Name: the immersive cleveland clinic virtual reality shopping platform for the assessment of instrumental activities of daily living
Uploaded: 2022-07-28T14:15:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living at JoVE.com

Questo studio è stato sponsorizzato dalla Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research (MJFF-020020) e dalla Edward and Barbara Bell Family Chair. Ringraziamo Elm Park Labs (Detroit, MI) per l'assistenza nella costruzione dell'ambiente VR e il collegamento con il tapis roulant omnidirezionale. Ringraziamo anche Evelyn Thoman e Brittney Moser per la loro assistenza nello sviluppo e nell'esecuzione del progetto.

Il protocollo delineato segue le linee guida del comitato etico della ricerca umana della Cleveland Clinic. Tutti i partecipanti hanno completato il processo di consenso informato e hanno fornito il permesso scritto di pubblicare le foto scattate durante la raccolta dei dati.
1. Configurazione e calibrazione dell'apparecchiatura (5 min)
<ol><li>Sistema VR<ol>
<li>Assicurarsi che il sistema includa tutti i componenti descritti nel diagramma di configurazione sperimentale illustrato nella Figura 2, tra cui un auricolare VR, due controller manuali, un inseguitore vr, due tracker vr per piedi, stazioni base per monitorare la posizione dei dispositivi VR e un desktop da gioco di fascia alta con una scheda grafica 2080ti per eseguire il sistema VR e il software CC-VRS (vedere la tabella dei materiali).<ol>
<li>Avvia Steam VR sul desktop per coordinare i componenti VR e monitorare lo stato di ciascun dispositivo VR durante la raccolta dei dati.</li>
			<li>Accendi ogni dispositivo VR e cerca una spia verde per verificare il monitoraggio attivo da parte di Steam VR.</li>
			<li>Calibra i confini e l'orientamento dello spazio virtuale selezionando Configurazione stanza nel menu di Steam VR e seguendo le istruzioni sullo schermo utilizzando i controller manuali.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Auricolare VR<ol>
<li>Posizionare l'auricolare nel sistema di pulizia igienica UV ed eseguire un ciclo di sanificazione tra gli utenti.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tapis roulant omnidirezionale<ol>
<li>Accendi il tapis roulant omnidirezionale utilizzando il pulsante di accensione verde sul pedale collegato. Avviare il software corrispondente sul computer desktop.</li>
		<li>Per calibrare, utilizzare la funzione Select User Tracker nell'applicazione e identificare il waist tracker come dispositivo di tracciamento appropriato. Quindi, centrare questo tracker sulla superficie omnidirezionale del tapis roulant e utilizzare la funzione Set Center Point per calibrare il centro della piattaforma del tapis roulant. Impostare il tracker in vita sull'anello e utilizzare la funzione Set Ring Height per calibrare l'altezza del corrimano. NOTA: Il tapis roulant e il software corrispondente si basano sulla posizione del waist tracker VR rispetto alla piattaforma per operare in modo appropriato in risposta ai movimenti dell'utente. L'utente inizia fermo, posizionato al centro del tapis roulant. Quando l'utente si sposta fuori centro, il sistema risponde ai movimenti e alla velocità dell'utente generando il movimento appropriato del tapis roulant che ricentra l'utente sulla piattaforma.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Applicazione CC-VRS<ol>
<li>Quando tutti i dispositivi di tracciamento VR e il tapis roulant omnidirezionale sono calibrati e inseriti, avviare l'applicazione CC-VRS dal desktop. Seguire i menu sullo schermo per inserire l'ID utente e avviare il tipo di prova appropriato.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig02.jpg"> Figura 2: Panoramica della piattaforma CC-VRS. Una rappresentazione dell'intera piattaforma CC-VRS. L'utente indossa un auricolare VR e naviga attraverso un negozio di alimentari virtuale camminando sul tapis roulant omnidirezionale. Una sottile linea verde viene fornita all'utente tramite il visore VR come ausilio alla navigazione. I cinque articoli della lista della spesa si trovano lungo questo percorso di 150 m fornito. Una visione in prima persona dell'utente viene fornita allo sperimentatore tramite il computer di controllo e il monitor. Il tempo necessario per configurare il sistema CC-VRS è di circa 5 min. Abbreviazioni: VR = realtà virtuale; CC-VRS = Cleveland Clinic-Virtual Reality Shopping. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig02large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
2. Preparazione dell'utente (15 min)
<ol><li>Indagine di tollerabilità (baseline)<ol>
<li>Se si raccolgono dati sulla malattia VR, indicare all'utente di compilare il questionario sulla malattia del simulatore prima di iniziare l'esperienza CC-VRS.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Imbracatura<ol>
<li>Adatta l'utente a un'imbracatura per tutto il corpo che si fissa intorno alle gambe e al petto. Agganciare l'imbracatura in un cavo montato a soffitto sopra il centro del tapis roulant omnidirezionale per evitare cadute e aumentare il livello di comfort per l'utente senza ostacolare l'andatura naturale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tracker VR<ol>
<li>Fissare i tracker del piede sinistro e destro ai piedi dell'utente utilizzando fascette attorno ai lacci delle scarpe. Avvitare il tracker in vita sulla cintura in vita appositamente progettata e regolare la cintura fino a quando il tracker non si trova nel mezzo della regione lombare dell'utente. Posizionare i controller sinistro e destro nelle mani dell'utente e stringere le cinghie fino a quando non sono sicure e confortevoli.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Familiarizzazione omnidirezionale sul tapis roulant<ol>
<li>Prima di indossare l'auricolare, concedi all'utente il tempo di camminare e accendere il tapis roulant omnidirezionale. Spiega l'importanza della posizione del localizzatore in vita rispetto al centro della piattaforma del tapis roulant e incoraggia l'utente a sentirsi a proprio agio camminando verso i bordi esterni del bordo del tapis roulant mentre tiene il corrimano per il supporto. Disimpegnare il tapis roulant tramite l'applicazione per continuare con la preparazione dell'utente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Auricolare<ol>
<li>Con l'utente in piedi sul tapis roulant omnidirezionale fisso, posizionare l'auricolare sulla testa dell'utente e assistere con le regolazioni (cinturino superiore portante, manopola di stabilità posteriore e cursore di distanza interpupillare per chiarezza) fino a quando la vestibilità è comoda e il display è chiaro. Assicurarsi che gli altoparlanti montati sull'auricolare siano posizionati sopra le orecchie e impostati su un livello di volume appropriato.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Indicare all'utente di posizionarsi vicino al centro della piattaforma di tapis roulant omnidirezionale e fare clic su Avvia sull'applicazione per riattivare il tapis roulant.</li>
	<li>Avviare l'applicazione CC-VRS dal desktop se non avviata in precedenza.</li>
</ol>3. Amministrazione di CC-VRS (30 min)
<ol><li>Durante l'esperienza CC-VRS, monitora i progressi dell'utente attraverso il negozio tramite il display del desktop e preparati a fermare il tapis roulant omnidirezionale in caso di disagio o instabilità dell'utente.</li>
	<li>Immettere l'ID utente.</li>
	<li>Selezionare Esercitazione completa per caricare un piccolo ambiente di pratica che introduca l'utente all'obiettivo generale della valutazione CC-VRS, oltre al percorso di navigazione, alla lista della spesa e alle esigenze cognitive aggiuntive dello scenario complesso.<ol>
<li>Assicurarsi che l'utente sia a proprio agio con le seguenti funzioni del controller prima di procedere con il test:<ol>
<li>Attivare la lista della spesa alzando la mano sinistra e tenendo premuto il pulsante A o B sul controller (Figura 3A).</li>
			<li>Chiudi la lista della spesa rilasciando il pulsante A o B .</li>
			<li>Selezionare gli elementi dagli scaffali utilizzando i trigger del controller (Figura 3A).</li>
			<li>Inserisci gli articoli nel carrello della spesa utilizzando i trigger del controller.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Assicurarsi che l'utente sia a proprio agio con le seguenti esigenze cognitive e motorie dello scenario complesso:<ol>
<li>Eseguire un richiamo verbale ritardato di cinque parole presentate tramite un annuncio uditivo all'inizio dello scenario, simile alla componente di richiamo ritardato del test di valutazione cognitiva di Montreal (MoCA)46.</li>
			<li>Esegui un'attività di confronto dei prezzi per gli articoli in vendita (ad esempio, scegliendo l'opzione più economica tra 8 once di ketchup per $ 1,00 vs 16 once per $ 1,50) (Figura 3B).</li>
			<li>Evitare gli ostacoli nel negozio, tra cui fuoriuscite sul pavimento e corridoi ristretti causati dal posizionamento di altri acquirenti o carrelli lungo il percorso (Figura 3C).</li>
		</ol>
</li>
		<li>Se necessario, ripetere il tutorial (circa 5 minuti in totale) fino a quando l'utente dimostra competenza con le funzioni di cui sopra e comprensione del compito.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Selezionare Scenario di base. Scegliere la lunghezza del percorso e il numero di voci di elenco.<ol>
<li>Chiedi all'utente di iniziare a camminare non appena il negozio è visibile sul display dell'auricolare. Incoraggia l'utente a completare l'attività nel modo più efficiente possibile, muovendosi rapidamente e riducendo al minimo gli errori.</li>
		<li>Quando l'utente ha completato l'attività raggiungendo l'estrazione del negozio, rivedere le metriche di riepilogo visualizzate sullo schermo del desktop e uscire dall'ambiente virtuale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Selezionare Scenario complesso. Scegliere la lunghezza del percorso e il numero di voci di elenco.<ol>
<li>Fornire istruzioni all'utente simili a quelle dello scenario di base. Ricordare all'utente le richieste cognitive aggiuntive nello scenario complesso.</li>
		<li>Quando l'utente ha completato l'attività raggiungendo l'estrazione del negozio, rivedere le metriche di riepilogo visualizzate sullo schermo del desktop (Figura 3D) e uscire dall'ambiente virtuale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Indagine sulla tollerabilità<ol>
<li>Se si raccolgono dati sulla malattia VR, indicare all'utente di compilare il questionario sulla malattia del simulatore immediatamente dopo il completamento dell'esperienza CC-VRS e di nuovo fino a 30 minuti dopo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sondaggio sull'usabilità<ol>
<li>Se si raccolgono dati sull'usabilità della piattaforma, istruire l'utente a completare la System Usability Scale immediatamente dopo il completamento del CC-VRS.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig03.jpg"> Figura 3: Ambiente CC-VRS. (A) Visualizzazione in prima persona di un utente CC-VRS che visualizza attivamente la lista della spesa con la mano sinistra e seleziona un articolo corrispondente con la mano destra. Gli utenti possono interagire intuitivamente con qualsiasi oggetto in tutto il negozio di alimentari utilizzando i controller manuali VR. (B) Un esempio di attività di confronto dei prezzi di vendita che l'utente incontra nello scenario complesso. Per un articolo nella lista della spesa indicato come articolo SALE, l'utente deve confrontare i prezzi unitari di due articoli di dimensioni diverse e selezionare l'opzione che rappresenta l'offerta migliore. (C) Una vista in prima persona di un corridoio ristretto trovato nello scenario complesso. Oltre alle molteplici curve lungo il percorso di navigazione, i passaggi stretti aggiungono complessità motoria che aumenta la probabilità di innescare il congelamento dell'andatura nelle popolazioni neurologiche. (D) Un esempio dei risultati di riepilogo visualizzati allo sperimentatore al completamento di uno scenario complesso, inclusi elementi corretti e non corretti, tempo totale per completare lo scenario e numero di parole richiamate con successo. Le metriche specifiche in questa visualizzazione sono configurabili dallo sperimentatore. Abbreviazioni: VR = realtà virtuale; CC-VRS = Cleveland Clinic-Virtual Reality Shopping. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig03large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
4. File di dati e risultati
<ol><li>Esaminare il file di riepilogo (.csv) generato automaticamente per ogni prova, che contiene metriche configurabili per caratterizzare le prestazioni complessive del CC-VRS.</li>
	<li>Esaminare il file di dati dettagliato (.csv) che contiene la posizione e la rotazione di tracker, controller e cuffie per tutta la durata dell'attività. Anche i dati sulle attivazioni degli elenchi, l'interazione degli elementi e le collisioni di ostacoli vengono automaticamente registrati e inviati a questo file.</li>
</ol>

