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

이 연구는 Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research (MJFF-020020)와 Edward and Barbara Bell Family Chair가 후원했습니다. VR 환경을 구축하고 전방향 러닝 머신과 연결하는 데 도움을 주신 Elm Park Labs (디트로이트, MI)에게 감사드립니다. 또한 프로젝트 개발 및 실행에 도움을 주신 Evelyn Thoman과 Brittney Moser에게도 감사드립니다.

개요 된 프로토콜은 클리블랜드 클리닉 인간 연구 윤리위원회의 지침을 따릅니다. 모든 참가자는 정보에 입각 한 동의 절차를 완료하고 데이터 수집 중에 찍은 사진을 게시 할 수있는 서면 허가를 제공했습니다.
1. 장비 설정 및 교정(5분)
<ol><li>VR 시스템<ol>
<li>시스템에 VR 헤드셋, 2개의 핸드 컨트롤러, 하나의 VR 허리 트래커, 두 개의 VR 풋 트래커, VR 장치의 위치를 모니터링하는 기지국, VR 시스템 및 CC-VRS 소프트웨어를 실행하는 2080ti 그래픽 카드가 있는 하이엔드 게이밍 데스크탑을 포함하여 그림 2에 다이어그램으로 표시된 실험 설정에 설명된 모든 구성 요소가 시스템에 포함되어 있는지 확인합니다( 재료 표 참조).<ol>
<li>데스크톱에서 Steam VR을 실행하여 VR 구성 요소를 조정하고 데이터 수집 전반에 걸쳐 각 VR 장치의 상태를 모니터링합니다.</li>
			<li>각 VR 장치를 켜고 녹색 표시등을 찾아 Steam VR로 활성 추적을 확인합니다.</li>
			<li>Steam VR 메뉴에서 룸 설정을 선택하고 핸드 컨트롤러를 사용하여 화면의 지시에 따라 가상 공간의 경계와 방향을 보정합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>VR 헤드셋<ol>
<li>헤드셋을 UV 위생 청소 시스템에 놓고 사용자간에 하나의 살균 사이클을 실행하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>전방향 러닝 머신<ol>
<li>부착 된 발 페달의 녹색 전원 버튼을 사용하여 전방향 디딜 방아의 전원을 켭니다. 데스크톱 컴퓨터에서 해당 소프트웨어를 실행하십시오.</li>
		<li>보정하려면 응용 프로그램에서 사용자 추적기 선택 기능을 사용하고 허리 추적기를 적절한 추적 장치로 식별하십시오. 그런 다음 이 트래커를 전방향 러닝머신 표면에 중앙에 배치하고 센터 포인트 설정 기능을 사용하여 러닝머신 플랫폼의 중간을 보정합니다. 허리 트래커를 링에 놓고 Set Ring Height 기능을 사용하여 난간의 높이를 보정합니다. 참고: 러닝머신 및 해당 소프트웨어는 플랫폼에 상대적인 VR 허리 트래커의 위치에 의존하여 사용자의 움직임에 따라 적절하게 작동합니다. 사용자는 디딜방아의 중앙에 위치한 고정식으로 시작합니다. 사용자가 중심에서 벗어나면 시스템은 플랫폼에서 사용자를 중심으로 할 적절한 러닝머신 동작을 생성하여 사용자의 움직임과 속도에 응답합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CC-VRS 응용 프로그램<ol>
<li>모든 VR 추적 장치와 전방향 러닝머신이 보정되고 작동되면 데스크톱에서 CC-VRS 애플리케이션을 시작합니다. 화면의 메뉴에 따라 사용자 ID를 입력하고 적절한 평가판 유형을 시작합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig02.jpg"> 그림 2: CC-VRS 플랫폼 개요 전체 CC-VRS 플랫폼을 묘사합니다. 사용자는 VR 헤드셋을 착용하고 전방향 러닝 머신을 걸어 가상 식료품 점을 탐색합니다. VR 헤드셋을 통해 탐색 보조 장치로 미묘한 녹색 선이 사용자에게 제공됩니다. 쇼핑 목록에있는 다섯 가지 항목은 제공된 150m 경로를 따라 찾을 수 있습니다. 사용자의 일인칭 보기는 제어 컴퓨터 및 모니터를 통해 실험자에게 제공됩니다. CC-VRS 시스템을 설정하는 데 필요한 시간은 약 5분입니다. 약어: VR = 가상 현실; CC-VRS = 클리블랜드 클리닉 - 가상 현실 쇼핑. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
2. 이용자 준비(15분)
<ol><li>내약성 조사(기준선)<ol>
<li>VR 질병에 대한 데이터를 수집하는 경우 CC-VRS 경험을 시작하기 전에 시뮬레이터 질병 설문지를 작성하도록 사용자에게 지시하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>마구<ol>
<li>다리와 가슴 주위를 고정하는 전신 하네스에 사용자를 맞춥니다. 하네스를 전방향 러닝머신 중앙 위의 천장 장착 케이블에 클립하여 낙하를 방지하고 자연스러운 보행을 방해하지 않으면서 사용자의 편안함 수준을 높입니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>VR 추적기<ol>
<li>신발 끈 주위에 지퍼 타이를 사용하여 왼발 및 오른쪽 발 트래커를 사용자의 발에 부착하십시오. 허리 트래커를 특수 설계된 허리 벨트에 조이고 트래커가 사용자의 요추 부위 중앙에 앉을 때까지 벨트를 조정하십시오. 왼쪽 및 오른쪽 컨트롤러를 사용자의 손에 놓고 안전하고 편안해질 때까지 스트랩을 조이십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>전방향 러닝머신 친숙화<ol>
<li>헤드셋을 착용하기 전에 사용자가 걷고 전방향 러닝머신을 켤 수 있는 시간을 허용하십시오. 러닝 머신 플랫폼의 중심을 기준으로 허리 추적기 위치의 중요성을 설명하고 사용자가 핸드레일을 잡고 지원을 받으면서 러닝 머신 경계의 바깥 가장자리를 향해 편안하게 걸을 수 있도록 권장합니다. 응용 프로그램을 통해 디딜 방아를 분리하여 사용자 준비를 계속하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>헤드셋<ol>
<li>사용자가 고정식 전방향 러닝머신에 서 있는 상태에서 헤드셋을 사용자의 머리에 놓고 착용감이 편안하고 디스플레이가 선명해질 때까지 조정(상단 중량 베어링 스트랩, 후방 안정성 노브 및 동공 간 거리 슬라이더)을 지원합니다. 헤드셋 장착 스피커가 귀 위에 배치되고 적절한 볼륨 레벨로 설정되어 있는지 확인하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>사용자에게 전방향 러닝머신 플랫폼의 중앙 근처에 서도록 지시하고 응용 프로그램에서 시작 을 클릭하여 디딜 방아를 다시 연결합니다.</li>
	<li>이전에 시작하지 않은 경우 데스크톱에서 CC-VRS 응용 프로그램을 시작합니다.</li>
</ol>3. CC-VRS 관리 (30분)
<ol><li>CC-VRS 경험을 통해 데스크톱 디스플레이를 통해 매장을 통한 사용자의 진행 상황을 모니터링하고 사용자가 불편 함이나 불안정을 겪을 경우 전방향 러닝 머신을 중지 할 준비를하십시오.</li>
