Name: virtual prism adaptation therapy: protocol for validation in healthy adults
Uploaded: 2020-02-12T12:30:00
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Este estudio fue apoyado por el Fondo de Investigación Hospitalaria Bundang de la Universidad Nacional de Seúl (14-2015-022) y por el Ministerio de Industria y Energía Comercial (MOTIE, Corea), el Ministerio de Ciencia y TIC (MSIT, Corea) y el Ministerio de Salud y Bienestar (MOHW, Corea ) en el marco del Programa de Desarrollo Tecnológico para la Convergencia AI-Bio-Robot-Medicina (20001650). Nos gustaría agradecer a Su-Bin Park, Nu-Ri Kim y Ye-Lin Jang por ayudar a preparar y proceder con la grabación de vídeo.

Todos los procedimientos fueron revisados y aprobados por la Junta de Revisión Institucional del Hospital De la Universidad Nacional bundang de Seúl (IRB). Para reclutar participantes sanos, se utilizaron carteles para anunciarse en el hospital.
1. Configuración experimental
<ol><li>Reclutamiento de participantes<ol>
<li>Realizar el proceso de selección del sujeto utilizando los siguientes criterios de inclusión: 1) saludable, entre 18 y 50 años; 2) diestro, evaluado por el inventario ...

<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>

Este estudio implementó la terapia de adaptación del prisma utilizando un movimiento de la mano traducido en un entorno de realidad virtual. Investigó si la desviación implementada estaba causando el exceso de ángulo y la adaptación conductual, como en la terapia de adaptación de prisma convencional.
En el resultado del error de apuntamiento de mediana (Figura 5) y el primer resultado de error señalador, el error señalador cambió significativamente cuand...

El descuido hemispatial, que afecta la capacidad de percibir el campo visual hemiespacial contralateral, es un deterioro común después del accidente cerebrovascular1,2. Aunque la rehabilitación después del abandono hemispatial es importante, debido a su asociación con los malos resultados funcionales y sociales, la rehabilitación a menudo está infrautilizada en la práctica clínica real3,4.
Entre los diversos enfoques de rehabilitación existentes sugeridos para el abandono hemispatial, la terapia de adaptación de prismas (PA) ha demostrado ser eficaz para la recuperación y mejora de la negligencia hemispatial en pacientes con accidente cerebrovascular subagudo o crónico5,6,7,8. Sin embargo, PA convencional está infrautilizado debido a varios inconvenientes9,10. Estos incluyen 1) alto costo y requisito de tiempo debido a la lente prisma que necesita ser cambiado para ajustarse al grado de desviación; 2) la necesidad de configurar materiales adicionales que se apunten y enmascarar la trayectoria de la mano; y 3) PA sólo puede ser utilizado por pacientes que pueden sentarse y controlar su posición en la cabeza.
Un estudio reciente que reproduce los efectos de adaptación en el entorno de realidad virtual (VR) informó que puede ser posible que la terapia de adaptación de prisma virtual (VPAT) tenga diferentes efectos dependiendo de los subtipos de negligencia11. También se sugirió que la activación cortical para la PA puede variar según las lesiones cerebrales12. Sin embargo, poco se sabe sobre el patrón de activación cortical visto en PA inducido por VR.
Para superar estos obstáculos y promover el uso de PA en un entorno clínico, desarrollamos un nuevo sistema de terapia de megafonía utilizando una tecnología de realidad virtual inmersiva llamada terapia de adaptación de prisma virtual (VPAT), mediante el uso de una cámara de detección de profundidad. Diseñamos un sistema de realidad virtual inmersivo con la capacidad de proporcionar retroalimentación visual sobre la posición de una extremidad virtual para promover el realineamiento espacial13. Usando esta tecnología de realidad virtual inmersiva, que imitaba el efecto del PA convencional, diseñamos un experimento para validar el sistema VPAT en participantes sanos.
Al llevar a cabo nuestro protocolo experimental visualizado, investigamos si el nuevo sistema VPAT puede inducir la adaptación conductual, similar al PA convencional. Además, nos gustaría explorar si el sistema VPAT puede inducir la activación en las regiones corticales asociadas con la percepción visuospatial o la recuperación de negligencia hemispatial después del accidente cerebrovascular.

<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

El descuido hemispatial es un deterioro común después del accidente cerebrovascular. Se asocia con malos resultados funcionales y sociales. Por lo tanto, una intervención adecuada es imprescindible para el manejo exitoso de la negligencia hemispatial. Sin embargo, el uso clínico de varias intervenciones es limitado en la práctica clínica real. La terapia de adaptación prisma es una de las modalidades de rehabilitación más basadas en evidencia para tratar el abandono hemispatial. Para superar cualquier posible deficiencia que pueda ocurrir con la terapia de prisma, desarrollamos un nuevo sistema utilizando realidad virtual inmersiva y cámara de sensor de profundidad para crear una terapia de adaptación de prisma virtual (VPAT). Para validar el sistema VPAT, diseñamos un protocolo experimental que investiga los errores de comportamiento y los cambios en la activación cortical a través del sistema VPAT. La activación cortical se midió mediante espectroscopia infrarroja cercana funcional (fNIRS). El experimento consistió en cuatro fases. Los cuatro incluían hacer clic, señalar o descansar aplicado a personas sanas con la mano derecha. Hacer clic versus apuntar se utilizó para investigar la región cortical relacionada con la tarea motora bruta, y apuntar con VPAT versus apuntar sin VPAT se utilizó para investigar la región cortical asociada con la percepción visuospatial. Los resultados preliminares de cuatro participantes sanos mostraron que señalar errores por el sistema VPAT era similar a la terapia convencional de adaptación del prisma. Es posible que se requiera un análisis adicional con más participantes y datos de fNIRS, así como un estudio en pacientes con accidente cerebrovascular.