JLA, MMK e ABR hanno presentato un modulo di divulgazione delle invenzioni a Cleveland Clinic Innovations relativo alla piattaforma CC-VRS.

La piattaforma CC-VRS, ad oggi, sembra affrontare nel modo più efficace il problema della locomozione in VR combinando contenuti VR all'avanguardia con un tapis roulant omnidirezionale. Un aspetto critico dell'ambiente perfettamente immersivo del CC-VRS è garantire una corretta comunicazione tra il tapis roulant e il software VR. La corretta configurazione di tutti gli aspetti del sistema VR, comprese le stazioni base, i tracker per piedi e vita e i controller manuali, è imperativa. Se il tracciamento è incoerente o inaffidabile, è necessario regolare l'orientamento e il posizionamento delle stazioni base o aggiungere un'altra unità della stazione base. Una corretta copertura dello spazio fisico fornisce una sincronizzazione stabile tra l'hardware VR e il tapis roulant omnidirezionale e garantisce che i dati di posizione e orientamento dei dispositivi VR siano completi, accurati e precisi52. La calibrazione del tapis roulant omnidirezionale è consigliata all'inizio di ogni sessione di raccolta dati per garantire una responsività ottimale durante la navigazione nell'ambiente virtuale.
La familiarizzazione del paziente con il tapis roulant è fondamentale prima di somministrare il CC-VRS. Sebbene intuitivo e semplice da usare, il tapis roulant omnidirezionale richiede la familiarizzazione dell'utente che è meglio fare prima dell'introduzione del visore VR e delle conseguenti sfide di orientamento spaziale. Per soddisfare le esigenze del singolo utente e gli obiettivi della presente valutazione, le seguenti caratteristiche sono configurabili per ogni scenario CC-VRS: 1) tapis roulant bassa o alta velocità massima, 2) ripetizione del modulo tutorial, 3) lunghezza del percorso attraverso il negozio e 4) numero di articoli nella lista della spesa. Queste modifiche ottimizzano la valutazione delle capacità cognitive, motorie e dual-tasking di un'ampia gamma funzionale di pazienti.
La mancanza di una tecnologia a piattaforma singola in grado di standardizzare le prestazioni IADL utilizzando risultati oggettivi e quantitativi che caratterizzano il funzionamento cognitivo e motorio rappresenta una barriera critica nell'identificazione precoce e nel trattamento efficace delle malattie neurologiche legate all'età come il PD o il morbo di Alzheimer. Gli attuali metodi che stimano la funzione IADL utilizzando questionari di auto-segnalazione, sebbene facili da amministrare, sono suscettibili di pregiudizi. Durante l'auto-segnalazione, gli anziani tendono a sovrastimare o sottovalutare le capacità IADL53. Allo stesso modo, gli informatori che completano le query IADL spesso giudicano erroneamente le capacità a causa delle percezioni errate degli osservatori o delle lacune di conoscenza35.
Un'alternativa ai questionari self-report e informant-rated è la valutazione IADL basata sulle prestazioni. Le valutazioni basate sulle prestazioni sono in genere completate da un terapista occupazionale o fisico qualificato. Sebbene siano disponibili numerosi test e guide sulle prestazioni, non favoriscono l'integrazione nell'assistenza clinica, spesso richiedono ampio tempo e spazio specializzato e attrezzature che non si trovano in genere nell'ufficio di un fornitore di cure primarie o neurologia. Una delle valutazioni basate sulle prestazioni più utilizzate, la valutazione diretta dello stato funzionale (DAFS), richiede circa 40 minuti per essere amministrata e il suo punteggio si basa in gran parte sull'opinione di esperti dell'amministratore del test. Sebbene il DAFS sia utile nella stadiazione della malattia di Alzheimer, manca di sensibilità e non rileva il declino della IADL allo stadio di decadimento cognitivo lieve24. La fusione del mondo virtuale e reale combinando la realtà virtuale con un tapis roulant omnidirezionale offre l'opportunità di catturare le prestazioni IADL in condizioni cognitive complesse che replicano meglio gli ambienti del mondo reale, potenzialmente con conseguenti diagnosi precoci di malattia neurologica54.
La piattaforma CC-VRS affronta il divario clinico fornendo un approccio standardizzato, sistematico, oggettivo e quantitativo per caratterizzare le capacità IADL negli anziani e in quelli con malattie neurologiche. Sulla base di test e dati preliminari di usabilità, gli scenari CC-VRS di base e complessi possono essere completati complessivamente in meno di 30 minuti. Simile ad altri studi immersivi di VR con PD18, la maggior parte delle persone con PD sperimenta lievi sintomi di cinetosi. Dal punto di vista dell'usabilità, il CC-VRS ha ricevuto una valutazione SUS complessiva di 75,7, corrispondente a un grado di lettera "B" e che rientra tra le categorie di descrittori "buono" e "eccellente"55. Per fare un confronto, una recente valutazione delle applicazioni per telefoni e tablet più diffuse riporta un punteggio SUS medio di 77,7 per le prime 10 applicazioni su tutte le piattaforme56, comprese le applicazioni mobili come The Weather Channel e YouTube. I commenti dei partecipanti hanno indicato che la maggior parte degli utenti ha apprezzato il realismo e la capacità di interagire con la piattaforma CC-VRS. È importante sottolineare che i partecipanti si sono sentiti sfidati da un aspetto fisico e cognitivo, indicando che il design ha raggiunto il suo obiettivo di creare una piattaforma dinamica che ricreasse un'esperienza IADL complessa.
Abbiamo già dimostrato in precedenza che la tecnologia può essere integrata con successo nei flussi di lavoro clinici nella valutazione dei pazienti con commozione cerebrale57 e in un servizio neurologico occupato per i pazienti con sclerosi multipla (SM)58. Inoltre, l'uso della tecnologia nella gestione della commozione cerebrale ha migliorato i risultati e ridotto i costi59, mentre il suo uso nel trattamento della SM ha portato a un risparmio del 27% nel tempo trascorso a documentare nella cartella clinica elettronica per ognipaziente 60. Considerando il continuo obiettivo di ridurre il costo della fornitura di cure61 e che il tempo trascorso a documentare nella cartella clinica elettronica è spesso citato per il burnoutdel medico 62, l'integrazione della piattaforma CC-VRS nell'assistenza clinica è probabile che fornisca un valore aggiunto sostanziale ai sistemi ospedalieri. Sono in corso due progetti in cui la piattaforma CC-VRS è integrata in 1) un centro regionale di assistenza primaria per la salute familiare che tratta principalmente anziani sani e 2) una clinica specializzata in disturbi del movimento presso la Cleveland Clinic.
L'assenza di un biomarcatore fisiologico o digitale accurato e affidabile per il PD e la malattia di Alzheimer causa grandi difficoltà nella diagnosi precoce e nella misurazione della progressione della malattia63,64. La piattaforma CC-VRS ha il potenziale per fornire un biomarcatore digitale sotto un'unica piattaforma tecnologica che migliorerà l'assistenza clinica e potrebbe portare a studi clinici più brevi ed efficienti riducendo la dipendenza da esiti clinici soggettivi e altamente variabili (ad esempio, Movement Disorder Society - Unified Parkinson's disease Rating Scale motor portion (MDS-UPDRS III)). La valutazione della funzione motoria e cognitiva nel campo della neurologia clinica non è progredita drammaticamente negli ultimi tre decenni in termini di valutazione degli individui con PD e dei sintomi motori cardinali associati, per non parlare dei problemi cognitivi o dual-task. Il progresso più celebrato nella valutazione degli individui con PD è la revisione della scala di valutazione clinica soggettiva (MDS-UPDRS III). È importante sottolineare che non crediamo che il CC-VRS sostituirà l'MDS-UPDRS III. Piuttosto, crediamo che il suo più grande valore possa essere realizzato nelle pratiche di assistenza primaria fornendo un approccio standardizzato e oggettivo alla quantificazione degli IADL. Mentre è prematuro credere che il CC-VRS nella sua forma attuale sia un marcatore prodromico di malattia neurologica, i risultati potrebbero essere utilizzati per sollevare una bandiera "rossa" o "gialla" in termini di funzionamento neurologico che può innescare una consultazione da parte di un disturbo del movimento, neuropsicologia o specialista geriatrico. In termini di utilizzo nella cura clinica del PD, si prevede che il CC-VRS potrebbe essere utilizzato nella titolazione di farmaci o nell'eventuale programmazione di dispositivi di stimolazione cerebrale profonda. Sia i casi d'uso specifici di Primary Care che quelli specifici per PD sono attualmente in fase pilota. Immergendo veramente l'utente in un ambiente realistico e misurando aspetti significativi e importanti della funzione cognitiva e motoria, il CC-VRS rappresenta un primo passo nella creazione di un biomarcatore digitale potenzialmente efficace e scalabile per le malattie neurologiche.
Il campo della neurologia clinica, in particolare i disturbi del movimento, è pieno di esempi di tecnologia sviluppata per quantificare un singolo sintomo isolato di PD tramite accelerometro o altre tecnologie di sensori 65,66,67,68,69. Per quanto ne sappiamo, nessuno di questi approcci, a parte il nostro equilibrio 70,71,72,73 e le applicazioni di tremore74, è stato integrato nell'assistenza clinica di routine per il PD. La tecnologia precedente spesso è valida e affidabile; tuttavia, l'attenzione si è concentrata sullo sviluppo tecnologico con poco riguardo alla fattibilità dell'integrazione clinica75,76. Pazienti, fornitori, ospedali e organismi di regolamentazione sono sempre più interessati a misure di esito che quantificano i cambiamenti nelle azioni quotidiane significative 77,78,79,80. L'integrazione clinica di misure precise e significative dei sintomi neurologici e delle prestazioni IADL è necessaria per valutare sistematicamente l'efficacia complessiva di un intervento o determinare il potenziale di un intervento per rallentare la progressione della malattia. Lo sviluppo di un approccio standardizzato alla valutazione IADL adatto per l'uso clinico di routine è interessante per facilitare la comprensione completa e il trattamento delle malattie neurologiche su attività significative.
L'approccio CC-VRS alla valutazione delle prestazioni IADL per aiutare nella diagnosi e nella gestione delle malattie neurologiche ha il potenziale per trasformare l'assistenza sanitaria attraverso la diagnosi precoce e un monitoraggio più preciso della progressione della malattia. Tuttavia, è pienamente riconosciuto che il sistema non è privo di limitazioni. Il costo del tapis roulant omnidirezionale è sostanziale e può servire da barriera per l'adozione diffusa senza studi sistematici di economia sanitaria per identificare il potenziale punto di "pareggio" tra il costo della valutazione rispetto al valore della diagnosi precoce o il monitoraggio più preciso della progressione della malattia. In particolare, le lacune nell'acquisizione di risultati incentrati sul paziente PD con la tecnologia sono state evidenziate dal National Institute of Neurological Disorders and Stroke PD Conference78, MDS Task Force on Technology77 e FDA. Hanno chiesto una tecnologia che misuri attività significative di PD e l'integrazione di questi risultati nell'assistenza clinica. Attualmente stiamo valutando l'integrazione del CC-VRS in un ambiente di assistenza primaria e in un centro per i disturbi del movimento presso la Cleveland Clinic; queste implementazioni utilizzeranno tapis roulant omnidirezionali più convenienti. La raccolta di dati di successo richiede un investimento iniziale di tempo da parte del clinico per imparare come configurare e utilizzare il sistema. I progetti pilota clinici in corso informeranno meglio la quantità di formazione necessaria per diventare un utente competente. Si potrebbe immaginare un modello in cui un tecnico è impiegato per far funzionare il sistema e i pazienti completano le attività di spesa piuttosto che sedersi in una sala d'attesa prima di un appuntamento. Tali dati potrebbero quindi essere integrati istantaneamente nella cartella clinica elettronica prima di vedere il loro fornitore. Questi tipi di applicazioni hanno il potenziale per diventare la sala d'attesa del futuro per i pazienti.

