されていますが。準備に注意してください。機能的近赤外分光法測定の設定では、参加者にまっすぐ後ろに座って、参加者の手が手を伸ばしたときにテーブルに当たらないか確認します。次に、参加者の頭周に応じた適切な機能的近赤外分光サイズを選択し、頂点がイニオンと鼻腔の中間点と左前耳前部と右前地点の中間点の交点に位置するように、参加者の頭部にキャップを置きます。画面にモンタージュを表示し、モンタージュに15のソースと24検出器を接続します。導電ゲルを使用して、光トードを挿入する前に重要な場合は光源からのゲインを改善し、参加者に保持キャップを置きます。ソフトウェアをセットアップするには、機能近赤外線分光システムソフトウェアを実行し、無視モンタージュをロードします。画面に表示されるモンタージュで、モンタージュに従って15のソースと24の検出器を設定し、キャリブレーションをクリックします。仮想プリズム適応療法システムを較正するために、まず、キャップを乱さないように注意して機能近赤外線分光キャップの上に取り付けられた仮想現実ヘッドのディスプレイをマウントします。ディスプレイが設置されたら、仮想プリズム適応療法ソフトウェアを開き、参加者の情報を入力します。[開始]をクリックし、ディスプレイ内の仮想手の視覚化を確認します。2段階のキャリブレーションを開始し、画面中央の赤い十字マークを見るように参加者に指示します。次に、R キーを押して画面を調整します。参加者に右手でターゲットを指し示します。次に、Oキーを押して手の位置を調整します。手の範囲でキャリブレーションのための十分なスペースを用意する必要があり、手は、ターゲットの位置を設定するためにあまりにも遠くに伸ばされるべきではありません。キャリブレーションの最後に、実験を開始し、プリズムモードなしでシステムを起動する準備ができていることを確認します。開始キーをクリックして、機能的近赤外分光法記録と同時に4つのフェーズで実験を開始し、適切なアイコンが表示されてから3秒以内に右人差し指で指差しまたはクリックするように参加者に指示します。仮想プリズム適応モードでは、設定偏差角度は仮想手偏差になります。緑色の手は、ユーザーに表示されない実際の手認識位置です。青い手はユーザーに示される逸脱した手である。偏差モードでは、ユーザーの手を左方向に伸ばし、ユーザーの手をターゲットに近づけます。クリックブロックの場合は、参加者にプッシュボタンを押します。各フェーズは、ポイント、クリック、または休止のためのブロックで構成されます。この代表的なグラフでは、4人の健康な参加者のポインティングエラーが、30秒間続く各ポインティングタスクのサブフェーズにおける10回の試行からの中央値の平均値で示されている。ここでは、各被験者のポインティング誤差は、仮想プリズム適応療法段階およびポストプリズム適応の間に適応を示す提示される。画面キャリブレーションを使用して、仮想空間をユーザーの視覚範囲の前に配置し、ターゲット距離キャリブレーションを使用してターゲットをユーザーの手の届く範囲内に配置します。私たちは健康な成人ボランティアを研究してきましたが、この技術は臨床患者と一緒に使用することができます。さらに、データと実際のプリズムクラスの比較は意味を持つ可能性があります。

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