Terapia de Adaptação virtual de Prisma: Protocolo para Validação em Adultos Saudáveis
Summary
Este protocolo experimental demonstra o uso da terapia de adaptação de prismas virtuais (VPAT) em adultos saudáveis e a associação entre VPAT e espectroscopia funcional perto do infravermelho para determinar o efeito do VPAT na ativação cortical. Os resultados sugerem que o VPAT pode ser viável e pode induzir adaptação comportamental semelhante à terapia convencional de adaptação de prismas.
Abstract
Negligência hemiespacial é um prejuízo comum após o Derrame. Está associado a resultados funcionais e sociais ruins. Portanto, uma intervenção adequada é imprescindível para a gestão bem-sucedida da negligência hemiespacial. No entanto, o uso clínico de várias intervenções é limitado na prática clínica real. A terapia de adaptação do prisma é uma das modalidades de reabilitação mais baseadas em evidências para tratar a negligência hemiespacial. Para superar qualquer possível deficiência que possa ocorrer com a terapia prisma, desenvolvemos um novo sistema usando realidade virtual imersiva e câmera de sensoriamento de profundidade para criar uma terapia virtual de adaptação de prismas (VPAT). Para validar o sistema VPAT, projetamos um protocolo experimental que investiga os erros comportamentais e mudanças na ativação cortical através do sistema VPAT. A ativação cortical foi medida por espectroscopia funcional perto do infravermelho (fNIRS). O experimento consistia em quatro fases. Todos os quatro incluíram clicar, apontar ou descansar aplicado sem pessoas saudáveis. Clicar versus apontar foi usado para investigar a região cortical relacionada com a tarefa motora bruta, e apontar com VPAT versus apontar sem VPAT foi usado para investigar a região cortical associada à percepção visuoespacial. Os resultados preliminares de quatro participantes saudáveis mostraram que apontar erros pelo sistema VPAT foi semelhante à terapia convencional de adaptação de prismas. Podem ser necessárias análises posteriores com mais participantes e dados do FNIRS, bem como um estudo em pacientes com AVC.
Introduction
A negligência hemiespacial, que afeta a capacidade de perceber o campo visual hemiespacial contralateral, é uma deficiência comum após o AVC1,2. Embora a reabilitação após a negligência hemiespacial seja importante, devido à sua associação com desfechos funcionais e sociais ruins, a reabilitação é muitas vezes subutilizada na prática clínica real3,4.
Entre as várias abordagens de reabilitação existentes sugeridas para negligência hemiespacial, a terapia de adaptação de prismas (Pa) tem se mostrado eficaz para a recuperação e melhoria da negligência hemiespacial em pacientes com avc subagudo ou crônico5,6,7,8. No entanto, o PA convencional é subutilizado devido a várias desvantagens9,10. Estes incluem 1) alto custo e exigência de tempo devido à lente prisma que precisa ser alterada para ajustar-se ao grau de desvio; 2) a necessidade de configurar materiais adicionais a serem apontados e mascarar a trajetória da mão; e 3) Pa só pode ser usado por pacientes que podem sentar e controlar sua posição de cabeça.
Um estudo recente reproduzindo os efeitos de adaptação no ambiente de realidade virtual (VR) relatou que pode ser possível que a terapia virtual de adaptação de prismas (VPAT) tenha efeitos diferentes dependendo dos subtipos de negligência11. Também foi sugerido que a ativação cortical para Pa pode variar de acordo com lesões cerebrais12. No entanto, pouco se sabe sobre o padrão de ativação cortical visto em PA induzido por VR.
Para superar esses obstáculos e promover o uso de AF em um ambiente clínico, desenvolvemos um novo sistema de terapia pa usando uma tecnologia vr imersiva chamada terapia de adaptação de prismas virtuais (VPAT), através do uso de uma câmera de sensoriamento de profundidade. Projetamos um sistema VR imersivo com a capacidade de fornecer feedback visual sobre a posição de um membro virtual para promover o realinhamento espacial13. Usando essa tecnologia vr imersiva, que imitava o efeito do PA convencional, projetamos um experimento para validar o sistema VPAT em participantes saudáveis.
Ao conduzir nosso protocolo experimental visualizado, investigamos se o novo sistema VPAT pode induzir adaptação comportamental, semelhante à AF convencional. Além disso, gostaríamos de explorar se o sistema VPAT pode induzir a ativação nas regiões corticais associadas à percepção visuoespacial ou recuperação da negligência hemiespacial após o Derrame.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este estudo implementou a terapia de adaptação do prisma usando um movimento de mão traduzido em um ambiente VR. Investigou se o desvio implementado estava causando superação de ângulo e adaptação comportamental, como na terapia convencional de adaptação de prismas.