Nel 2008, la National Academy of Engineering ha identificato 14 grandi sfide per l'ingegneria nel 21° secolo1. Uno di questi era l'integrazione della realtà virtuale (VR) in medicina. Sono stati compiuti progressi nell'uso della VR per la formazione per gli studenti di medicina 2,3, pianificazione chirurgica3, riduzione dell'ansia associata alle interazioni mediche4, assistenza nella gestione del dolore acuto5 e correlato al cancro6 e aumento del recupero motorio dopol'ictus 7. Nonostante queste promettenti applicazioni, l'utilità della VR in medicina non è stata pienamente realizzata, in particolare nel campo della valutazione e del trattamento delle malattie neurologiche. Mentre i progressi nella tecnologia VR hanno ridotto al minimo le barriere come i costi, il comfort delle cuffie e le funzionalità di usabilità intuitive, la malattia VR continua a impedire l'integrazione della VR nella medicina8.
La malattia della realtà virtuale si riferisce a sentimenti simili alla cinetosi (ad esempio, nausea, vomito, vertigini)9,10,11 che sorgono durante le esperienze VR. Sebbene non sia stata concordata una singola teoria nello spiegare la malattia VR, la teoria del conflitto sensoriale è una spiegazione principale12. In breve, la teoria del conflitto sensoriale suggerisce che la malattia VR deriva da disparità sensoriali; le informazioni sul flusso visivo indicano il movimento in avanti del corpo attraverso lo spazio mentre il sistema vestibolare indica che il corpo è fermo13. Questa discrepanza nelle informazioni sensoriali si traduce in scarso equilibrio, disorientamento spaziale e movimenti posturali incontrollabili che sono precursori della malattia VR. Mentre il meccanismo preciso alla base della malattia VR è dibattuto, ridurre la discrepanza tra le fonti di informazioni sensoriali è probabile che riduca la malattia VR14 e faciliti l'adozione della VR in un ambiente medico.
La locomozione accoppiata alla VR è stata a lungo proposta come approccio per ridurre la discrepanza sensoriale immergendo sia fisicamente che visivamente l'utente nell'ambiente virtuale15,16. Diversi studi su anziani con e senza malattie neurologiche hanno accoppiato con successo sistemi VR immersivi e non immersivi con tapis roulant unidirezionali tradizionali 17,18,19. Questi studi dimostrano che un intervento VR e unidirezionale sul tapis roulant è in genere ben tollerato18 e l'intervento può ridurre la frequenza di caduta17,19. Questi risultati forniscono una base promettente per l'integrazione di successo di locomozione e VR. Tuttavia, la stimolazione del motore esterno di un tapis roulant unidirezionale non consente all'utente di modificare la velocità o eseguire curve per interagire con ambienti virtuali realistici più complessi.
Negli ultimi due decenni, i progressi nell'hardware e nel software di tracciamento del movimento hanno facilitato lo sviluppo di ambienti virtuali più coinvolgenti e interattivi. Un importante progresso è stato lo sviluppo del tapis roulant omnidirezionale20. In breve, un tapis roulant omnidirezionale utilizza contemporaneamente movimenti lineari e rotazionali per consentire all'utente di deambulare in qualsiasi direzione a un ritmo autoselezionato. Generalmente utilizzati nel settore dei giochi, i tapis roulant omnidirezionali ampliano le opportunità di sfruttare gli ambienti VR in ambito clinico sia affrontando il problema della malattia VR sia facilitando la creazione di ambienti realistici che sfidano meglio le capacità fisiche dell'utente, come girare o cambiare direzione. In particolare, le repliche virtuali di ambienti quotidiani su larga scala possono facilitare la valutazione del funzionamento cognitivo e motorio durante lo svolgimento delle attività strumentali della vita quotidiana (IADL).
Le attività strumentali della vita quotidiana (IADL) sono compiti funzionali (ad esempio, fare la spesa, assumere farmaci, preparare il cibo) che sono fondamentali per mantenere una vita indipendente21. La capacità di realizzare IADL comuni è stata proposta come marcatore prodromico per le malattie neurologiche. Dati recenti provenienti da studi prospettici a lungo termine indicano che il declino delle IADL probabilmente precede una diagnosi di malattia di Parkinson (PD) di 5-7 anni 22,23 e una diagnosi di malattia di Alzheimer 24,25. A differenza delle attività di base della vita quotidiana (BADL)26, gli IADL richiedono in genere l'esecuzione simultanea di due compiti che richiedono attenzione (ad esempio, motorio-cognitivo, motorio-motorio o cognitivo-cognitivo)27. La stragrande maggioranza delle attività quotidiane della famiglia e della comunità sono svolte in condizioni di doppio compito28,29.
Sebbene i cali a doppio compito abbiano chiaramente un impatto sulle prestazioni IADL, le valutazioni motorie cliniche tradizionali 30,31,32 e i test neuropsicologici 33,34 sono insufficienti per valutare gli IADL, poiché queste valutazioni separano la funzione in componenti discreti senza considerare la loro interdipendenza. Gli attuali metodi di valutazione diretta IADL si basano su questionari di auto-segnalazione inclini a pregiudizi35 o su valutazioni lunghe e onerose basate sulle prestazioni36. Nessuno dei due approcci fornisce approfondimenti oggettivi e quantitativi sul livello di funzione IADL di un individuo nell'ambiente della comunità.
I progressi nella tecnologia VR, insieme ai progressi ingegneristici alla base dei tapis roulant omnidirezionali, offrono l'opportunità di creare un ambiente interattivo e coinvolgente. Un negozio di alimentari virtuale e un'attività di spesa sono stati creati per valutare contemporaneamente le prestazioni motorie, cognitive, cognitivo-motorie e IADL. La piattaforma Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) è stata sviluppata in collaborazione da un team di ingegneri biomedici, sviluppatori di software, fisioterapisti, terapisti occupazionali e neurologi.
