قياس الكينماتيكا حركات المعيشة اليومية مع أنظمة التقاط الحركة في الواقع الافتراضي
Summary
لقد قمنا بتصميم اختبار واقع الافتراضي لتقييم أنشطة مفيدة للحياة اليومية (عادل) مع نظام التقاط حركة. ونحن نقترح حركية تحليلاً مفصلاً لتفسير المشارك حركات مختلفة، بما في ذلك المسار، تتحرك المسافة والوقت لاستكمال تقييم قدرات عادل.
Abstract
عدم القدرة على إتمام أنشطة مفيدة للحياة اليومية (إيادل) مقدمة لمختلف الأمراض العصبية. تقييمات تستند إلى استبيان من عادل سهلة الاستخدام ولكنها عرضه للتحيز ذاتي. هنا، يمكننا وصف اختبار رواية واقع الافتراضي (VR) لتقييم مهمتين عادل معقدة: معالجة المعاملات المالية، واستخدام وسائل النقل العام. بينما مشارك يقوم بتنفيذ المهام في إطار الواقع الافتراضي، اقتراحا بالتقاط آثار نظام الموقف والتوجه لليد المهيمنة ورأسه في نظام الإحداثيات الديكارتي ثلاثي الأبعاد. يتم جمع البيانات الخام الحركية وتحويلها إلى ‘الحركية مقاييس الأداء،’ أياقتراح مسار وتتحرك المسافة والوقت لإكمال. مسار الحركة هو مسار جزء من الجسم خاصة (مثلاً، اليد المهيمنة أو الرأس) في الفضاء. نقل المسافة يشير إلى المسافة الإجمالية من المسار، ووقت الانتهاء هو كم من الوقت المستغرق لإكمال مهمة إيادل. ويمكن أن تميز هذه التدابير الحركية المرضى الذين يعانون من ضعف الإدراك من ضوابط صحية. وضع هذا البروتوكول قياس الحركية يتيح الكشف المبكر العاهات المعرفية ذات الصلة إيادل.
Introduction
ساعدت الأنشطة اليومية الحية (عادل)، مثل معالجة المعاملات المالية، واستخدام وسائل النقل العام، والطبخ، وعلامات الطبية نظراً لأنها تتطلب متعددة الوظائف العصبية1. وهكذا تعتبر البصر إيادل قدرات السلائف للأمراض العصبية، مثل ضعف الإدراك الخفيف (MCI) والخرف2. الذهب في استعراض شامل ل مهام عادل3 أشارت إلى أن مهام يخرجهم أكثر تطلبا، مثل إدارة الشؤون المالية، واستخدام وسائل النقل العام، التوقع أقرب من وزارة التجارة والصناعة، والخرف.
وحتى الآن، هي التقييمات الأكثر استخداماً من إيادل الاستبيانات المبلغ عنها ذاتيا، والمستندة إلى مخبر الاستبيانات، والتقييمات المستندة إلى الأداء4. تقييمات تستند إلى استبيان لعادل من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام، ولكن عرضه للتحيز ذاتي. على سبيل المثال، عند الإبلاغ الذاتي، المرضى الذين يميلون إلى عمليات أكثر أو وكيل estimate على قدرات عادل5. وبالمثل، تسيء المخبرين قدرات عادل بسبب المفاهيم الخاطئة للمراقب أو فجوات المعرفة4. وهكذا، كانت التقييمات المستندة إلى الأداء التي تسأل المرضى الاضطلاع بمهام محددة عادل المفضل، على الرغم من أن العديد من المهام غير ملائمة ل إعداد سريرية عامة6.
في الآونة الأخيرة، أظهرت دراسات الواقع الافتراضي (VR) أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون تطبيقات هامة في مجال الطب والرعاية الصحية، التي تشمل كل شيء من التدريب لإعادة التأهيل للتقييم الطبي7. ويمكن اختبار جميع المشاركين تحت نفس الظروف VR، التي تحاكي العالم الحقيقي. على سبيل المثال، Allain et al. 8 مهمة صنع القهوة ظاهري وأظهرت أن المرضى الذين يعانون من ضعف الإدراك أداء المهمة سيئة. كلينجر et al. 9 تطوير بيئة الواقع الافتراضي آخر للمراسلة والتسوق المهام ووجدت علاقة ذات مغزى بين وقت إنجاز المهمة في الواقع الافتراضي ونتائج اختبار العصبية. الدراسات VR السابقة لتقييم عادل معظمها ركزت على مقاييس الأداء بسيطة مثل وقت رد الفعل أو الدقة عند استخدام أجهزة الإدخال التقليدية مثل الماوس ولوحة المفاتيح8،9. وهكذا يلزم بيانات الأداء أكثر تفصيلاً حول إيادل لكفاءة الشاشة للمرضى مع وزارة التجارة والصناعة4.
