Mobila spel-baserade Virtual Reality Program för övre extremiteten Stroke rehabilitering
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att utveckla och tillämpa ett mobila spel-baserad virtuell verklighet program för återvinning av övre extremiteterna dysfunktion hos patienter med stroke. Den aktuella studien visar att mobila programmet är genomförbart och effektivt främjar övre extremiteterna återhämtning hos strokepatienter.
Abstract
Stroke-rehabilitering kräver repetitiva, intensiv och målinriktad terapi. Virtual reality (VR) har potential att uppfylla dessa krav. Spel-baserad terapi kan främja patienternas engagemang i rehabilitering terapi som en mer intressant och en motiverande verktyg. Mobila enheter som smartphones och tablet PC kan ge personlig hembaserad terapi med interaktiv kommunikation mellan patienter och kliniker. I denna studie utvecklades en mobil VR övre extremiteten rehabiliteringsprogram med spelprogram. Resultaten från studien visar att det mobila spel-baserade VR programmet effektivt främjar övre extremiteten återhämtning hos patienter med stroke. Dessutom patienter avslutat två veckors behandling med hjälp av programmet utan biverkningar och var allmänt nöjd med programmet. Denna mobila spel-baserade VR övre extremiteten rehabiliteringsprogram kan ersätta vissa delar av den konventionella terapin som levereras privat av en arbetsterapeut. Detta tidseffektiv, enkelt att implementera och kliniskt effektivt program skulle vara en bra kandidat verktyg för tele-rehabilitering för övre extremiteten återhämtning hos patienter med stroke. Patienter och terapeuter kan samarbeta distans via dessa e-hälsa rehabiliteringsprogram samtidigt minska ekonomiska och sociala kostnader.
Introduction
Stroke är en av de vanligaste orsakerna till neurologiska njurfunktion hos vuxna. Återhämtning från njurfunktion efter en stroke är oftast ofullständig, och cirka 50% av patienterna är kvar med funktionshinder, vilket gör dem beroende av andra1. Särskilt, gör övre extremiteterna dysfunktion stroke överlevande beroende av andra för hjälp med aktiviteter av daily living (ADL)2. Att återvinna den förlorad funktionen i övre extremiteterna kan vara svårare att uppnå än återvänder den normala funktionen av förflyttningar till de nedre extremiteterna. Även om bilaterala nedre extremitet rörelse är oumbärlig för förflyttning, kan patienter utföra ADL med ensidiga övre extremiteten rörelse. Detta leder till ett lärda icke-användning fenomen av den drabbade extremiteten3. Detta fenomen är ett hinder för rehabilitering av övre extremiteten i stroke överlevande. Därför är en enorm mängd forskning inriktad på övre extremiteterna funktion återhämtningen. Studier har belyst betydelsen av omfattande praxis och repetitiva uppgiftsspecifik träning4,5,6.
Virtual reality (VR) teknik har nyligen införts i fältet för rehabilitering7. VR tillåter användare att interagera med en simulerad miljö och få kontinuerlig, omedelbar feedback relaterade till prestanda. VR har potential att tillämpa grundläggande begrepp av Neurorehabilitering hos strokepatienter, såsom intensiv, repetitiva och uppgiftsorienterade utbildning8. Specifikt, kräver icke-uppslukande VR inte hög grafikprestanda eller speciell hårdvara. Icke-uppslukande VR är därför en bra kandidat för att ge en låg kostnad, allestädes närvarande och intressant behandlingsprogram. Tidigare studier används datorer, bildskärmar och särskilda enheter, till exempel konsoler, sensor handskar, joy-sticks och kommersiella spelsystem för icke-uppslukande VR9. Högre uppstartskostnader och tillräckligt utrymme var obligatorisk för att använda sådana system. Billiga verktyg, såsom kommersiella spelenheter, har nyligen använts för att utveckla nya rehabilitering system10,11. Men konsolerna med sensorer i dessa devicesare inte tillräckligt liten och lätt för att bära. Dock behövs att förbättra populariteten av icke-uppslukande VR som en metod för behandling av övre extremiteten efter stroke och att skapa en allestädes närvarande rehabilitering miljö för stroke överlevande, bärbara och billigt verktyg.
Spel-baserad terapi kan dessutom vara ett bra alternativ för stroke rehabilitering. Många patienter klagar att konventionella arbetsterapi (OT) för övre extremiteterna funktion återhämtning är tråkiga och monotona12,13. Ett mer intressant och motiverande verktyg för terapin är därför nödvändigt att främja patienternas engagemang i rehabiliteringsträning. Många studier som involverar användningen av kommersiella spel har genomfört14,15,16. Men spelen som används riktar inte den önska rörelsen av övre extremiteten hos patienter med stroke och de saknar särskild hänsyn till den spasticitet som kan finnas efter en stroke.