	<li>사용자 ID를 입력합니다.</li>
	<li>종합 자습서를 선택하여 탐색 경로, 쇼핑 목록 및 복잡한 시나리오의 추가 인지 요구 사항 외에도 CC-VRS 평가의 전반적인 목표를 사용자에게 소개하는 작은 연습 환경을 로드합니다.<ol>
<li>테스트를 진행하기 전에 사용자가 다음 컨트롤러 기능에 익숙한지 확인하십시오.<ol>
<li>왼손을 들고 컨트롤러의 A 또는 B 버튼을 길게 눌러 쇼핑 목록을 활성화합니다(그림 3A).</li>
			<li>A 또는 B 버튼을 놓아 쇼핑 목록을 닫습니다.</li>
			<li>컨트롤러 트리거를 사용하여 선반에서 항목을 선택합니다(그림 3A).</li>
			<li>컨트롤러 트리거를 사용하여 식료품 카트에 항목을 배치합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>사용자가 복잡한 시나리오의 다음과 같은 인지 및 운동 요구에 익숙한지 확인합니다.<ol>
<li>시나리오 시작 시 청각 발표를 통해 제시된 다섯 단어의 지연된 구두 리콜을 실행하며, 이는 몬트리올인지 평가 테스트(MoCA)46의 지연된 리콜 구성 요소와 유사합니다.</li>
			<li>판매 품목에 대한 가격 비교 작업을 수행합니다(예: 케첩 8온스($1.00)와 $1.50의 경우 16oz 중에서 가장 비용 효율적인 옵션 선택).</li>
			<li>바닥에 엎질러진 것과 경로를 따라 다른 쇼핑객이나 카트를 배치하여 발생하는 좁은 통로를 포함하여 상점의 장애물을 피하십시오 (그림 3C).</li>
		</ol>
</li>
		<li>필요한 경우 사용자가 위의 기능에 대한 숙련도와 과제에 대한 이해를 보여줄 때까지 자습서 (총 약 5 분)를 반복하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기본 시나리오를 선택합니다. 경로 길이와 목록 항목 수를 선택합니다.<ol>
<li>헤드셋 디스플레이에 상점이 표시되는 즉시 걷기 시작하도록 사용자에게 지시합니다. 사용자가 가능한 한 효율적으로 작업을 완료하고 오류를 최소화하면서 빠르게 이동하도록 권장합니다.</li>
		<li>사용자가 스토어 체크 아웃에 도달하여 작업을 완료했으면 데스크톱 화면에 표시된 요약 메트릭을 검토하고 가상 환경을 종료합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>복잡한 시나리오를 선택합니다. 경로 길이와 목록 항목 수를 선택합니다.<ol>
<li>기본 시나리오와 유사한 지침을 사용자에게 제공합니다. 복잡한 시나리오에서 추가인지 적 요구를 사용자에게 상기시킵니다.</li>
		<li>사용자가 스토어 체크 아웃에 도달하여 작업을 완료했으면 데스크톱 화면에 표시된 요약 메트릭을 검토하고(그림 3D) 가상 환경을 종료합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>내약성 조사<ol>
<li>VR 질병에 대한 데이터를 수집하는 경우 CC-VRS 경험이 완료되면 즉시 시뮬레이터 질병 설문지를 작성하고 최대 30 분 후에 다시 작성하도록 사용자에게 지시하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>사용성 설문조사<ol>
<li>플랫폼의 유용성에 대한 데이터를 수집하는 경우 CC-VRS가 완료되는 즉시 시스템 유용성 척도를 완료하도록 사용자에게 지시하십시오.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig03.jpg"> 그림 3: CC-VRS 환경. (A) CC-VRS 사용자가 왼손으로 쇼핑 목록을 능동적으로 보고 오른손으로 해당 항목을 선택하는 일인칭 보기. 사용자는 VR 핸드 컨트롤러를 사용하여 식료품 점 전체의 모든 품목과 직관적으로 상호 작용할 수 있습니다. (B) 사용자가 복잡한 시나리오에서 만나는 판매 가격 비교 작업의 예. SALE 항목으로 표시된 쇼핑 목록의 항목에 대해 사용자는 크기가 다른 두 항목의 단가를 비교하고 더 나은 거래를 나타내는 옵션을 선택해야 합니다. (C) 복잡한 시나리오에서 발견되는 좁아진 통로에 대한 일인칭 뷰. 탐색 경로를 따라 여러 번 회전하는 것 외에도 단단한 통로는 신경 학적 집단에서 보행의 동결을 유발할 확률을 높이는 운동 복잡성을 추가합니다. (D) 정확한 항목과 잘못된 항목, 시나리오를 완료하는 데 걸리는 총 시간, 성공적으로 회수된 단어 수를 포함하여 복잡한 시나리오 완료 시 실험자에게 표시되는 요약 결과의 예. 이 디스플레이의 특정 메트릭은 실험자가 구성할 수 있습니다. 약어: VR = 가상 현실; CC-VRS = 클리블랜드 클리닉 - 가상 현실 쇼핑. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
4. 데이터 파일 및 결과
<ol><li>CC-VRS의 전반적인 성능을 특성화하기 위해 구성 가능한 메트릭이 포함된 각 평가판에 대해 자동으로 생성된 요약 파일(.csv)을 검토합니다.</li>
	<li>작업 기간 동안 추적기, 컨트롤러 및 헤드셋의 위치와 회전이 포함된 자세한 데이터 파일(.csv)을 검토합니다. 목록 활성화, 항목 상호 작용 및 장애물 충돌에 대한 데이터도 자동으로 기록되어 이 파일로 출력됩니다.</li>
</ol>

JLA, MMK 및 ABR은 CC-VRS 플랫폼과 관련된 클리블랜드 클리닉 혁신에 발명 공개 양식을 제출했습니다.

현재까지 CC-VRS 플랫폼은 최첨단 VR 콘텐츠와 전방향 러닝머신을 결합하여 VR의 이동 문제를 가장 효과적으로 해결하는 것으로 보입니다. CC-VRS의 원활한 몰입 환경의 중요한 측면은 러닝 머신과 VR 소프트웨어 간의 적절한 통신을 보장하는 것입니다. 기지국, 발 및 허리 추적기, 핸드 컨트롤러를 포함한 VR 시스템의 모든 측면에 대한 올바른 설정이 필수적입니다. 추적이 일관되지 않거나 신뢰할 수 없는 경우, 기지국의 방향과 배치의 조정, 또는 다른 기지국 유닛의 추가가 요구된다. 물리적 공간의 적절한 커버리지는 VR 하드웨어와 전방향 러닝머신 사이의 안정적인 동기화를 제공하고, VR 디바이스로부터의 위치 및 방향 데이터가 완전하고, 정확하고, 정밀하도록 보장한다(52). 가상 환경을 탐색하는 동안 최적의 응답성을 보장하기 위해 모든 데이터 수집 세션이 시작될 때 전방향 러닝머신의 교정이 권장됩니다.
디딜방아에 익숙해지는 환자는 CC-VRS를 투여하기 전에 매우 중요하다. 직관적이고 조작이 간단하지만 전방향 러닝 머신은 VR 헤드셋을 도입하기 전에 가장 잘 수행 된 사용자 친숙 화와 그에 따른 공간 방향 문제가 필요합니다. 개별 사용자의 요구와 본 평가의 목표를 충족시키기 위해 각 CC-VRS 시나리오에 대해 다음과 같은 기능을 구성할 수 있습니다: 1) 러닝머신 저속 또는 최대 속도, 2) 튜토리얼 모듈 반복, 3) 상점을 통한 경로 길이, 4) 쇼핑 목록의 항목 수. 이러한 수정은 광범위한 기능 범위의 환자의 인지, 운동 및 이중 태스킹 기능에 대한 평가를 최적화합니다.