تحليل الحركية للبيانات التقاط الحركة في الوقت الحقيقي نهج قوية لتوثيق بيانات تفصيلية للأداء المرتبطة بالمهام إيادل كمياً. على سبيل المثال، اللون الأبيض et al. 10 وضع مطبخ ظاهري الذي يلتقط البيانات المشتركة زاوية المشارك أثناء المهام المعيشة اليومية واستخدام البيانات التي تم التقاطها لتقييم فعالية العلاج الطبيعي كمياً. ترير ديمبواديو et al. 11 تطوير بيئة VR غامرة لتقييم أداء الطرف العلوي عند إجراء مهام المعيشة اليومية الأساسية، وأظهر أن تسجيل البيانات الحركية في بيئة الواقع الافتراضي ارتباطاً وثيقا مع المقاييس الوظيفية من الطرف العلوي. يمكن تقديم هذه التحليلات الحركية مع أنظمة التقاط الحركة المزيد من الفرصة لتقييم المريض ضعف الإدراك12بسرعة. إدراج البيانات الحركية مفصلة في الفحص للمرضى الذين يعانون من MCI تحسن كبير في تصنيف المرضى مقارنة بضوابط صحية13.
هنا، نحن تصف وضع بروتوكول لتقييم علم الحركة حركة المعيشة اليومية مع أنظمة التقاط الحركة في بيئة VR غامرة. البروتوكول تضم اثنين من المهام المعقدة عادل: “المهمة 1: سحب المال” (معالجة المعاملات المالية) و “المهمة 2: اتخاذ حافلة” (باستخدام وسائل النقل العام). بينما تم تنفيذ المهام، تتبع نظام التقاط حركة بالموقف والتوجه باليد المهيمنة، ورئيس. وبعد إكمال المهمة 1، جمعت مسار اليد المهيمنة وتتحرك المسافة والوقت لإكمال. في 2 المهام، جمعت المسار الرئيسي وتتحرك المسافة والوقت لإكمال. مقطع النتائج الممثل في هذه المقالة تفاصيل الاختبار الأولية للمرضى مع وزارة التجارة والصناعة (أي، عادل قدرات البصر) مقارنة بضوابط صحية (أيقدرات عادل سليمة).
Protocol
Representative Results
Discussion
نحن تفاصيل بروتوكول قياس حركية لتحركات المعيشة اليومية مع أنظمة التقاط الحركة في بيئة VR غامرة. أولاً، إعداد الإعداد التجريبية الإرشادية لكيفية إعداد، وتعريف المشاركين بالبيئة VR غامرة. ثانيا، قمنا بتطوير مهمتين إيادل موحدة في الواقع الافتراضي. وثالثاً، الخطوة 3 والخطوة 5 في المقطع بروتوك?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ك. س. أ. ل.، والمساهمة على قدم المساواة. وأيد هذا البحث “برنامج بحوث العلوم الأساسية” عبر الوطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) تموله وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل (جبهة الخلاص الوطني-2016R1D1A1B03931389).
Materials
| Computer | N/A | N/A | Computer requirements: – Single socket H3 (LGA 1150) supports – Intel® Xeon® E3-1200 v3, 4th gen. Core i7/i5/i3 processors – Intel® C226 Express PCH – Up to 32GB DDR3 ECC/non-ECC 1600MHz UDIMM in 4 sockets – Dual Gigabit Ethernet LAN ports – 8x SATA3 (6Gbps) – 2x PCI-E 3.0 x16, 3x PCI-E 2.0 x1, and 2x PCI 5V 32-bit slots – 6x USB 3.0 (2 rear + 4 via headers) – 10x USB 2.0 (4 rear + 6 via headers) – HD Audio 7.1 channel connector by Realtek ALC1150 – 1x DOM power connector and 1x SPDIF Out Header – 800W High Efficiency Power Supply – Intel Xeon E3-1230v3 – DDR3 PC12800 8GB ECC – WD 1TB BLUE WD 10EZEX 3.5" – NVIDIA QUADRO K5000 & SYNC |
| Stereoscopic 3D Projector | Barco | F35 AS3D WUXGA | Resolution: – WQXGA (2,560 x 1,600) – Panorama (2,560 x 1,080) – WUXGA (1,920 x 1,200), 1080p (1,920 x 1,080) |
| Stereoscopic Glasses | Volfoni | Edge 1.2 | For further information, visit http://volfoni.com/en/edge-1-2/ |
| Motion Capture Systems | NaturalPoint OptiTrack | 17W | For further information, visit http://optitrack.com/products/prime-17w/ |
| OptiTrack (Motion capture software) | NaturalPoint OptiTrack | Motive 2.0 | For further information, visit https://optitrack.com/downloads/motive.html |
| MiddleVR (Middleware software) | MiddleVR | MiddleVR For Unity | For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/ |
| VRDaemon (Middleware software) | MiddleVR | MiddleVR For Unity | For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/ |
| Unity3D (Game engine) | Unity Technologies | Personal | For further information, visit https://unity3d.com/unity |
Referencias
- Reppermund, S., et al. Impairment in instrumental activities of daily living with high cognitive demand is an early marker of mild cognitive impairment: the Sydney Memory and Ageing Study. Psychol. Med. 43 (11), 2437-2445 (2013).