Detta dokument beskriver utvecklingen av en mobil spel-baserat VR program och dess användning för patienter som har genomgått en stroke och lider av övre extremiteterna dysfunktion (figur 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Patienter med stroke har oftast funktionshinder relaterade till motoriska funktionsnedsättningar på grund av ofullständig motorisk återhämtning. Sådana funktionshinder, långa restiden till en klinik, eller socioekonomiska svårigheter kan hindra patienternas tillgång till adekvat rehabilitering terapi. En allestädes närvarande healthcare (u-hälsa) program kan vara ett bra alternativ för att undanröja dessa hinder. Som en del av ett sådant u-hälsa program utvecklades ett mobila spel-baserade VR rehabiliteri…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning stöddes av bidrag nr 06-2013-105 från den SK Telecom forskningsfond. Detta arbete stöds av forskningsfonden Soonchunhyang universitet.
Materials
| Galaxy Note 10.0 | Samsung | Galaxy Note 10.0 | Tablet PC |
| Galaxy S2 | Samsung | Galaxy S2 | Smartphone |
| Bluetooth | Bluetooth SIG | Bluetooth | short-distance wireless connection |
| Java | Oracle | Java | programming language |
References
- Segal, M. E., Whyte, J. Modeling case mix adjustment of stroke rehabilitation outcomes. American journal of physical medicine & rehabilitation. 76 (2), 154-161 (1997).
- Gresham, G. E., et al. Residual disability in survivors of stroke–the Framingham study. N Engl J Med. 293 (19), 954-956 (1975).
- Taub, E., et al. Technique to improve chronic motor deficit after stroke. Arch Phys Med Rehabil. 74 (4), 347-354 (1993).
- Richards, L., Pohl, P. Therapeutic interventions to improve upper extremity recovery and function. Clin Geriatr Med. 15 (4), 819-832 (1999).
- Arya, K. N., et al. Meaningful task-specific training (MTST) for stroke rehabilitation: a randomized controlled trial. Top Stroke Rehabil. 19 (3), 193-211 (2012).
- Boyd, L. A., Vidoni, E. D., Wessel, B. D. Motor learning after stroke: is skill acquisition a prerequisite for contralesional neuroplastic change?. Neuroscience letters. 482 (1), 21-25 (2010).
- Laver, K. E., George, S., Thomas, S., Deutsch, J. E., Crotty, M. Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database Syst Rev. (2), CD008349 (2015).
- Saposnik, G., Levin, M., Outcome Research Canada Working, G. Virtual reality in stroke rehabilitation: a meta-analysis and implications for clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
- Lohse, K. R., Hilderman, C. G., Cheung, K. L., Tatla, S., Van der Loos, H. F. Virtual reality therapy for adults post-stroke: a systematic review and meta-analysis exploring virtual environments and commercial games in therapy. PLoS One. 9 (3), e93318 (2014).
- Venugopalan, J., Cheng, C., Stokes, T. H., Wang, M. D. . Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013 35th Annual International Conference of the IEEE. , 4625-4628 (2013).
- Sin, H., Lee, G. Additional virtual reality training using Xbox Kinect in stroke survivors with hemiplegia. Am J Phys Med Rehabil. 92 (10), 871-880 (2013).
- Joo, L. Y., et al. A feasibility study using interactive commercial off-the-shelf computer gaming in upper limb rehabilitation in patients after stroke. Journal of rehabilitation medicine. 42 (5), 437-441 (2010).
- Chang, Y. -. J., Chen, S. -. F., Huang, J. -. D. A Kinect-based system for physical rehabilitation: A pilot study for young adults with motor disabilities. Research in developmental disabilities. 32 (6), 2566-2570 (2011).
- Chen, M. H., et al. A controlled pilot trial of two commercial video games for rehabilitation of arm function after stroke. Clin Rehabil. 29 (7), 674-682 (2015).
- Saposnik, G., et al. Effectiveness of Virtual Reality Exercises in STroke Rehabilitation (EVREST): rationale, design, and protocol of a pilot randomized clinical trial assessing the Wii gaming system. Int J Stroke. 5 (1), 47-51 (2010).
- Saposnik, G., et al. Effectiveness of virtual reality using Wii gaming technology in stroke rehabilitation: a pilot randomized clinical trial and proof of principle. Stroke. 41 (7), 1477-1484 (2010).
- Brunnstrom, S. Motor testing procedures in hemiplegia: based on sequential recovery stages. Phys Ther Sport. 46 (4), 357-375 (1966).
- Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties. Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
- Ma, H. -. I., et al. Effects of virtual reality training on functional reaching movements in people with Parkinson’s disease: a randomized controlled pilot trial. Clinical Rehabilitation. 25 (10), 892-902 (2011).
- Reiterer, V., Sauter, C., Klösch, G., Lalouschek, W., Zeitlhofer, J. Actigraphy-a useful tool for motor activity monitoring in stroke patients. European neurology. 60 (6), 285-291 (2008).
- Gebruers, N., Vanroy, C., Truijen, S., Engelborghs, S., De Deyn, P. P. Monitoring of physical activity after stroke: a systematic review of accelerometry-based measures. Archives of physical medicine and rehabilitation. 91 (2), 288-297 (2010).