No resultado médio do erro de apontamento (Figura 5) e no primeiro resultado de erro de apontamento, o erro de apontamento mudou significativamente quando a fase foi trocada. Embora alguns e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi apoiado pelo Fundo nacional de pesquisa hospitalar da Universidade Nacional de Seul (14-2015-022) e pelo Ministério da Indústria do Comércio & Energia (MOTIE, Coreia), Ministério da Ciência e TIC (MSIT, Coreia) e Ministério da Saúde e Bem-Estar (MOHW, Coreia ), no âmbito do Programa de Desenvolvimento Tecnológico para Convergência De IA-Bio-Robô-Medicina (20001650). Gostaríamos de agradecer a Su-Bin Park, Nu-Ri Kim e Ye-Lin Jang por ajudarem a preparar e prosseguir com a filmagem do vídeo.
Materials
| EASYCAP | Easycap | C-SAMS | Platform to accommodate fNIRS optodes |
| Leap Motion 3D Motion Controller | Ultrahaptics | FBA_LM-C01-US | Hand detection device attached HMD |
| Leap Motion VR Developer Mount for VR Headset | Ultrahaptics | VR-UAZ | |
| Matlab R2015a | Mathworks | Programming language running with NIRStar | |
| NIRScout | Medical Technology LLC | NSC-CORE | fNIRS system |
| nirsLAB v201605 | Medical Technology LLC | Software for analyzing data collected with NIRScout | |
| NIRStar 14.1 | Medical Technology LLC | NIRScout Acquisition Software | |
| Occulus Rift DK2 | Occulus | VR HMD | |
| PowerMate USB Multimedia Controller | Griffin Technology | NA16029 | Push Button in task |
| SuperLab 5.0 | Cedrus Corp. | Synchronize the stimulus presentations allied to NIRScout |
References
- Appelros, P., Karlsson, G. M., Seiger, A., Nydevik, I. Neglect and anosognosia after first-ever stroke: incidence and relationship to disability. Journal of Rehabilitation Medicine. 34 (5), 215-220 (2002).
- Buxbaum, L., et al. Hemispatial neglect subtypes, neuroanatomy, and disability. Neurology. 62 (5), 749-756 (2004).
- Jehkonen, M., et al. Visual neglect as a predictor of functional outcome one year after stroke. Acta Neurologica Scandinavica. 101 (3), 195-201 (2000).
- Jehkonen, M., Laihosalo, M., Kettunen, J. Impact of neglect on functional outcome after stroke–a review of methodological issues and recent research findings. Restorative Neurology and Neuroscience. 24 (4-6), 209-215 (2006).
- Mizuno, K., et al. Prism adaptation therapy enhances rehabilitation of stroke patients with unilateral spatial neglect: a randomized, controlled trial. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (8), 711-720 (2011).
- Shiraishi, H., Yamakawa, Y., Itou, A., Muraki, T., Asada, T. Long-term effects of prism adaptation on chronic neglect after stroke. NeuroRehabilitation. 23 (2), 137-151 (2008).
- Yang, N. Y., Zhou, D., Chung, R. C., Li-Tsang, C. W., Fong, K. N. . Rehabilitation interventions for unilateral neglect after stroke: a systematic review from 1997 through 2012. , (2013).
- Rossetti, Y., et al. Prism adaptation to a rightward optical deviation rehabilitates left hemispatial neglect. Nature. 395 (6698), 166-169 (1998).
- Barrett, A., Goedert, K. M., Basso, J. C. Prism adaptation for spatial neglect after stroke: translational practice gaps. Nature Reviews Neurology. 8 (10), 567-577 (2012).
- Maxton, C., Dineen, R., Padamsey, R., Munshi, S. Don’t neglect ‘neglect’-an update on post stroke neglect. International Journal of Clinical Practice. 67 (4), 369-378 (2013).
- Gammeri, R., Turri, F., Ricci, R., Ptak, R. Adaptation to virtual prisms and its relevance for neglect rehabilitation: a single-blind dose-response study with healthy participants. Neuropsychol Rehabilitation. , 1-14 (2018).
- Saj, A., Cojan, Y., Assal, F., Vuilleumier, P. Prism adaptation effect on neural activity and spatial neglect depend on brain lesion site. Cortex. 119, 301-311 (2019).
- Redding, G. M., Wallace, B. Generalization of prism adaptation. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 32 (4), 1006-1022 (2006).
- Caplan, B., Mendoza, J. E. . Encyclopedia of Clinical Neuropsychology. , 928 (2011).
- Kim, W. S., Paik, N. J., Cho, S. . 2017 International Conference on Virtual Rehabilitation (ICVR). , 1-2 (2017).
- Munafo, J., Diedrick, M., Stoffregen, T. A. The virtual reality head-mounted display Oculus Rift induces motion sickness and is sexist in its effects. Experimental Brain Research. 235 (3), 889-901 (2017).
- Merhi, O. . Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. , 2618-2622 (2018).
- Duh, H. B. L., Parker, D. E., Furness, T. A. . Proceedings of 9th International Conference on Human-Computer Interaction. , 5-10 (2018).
- Prothero, J. D., Draper, M. H., Parker, D., Wells, M. The use of an independent visual background to reduce simulator side-effects. Aviation, Space, and Environmental Medicine. 70, 277-283 (1999).