인지 및 운동 기능을 특성화하는 객관적이고 정량적 인 결과를 사용하여 IADL 성능을 표준화 할 수있는 단일 플랫폼 기술의 부족은 PD 또는 알츠하이머 병과 같은 연령 관련 신경 질환의 조기 식별 및 효과적인 치료에 중요한 장벽을 나타냅니다. 자체 보고서 설문지를 사용하여 IADL 기능을 추정하는 현재의 방법은 관리하기 쉽지만 편향되기 쉽습니다. 자기보고 동안, 노인들은 IADL 능력을 과대 평가하거나 과소 평가하는 경향이 있습니다53. 마찬가지로, IADL 질의를 완료하는 제보자는 관찰자의 오해 또는 지식 격차(35)로 인해 종종 능력을 잘못 판단한다.
자체 보고서 및 제보자 등급 설문지의 대안은 성과 기반 IADL 평가입니다. 성과 기반 평가는 일반적으로 훈련 된 작업 또는 물리 치료사에 의해 완료됩니다. 많은 성능 테스트 및 가이드를 사용할 수 있지만 임상 치료에 통합에 도움이되지 않으며 종종 일차 진료 또는 신경과 제공자의 사무실에서 일반적으로 볼 수없는 충분한 시간과 전문 공간 및 장비가 필요합니다. 가장 널리 사용되는 성능 기반 평가 중 하나 인 DAFS (Direct Assessment of Functional Status)는 관리하는 데 약 40 분이 필요하며 점수는 주로 테스트 관리자의 전문가 의견을 기반으로합니다. DAFS는 알츠하이머병의 병기에 유용하지만, 민감도가 결여되어 있고 경미한 인지 장애 단계(24)에서 IADL 감소를 검출하지 못한다. VR과 전방향 러닝머신을 결합하여 가상 세계와 현실 세계를 융합하면 실제 환경을 더 잘 복제하는 복잡한인지 조건에서 IADL 성능을 포착 할 수있는 기회를 제공하여 잠재적으로 신경 질환의 조기 진단을 초래할 수 있습니다54.
CC-VRS 플랫폼은 고령자와 신경 질환을 앓고있는 사람들의 IADL 기능을 특성화하기위한 표준화되고 체계적이며 객관적이며 정량적 인 접근 방식을 제공함으로써 임상 격차를 해결합니다. 예비 유용성 테스트 및 데이터를 기반으로 기본 및 복합 CC-VRS 시나리오를 30분 이내에 모두 완료할 수 있습니다. PD18을 사용한 다른 몰입형 VR 연구와 마찬가지로, PD를 가진 대부분의 사람들은 가벼운 멀미 증상을 경험합니다. 유용성 관점에서, CC-VRS는 75.7의 전체 SUS 등급을 받았으며, 이는 문자 등급 "B"에 대응하고 "양호한" 및 "우수한" 디스크립터 카테고리(55) 사이에 속한다. 비교를 위해, 인기있는 휴대 전화 및 태블릿 응용 프로그램에 대한 최근 평가는 날씨 채널 및 YouTube와 같은 모바일 응용 프로그램을 포함하여 모든 플랫폼(56)에서 상위 10 개 응용 프로그램에 대해 평균 SUS 점수가 77.7 점이라고보고합니다. 참가자들의 의견에 따르면 대부분의 사용자는 CC-VRS 플랫폼과 상호 작용할 수있는 사실주의와 능력을 즐겼습니다. 중요한 것은 참가자들이 신체적,인지 적 측면에서 도전을 느꼈으며, 이는 디자인이 복잡한 IADL 경험을 재현하는 역동적 인 플랫폼을 만드는 목표를 달성했음을 나타냅니다.
우리는 이전에 기술이 뇌진탕57 환자의 평가와 다발성 경화증 (MS)58 환자를위한 바쁜 신경 학적 서비스에서 임상 워크 플로우에 성공적으로 통합 될 수 있음을 입증했습니다. 또한, 뇌진탕의 관리에서 기술의 사용은 결과를 개선하고 비용(59)을 절감하는 반면, MS의 치료에서의 그의 사용은 각 환자(60)에 대한 전자 건강 기록에 기록하는 데 소요되는 시간의 27% 절약을 가져왔다. 간호(61 )를 제공하는 비용을 줄이려는 지속적인 목표와 전자 건강 기록에 기록하는 데 소요되는 시간이 의사 소진(62)에 대해 자주 인용된다는 점을 고려하면, CC-VRS 플랫폼을 임상 진료에 통합하는 것은 병원 시스템에 실질적인 부가가치를 제공할 가능성이 높다. CC-VRS 플랫폼이 1) 건강한 노인을 주로 치료하는 지역 일차 진료 가족 보건 센터와 2) 클리블랜드 클리닉의 전문 운동 장애 클리닉에 통합 된 두 가지 프로젝트가 진행 중입니다.
PD 및 알츠하이머병에 대한 정확하고 신뢰할 수 있는 생리학적 또는 디지털 바이오마커의 부재는 조기 진단 및 질병 진행 측정에 큰 어려움을 야기한다(63,64). CC-VRS 플랫폼은 임상 치료를 향상시키고 주관적이고 매우 다양한 임상 결과에 대한 의존도를 줄임으로써 더 짧고 효율적인 임상 시험을 초래할 수있는 단일 기술 플랫폼 하에서 디지털 바이오 마커를 제공 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다 (예 : 운동 장애 학회 - 통합 파킨슨 병 등급 척도 모터 부분 (MDS-UPDRS III)). 임상 신경학 분야의 운동 및인지 기능의 평가는인지 또는 이중 작업 문제는 물론 PD 및 관련 추기경 운동 증상을 가진 개인의 평가 측면에서 지난 XNUMX 년 동안 극적으로 발전하지 못했습니다. PD를 가진 개인의 평가에서 가장 유명한 발전은 주관적인 임상 등급 척도 (MDS-UPDRS III)의 개정입니다. 중요한 것은 CC-VRS가 MDS-UPDRS III 를 대체 할 것이라고 생각하지 않는다는 것입니다. 오히려, 우리는 IADL의 정량화에 대한 표준화되고 객관적인 접근 방식을 제공함으로써 일차 진료 관행에서 가장 큰 가치가 실현 될 수 있다고 믿습니다. 현재의 형태의 CC-VRS가 신경 질환의 전구 마커라고 믿는 것은 시기상조이지만, 결과는 운동 장애, 신경 심리학 또는 노인 전문가의 상담을 유발할 수있는 신경 기능 측면에서 "빨간색"또는 "노란색"플래그를 높이는 데 사용될 수 있습니다. PD 임상 치료에서의 사용 측면에서, CC-VRS는 약물의 적정 또는 심뇌 자극 장치의 최종 프로그래밍에 활용 될 것으로 예상됩니다. 일차 진료 및 PD 관련 사용 사례는 현재 파일럿 단계에 있습니다. CC-VRS는 사용자를 현실적인 환경에 진정으로 몰입시키고 인지 및 운동 기능의 의미 있고 중요한 측면을 측정함으로써 신경 질환에 대한 잠재적으로 효과적이고 확장 가능한 디지털 바이오마커를 만드는 초기 단계를 나타냅니다.
