Medir a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em realidade Virtual
Summary
Nós projetamos um teste de realidade virtual para avaliar as atividades instrumentais de vida diária (IADL) com um sistema de captura de movimento. Propomos uma detalhada análise cinemática para interpretar do participante vários movimentos, incluindo a trajetória, distância em movimento e hora de conclusão para avaliar capacidades IADL.
Abstract
A incapacidade de completar as atividades instrumentais de vida diária (IADL) é um precursor para várias doenças neuropsicológicos. Avaliações baseadas em questionário de IADL são fáceis de usar, mas propenso a viés subjetivo. Aqui, descrevemos um teste de novela de realidade virtual (VR) para avaliar duas tarefas complexas de IADL: manipular transações financeiras e usando transporte público. Enquanto um participante executa as tarefas em uma configuração de VR, uma moção capturar vestígios do sistema, a posição e orientação da mão dominante e cabeça em um sistema de coordenadas cartesianas tridimensional. Dados brutos cinemáticos são recolhidos e convertidos em ‘cinemática medidas de desempenho,’ isto é, movimento trajetória, em movimento de distância e tempo de conclusão. A trajetória de movimento é o caminho de uma parte específica do corpo (por exemplo, mão dominante ou cabeça) no espaço. Movendo a distância refere-se a distância total da trajetória, e tempo de conclusão é quanto tempo levou para completar uma tarefa IADL. Estas medidas cinemáticas poderiam discriminar pacientes com comprometimento cognitivo de controles saudáveis. O desenvolvimento do presente protocolo de medição cinemático permite a detecção de início deficiências cognitivas IADL-relacionados.
Introduction
Atividades instrumentais do diário viver (IADL), tais como manipulação de transações financeiras, utilizando os transportes públicos e cozinhar, são marcadores de médicos desde que requerem múltiplas funções neuropsicológica1. Capacidades IADL prejudicadas, portanto, são consideradas precursores de doenças neurológicas, tais como transtorno cognitivo leve (MCI) e demência2. Revisão global do ouro de IADL tarefas3 indicavam tarefas cognitivamente mais exigentes, tais como gerir as finanças e utilizando os transportes públicos, o primeiro preditor de MCI e demência.
Até à data, as avaliações mais utilizadas de IADL são questionários de auto-relato, informante com base em questionários e avaliações baseadas no desempenho4. Avaliações baseadas em questionário de IADL são de baixo custo e fácil de usar, mas são propensas a viés subjetivo. Por exemplo, quando autorelatórios, os pacientes tendem a over – ou under – estimate suas capacidades IADL5. Da mesma forma, os informadores misjudge capacidades IADL devido a equívocos do observador ou de lacunas de conhecimento4. Assim, avaliações baseadas em desempenho que perguntar aos pacientes para realizar tarefas específicas de IADL tem sido preferidas, embora muitas das tarefas são inadequadas para um ambiente clínico geral6.
Recentemente, estudos de realidade virtual (VR) têm mostrado que esta tecnologia pode ter aplicações importantes em medicina e saúde, que inclui tudo, desde o treinamento de reabilitação para avaliação médica7. Todos os participantes podem ser testados sob as mesmas condições VR, que imitam o mundo real. Por exemplo, Allain et al 8 desenvolveu uma tarefa de fazer café virtual e mostrou que os pacientes com comprometimento cognitivo realizada a tarefa mal. Et al . Klinger 9 desenvolveu outro ambiente VR para envio e tarefas de compras e encontrou uma relação significativa entre o tempo de conclusão da tarefa em VR e resultados dos testes neuropsicológicos. Estudos anteriores de VR de avaliação IADL principalmente concentraram-se em medidas de desempenho simples tais como o tempo de reação ou precisão ao usar dispositivos de entrada convencionais como um mouse e teclado8,9. Dados mais detalhados de desempenho sobre IADL assim, é necessário para a tela eficientemente para pacientes com MCI4.
Análise cinemática de dados de captura de movimento em tempo real é uma poderosa abordagem quantitativamente documentar dados detalhados de desempenho associados IADL tarefas. Por exemplo, branco et al. 10 desenvolveu uma cozinha virtual que captura dados de ângulo conjunta do participante durante as tarefas diárias da vida e usados dados capturados para avaliar quantitativamente a eficácia da terapia física. Dimbwadyo-Terrer et al 11 desenvolveu um ambiente imersivo de VR para avaliar o desempenho de membro superior, quando realizar tarefas básicas de vida diária e mostrou que a cinemáticos dados registrados em um ambiente de VR altamente correlacionado com as escalas funcionais do membro superior. Essas análises de cinemáticas com sistemas de captura de movimento podem fornecer mais oportunidade de avaliar rapidamente impairment cognitive12 de um paciente. Inclusão dos dados cinemáticos detalhados na triagem para pacientes com MCI melhorou significativamente a classificação dos pacientes em comparação com controles saudáveis13.
Aqui, descrevemos um protocolo para avaliar a cinemática dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em um ambiente imersivo de VR. O protocolo composto por duas tarefas complexas de IADL: “tarefa 1: retirar dinheiro” (manipulação de operações financeiras) e “tarefa 2: pegar um ônibus” (transportes públicos). Enquanto as tarefas foram realizadas, um sistema de captura de movimento traçou a posição e orientação da mão dominante e cabeça. Depois de completar a tarefa 1, a trajetória da mão dominante, em movimento de distância e tempo de conclusão foram coletados. Na tarefa 2, foram coletados cabeça trajetória, em movimento de distância e tempo para conclusão. A seção de resultados de representante neste artigo detalha o teste preliminar de pacientes com MCI (i.e., IADL capacidades são prejudicadas) em comparação com controles saudáveis (ou seja, capacidades IADL estão intactas).
Protocol
Representative Results
Discussion
Nós detalhados um protocolo de medição cinemático dos movimentos de vida diária com sistemas de captura de movimento em um ambiente imersivo de VR. Primeiro, a configuração experimental guiada para como configurar, preparar e familiarizar os participantes com o ambiente envolvente do VR. Em segundo lugar, nós desenvolvemos duas tarefas IADL padronizadas em VR. Em terceiro lugar, o passo 3 e passo 5 na seção de protocolo são os passos mais importantes para minimizar a doença VR. Ao configurar os sistemas de ca…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
K.S. e A.L. contribuam igualmente. Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de pesquisa de ciência básica através da nacional Research Foundation de Coreia (NRF) financiado pelo Ministério da ciência, TIC & futuro planejamento (NRF-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 |
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