È stata selezionata un'attività di spesa per quantificare le prestazioni IADL in base alle raccomandazioni dell'American Occupational Therapy Association26. Il Virtual Multiple Errands Task (VMET)37, il Timed Instrumental ADL Scale38 e il Penn Parkinson's Daily Activities Questionnaire-15 (PDAQ-15)39 riconoscono lo shopping come un importante indicatore delle prestazioni motorie e non motorie associate alle malattie neurologiche. Altri hanno utilizzato un auricolare VR immersivo per creare un ambiente di negozio di alimentari nel tentativo di stimare le prestazioni IADL 37,40,41. Tuttavia, non sono riusciti a valutare una componente importante della spesa: la locomozione. Generalmente, gli attuali paradigmi dei negozi di alimentari VR richiedono al partecipante di utilizzare un controller portatile per teletrasportarsi o navigare in un avatar in tutto il negozio di alimentari. Abbiamo mirato a integrare la locomozione nell'esperienza di acquisto virtuale dell'utente. Il processo di sviluppo cc-VRS è iniziato con un'analisi formale delle attività di una tipica esperienza di un negozio di alimentari. Come indicato nella Figura 1, nove componenti fondamentali del compito riflettono una miscela di elementi che possono essere caratterizzati come attività motorie, cognitive o cognitivo-motorie necessarie per prestazioni di successo, come è caratteristico di tutti gli IADL.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig01.jpg"> Figura 1: Analisi delle attività di spesa. È stata eseguita un'analisi delle attività per identificare la sequenza di azioni e la natura di tali azioni per la spesa di successo nel mondo reale. Sono state identificate nove sequenze primarie che sono state utilizzate per informare lo sviluppo delle attività di acquisto di base e complesse . Le sequenze sono state classificate come motorie (blu), cognitive (giallo) e cognitivo-motorie (verde); i dettagli relativi ai risultati corrispondenti sono forniti nella Tabella 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
La piattaforma CC-VRS replica un negozio di alimentari realistico e di medie dimensioni tramite un visore VR immersivo. Mentre cammina su un tapis roulant omnidirezionale, l'utente segue un percorso continuo e designato attraverso il negozio, individua gli articoli in una lista della spesa e inserisce gli articoli in un carrello virtuale. Fornire un percorso designato standardizza la distanza percorsa attraverso l'archivio virtuale, riduce il numero di errori di navigazione e facilita una maggiore precisione nel dissociare potenziali cambiamenti nelle prestazioni IADL da errori di navigazione o strategie di ricerca non ottimali utilizzate dall'utente. Il percorso di 150 m richiede più curve, il che aumenta la complessità motoria42,43 e la probabilità di innescare il congelamento dell'andatura nelle popolazioni di pazienti neurologici, poiché i congelamenti sono più frequentemente osservati durante la svolta rispetto alla camminata in linea retta44,45. Sia la distanza del percorso di navigazione che il numero di articoli nella lista della spesa possono essere configurati dal medico in modo che corrispondano alle capacità dell'utente o agli obiettivi della sessione di valutazione.
Ogni utente completa uno scenario di acquisto di base e uno di acquisto complesso. Lo scenario di base richiede semplicemente di seguire il percorso e selezionare gli articoli dalla lista della spesa. Nello scenario complesso, all'utente viene fornito un elenco di diversi prodotti alimentari mentre segue lo stesso percorso attraverso il negozio, ma vengono introdotte ulteriori richieste cognitive e motorie (richiamo verbale ritardato, confronto dei prezzi e attività di evitamento degli ostacoli descritte nella sezione protocollo di seguito). Il rumore del negozio di alimentari ambientale in entrambi gli scenari di base e complessi completa l'esperienza immersiva. I dati di riepilogo e dettaglio sulle prestazioni dell'utente, inclusi gli articoli corretti e non corretti raccolti, il numero e la frequenza delle attivazioni della lista della spesa, la durata dell'arresto e le metriche dell'andatura, vengono generati automaticamente e disponibili per la revisione da parte del medico.
L'obiettivo del CC-VRS è quello di quantificare oggettivamente le prestazioni degli IADL negli anziani e negli individui a rischio o con diagnosi di malattie neurologiche. Il CC-VRS fornisce un'esperienza immersiva e realistica per l'utente e produce risultati precisi e biomeccanicamente basati sulla funzione cognitiva e motoria che hanno il potenziale per fungere da marcatori prodromici di malattie neurologiche o misure oggettive di progressione della malattia. Il CC-VRS è attualmente utilizzato in tre progetti correlati volti a: (1) comprendere gli effetti dell'invecchiamento sano e delle malattie neurologiche sulle prestazioni IADL, (2) determinare la fattibilità dell'integrazione clinica nelle cure primarie e in una clinica per disturbi del movimento e (3) identificare la firma neurale alla base del congelamento dell'andatura nei pazienti con PD avanzato con sistemi di stimolazione cerebrale profonda (DBS). Collettivamente, questi progetti utilizzeranno la piattaforma CC-VRS e i risultati associati per comprendere meglio come l'invecchiamento e le malattie neurologiche influiscono sugli aspetti delle prestazioni IADL. Questo manoscritto descrive in dettaglio lo sviluppo, la progettazione e la tecnologia hardware e software del CC-VRS e i suoi nuovi risultati che possono facilitare l'integrazione nell'assistenza sanitaria.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cleanbox</td>
			<td>Cleanbox</td>
			<td></td>
			<td>UV hygienic cleaning system used for disenfecting the VR headset</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desktop PC</td>
			<td>Dell</td>
			<td></td>
			<td>High-end gaming desktop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infinadeck Omnidirectional Treadmill</td>
			<td>Infinadeck</td>
			<td></td>
			<td>Omnidirectional treadmill allows you walk in any direction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safety Harness&#160;</td>
			<td>Ymachray</td>
			<td></td>
			<td>Standard saftey harness to prevent the patient from falling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve Index Base Stations x3</td>
			<td>Valve</td>
			<td></td>
			<td>Tracking of the headset/controllers and trackers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve Index Controllers (one set of 2)</td>
			<td>Valve</td>
			<td></td>
			<td>Hand controllers to interact with the digital content</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve Index VR headset</td>
			<td>Valve</td>
			<td></td>
			<td>VR headset</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vive tracker 3.0 x3</td>
			<td>HTC</td>
			<td></td>
			<td>Placed on feet and waist to track position and control movement of treadmill</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vive tracker straps</td>
			<td>Skywin VR</td>
			<td></td>
			<td>Secures the Vive tracker around the waist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zip ties</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used to affix Vive trackers to shoelaces</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the immersive cleveland clinic virtual reality shopping platform for the assessment of instrumental activities of daily living