임상 신경 학, 특히 운동 장애 분야는 가속도계 또는 기타 센서 기술65,66,67,68,69를 통해 단일의 단리된 PD 증상을 정량화하기 위해 개발된 기술의 예들로 가득 차 있다. 우리의 지식에 따르면, 우리의 균형(70,71,72,73) 및 떨림 적용(74)을 제외한 이러한 접근법들 중 어느 것도 일상적인 PD 임상 치료에 통합되지 않았다. 이전 기술은 종종 유효하고 신뢰할 수 있습니다. 그러나 임상 통합75,76의 실현 가능성과 거의 관련이없는 기술 개발에 중점을 두었습니다. 환자, 제공자, 병원 및 규제 기관은 의미있는 일상 행동77,78,79,80의 변화를 정량화하는 결과 측정에 점점 더 관심이 있습니다. 신경 학적 증상과 IADL 성능에 대한 정확하고 의미있는 측정의 임상 적 통합은 개입의 전반적인 효과를 체계적으로 평가하거나 질병 진행을 늦추기위한 개입의 잠재력을 결정하기 위해 필요합니다. 일상적인 임상 사용에 적합한 IADL 평가에 대한 표준화 된 접근법의 개발은 의미있는 활동에 대한 신경 질환의 포괄적 인 이해와 치료를 용이하게하는 데 매력적입니다.
신경 질환의 진단 및 관리를 돕기 위해 IADL 성능을 평가하는 CC-VRS 접근법은 조기 진단 및 질병 진행의보다 정확한 추적을 통해 의료 서비스를 변화시킬 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나, 시스템이 제한 없는 것은 아니라는 것은 완전히 인정된다. 전방향성 러닝머신의 비용은 상당하며 조기 진단의 가치에 대한 평가의 비용 또는 질병 진행의 보다 정확한 추적에 대한 잠재적인 "손익분기점" 지점을 식별하기 위한 광범위한 채택 산스 체계적인 건강 경제학 연구를 위한 장벽으로 작용할 수 있다. 특히, PD 환자 중심의 기술 결과를 획득하는 데있어 격차는 국립 신경 장애 및 뇌졸중 PD 컨퍼런스78, 기술 77에 대한 MDS 태스크 포스 및 FDA에 의해 강조되었습니다. 그들은 의미있는 PD 활동을 측정하고 이러한 결과를 임상 치료에 통합하는 기술을 요구했습니다. 우리는 현재 CC-VRS를 일차 진료 환경과 클리블랜드 클리닉의 운동 장애 센터에 통합하는 것을 평가하고 있습니다. 이러한 배포는 더 저렴한 전방향 러닝 머신을 활용합니다. 성공적인 데이터 수집을 위해서는 임상의가 시스템을 설정하고 운영하는 방법을 배우기 위해 초기 시간 투자가 필요합니다. 진행중인 임상 조종사는 능숙한 사용자가되기 위해 필요한 교육의 양을 더 잘 알릴 것입니다. 기술자가 시스템을 운영하기 위해 고용되고 환자가 약속 전에 대기실에 앉아있는 대신 쇼핑 작업을 완료하는 모델을 상상할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 데이터는 공급자를 만나기 전에 전자 건강 기록에 즉시 통합 될 수 있습니다. 이러한 유형의 응용 프로그램은 환자를위한 미래의 대기실이 될 가능성이 있습니다.

2008 년 국립 공학 아카데미는 21세기 1에서 엔지니어링을위한 14 가지 그랜드 챌린지를확인했습니다. 그 중 하나는 가상 현실 (VR)을 의학에 통합하는 것이 었습니다. 의대생 2,3,수술 계획 3, 의료 상호 작용과 관련된 불안 감소4, 급성5 및 암관련 통증 관리 지원6, 뇌졸중7 이후의 운동 회복 증대를 위한 VR 사용에 진전이 이루어졌습니다. 이러한 유망한 응용 프로그램에도 불구하고 의학에서 VR의 유용성은 특히 신경 질환을 평가하고 치료하는 영역에서 완전히 실현되지 않았습니다. VR 기술의 발전으로 비용, 헤드셋의 편안함 및 직관적 인 유용성 기능과 같은 장벽이 최소화되었지만 VR 질병은 VR을 의학8에 통합하는 것을 계속 방해하고 있습니다.
가상 현실 질병은 VR 경험 중에 발생하는 멀미 (예 : 메스꺼움, 구토, 현기증)9,10,11과 유사한 감정을 말합니다. VR 질병을 설명하는 데 단 하나의 이론도 합의되지 않았지만, 감각 충돌 이론은 선도적 인 설명12입니다. 간단히 말해서, 감각 충돌 이론은 VR 질병이 감각 불균형에서 발생한다고 제안합니다. 시각적 흐름 정보는 공간을 통한 신체의 전방 움직임을 나타내는 반면, 전정계는 신체가 정지되어 있음을 나타냅니다(13). 감각 정보의 이러한 불일치는 VR 병의 전조인 불균형, 공간 방향 감각 상실 및 통제 할 수없는 자세 움직임을 초래합니다. VR 병의 근간이 되는 정확한 메커니즘이 논의되는 동안, 감각 정보의 근원들 사이의 불일치를 줄이는 것은 VR 병(14)을 감소시키고 의료 환경에서 VR 채택을 용이하게 할 것이다.
VR과 결합된 로코모션은 가상 환경(15,16)에 사용자를 물리적 및 시각적으로 몰입시킴으로써 감각적 불일치를 감소시키기 위한 접근법으로서 오랫동안 제안되어 왔다. 신경 질환이 있거나없는 노인을 대상으로 한 여러 연구에서 몰입 형 및 비 몰입 형 VR 시스템을 전통적인 단방향 러닝 머신17,18,19와 성공적으로 결합했습니다. 이러한 연구들은 VR 및 단방향 디딜방아 개입이 전형적으로 내약성이 우수하고(18) 개입이 낙하 빈도(17,19)를 감소시킬 수 있음을 입증한다. 이러한 결과는 운동과 VR의 성공적인 통합을위한 유망한 토대를 제공합니다. 그러나 단방향 러닝 머신의 외부 모터 페이싱은 사용자가 속도를 변경하거나 회전을 실행하여 더 복잡한 현실적인 가상 환경과 상호 작용할 수 없습니다.
지난 이십 년 동안 이동 추적 하드웨어 및 소프트웨어의 발전은 더욱 몰입감 있고 인터랙티브한 가상 환경의 개발을 촉진했습니다. 주요 발전은 전방향 러닝 머신20의 개발이었습니다. 간단히 말해서, 전방향 러닝 머신은 선형 및 회전 운동을 동시에 활용하여 사용자가 스스로 선택한 속도로 어떤 방향으로든 움직일 수 있도록합니다. 게임 산업에서 일반적으로 활용되는 전방향 러닝 머신은 VR 질병 문제를 해결하고 방향을 바꾸거나 방향을 바꾸는 것과 같은 사용자의 신체적 능력에 더 잘 도전하는 현실적인 환경을 조성함으로써 임상 환경에서 VR 환경을 활용할 수있는 기회를 넓 힙니다. 특히, 본격적인 일상 환경의 가상 복제는 일상 생활의 도구 활동 (IADL)을 수행하는 동안인지 및 운동 기능의 평가를 용이하게합니다.
일상 생활의 도구 활동 (IADL)은 독립적 인 생활21을 유지하는 데 중요한 기능적 작업 (예 : 쇼핑, 약물 복용, 음식 준비)입니다. 일반적인 IADL을 달성하는 능력은 신경 질환에 대한 전구 마커로 제안되었습니다. 장기적이고 장래의 연구에서 나온 최근 자료에 따르면 IADL의 감소는 5-7 년 동안 파킨슨 병 (PD)의 진단 22,23 및 알츠하이머 병 진단 24,25보다 선행 될 가능성이 높습니다. 일상 생활(BADLs)26의 기본 활동과는 달리, IADL은 일반적으로 주의가 많이 필요한 두 가지 작업(예: 모터-인지, 모터-모터 또는 인지-인지)27의 동시 수행을 필요로 합니다. 매일 가정 및 지역 사회 활동의 대다수는 이중 작업 조건28,29에서 수행됩니다.