Los datos de cuatro participantes sanos (1 hombre y 3 mujeres) se utilizaron como resultados representativos. Un error señalador se muestra en la Figura 5A, con los promedios de valor medio de 10 ensayos en la subfase de cada tarea señalador que dura 30 s. Los valores en promedio para los errores de señalización mediana en el primer bloque de cada fase fueron de 0,45 a 0,92 (pre-VPAT), 4,69 a 3,08 (VPAT 10o), 5,43 a 2,22 (VPAT 20o) y -5,17 a 1,60 (VPAT posterior). La ten...

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Virtual Prism Adaptation Therapy: Protocol for Validation in Healthy Adults

Este protocolo experimental demuestra el uso de la terapia de adaptación de prisma virtual (VPAT) en adultos sanos y la asociación entre VPAT y espectroscopia funcional de infrarrojo cercano para determinar el efecto de VPAT en la activación cortical. Los resultados sugieren que el VPAT puede ser factible y podría inducir una adaptación conductual similar a la terapia convencional de adaptación del prisma.

Terapia de Adaptación de Prismas Virtuales: Protocolo para la Validación en Adultos Saludables

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

Nuestro protocolo experimental puede abordar si la terapia de adaptación de prismas es eficaz para pacientes con negligencia hemispatial y si nuestro sistema de terapia de adaptación de prisma virtual promueve el realineamiento espacial y la activación cortical. La terapia de adaptación de prisma virtual fue desarrollada para ser menos costosa, más rápida de configurar y más fácil de ajustar que la adaptación de prisma convencional. Esta técnica se puede utilizar para reemplazar la terapia de prisma convencional en pacientes con negligencia hemispatial porque puede imitar los efectos de la adaptación del prisma convencional.Este método sugiere un potencial para el uso de la realidad virtual para la terapia de accidente cerebrovascular y puede dar una idea de la rehabilitación de negligencia hemispatial dentro del campo de la rehabilitación virtual. Aunque el sistema se basa en un motor de juego de realidad virtual y por lo tanto se utiliza fácilmente. Asegúrese de tener cuidado con la preparación.Para la configuración funcional de la espectroscopia infrarroja cercana, haga que el participante se siente en una silla con una parte trasera recta y confirme que la mano del participante no golpeará la mesa al llegar. A continuación, seleccione el tamaño funcional de espectroscopia infrarrojo cercano adecuado según la circunferencia de la cabeza del participante y coloque la tapa en la cabeza del participante para que el vértice se encuentre en la intersección del punto medio entre la inión y la nasión y el punto medio entre las áreas preauriculares izquierda y derecha. Muestre el montaje en la pantalla y conecte 15 fuentes y 24 detectores al montaje.Utilice gel conductor para mejorar la ganancia de la fuente de luz si es crítico antes de insertar el optode y coloque la tapa de retención en el participante. Para configurar el software, ejecute el software funcional del sistema de espectroscopia infrarroja cercana y cargue el montaje de negligencia. Con el montaje mostrado en la pantalla, establezca 15 fuentes y 24 detectores según el montaje y haga clic en calibrar.Para calibrar el sistema de terapia de adaptación de prisma virtual, primero monte la pantalla montada en la cabeza de realidad virtual sobre la tapa funcional de espectroscopia infrarroja cercana teniendo cuidado de evitar molestar la tapa. Cuando la pantalla esté en su lugar, abra el software de terapia de adaptación de prismas virtuales e introduzca la información del participante. Haga clic en Iniciar y confirme la visualización de la mano virtual en la pantalla.Inicie la calibración en dos pasos e indique al participante que vea la cruz roja en el centro de la pantalla. A continuación, pulse la tecla R para calibrar la pantalla. Indique al participante que apunte al objetivo con la mano derecha.A continuación, pulse la tecla O para calibrar la posición de la mano. Se debe proporcionar suficiente espacio para la calibración en el rango de la mano y la mano no debe estirarse demasiado para establecer la posición de destino. Al final de la calibración, confirme la preparación del participante para iniciar el experimento e iniciar el sistema sin el modo prisma.Haga clic en la tecla de inicio para iniciar un experimento con cuatro fases simultáneamente con la grabación funcional de espectroscopia infrarroja cercana e indique al participante que apunte o haga clic con el dedo índice derecho dentro de los tres segundos siguientes a la aparición del icono adecuado o a descansar. En el modo de adaptación del prisma virtual, el ángulo de desviación establecido da como resultado una desviación de la mano virtual. La mano verde es la posición real reconocida a mano que no se muestra al usuario.Las manos azules son manos desviadas que se muestran al usuario. En el modo de desviación, la mano del usuario se extiende en la dirección izquierda con el fin de mantener la mano del usuario cada vez más cerca del objetivo. Para el bloque de clics, indique al participante que presione el botón.Cada fase constará de bloques para apuntar, hacer clic o descansar. En este gráfico representativo, el error de apuntar para cuatro participantes en buen estado se muestra con el promedio del valor medio de 10 ensayos en la subfase de cada tarea señalante que dura 30 segundos. Aquí, el error señalador para cada sujeto se presenta demostrando una adaptación durante las fases de terapia de adaptación del prisma virtual y la adaptación post prismática.Utilice la calibración de pantalla para colocar el espacio virtual delante del rango visual del usuario y utilice la calibración de distancia de destino para colocar el objetivo al alcance del usuario. Hemos estudiado voluntarios adultos sanos, pero la tecnología podría ser utilizada con pacientes clínicos. Además, la comparación de los datos con clases de prisma real podría ser significativa.

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