Un declino nello svolgimento delle attività strumentali della vita quotidiana (IADL) è stato proposto come marcatore prodromico della malattia neurologica. Le valutazioni IADL cliniche e basate sulle prestazioni esistenti non sono fattibili per l'integrazione nella medicina clinica. La realtà virtuale (VR) è uno strumento potente ma sottoutilizzato che potrebbe far progredire la diagnosi e il trattamento delle malattie neurologiche. Un ostacolo all'adozione e al ridimensionamento della VR nella neurologia clinica è la malattia correlata alla VR derivante da incongruenze sensoriali tra i sistemi visivo e vestibolare (cioè il problema della locomozione).
La piattaforma Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) tenta di risolvere il problema della locomozione accoppiando un tapis roulant omnidirezionale con contenuti VR ad alta risoluzione, consentendo all'utente di navigare fisicamente in un negozio di alimentari virtuale per simulare lo shopping. Il CC-VRS è costituito da esperienze di acquisto di base e complesse; entrambi richiedono di camminare per 150 m e recuperare cinque oggetti. L'esperienza Complex ha scenari aggiuntivi che aumentano le esigenze cognitive e motorie del compito per rappresentare meglio il continuum di attività associate allo shopping nel mondo reale. La piattaforma CC-VRS fornisce risultati biomeccanici e cognitivi oggettivi e quantitativi relativi alle prestazioni IADL dell'utente. I dati iniziali indicano che il CC-VRS provoca una malattia VR minima ed è fattibile e tollerabile per gli anziani e i pazienti con malattia di Parkinson (PD). Vengono esaminate le considerazioni alla base dello sviluppo, della progettazione e della tecnologia hardware e software e vengono forniti i modelli iniziali di integrazione nell'assistenza primaria e nella neurologia.