이중 과제 감소가 IADL 성능에 분명히 영향을 미치지 만, 전통적인 임상 운동 평가 30,31,32 및 신경 심리학 검사 33,34는 IADL을 평가하기에 불충분하며, 이러한 평가는 상호 의존성을 고려하지 않고 기능을 개별 구성 요소로 분리하기 때문입니다. 직접적인 IADL 평가의 현재 방법은 편향되기 쉬운 자체 보고서 설문지(35) 또는 길고 부담스러운 성과 기반 평가(36)에 의존한다. 어느 접근법도 커뮤니티 환경에서 개인의 IADL 기능 수준에 대한 객관적이고 정량적 인 통찰력을 제공하지 않습니다.
VR 기술의 발전과 전방향 러닝 머신의 기본 엔지니어링 발전은 인터랙티브하고 몰입 형 환경을 조성 할 수있는 기회를 제공합니다. 가상 식료품 점과 쇼핑 작업은 모터,인지,인지 모터 및 IADL 성능을 동시에 평가하기 위해 만들어졌습니다. 클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 (CC-VRS) 플랫폼은 생물 의학 엔지니어, 소프트웨어 개발자, 물리 치료사, 작업 치료사 및 신경 학자 팀이 공동으로 개발했습니다.
식료품 쇼핑 과제는 미국 작업 치료 협회26의 권고에 따라 IADL 성과를 정량화하기 위해 선택되었습니다. VMET(Virtual Multiple Errands Task)37, Timed Instrumental ADL Scale 38 및 Penn Parkinson's Daily Activities Questionnaire-15(PDAQ-15)39는 쇼핑을 신경 질환과 관련된 운동 및 비운동 성능의 중요한 지표로 인식합니다. 다른 사람들은 IADL 성능37,40,41을 추정하기 위해 몰입 형 VR 헤드셋을 사용하여 식료품 점 환경을 조성했습니다. 그러나 그들은 식료품 쇼핑의 주요 구성 요소 인 이동 운동을 평가하지 못했습니다. 일반적으로 현재의 VR 식료품 점 패러다임은 참가자가 휴대용 컨트롤러를 사용하여 식료품 점 전체에서 아바타를 텔레포트하거나 탐색하도록 요구합니다. 우리는 사용자의 가상 쇼핑 경험에 locomotion을 통합하는 것을 목표로했습니다. CC-VRS 개발 프로세스는 일반적인 식료품 점 경험에 대한 공식적인 작업 분석으로 시작되었습니다. 그림 1에 표시된 바와 같이, 아홉 가지 기본 작업 구성 요소는 모든 IADL의 특성과 같이 성공적인 수행에 필요한 모터, 인지 또는 인지 운동 활동으로 특성화될 수 있는 요소의 혼합을 반영합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig01.jpg"> 그림 1: 식료품 쇼핑 작업 분석. 작업 분석은 실제 세계에서 성공적인 식료품 쇼핑을위한 일련의 행동과 그 행동의 본질을 식별하기 위해 수행되었습니다. 아홉 가지 기본 시퀀스가 확인되었으며 기본 및 복합 쇼핑 작업의 개발을 알리는 데 사용되었습니다. 서열은 운동 (파란색), 인지 (황색) 및 인지 운동 (녹색)으로 분류되었다; 상응하는 결과에 관한 세부사항은 표 1에 제공된다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
CC-VRS 플랫폼은 몰입형 VR 헤드셋을 통해 사실적인 중형 식료품점을 복제합니다. 전방향 러닝머신을 걷는 동안, 사용자는 상점을 통해 연속적이고 지정된 경로를 따르고, 쇼핑 리스트에서 아이템들을 찾고, 아이템들을 가상 장바구니에 배치한다. 지정된 경로를 제공하면 가상 상점을 통과하는 거리를 표준화하고, 탐색 오류의 수를 줄이며, IADL 성능의 잠재적 변화를 사용자가 사용하는 탐색 오류 또는 차선책의 검색 전략과 분리하는 데 더 높은 정밀도를 제공합니다. 150m 경로는 여러 차례 회전이 필요하며, 이는 운동 복잡성42,43을 증가시키고 신경 환자 집단에서 보행의 동결을 유발할 확률을 높이며, 직선 보행 44,45보다 회전 중에 동결이 더 자주 관찰되기 때문입니다. 탐색 경로의 거리와 쇼핑 리스트 상의 아이템의 수 모두 임상의에 의해 평가 세션의 사용자 능력 또는 목표와 일치하도록 구성될 수 있다.
각 사용자는 하나의 기본 및 하나의 복잡한 쇼핑 시나리오를 완료합니다. 기본 시나리오는 경로를 따르고 쇼핑 목록에서 항목을 선택하기만 하면 됩니다. 복합 시나리오에서 사용자는 상점을 통해 동일한 경로를 따르는 동안 다른 식료품 품목의 목록을 제공하지만 추가적인인지 및 운동 요구가 도입됩니다 (지연된 구두 리콜, 가격 비교 및 아래 프로토콜 섹션에 설명 된 장애물 회피 작업). 기본 시나리오와 복잡한 시나리오 모두에서 주변 식료품 점 소음은 몰입 형 경험을 완성합니다. 수집된 올바른 항목과 잘못된 항목, 쇼핑 목록 활성화의 수 및 빈도, 중지 기간, 보행 메트릭 등 사용자의 성과에 대한 요약 및 세부 데이터가 자동으로 생성되어 임상의가 검토할 수 있습니다.
CC-VRS의 목표는 신경 질환의 위험이 있거나 진단 된 노인 및 개인에서 IADL의 성능을 객관적으로 정량화하는 것입니다. CC-VRS는 사용자에게 몰입감 있고 사실적인 경험을 제공하며, 신경 질환의 전구 마커 또는 질병 진행의 객관적인 척도 역할을 할 수있는 잠재력을 갖춘인지 및 운동 기능의 정확하고 생체 역학적으로 기반 결과를 산출합니다. CC-VRS는 현재 (1) 건강한 노화 및 신경 질환이 IADL 성능에 미치는 영향을 이해하고, (2) 일차 진료 및 운동 장애 클리닉으로의 임상 통합의 타당성을 결정하고, (3) 심부 뇌 자극 (DBS) 시스템을 가진 고급 PD 환자에서 보행의 기본 신경 서명을 식별하는 세 가지 관련 프로젝트에 사용되고 있습니다. 종합적으로, 이러한 프로젝트는 CC-VRS 플랫폼 및 관련 결과를 활용하여 노화 및 신경 질환이 IADL 성능의 측면에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 이해할 것입니다. 이 원고는 CC-VRS의 개발, 설계 및 하드웨어 및 소프트웨어 기술과 건강 관리로의 통합을 촉진 할 수있는 새로운 결과에 대해 자세히 설명합니다.

<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>

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일상 생활의 도구 활동 (IADL)의 성능 감소는 신경 질환의 전구 마커로 제안되었습니다. 기존의 임상 및 성능 기반 IADL 평가는 임상 의학에 통합 할 수 없습니다. 가상 현실 (VR)은 신경 질환의 진단 및 치료를 발전시킬 수있는 강력하지만 활용도가 낮은 도구입니다. 임상 신경학에서 VR의 채택 및 스케일링에 대한 장애는 시각 시스템과 전정 시스템 사이의 감각 불일치 (즉, 운동 문제)로 인한 VR 관련 질병입니다.