- Graf, C. The Lawton instrumental activities of daily living scale. Am. J. Nurs. 108 (4), 52-62 (2008).
- Gold, D. A. An examination of instrumental activities of daily living assessment in older adults and mild cognitive impairment. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 34 (1), 11-34 (2012).
- Jekel, K., et al. Mild cognitive impairment and deficits in instrumental activities of daily living: a systematic review. Alzheimers. Res. Ther. 7 (1), 17 (2015).
- Suchy, Y., Kraybill, M. L., Franchow, E. Instrumental activities of daily living among community-dwelling older adults: discrepancies between self-report and performance are mediated by cognitive reserve. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 33 (1), 92-100 (2011).
- Desai, A. K., Grossberg, G. T., Sheth, D. N. Activities of Daily Living in patients with Dementia. CNS drugs. 18 (13), 853-875 (2004).
- Ma, M., Jain, L. C., Anderson, P. . Virtual, augmented reality and serious games for healthcare 1. 68, (2014).
- Allain, P., et al. Detecting everyday action deficits in Alzheimer’s disease using a nonimmersive virtual reality kitchen. J. Int. Neuropsychol. Soc. 20 (5), 468-477 (2014).
- Klinger, E., et al. AGATHE: A tool for personalized rehabilitation of cognitive functions based on simulated activities of daily living. IRBM. 34 (2), 113-118 (2013).
- White, D., Burdick, K., Fulk, G., Searleman, J., Carroll, J. A virtual reality application for stroke patient rehabilitation. ICMA. 2, 1081-1086 (2005).
- Dimbwadyo-Terrer, I., et al. Activities of daily living assessment in spinal cord injury using the virtual reality system Toyra: functional and kinematic correlations. Virtual Real. 20 (1), 17-26 (2016).
- Preische, O., Heymann, P., Elbing, U., Laske, C. Diagnostic value of a tablet-based drawing task for discrimination of patients in the early course of Alzheimer’s disease from healthy individuals. J. Alzheimers. Dis. 55 (4), 1463-1469 (2017).
- Seo, K., Kim, J. K., Oh, D. H., Ryu, H., Choi, H. Virtual daily living test to screen for mild cognitive impairment using kinematic movement analysis. PLOS ONE. 12 (7), e0181883 (2017).
- Albert, M. S., et al. The diagnosis of mild cognitive impairment due to Alzheimer’s disease: Recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease. Alzheimers. Dement. 7 (3), 270-279 (2011).
- . Motive Quick Start Guide Available from: https://optitrack.com/public/documents/motive-quick-start-guide-v1.10.0.pdf (2017)
- Kennedy, R. S., Lane, N. E., Berbaum, K. S., Lilienthal, M. G. Simulator sickness questionnaire: An enhanced method for quantifying simulator sickness. Int. J. Aviat. Psychol. 3 (3), 203-220 (1993).
- Singh, N. B., Baumann, C. R., Taylor, W. R. Can Gait Signatures Provide Quantitative Measures for Aiding Clinical Decision-Making? A Systematic Meta-Analysis of Gait Variability Behavior in Patients with Parkinson’s Disease. Front. Hum. Neurosci. 10, 319 (2016).
- Hernandez, F., et al. Six degree-of-freedom measurements of human mild traumatic brain injury. Ann. Biomed. Eng. 43 (8), 1918-1934 (2015).
- Gamito, P., et al. Cognitive training on stroke patients via virtual reality-based serious games. Disabil. Rehabil. 39 (4), 385-388 (2017).