Un progetto è attualmente in corso per stabilire la validità del CC-VRS nella valutazione della funzione cognitiva, motoria e IADL nei giovani adulti, negli anziani senza malattie neurologiche e negli individui con PD. Ogni partecipante ha completato l'esercitazione, gli scenari di base e complessi utilizzando lo stesso percorso di 150 m e gli elenchi di 5 elementi per consentire il confronto delle prestazioni tra i gruppi. Dati cognitivi e di posizione dettagliati sono stati utilizzati per stabilire metriche di riepilogo informative che distinguono le prestazioni CC-VRS tra popolazioni con differenze note nella funzione cognitiva, motoria e IADL. Ulteriori metriche biomeccaniche e dual-tasking sono state calcolate per caratterizzare ulteriormente il livello di funzione in vari domini (Tabella 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Risultato CC-VRS</td>
			<td>Dominio</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Conoscitivo</td>
		</tr>
<tr>
<td>Elementi corretti e non corretti</td>
			<td>Funzione esecutiva</td>
		</tr>
<tr>
<td>Attivazioni dell'elenco (numero e durata)</td>
			<td>Memoria di lavoro</td>
		</tr>
<tr>
<td>Richiamo dell'articolo in vendita (numero corretto)</td>
			<td>Memoria dichiarativa</td>
		</tr>
<tr>
<td>Confronto dei prezzi di vendita (successo e durata)</td>
			<td>Velocità di elaborazione</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Cognitivo-Motorio</td>
		</tr>
<tr>
<td>Durata della prova</td>
			<td>Funzione globale (IADL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fermate (numero e durata)</td>
			<td>Interferenza a doppio compito</td>
		</tr>
<tr>
<td>Velocità di andatura in prossimità delle voci di elenco</td>
			<td>Interferenza a doppio compito</td>
		</tr>
<tr>
<td>Collisioni con ostacoli evitanti</td>
			<td>Inibizione della risposta</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Motore</td>
		</tr>
<tr>
<td>Velocità, lunghezza del passo, variabilità dell'andatura</td>
			<td>Velocità e qualità dell'andatura</td>
		</tr>
<tr>
<td>Velocità di rotazione, durata della virata</td>
			<td>Trasforma la qualità</td>
		</tr>
<tr>
<td>Larghezza del gradino, simmetria</td>
			<td>Stabilità posturale</td>
		</tr>
<tr>
<td>Numero di incroci zero in accelerazione</td>
			<td>Fluidità del camminare</td>
		</tr>
<tr>
<td>Portata e durata del trasporto agli articoli selezionati</td>
			<td>Funzione degli arti superiori</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1: Metriche dei risultati CC-VRS. Un elenco non esaustivo di possibili metriche di esito della piattaforma CC-VRS, designate come principalmente di natura cognitiva, motoria o cognitivo-motoria. Questi risultati sono stati sviluppati sulla base dell'analisi del compito utilizzato per progettare il CC-VRS come valutazione ecologicamente valida della funzione IADL. I domini catturati da questi risultati rappresentano lo spettro di funzioni a singola e doppia attività necessarie per completare con successo la spesa e altri IADL. In contrasto con la neuropsicologia e le valutazioni motorie esistenti, il CC-VRS valuta questi domini in condizioni che riflettono in modo più accurato le complesse esigenze degli ambienti IADL all'interno di ambienti domestici e comunitari. Abbreviazioni: CC-VRS = Cleveland Clinic-Virtual Reality Shopping; IADL = attività strumentale della vita quotidiana.
Nella Figura 4 viene fornita una panoramica delle prestazioni dello scenario di base di un partecipante con PD. Il percorso a piedi del partecipante attraverso il negozio è stato confrontato con il percorso ideale del percorso di navigazione e sono state annotate le posizioni degli articoli di shopping corretti. Utilizzando i dati posizionali dei tracker VR, la velocità istantanea del partecipante attraverso il negozio è stata registrata e tracciata. L'aggiunta del contesto delle attivazioni degli elenchi e della selezione degli elementi ha fornito informazioni sulla doppia capacità di attività del partecipante e sulla capacità complessiva di completare in modo efficiente l'attività IADL.
Sulla base dei risultati delle analisi preliminari, le prestazioni complessive di CC-VRS differivano tra giovani adulti sani e individui con PD (Figura 5). I risultati della durata totale dello studio, il numero e la durata delle fermate e il numero e la durata delle visualizzazioni elenco durante l'attività sono metriche promettenti per distinguere tra i gruppi. Gli anziani e gli individui con PD hanno richiesto più tempo per completare ogni scenario e hanno trascorso più tempo a fermarsi e attivare la lista della spesa rispetto ai giovani adulti sani. I giovani adulti hanno mostrato una maggiore capacità di doppio compito camminando contemporaneamente e attivando la lista, mentre gli individui con PD più comunemente attivano la lista della spesa mentre sono fermi. Ulteriori risultati, tra cui il tempo dedicato alla ricerca di elementi, le metriche dell'andatura e i risultati delle richieste cognitive nello scenario complesso, sono disponibili per l'analisi.
In uno studio separato di usabilità CC-VRS per individui con PD, 10 partecipanti hanno completato il Simulator Sickness Questionnaire (SSQ)47,48 per valutare i sintomi della malattia VR al basale, immediatamente dopo aver completato l'esperienza CC-VRS e 30 minuti dopo aver completato l'attività. Sviluppato nel contesto delle simulazioni di volo, l'SSQ cattura 16 sintomi comuni su una scala a 4 punti ed è stato adottato per l'uso in applicazioni VR. I punteggi dei singoli sintomi sono combinati e ponderati per formare sottopunti nei domini di nausea, oculomotori e cluster di sintomi di disorientamento, oltre a un punteggio totale. I punteggi SSQ totali vanno da 0 a 235,6.
La Figura 6 mostra i risultati dell'SSQ completato al basale (punteggio totale medio 13,1 ± 16,7), immediatamente dopo CC-VRS (29,5 ± 27,9) e 30 minuti dopo CC-VRS (14,2 ± 15,6) per i partecipanti con PD (N = 10). In generale, i punteggi SSQ totali per i partecipanti con PD erano lievi dopo CC-VRS e i sintomi più comunemente approvati erano disagio generale, affaticamento, affaticamento degli occhi, difficoltà di messa a fuoco e sudorazione. In particolare, molti dei partecipanti hanno riportato sintomi lievi al basale. Tuttavia, 9/10 partecipanti hanno completato la valutazione completa, inclusi gli scenari Tutorial, Basic e Complex, in una media di 29,0 ± 5,9 min. Uno non è stato in grado di tollerare il CC-VRS a causa della malattia. Questi dati forniscono prove convincenti che la piattaforma CC-VRS è ben tollerata dalla maggior parte delle persone con malattie neurologiche. Collettivamente, la generale mancanza di significativi sintomi di malattia VR riportati suggerisce che l'accoppiamento di contenuti VR con un tapis roulant omnidirezionale è fattibile e può affrontare il problema della locomozione VR per la maggior parte degli individui.