클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 (CC-VRS) 플랫폼은 전방향 러닝 머신과 고해상도 VR 콘텐츠를 결합하여 이동 문제를 해결하려고 시도하므로 사용자가 가상 식료품 점을 물리적으로 탐색하여 쇼핑을 시뮬레이션 할 수 있습니다. CC-VRS는 기본 및 복합 쇼핑 경험으로 구성됩니다. 둘 다 150m를 걷고 다섯 가지 항목을 검색해야합니다. 컴플렉스 경험에는 실제 쇼핑과 관련된 활동의 연속체를보다 잘 표현하기 위해 작업의인지 및 운동 요구를 증가시키는 추가 시나리오가 있습니다. CC-VRS 플랫폼은 사용자의 IADL 성능과 관련된 객관적이고 정량적인 생체 역학 및인지 결과를 제공합니다. 초기 데이터는 CC-VRS가 VR-질병을 최소화하고 고령자 및 파킨슨 병 (PD) 환자에게 실현 가능하고 견딜 수 있음을 나타냅니다. 개발, 설계 및 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 기본 고려 사항을 검토하고 일차 진료 및 신경학에 통합하기위한 초기 모델을 제공합니다.

현재 젊은 성인, 신경 질환이없는 노인 및 PD를 가진 개인의인지, 운동 및 IADL 기능을 평가하는 데 CC-VRS의 유효성을 확립하기위한 프로젝트가 진행 중입니다. 각 참가자는 그룹 간 성능 비교를 위해 동일한 150m 경로 및 5개 항목 목록을 사용하여 자습서, 기본 및 복잡한 시나리오를 완료했습니다. 상세한 인지 및 위치 데이터를 사용하여 인지, 운동 및 IADL 기능의 알려진 차이를 가진 집단 간의 CC-VRS 성능을 구별하는 유익한 요약 메트릭을 수립했습니다. 추가적인 생체역학 및 이중 태스킹 메트릭을 계산하여 다양한 도메인에 걸친 기능 수준을 추가로 특성화하였다(표 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>CC-VRS 결과</td>
			<td>도메인</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">인식의</td>
		</tr>
<tr>
<td>올바른 항목과 잘못된 항목</td>
			<td>집행 기능</td>
		</tr>
<tr>
<td>활성화 목록(수 및 기간)</td>
			<td>작업 기억</td>
		</tr>
<tr>
<td>판매 품목 리콜(번호 정확)</td>
			<td>선언적 메모리</td>
		</tr>
<tr>
<td>판매 가격 비교 (성공 및 기간)</td>
			<td>처리 속도</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">인지 운동</td>
		</tr>
<tr>
<td>평가판 기간</td>
			<td>글로벌(IADL) 함수</td>
		</tr>
<tr>
<td>정류장 (수 및 기간)</td>
			<td>이중 작업 간섭</td>
		</tr>
<tr>
<td>목록 항목 근접에서의 보행 속도</td>
			<td>이중 작업 간섭</td>
		</tr>
<tr>
<td>회피 장애물과의 충돌</td>
			<td>반응 억제</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">모터</td>
		</tr>
<tr>
<td>속도, 걸음 길이, 보행 가변성</td>
			<td>보행 속도와 품질</td>
		</tr>
<tr>
<td>회전 속도, 회전 지속 시간</td>
			<td>턴 품질</td>
		</tr>
<tr>
<td>스텝 폭, 대칭</td>
			<td>자세 안정성</td>
		</tr>
<tr>
<td>가속에서 제로 횡단 횟수</td>
			<td>보행 유동성</td>
		</tr>
<tr>
<td>선택한 품목의 도달 및 운송 기간</td>
			<td>상지 기능</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: CC-VRS 결과 메트릭. CC-VRS 플랫폼의 가능한 결과 메트릭에 대한 완전한 목록으로, 본질적으로 주로 인지, 모터 또는 인지 모터로 지정됩니다. 이러한 결과는 IADL 기능에 대한 생태학적으로 유효한 평가로서 CC-VRS를 설계하는 데 사용되는 작업 분석을 기반으로 개발되었습니다. 이러한 결과에 의해 포착 된 도메인은 식료품 쇼핑 및 기타 IADL을 성공적으로 완료하는 데 필요한 단일 및 이중 작업 기능의 스펙트럼을 나타냅니다. 기존의 신경 심리학 및 운동 평가와는 달리, CC-VRS는 가정 및 지역 사회 환경 내에서 IADL 환경의 복잡한 요구를보다 정확하게 반영하는 조건 하에서 이러한 도메인을 평가합니다. 약어 : CC-VRS = 클리블랜드 클리닉 - 가상 현실 쇼핑; IADL = 일상 생활의 도구 활동.
그림 4는 PD를 사용하는 한 참가자의 기본 시나리오 성능에 대한 개요를 제공합니다. 상점을 통과하는 참가자의 도보 경로는 탐색 경로의 이상적인 경로와 비교되었으며 올바른 쇼핑 항목의 위치가 기록되었습니다. VR 트래커의 위치 데이터를 사용하여 상점을 통과하는 참가자의 순간 속도가 기록되고 플롯되었습니다. 목록 활성화 및 항목 선택의 컨텍스트를 추가하면 참가자의 이중 작업 능력과 IADL 작업을 효율적으로 완료할 수 있는 전체 용량에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
예비 분석 결과에 따르면 전반적인 CC-VRS 성능은 건강한 청년 성인과 PD를 가진 개인간에 달랐습니다 (그림 5). 총 시험 기간, 중지 횟수 및 기간, 작업 중 목록 보기의 수 및 기간의 결과는 그룹 간에 구분할 수 있는 유망한 메트릭입니다. 고령자와 PD를 가진 개인은 각 시나리오를 완료하는 데 더 많은 시간이 필요했으며 건강한 젊은 성인에 비해 쇼핑 목록을 중지하고 활성화하는 데 더 많은 시간을 보냈습니다. 젊은 성인들은 목록을 동시에 걷고 활성화함으로써 이중 태스킹 능력이 높아진 반면, PD를 가진 사람들은 멈추는 동안 쇼핑 목록을 더 일반적으로 활성화합니다. 항목을 검색하는 데 소요된 시간, 보행 메트릭 및 복잡한 시나리오의 인지 요구 결과를 포함한 추가 결과를 분석할 수 있습니다.
PD를 가진 개인을위한 별도의 CC-VRS 유용성 연구에서 10 명의 참가자는 CC-VRS 경험을 완료 한 직후 및 작업을 완료 한 후 30 분 후에 기준선에서 VR 질병의 증상을 평가하기 위해 시뮬레이터 질병 설문지 (SSQ) 47,48을 완료했습니다. 비행 시뮬레이션의 맥락에서 개발된 SSQ는 4점 척도로 16가지 일반적인 증상을 캡처하고 VR 애플리케이션에 사용하기 위해 채택되었습니다. 개별 증상 점수는 총 점수 외에도 메스꺼움, oculomotor 및 방향 감각 상실 증상 클러스터의 영역에서 하위 점수를 형성하기 위해 결합되고 가중치가 부여됩니다. 총 SSQ 점수 범위는 0에서 235.6까지입니다.
도 6은 PD(N=10)를 가진 참가자에 대한 기준선(평균 총 점수 13.1 ± 16.7), CC-VRS 직후(29.5 ± 27.9), CC-VRS 직후(14.2 ± 15.6) 후 30분에서 SSQ를 완료한 결과를 표시한다. 일반적으로 PD를 가진 참가자의 총 SSQ 점수는 CC-VRS 후 경미했으며, 가장 일반적으로 승인 된 증상은 일반적인 불편 함, 피로, 눈의 피로, 집중력 장애 및 발한이었습니다. 특히, 참가자 중 많은 사람들이 기준선에서 경미한 증상을보고했습니다. 그럼에도 불구하고 9/10 참가자는 튜토리얼, 기본 및 복잡한 시나리오를 포함한 전체 평가를 평균 29.0 ± 5.9 분 만에 완료했습니다. 하나는 질병으로 인해 CC-VRS를 견딜 수 없었습니다. 이러한 데이터는 CC-VRS 플랫폼이 신경 질환을 앓고있는 대부분의 개인이 잘 견딜 수 있다는 강력한 증거를 제공합니다. 총체적으로, 보고된 심각한 VR 질병 증상의 일반적인 부족은 VR 콘텐츠를 전방향 러닝머신과 결합시키는 것이 가능하며 대부분의 개인에게 VR 운동 문제를 해결할 수 있음을 시사한다.
