Virtuelle Prismenanpassungstherapie: Protokoll zur Validierung bei gesunden Erwachsenen
Summary
Dieses experimentelle Protokoll demonstriert den Einsatz der virtual prism adaptation therapy (VPAT) bei gesunden Erwachsenen und die Assoziation zwischen VPAT und funktioneller Nahinfrarotspektroskopie, um die Wirkung von VPAT auf die kortikale Aktivierung zu bestimmen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass VPAT machbar sein könnte und eine ähnliche Verhaltensanpassung wie eine konventionelle Prismenanpassungstherapie induzieren könnte.
Abstract
Hemispatial Vernachlässigung ist eine häufige Beeinträchtigung nach Schlaganfall. Es ist mit schlechten funktionalen und sozialen Ergebnissen verbunden. Daher ist ein angemessenes Eingreifen für eine erfolgreiche Bewältigung der hemispatialen Vernachlässigung unerlässlich. Die klinische Anwendung verschiedener Interventionen ist jedoch in der realen klinischen Praxis begrenzt. Prismanpassungstherapie ist eine der evidenzbasierten Rehabilitationsmodalitäten zur Behandlung von hemispatialer Vernachlässigung. Um mögliche Fehler zu überwinden, die bei der Prismentherapie auftreten können, haben wir ein neues System mit immersiver virtueller Realität und Tiefensensorkamera entwickelt, um eine virtuelle Prismenanpassungstherapie (VPAT) zu erstellen. Um das VPAT-System zu validieren, haben wir ein experimentelles Protokoll entwickelt, das Verhaltensfehler und Änderungen in der kortikalen Aktivierung über das VPAT-System untersucht. Die kortikale Aktivierung wurde durch die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) gemessen. Das Experiment bestand aus vier Phasen. Alle vier beinhalteten Klick, Zeigen oder Ruhe auf Rechtshänder gesunde Menschen angewendet. Klicken versus Zeigen wurde verwendet, um die kortikale Region im Zusammenhang mit der groben Motoraufgabe zu untersuchen, und das Zeigen mit VPAT im Vergleich zum Zeigen ohne VPAT wurde für die Untersuchung der kortikalen Region verwendet, die mit der visuospatialen Wahrnehmung verbunden ist. Die vorläufigen Ergebnisse von vier gesunden Teilnehmern zeigten, dass Die Zeigefehler des VPAT-Systems der konventionellen Prismenanpassungstherapie ähnelten. Weitere Analysen mit mehr Teilnehmern und fNIRS-Daten sowie eine Studie bei Patienten mit Schlaganfall können erforderlich sein.
Introduction
Hemispatial Vernachlässigung, die die Fähigkeit, das kontralaterale hemispatial Gesichtsfeld wahrzunehmen, beeinflusst, ist eine häufige Beeinträchtigung nach Schlaganfall1,2. Obwohl Rehabilitation nach hemispatial Vernachlässigung wichtig ist, aufgrund seiner Verbindung mit schlechten funktionellen und sozialen Ergebnissen, Rehabilitation ist oft in der realen klinischen Praxis nicht ausgelastet3,4.
Unter den verschiedenen bestehenden Rehabilitationsansätzen, die für die hemispatiale Vernachlässigung vorgeschlagen wurden, hat sich die Prismaanpassung (PA) Therapie als wirksam für die Genesung und Verbesserung der hemispatialen Vernachlässigung bei Patienten mit subakutem oder chronischem Schlaganfall5,6,7,8erwiesen. Allerdings ist konventionelle PA aufgrund mehrerer Nachteilenichtausgelastet 9,10. Dazu gehören 1) hoher Kosten- und Zeitaufwand aufgrund der Prismalinse, die geändert werden muss, um sich an den Grad der Abweichung anzupassen; 2) die Notwendigkeit, zusätzliche Materialien einzurichten, auf die gezeigt werden soll, und die Handbahn zu verschleiern; und 3) PA kann nur von Patienten verwendet werden, die sitzen und ihre Kopfposition kontrollieren können.
Eine aktuelle Studie, die die Anpassungseffekte in der Virtual Reality (VR) Umgebung reproduziert, berichtete, dass es möglich sein könnte, dass die Virtual Prism Adaptation Therapy (VPAT) je nach Subtypen der Vernachlässigung unterschiedliche Effekte hat11. Es wurde auch vorgeschlagen, dass kortikale Aktivierung für PA je nach Hirnläsionen variieren kann12. Jedoch, wenig ist über das kortikale Aktivierungsmuster in VR-induzierte PA gesehen bekannt.
Um diese Hindernisse zu überwinden und den Einsatz von PA in einem klinischen Umfeld zu fördern, haben wir ein neues PA-Therapiesystem mit einer immersiven VR-Technologie namens Virtual Prism Adaptation Therapy (VPAT) unter Verwendung einer Tiefensensorkamera entwickelt. Wir haben ein immersives VR-System mit der Fähigkeit entwickelt, visuelles Feedback über die Position einer virtuellen Extremität zu geben, um die räumliche Neuausrichtung zu fördern13. Mit dieser immersiven VR-Technologie, die die Wirkung konventioneller PA nachahmte, haben wir ein Experiment entwickelt, um das VPAT-System bei gesunden Teilnehmern zu validieren.
Durch die Durchführung unseres visualisierten experimentellen Protokolls untersuchten wir, ob das neue VPAT-System eine Verhaltensanpassung induzieren kann, ähnlich wie herkömmliche PA. Darüber hinaus möchten wir untersuchen, ob das VPAT-System die Aktivierung in den kortikalen Regionen induzieren kann, die mit der visuospatialen Wahrnehmung oder der Wiederherstellung der hemispatialen Vernachlässigung nach einem Schlaganfall verbunden sind.
Protocol
Representative Results
Discussion
Diese Studie implementierte die Prismaanpassungstherapie mit einer übersetzten Handbewegung in einer VR-Umgebung. Es wurde untersucht, ob die implementierte Abweichung winkelüberschießende und Verhaltensanpassung verursachte, wie bei der konventionellen Prismenanpassungstherapie.
Im medianen Zeigefehlerergebnis (Abbildung 5) und dem ersten Zeigefehlerergebnis änderte sich der Zeigefehler beim Umschalten der Phase erheblich. Obwohl einige Handerkennungsfehler b…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde vom Seoul National University Bundang Hospital Research Fund (14-2015-022) und vom Ministry of Trade Industry & Energy (MOTIE, Korea), Ministry of Science & ICT (MSIT, Korea) und Ministry of Health & Welfare (MOHW, Korea) unterstützt. ) im Rahmen des Technologieentwicklungsprogramms für die AI-Bio-Robot-Medicine Convergence (20001650). Wir danken Su-Bin Park, Nu-Ri Kim und Ye-Lin Jang für die Unterstützung bei der Vorbereitung und weitermit den Videoaufnahmen.
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
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