I 10 partecipanti che hanno completato lo studio di usabilità hanno partecipato a un'intervista semistrutturata dopo l'uso del CC-VRS. Tutti i partecipanti hanno approvato che lo studio era la prima volta che utilizzavano VR e / o un tapis roulant omnidirezionale. Le osservazioni riassuntive sul tapis roulant includevano quanto segue:
Facilità di adattamento del tapis roulant: i partecipanti si sono sentiti a proprio agio sul tapis roulant generalmente entro pochi minuti, poiché la camminata imitava il passo in superficie. I partecipanti hanno sottolineato due aspetti dell'andatura che richiedevano adattamento: (1) La trazione del tracker in vita al centro del tapis roulant durante l'arresto e (2) fare passi leggermente più brevi a causa delle dimensioni della piattaforma del tapis roulant.
Il supporto degli arti superiori era stabilizzante: l'uso del corrimano circolare che comprendeva il tapis roulant forniva un livello appropriato di supporto degli arti superiori che aiutava nel completamento del compito.
Ambiente fisico e cognitivo impegnativo: i partecipanti hanno riferito che il loro controllo posturale è stato messo alla prova durante l'esecuzione delle attività di shopping. C'era conforto nell'essere imbrigliati, ma l'imbracatura non limitava il movimento in nessun aereo.
Ambiente realistico: i display visivi e uditivi assomigliavano molto a un vero negozio di alimentari ed erano impressionanti per gli utenti naïve alla realtà virtuale. I partecipanti hanno riferito che il realismo degli altri acquirenti e degli ostacoli del corridoio li ha motivati a evitare collisioni e che il percorso di navigazione era semplice da seguire.
Disorientamento: reclami di disorientamento e malattia allineati con i singoli punteggi SSQ. Alcuni partecipanti hanno mostrato sfide visuospaziali iniziali durante i primi minuti del CC-VRS che hanno portato l'individuo ad avvicinarsi strettamente agli scaffali della spesa, che hanno sentito creare una sensazione di disorientamento.
I partecipanti con PD di entrambi gli studi di cui sopra (N = 24) hanno completato la System Usability Scale (SUS) dopo il completamento di CC-VRS. Il SUS è un questionario di 10 elementi che misura la facilità d'uso, la soddisfazione globale e l'apprendibilità di un sistema49,50. I punteggi vanno da 0 a 100, dove 68 indica l'usabilità media. I punteggi SUS complessivi tra 72,6 e 78,8 corrispondono a un grado di "B" e punteggi superiori a 78,8 guadagnano un "A"51. Tra i 24 partecipanti con PD che hanno completato la piattaforma CC-VRS (Tutorial, Basic e Complex Sessions), il CC-VRS ha ricevuto un punteggio medio di 75,7 ± 18,9.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig04.jpg"> Figura 4: Riepilogo delle prestazioni CC-VRS. (A) Un individuo con malattia di Parkinson che completa lo scenario di base della piattaforma CC-VRS. (B) Il percorso di navigazione e la velocità di camminata del partecipante mentre completano il compito. I quadrati blu rappresentano un articolo che era nella lista della spesa e recuperato con successo. Incorporata nella linea guida di navigazione c'è una linea di mappa di calore che rappresenta la velocità di camminata istantanea del partecipante; la velocità di camminata di base viene calcolata sui primi 20 m di camminata in linea retta. Qualsiasi velocità istantanea inferiore a 0,5 volte la velocità di camminata di base è rossa; velocità istantanea superiore a 1,5 volte la velocità media di cui sopra è verde. C'è una transizione lineare dal rosso al giallo al verde tra 0,5x e 1,5x della velocità media di camminata in linea retta. Vengono presentati la velocità di camminata nel corso della prova (C) e il numero di attivazioni della lista (D). In particolare, questo partecipante ha avuto 15 visualizzazioni di elenco nel corso del processo, nonostante avesse solo cinque articoli nella lista della spesa. Abbreviazione: CC-VRS = Cleveland Clinic-Virtual Reality Shopping. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig04large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig05.jpg"> Figura 5: CC-VRS di giovani adulti sani contro malattia di Parkinson. La distanza cumulativa percorsa da un giovane adulto sano (A) e da un partecipante con PD (B) durante l'esecuzione dello Scenario di Base. In generale, entrambi i partecipanti hanno camminato approssimativamente alla stessa distanza in cui hanno seguito la linea di navigazione. Tuttavia, il partecipante con PD ha impiegato sostanzialmente più tempo (410 s) rispetto al giovane adulto (350 s) per completare lo scenario. Le barre verdi rappresentano il numero e la durata dell'attivazione di un elenco durante l'attività. Il giovane adulto ha visualizzato la lista in sette occasioni per un totale di 73,1 s, mentre il partecipante con PD ha visualizzato la lista in 16 occasioni per un totale di 94,3 s. I punti blu riflettono una sosta fisica da parte del partecipante. L'ispezione delle prestazioni dei giovani adulti indica che avevano meno fermate complessive e potevano contemporaneamente camminare e visualizzare l'elenco. Al contrario, il partecipante con PD aveva 17 fermate che corrispondevano ciascuna a una vista elenco, suggerendo che non erano in grado di svolgere efficacemente il doppio compito (ad esempio, camminare e visualizzare l'elenco contemporaneamente). Abbreviazioni: CC-VRS = Cleveland Clinic-Virtual Reality Shopping; PD = morbo di Parkinson. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig05large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig06.jpg"> Figura 6: Esperienza dei sintomi dopo CC-VRS. Un totale di 10 partecipanti con PD hanno eseguito il CC-VRS come parte di uno studio di usabilità. Ogni partecipante ha completato il simulatore di questionario sulla malattia prima, immediatamente dopo e 30 minuti dopo aver terminato l'esperienza CC-VRS. L'SSQ cattura 16 sintomi di malattia VR, con un punteggio massimo di 235,6. La maggior parte dei partecipanti con PD ha approvato sintomi lievi al basale, con sintomi in qualche modo elevati immediatamente dopo il CC-VRS e il ritorno ai livelli basali entro 30 minuti dal completamento della piattaforma. L'intero CC-VRS (Tutorial, Basic, and Complex Scenarios) ha richiesto in media 29 minuti per essere completato e il punteggio medio SSQ al completamento del CC-VRS è stato di 29,5 (in rosso). Abbreviazioni: CC-VRS = Cleveland Clinic-Virtual Reality Shopping; PD = morbo di Parkinson; SSQ = Simulatore di questionario sulla malattia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig06large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living at JoVE.com