유용성 연구를 완료 한 10 명의 참가자는 CC-VRS를 사용한 후 반구조화 된 인터뷰에 참여했습니다. 모든 참가자들은이 연구가 VR 및 / 또는 전방향 러닝 머신을 사용한 최초의 연구임을 보증했습니다. 디딜 방아에 대한 요약 언급에는 다음이 포함됩니다.
러닝 머신 적응의 용이성 : 참가자들은 걷기가 지상 스테핑을 모방했기 때문에 일반적으로 몇 분 이내에 디딜 방아에서 편안함을 느꼈습니다. 참가자들은 적응이 필요한 보행의 두 가지 측면을 지적했다 : (1) 멈추는 동안 허리 추적기를 러닝 머신의 중심으로 당기는 것과 (2) 디딜 방아 플랫폼의 크기 때문에 약간 짧은 걸음을 내딛는 것.
상지 지지대는 안정화되고 있었다: 디딜방아를 둘러싸고 있는 원형 난간을 사용함으로써 작업 완료에 도움이 되는 적절한 수준의 상지 지지대를 제공하였다.
신체적 및인지 적 환경에 대한 도전 : 참가자들은 쇼핑 작업을 수행하는 동안 자세 조절에 어려움을 겪는다고보고했습니다. 하네스를 사용하는 데는 편안함이 있었지만 하네스는 어떤 비행기에서도 움직임을 제한하지 않았습니다.
현실적인 환경: 시각 및 청각 디스플레이는 실제 식료품 점과 매우 유사했으며 VR-순진한 사용자에게 인상적이었습니다. 참가자들은 다른 쇼핑객과 통로 장애물의 현실주의가 충돌을 피하도록 동기를 부여했으며 탐색 경로를 따르기가 간단하다고보고했습니다.
방향 감각 상실: 방향 감각 상실 및 질병에 대한 불만은 개별 SSQ 점수와 일치합니다. 일부 참가자들은 CC-VRS의 처음 몇 분 동안 초기 점성 공간 문제를 보여 주었고, 이로 인해 개인은 식료품 선반과 가까운 근사치를 이루게되었고, 이로 인해 방향 감각이 상실감을 느꼈습니다.
앞서 언급 한 두 연구 (N = 24)에서 PD를 가진 참가자는 CC-VRS 완료 후 시스템 유용성 척도 (SUS)를 완료했습니다. SUS는 시스템49,50의 사용 편의성, 글로벌 만족도 및 학습 가능성을 측정하는 10 항목 설문지입니다. 점수 범위는 0에서 100까지이며, 여기서 68은 평균 유용성을 나타냅니다. 72.6과 78.8 사이의 전체 SUS 점수는 "B"등급에 해당하며 78.8보다 큰 점수는 "A"51을 얻습니다. CC-VRS 플랫폼 (튜토리얼, 기본 및 복합 세션)을 완료 한 PD와 함께 24 참가자 중 CC-VRS는 평균 75.7 ± 18.9 점을 받았습니다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig04.jpg"> 그림 4: CC-VRS 성능 요약 (A) 파킨슨병 환자가 CC-VRS 플랫폼의 기본 시나리오를 완성한 개인. (B) 참가자가 작업을 완료할 때의 탐색 경로 및 보행 속도. 파란색 사각형은 쇼핑 목록에 있었고 성공적으로 검색된 항목을 나타냅니다. 네비게이션 가이드 라인에 내장 된 것은 참가자의 즉각적인 보행 속도를 나타내는 히트 맵 라인입니다. 기준 보행 속도는 처음 20m 직선 보행에 걸쳐 계산됩니다. 기준 보행 속도의 0.5x 미만의 순간 속도는 빨간색입니다. 앞서 언급한 평균 속도의 1.5배 이상의 순간 속도는 녹색입니다. 빨간색에서 노란색에서 녹색으로 평균 직선 보행 속도의 0.5x와 1.5x 사이의 선형 전환이 있습니다. 시험 과정 동안의 보행 속도(C) 및 리스트 활성화의 수(D)가 제시된다. 특히,이 참가자는 쇼핑 목록에 5 개의 항목 만 있음에도 불구하고 재판 과정에서 15 개의 목록 뷰를 가졌습니다. 약어 : CC-VRS = 클리블랜드 클리닉 - 가상 현실 쇼핑. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig05.jpg"> 그림 5: 건강한 젊은 성인 대 파킨슨병의 CC-VRS. 기본 시나리오의 수행 중에 건강한 젊은 성인 (A)과 PD (B)를 가진 참가자가 걸었던 누적 거리. 일반적으로 두 참가자 모두 네비게이션 라인을 따라 거의 같은 거리를 걸었습니다. 그러나 PD를 가진 참가자는 시나리오를 완료하는 데 젊은 성인 (350 초)보다 훨씬 오래 걸렸습니다 (410 초). 녹색 막대는 작업 중 목록 활성화의 수와 기간을 나타냅니다. 청년 성인은 총 73.1 초 동안 7 차례에 걸쳐 목록을 보았고 PD와 함께 참가자는 총 94.3 초 동안 16 번 목록을 보았습니다. 파란색 점은 참가자의 물리적 중지를 반영합니다. 젊은 성인 공연을 조사한 결과, 전체 정류장이 적었고 동시에 걷고 목록을 볼 수 있음을 나타냅니다. 반대로, PD를 가진 참여자는 각각 리스트 뷰에 대응하는 17개의 스톱을 가졌고, 이는 그들이 효과적으로 이중 작업(예를 들어, 목록을 동시에 걷고 보는 것)을 할 수 없음을 시사한다. 약어 : CC-VRS = 클리블랜드 클리닉 - 가상 현실 쇼핑; PD = 파킨슨 병. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63978/63978fig06.jpg"> 그림 6: CC-VRS에 따른 증상 경험 PD를 가진 총 10 명의 참가자가 유용성 연구의 일환으로 CC-VRS를 수행했습니다. 각 참가자는 CC-VRS 경험을 마친 후 30 분 전, 직후 및 30 분 후에 시뮬레이터 질병 설문지를 작성했습니다. SSQ는 VR 질병의 16 가지 증상을 포착했으며 최대 점수는 235.6입니다. PD를 가진 대부분의 참가자는 CC-VRS 직후에 증상이 다소 상승하고 플랫폼을 완료 한 후 30 분 이내에 기준선 수준으로 돌아 오는 등 기준선에서 경미한 증상을지지했습니다. 전체 CC-VRS(자습서, 기본 및 복잡한 시나리오)를 완료하는 데 평균 29분이 걸렸으며 CC-VRS를 완료한 후 평균 SSQ 점수는 29.5점(빨간색)이었습니다. 약어 : CC-VRS = 클리블랜드 클리닉 - 가상 현실 쇼핑; PD = 파킨슨 병; SSQ = 시뮬레이터 질병 설문지. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63978/63978fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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

가상 현실 (VR)은 신경 질환의 진단 및 치료를 발전시키기위한 강력하지만 활용도가 낮은 접근 방식입니다. 클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 플랫폼은 최첨단 VR 콘텐츠와 전방향 러닝 머신을 결합하여 일상 생활의 도구 활동을 정량화합니다 - 신경 질환의 제안 된 prodromal 마커.

