Virtual Prisma Anpassningsterapi: Protokoll för validering hos friska vuxna
Summary
Detta experimentella protokoll visar användningen av virtuell prisma anpassningsterapi (VPAT) hos friska vuxna och sambandet mellan VPAT och funktionella nära infraröd spektroskopi för att avgöra effekten av VPAT på när aktivering. Resultaten tyder på att VPAT kan vara möjligt och kan framkalla liknande beteendemässiga anpassning som konventionell prisma anpassningterapi.
Abstract
Hemispatial försummelse är en vanlig försämring efter stroke. Det är förknippat med dåliga funktionella och sociala resultat. Därför är ett adekvat ingripande absolut nödvändigt för en framgångsrik hantering av hemispatial försummelse. Den kliniska användningen av olika interventioner är dock begränsad i verklig klinisk praxis. Prisma anpassningterapi är en av de mest evidensbaserade rehabilitering simiter för att behandla hemispatial försummelse. För att övervinna eventuella brister som kan uppstå med prisma terapi, utvecklade vi ett nytt system med uppslukande virtuell verklighet och djupavsenande kamera för att skapa en virtuell prisma anpassningsterapi (VPAT). För att validera VPAT-systemet utformade vi ett experimentellt protokoll som undersökte beteendefel och förändringar i kortikal aktivering via VPAT-systemet. Kortikal aktivering mättes med funktionell nära infraröd spektroskopi (fNIRS). Experimentet bestod av fyra faser. Alla fyra ingår klicka, peka eller vila tillämpas på högerhänta friska människor. Klicka kontra pekar användes för att undersöka den när området relaterade till bruttomotor uppgift, och pekar med VPAT kontra pekar utan VPAT användes för att undersöka den närområdet i samband med visuospatial perception. De preliminära resultaten från fyra friska deltagare visade att pekar fel av VPAT-systemet liknade den konventionella prisma anpassningterapi. Ytterligare analys med fler deltagare och fNIRS-data, samt en studie på patienter med stroke kan krävas.
Introduction
Hemispatial försummelse, som påverkar förmågan att uppfatta det kontralaterala hemispatiala synfältet, är en vanlig försämring efter stroke1,2. Även rehabilitering efter hemispatial försummelse är viktigt, på grund av dess samband med dåliga funktionella och sociala resultat, rehabilitering är ofta underutnyttjad i verklig klinisk praxis3,4.
Bland de olika befintliga rehabiliteringsmetoder som föreslås för hemispatial försummelse, prisma anpassning (PA) terapi har visat sig vara effektiva för återhämtning och förbättring av hemispatial försummelse hos patienter med subakuta eller kronisk stroke5,6,7,8. Emellertid, konventionell PA är underutnyttjad på grund av flera nackdelar9,10. Dessa inkluderar 1) höga kostnads- och tidskrav på grund av att prismalinsen behöver ändras för att anpassa sig till avvikelsegraden. 2) Behovet av att sätta upp ytterligare material som skall pekas på och maskera handbanan. och 3) PA kan endast användas av patienter som kan sitta och kontrollera huvudet snatta.
En färsk studie som reproducerar anpassningseffekterna i den virtuella verkligheten (VR) miljö rapporterade att det kan vara möjligt för den virtuella prisma anpassningsterapi (VPAT) att ha olika effekter beroende på subtyper av försummelse11. Det föreslogs också att när aktivering för PA kan variera beroende på hjärnskador12. Men lite är känt om det närsomska aktiveringsmönstret som ses i VR-inducerad PA.
För att övervinna dessa hinder och främja användningen av PA i en klinisk miljö, utvecklade vi ett nytt PA terapisystem med hjälp av en uppslukande VR-teknik som kallas virtuell prisma anpassningsterapi (VPAT), med hjälp av en djupavsenande kamera. Vi designade ett uppslukande VR-system med möjlighet att ge visuell feedback om positionen för en virtuell lem för att främja rumslig omjustering13. Med hjälp av denna uppslukande VR-teknik, som härmade effekten av konventionell PA, utformade vi ett experiment för att validera VPAT-systemet hos friska deltagare.
Genom att genomföra vårt visualiserade experimentella protokoll undersökte vi om det nya VPAT-systemet kan framkalla beteendeanpassning, liknande konventionell PA. Dessutom vill vi undersöka om VPAT-systemet kan inducera aktiveringen i de när regioner som är associerade med visuospatial uppfattning eller återhämtning av hemispatial försummelse efter stroke.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denna studie genomförde prisma adaptionterapi med hjälp av en översatt handrörelse i en VR-miljö. Den undersökte om avvikelsen som genomfördes orsakade vinkelöverskridande och beteendemässig anpassning, som i konventionell prisma adaptionterapi.
I medianpekarfelresultatet(figur 5)och det första pekfelresultatet ändrades pekfelet avsevärt när fasen byttes. Även om vissa handigenkänningsfel eliminerades kan det fortfarande finnas falsk identifiering. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna studie stöddes av Seoul National University Bundang Hospital Research Fund (14-2015-022) och av ministeriet för handel industri och energi (MOTIE, Korea), ministeriet för vetenskap och IKT (MSIT, Korea) och ministeriet för hälsa och välfärd (MOHW, Korea ) under Technology Development Program for AI-Bio-Robot-Medicine Convergence (20001650). Vi vill tacka Su-Bin Park, Nu-Ri Kim och Ye-Lin Jang för att hjälpa till att förbereda och fortsätta med videoinspelningen.
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).