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

La realtà virtuale (VR) è un approccio potente ma sottoutilizzato per far progredire la diagnosi e il trattamento delle malattie neurologiche. La piattaforma Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping combina contenuti VR all'avanguardia con un tapis roulant omnidirezionale per quantificare le attività strumentali della vita quotidiana, un marcatore prodromico proposto di malattia neurologica.

La piattaforma di shopping immersiva in realtà virtuale della Cleveland Clinic per la valutazione delle attività strumentali della vita quotidiana

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

La piattaforma Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping combina contenuti di realtà virtuale all'avanguardia con un tapis roulant omnidirezionale per quantificare oggettivamente le attività strumentali della vita quotidiana. Un aspetto nuovo di questo sistema sta affrontando il problema della locomozione. In genere, con le applicazioni VR, si ha una disconnessione tra informazioni visive e informazioni vestibolari, che si traduce in cinetosi.Qui, combinando la realtà virtuale con un tapis roulant omnidirezionale, abbiamo informazioni visive e vestibolari congruenti, che eliminano la cinetosi. Un calo delle prestazioni delle attività strumentali della vita quotidiana ha dimostrato di essere un marcatore prodromico per il morbo di Parkinson e l'Alzheimer. Sviluppando un metodo quantitativo oggettivo di valutazione degli IADL, possiamo potenzialmente avere una diagnosi precoce e un trattamento migliore di queste malattie.A dimostrare la procedura oggi saranno Morgan McGrath, un dottorando del mio laboratorio, e Anson Rosenfeldt, il fisioterapista del mio laboratorio, dimostrerà il compito CC-VRS. Accendi ogni dispositivo VR e cerca una spia verde. Calibra i confini e l'orientamento dello spazio virtuale selezionando Configurazione stanza nel menu di Steam VR.Segui le istruzioni sullo schermo usando i controller manuali mentre cammini intorno ai confini dello spazio virtuale. Quindi, accendere il tapis roulant omnidirezionale utilizzando il pulsante di accensione verde sul pedale collegato. Avviare il software Infinadeck sul computer.Utilizzare la funzione Select User Tracker nell'applicazione e identificare il waist tracker come dispositivo di tracciamento appropriato. Centrare questo tracker sulla superficie di Infinadeck. Utilizzare la funzione Imposta punto centrale per calibrare il centro della piattaforma del tapis roulant.Impostare il tracker della vita sull'anello e utilizzare l'altezza dell'anello impostato per calibrare l'altezza dell'anello. Dopo la calibrazione, montare un'imbracatura per tutto il corpo all'utente. Fissa i tracker del piede sinistro e destro ai piedi dell'utente con fascette attorno ai lacci delle scarpe.Avvitare il tracker in vita sulla cintura in vita appositamente progettata e regolare la cintura fino a quando il tracker non si trova nel mezzo della regione lombare dell'utente. Posizionare i controller sinistro e destro e stringere le cinghie fino a quando non sono sicure e confortevoli. Agganciare l'imbracatura dell'utente in un cavo montato a soffitto sopra il centro del tapis roulant omnidirezionale per evitare cadute e aumentare il livello di comfort per l'utente senza ostacolare l'andatura naturale.Consenti all'utente di camminare e accendere il tapis roulant omnidirezionale. Spiega l'importanza della posizione del tracker della vita rispetto al centro della piattaforma del tapis roulant e incoraggia l'utente a sentirsi a proprio agio camminando intorno ai bordi esterni del bordo del tapis roulant mentre tiene il corrimano per il supporto. Disimpegnare il tapis roulant tramite l'applicazione per continuare con la preparazione dell'utente.Con l'utente in piedi sul tapis roulant fisso, posizionare l'auricolare sulla testa dell'utente e assistere con le regolazioni, come la manopola di stabilità posteriore, la cinghia superiore portante e il cursore della distanza interpupillare. Assicurati che la vestibilità sia comoda e che il display sia chiaro. Assicurarsi che gli altoparlanti montati sull'auricolare siano posizionati sopra le orecchie e impostati su un livello di volume appropriato.Indicare all'utente di posizionarsi vicino al centro della piattaforma omnidirezionale del tapis roulant e fare clic su Avvia sull'applicazione per riattivare il tapis roulant. Avviare l'applicazione CC-VRS ed eseguire un breve tutorial prima del CC-VRS di base e complesso per garantire la comprensione dei requisiti. Selezionare Esercitazione completa per caricare un ambiente di pratica di piccole dimensioni.Attiva la lista della spesa alzando la mano sinistra e tenendo premuto il pulsante A o B sul controller. Chiudi la lista della spesa rilasciando il pulsante A o B. Seleziona gli articoli dagli scaffali utilizzando i trigger del controller, quindi posiziona gli articoli nel carrello della spesa utilizzando i trigger del controller, quindi esegui un'attività di confronto dei prezzi per gli articoli in vendita scegliendo l'opzione più conveniente.Evita gli ostacoli nel negozio, tra cui fuoriuscite sul pavimento e corridoi ristretti causati dal posizionamento di altri acquirenti o carrelli lungo il percorso. Eseguire un richiamo verbale ritardato di cinque parole presentate tramite un annuncio uditivo all'inizio dello scenario. Pasta.Milk.Butter. Ogni utente completa uno scenario di acquisto di base e uno complesso.Lo scenario di base richiede di seguire il percorso e selezionare gli articoli dalla lista della spesa. Per avviare lo scenario di base, selezionare Scenario di base dall'elenco a discesa e dalla lunghezza del percorso e dal numero di voci di elenco. Nello scenario complesso, all'utente viene fornito un elenco di diversi prodotti alimentari mentre segue lo stesso percorso attraverso il negozio, ma vengono introdotte ulteriori richieste cognitive e motorie.Per avviare lo scenario complesso, selezionare Scenario complesso dall'elenco a discesa e scegliere la lunghezza del percorso e il numero di voci di elenco. Al completamento di uno scenario, le metriche di riepilogo vengono visualizzate per la visualizzazione del medico. Un partecipante con malattia di Parkinson è stato valutato utilizzando la piattaforma CC-VRS e il percorso di navigazione e la velocità di camminata sono stati registrati mentre completavano il compito.Vengono mostrati la velocità di camminata nel corso della prova e il numero di attivazioni dell'elenco corrispondenti. L'ispezione delle prestazioni dei giovani adulti in CC-VRS ha indicato che avevano meno fermate complessive e potevano contemporaneamente camminare e visualizzare l'elenco. Al contrario, i pazienti con malattia di Parkinson avevano più stop e ciascuno corrispondeva a una vista di elenco, suggerendo che non erano in grado di svolgere efficacemente il doppio compito.I risultati del questionario sulla malattia del simulatore dopo il CC-VRS hanno indicato che la maggior parte dei pazienti ha approvato sintomi lievi al basale con sintomi in qualche modo elevati immediatamente dopo il CC-VRS. I sintomi sono tornati ai livelli basali entro 30 minuti dal completamento della piattaforma, suggerendo che l'accoppiamento del contenuto VR con un tapis roulant omnidirezionale è fattibile. La piattaforma CC-VRS potrebbe essere utilizzata per riabilitare i pazienti con malattie neurologiche.Possiamo immergerli in sicurezza in un ambiente reale e addestrarli su questi compiti che sono importanti per le attività quotidiane. Il CC-VRS è veramente scalabile e coinvolgente. La quantificazione oggettiva delle attività strumentali della vita quotidiana si tradurrà in una diagnosi precoce del morbo di Parkinson e di Alzheimer e in un migliore trattamento di queste malattie.

Research

JoVE Journal

Engineering

Determining 3D Flow Fields via Multi-camera Light Field Imaging

Determinazione campi di flusso 3D tramite multi-camera campo di luce Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and ...

Ricerca

Ingegneria

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monostrato Contatto doping di silicio superfici e nanofili Uso organofosforici Composti

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Casting protocolli per la produzione di cellule aperte alluminio Schiume dalla tecnica di replica e l&#39;effetto sulla porosità

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Metodo ambiente per la produzione di un ionicamente Gated Nanotubi di carbonio catodo comune in celle solari tandem Organic

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Electron Channeling Contrast Imaging per Rapid III-V eteroepitassiale Caratterizzazione

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

A mano controllata manipolazione di singole molecole attraverso un microscopio a scansione di sonda con una realtà virtuale 3D

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

Una piattaforma robotica per studiare la Foreflipper della California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

Valutazione interna sperimentale dell'efficienza e dell'irraggiamento Spot del doppietto acromatico su vetro (ADG) lente di Fresnel per fotovoltaico a concentrazione

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

Analisi di applicabilità dei metodi di valutazione per i parametri morfologici di barre di acciaio corroso

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...