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

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

클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 플랫폼은 최첨단 가상 현실 콘텐츠와 전방향 러닝 머신을 결합하여 일상 생활의 도구 활동을 객관적으로 정량화합니다. 이 시스템의 새로운 측면은 운동 문제를 해결하는 것입니다. 일반적으로 VR 응용 프로그램에서는 시각 정보와 전정 정보가 끊어지므로 멀미가 발생합니다.여기서 가상 현실과 전방향 디딜 방아를 결합하여 우리는 시각적 및 전정 정보를 결합하여 멀미를 제거합니다. 일상 생활의 도구 활동의 수행 감소는 파킨슨 병과 알츠하이머 병의 전구 마커로 나타났습니다. IADL을 평가하는 객관적인 양적 방법을 개발함으로써 우리는 잠재적으로 이러한 질병을 조기에 진단하고 더 잘 치료할 수 있습니다.오늘 절차를 시연하는 것은 내 실험실의 박사 과정 후보자 인 Morgan McGrath와 내 실험실의 물리 치료사 인 Anson Rosenfeldt가 CC-VRS 작업을 시연 할 것입니다. 각 VR 장치를 켜고 녹색 표시등을 찾습니다. Steam VR 메뉴에서 룸 설정을 선택하여 가상 공간의 경계와 방향을 보정합니다.가상 공간의 경계를 걷는 동안 핸드 컨트롤러를 사용하여 화면의 지시에 따르십시오. 다음으로, 부착 된 발 페달의 녹색 전원 버튼을 사용하여 전방향 러닝 머신을 켭니다. 컴퓨터에서 Infinadeck 소프트웨어를 실행합니다.응용 프로그램에서 사용자 추적기 선택 기능을 사용하고 허리 추적기를 적절한 추적 장치로 식별하십시오. 이 트래커를 인피니나덱 표면에 중앙에 배치합니다. 센터 포인트 설정 기능을 사용하여 러닝머신 플랫폼의 중간을 보정합니다.허리 트래커를 링에 놓고 링 높이 설정을 사용하여 링의 높이를 보정합니다. 교정 후 전신 하네스를 사용자에게 맞춥니다. 신발 끈 주위의 지퍼 타이로 왼쪽 및 오른발 트래커를 사용자의 발에 고정하십시오.허리 트래커를 특수 설계된 허리 벨트에 조이고 트래커가 사용자의 요추 부위 중앙에 앉을 때까지 벨트를 조정하십시오. 왼쪽 및 오른쪽 컨트롤러를 놓고 안전하고 편안해질 때까지 스트랩을 조이십시오. 사용자의 하네스를 전방향 러닝머신 중앙 위의 천장 장착 케이블에 클립하여 낙하를 방지하고 자연스러운 보행을 방해하지 않으면서 사용자의 편안함 수준을 높입니다.사용자가 걷고 전방향 디딜 방아를 켤 수 있도록 허용합니다. 러닝 머신 플랫폼의 중심을 기준으로 허리 추적기 위치의 중요성을 설명하고 사용자가 핸드레일을 잡고 지원을 받으면서 러닝 머신 경계의 바깥 가장자리를 편안하게 걸을 수 있도록 권장합니다. 응용 프로그램을 통해 디딜 방아를 분리하여 사용자 준비를 계속하십시오.사용자가 고정식 러닝 머신에 서있는 상태에서 헤드셋을 사용자의 머리에 놓고 후면 안정성 노브, 상단 중량 베어링 스트랩 및 동공 간 거리 슬라이더와 같은 조정을 지원합니다. 착용감이 편안하고 디스플레이가 선명한지 확인하십시오. 헤드셋 장착 스피커가 귀 위에 배치되고 적절한 볼륨 레벨로 설정되어 있는지 확인하십시오.사용자에게 전방향 러닝머신 플랫폼의 중심 근처에 서도록 지시하고 응용 프로그램에서 시작을 클릭하여 디딜 방아를 다시 연결합니다. CC-VRS 애플리케이션을 시작하고 기본 및 복합 CC-VRS 전에 간단한 자습서를 수행하여 요구 사항을 이해할 수 있습니다. 포괄적인 자습서를 선택하여 작은 연습 환경을 로드합니다.왼손을 들고 컨트롤러의 A 또는 B 버튼을 잡고 쇼핑 목록을 활성화하십시오. A 또는 B 버튼을 놓아 쇼핑 목록을 닫습니다. 컨트롤러 트리거를 사용하여 선반에서 항목을 선택한 다음 컨트롤러 트리거를 사용하여 식료품 카트에 항목을 배치 한 다음 가장 비용 효율적인 옵션을 선택하여 판매 품목에 대한 가격 비교 작업을 수행하십시오.바닥에 엎질러진 것과 길을 따라 다른 쇼핑객이나 카트를 배치하여 발생하는 좁은 통로 방법을 포함하여 상점의 장애물을 피하십시오. 시나리오 시작 시 청각 발표를 통해 제시된 다섯 단어에 대한 지연된 구두 리콜을 실행합니다. Pasta.Milk.Butter. 각 사용자는 하나의 기본 및 하나의 복잡한 쇼핑 시나리오를 완료합니다.기본 시나리오에서는 경로를 따르고 쇼핑 목록에서 항목을 선택해야 합니다. 기본 시나리오를 시작하려면 드롭다운 목록과 경로 길이 및 목록 항목 수에서 기본 시나리오를 선택합니다. 복잡한 시나리오에서, 사용자는 상점을 통해 동일한 경로를 따르는 동안 상이한 식료품 품목들의 리스트를 제공받지만, 추가적인 인지 및 운동 요구가 도입된다.복잡한 시나리오를 시작하려면 드롭다운 목록에서 복합 시나리오를 선택하고 경로 길이와 목록 항목 수를 선택합니다. 시나리오가 완료되면 임상의가 볼 수 있도록 요약 메트릭이 표시됩니다. 파킨슨 병 참가자는 CC-VRS 플랫폼을 사용하여 평가되었으며 작업을 완료하면서 탐색 경로와 보행 속도를 기록했습니다.시험 진행 중 보행 속도와 해당 목록 활성화 수가 표시됩니다. CC-VRS에서 젊은 성인의 성과를 조사한 결과, 전체 정류장이 적고 동시에 걷고 목록을 볼 수 있음을 알 수 있습니다. 반대로, 파킨슨 병 환자는 더 많은 정지를 겪었고 각각은 목록보기에 대응하여 효과적으로 이중 작업을 수행 할 수 없음을 시사합니다.CC-VRS 이후의 시뮬레이터 질병 설문지의 결과는 대부분의 환자가 CC-VRS 직후에 증상이 다소 상승한 기준선에서 경미한 증상을지지한다는 것을 나타냈다. 이 증상은 플랫폼을 완료 한 후 30 분 이내에 기준 수준으로 돌아 왔으며 VR 콘텐츠를 전방향 러닝 머신과 연결하는 것이 가능하다는 것을 암시합니다. CC-VRS 플랫폼은 신경 질환 환자를 재활시키는 데 사용될 수 있습니다.우리는 그들을 실제 환경에 안전하게 몰입시키고 일상 활동에 중요한 이러한 작업에 대해 훈련 할 수 있습니다. CC-VRS는 진정으로 확장 가능하고 몰입감이 뛰어납니다. 일상 생활의 도구 활동을 객관적으로 정량화하면 파킨슨 병과 알츠하이머 병의 조기 진단과 이러한 질병의 더 나은 치료법이 생길 것입니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

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공학

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