Виртуальная prism Адаптация терапия: Протокол для проверки у здоровых взрослых
Summary
Этот экспериментальный протокол демонстрирует использование виртуальной призмы адаптационной терапии (VPAT) у здоровых взрослых и связь между VPAT и функциональной ближней инфракрасной спектроскопии, чтобы определить влияние VPAT на корковую активацию. Результаты показывают, что VPAT может быть осуществимым и может вызвать аналогичную поведенческую адаптацию, как обычная призма адаптации терапии.
Abstract
Гемпространственное пренебрежение является распространенным нарушением после инсульта. Это связано с плохими функциональными и социальными результатами. Поэтому для успешного управления недоверием к ней необходимо адекватное вмешательство. Тем не менее, клиническое применение различных вмешательств ограничено в реальной клинической практике. Prism адаптационная терапия является одним из наиболее доказательных реабилитационных методов для лечения полупространственного пренебрежения. Чтобы преодолеть любой возможный недостаток, который может возникнуть с призма терапии, мы разработали новую систему с использованием погружения виртуальной реальности и глубины зондирования камеры для создания виртуальной призмы адаптации терапии (VPAT). Для проверки системы VPAT мы разработали экспериментальный протокол, исследующий поведенческие ошибки и изменения в корковой активации через систему VPAT. Кортикальная активация измерялась функциональной ближней инфракрасной спектроскопией (fNIRS). Эксперимент состоял из четырех этапов. Все четыре включены нажав, указывая или отдых применяется к правой рукой здоровых людей. Нажав против указывая был использован для исследования корковой области, связанные с валовой двигательной задачи, и указывая с VPAT против указывая без VPAT был использован для исследования корковой области, связанные с visuospatial восприятия. Предварительные результаты четырех здоровых участников показали, что указывая ошибки системы VPAT был похож на обычной призмы адаптации терапии. Дальнейший анализ с большим количеством участников и данные fNIRS, а также исследование у пациентов с инсультом может потребоваться.
Introduction
Гемпространственное пренебрежение, которое влияет на способность воспринимать контралатерациальное поле зрения, является распространенным нарушением после инсульта1,2. Хотя реабилитация после незабвения имеет важное значение, из-за его связи с плохими функциональными и социальными исходами, реабилитация часто недостаточно используется в реальной клинической практике3,4.
Среди различных существующих реабилитационных подходов, предложенных для гемппространственного пренебрежения, призма адаптации (ПА) терапия оказалась эффективной для восстановления и улучшения в состоянии здоровья пренебрежения у пациентов с подострым или хроническим инсультом5,6,7,8. Тем не менее, обычные PA используется из-за нескольких недостатков9,10. К ним относятся 1) высокая стоимость и время требования из-за призмы объектив необходимо изменить, чтобы приспособиться к степени отклонения; 2) необходимость создания дополнительных материалов для укачаний и маскировки траектории движения; и 3) PA может быть использован только пациентами, которые могут сидеть и контролировать свое положение головы.
Недавнее исследование, воспроизводящее эффекты адаптации в виртуальной реальности (VR) окружающей среды сообщили, что это может быть возможным для виртуальной призмы адаптации терапии (VPAT) иметь различные эффекты в зависимости от подтипов пренебрежения11. Было также высказано предположение, что корковая активация для PA может варьироваться в зависимости от поражения мозга12. Тем не менее, мало что известно о корковой активации картины видели в VR-индуцированной PA.
Чтобы преодолеть эти препятствия и содействовать использованию ПА в клинических условиях, мы разработали новую систему PA терапии с использованием иммерсивной технологии VR называется виртуальная призма адаптации терапии (VPAT), с помощью камеры глубины зондирования. Мы разработали иммерсивную систему VR с возможностью обеспечить визуальную обратную связь о положении виртуальной конечности для содействия пространственной перестройки13. Используя эту иммерсивную технологию VR, которая имитировала эффект обычного PA, мы разработали эксперимент для проверки системы VPAT у здоровых участников.
Проводя наш визуализированный экспериментальный протокол, мы исследовали, может ли новая система VPAT вызвать поведенческую адаптацию, похожую на обычную PA. Кроме того, мы хотели бы изучить, может ли система VPAT вызвать активацию в корковых областях, связанных с висуопространственным восприятием или восстановлением гемппространственного пренебрежения после инсульта.
Protocol
Representative Results
Discussion
Это исследование реализовано призма адаптации терапии с использованием переведенных движения рук в среде VR. Оно исследовало ли отклонение снабжено причиняет угол overshooting и поведенческую адаптацию, как в обычной терапии адаптации призмы.
В медианном результате ошибки ук…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано Сеульским национальным университетом Bundang больницы научно-исследовательский фонд (14-2015-022) и Министерство торговли промышленности и энергетики (MOTIE, Корея), Министерство науки и ИКТ (MSIT, Корея), и Министерство здравоохранения и социального обеспечения (MOHW, Корея ) в рамках программы развития технологий для Конвергенции AI-Bio-Robot-Medicine (20001650). Мы хотели бы поблагодарить Су-Бин Парк, Ну-Ри Ким и Е-Лин Джанг за помощь в подготовке и продолжении видеосъемки.
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 |
Referências
- 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).
