Εικονική Αποκατάσταση by Ostracon

«Θεωρία και κλινικές εφαρμογές της Εικονικής Αποκατάστασης» Βασίλης Πρωτόπαππας, PhD1, Αλέξανδρος Φαλκονάκης MSc2, Αναστάσιος Χόρτης MSc3 1 2

Technology Director Ostracon, www.ostraconmed.com

Managing Director Bionics Hellas, www.bionics-hellas.gr

3Scientific

2013

Associate Bionics Hellas, www.bionics-hellas.gr

Εικονική Πραγματικότητα

Τι είναι Εικονική Πραγματικότητα (Ε.Π.); 



1. 2.

«Ένας τρόπος για να μπορεί ο άνθρωπος να απεικονίζει, να χειρίζεται και να αλληλεπιδρά με Η/Υ και εξαιρετικά πολύπλοκα δεδομένα»1 «Μια προχωρημένη μορφή διεπαφής ανθρώπου – Η/Υ που επιτρέπει στο χρήστη να αλληλεπιδρά και να «εμβυθίζεται» σε ένα εικονικό περιβάλλον (δημιουργημένο από Η/Υ) με νατουραλιστικό τρόπο»2

Πού έχει εφαρμογές; 

Διασκέδαση



Διαφημίσεις



Ιατρική



Άθληση



Άμυνα

Σύντομη ιστορία Ε.Π. Heinlig, 1962

Εξομοιωτές πτήσης, 70’s

Σύντομη ιστορία Ε.Π.

VPL Eyephones, 1987

Σύντομη ιστορία Ε.Π.

VPL Dataglove, 1987

Nintendo Powerglove, 1989

«Τηλε-παρουσία» 

«Τηλε-παρουσία» (Telepresence) είναι η αίσθηση της παρουσίας του χρήστη σε ένα περιβάλλον εκτός του πραγματικού, με τη χρήση τεχνικών μέσων.

«Εμβύθιση» 

Η Εμβύθιση (Immersion) περιγράφει το βαθμό στον οποίο η τεχνολογία που χρησιμοποιείται μπορεί να προσφέρει στις αισθήσεις του χρήστη μια ψευδαίσθηση που είναι:  περιεκτική  ευρεία  περιβάλλουσα  ζωντανή

Παράγοντες που επηρεάζουν την Ε.Π. 1.

«Ζωντάνια» (Vividness): Η δυνατότητα της τεχνολογίας να προσφέρει ένα αισθητηριακά πλούσιο τεχνητό περιβάλλον

«Διαδραστικότητα» (Interactivity):

Ο βαθμός στον οποίο ο χρήστης μπορεί να επηρεάσει τη μορφή ή το περιεχόμενο του τεχνητού περιβάλλοντος

Παράγοντες που επηρεάζουν την Ε.Π.

«Ζωντάνια» 



Εύρος (Breadth) – έχει σχέση με το φάσμα των αισθήσεων που διεγείρονται ταυτόχρονα (ισορροπία, ακοή, αφή, γεύσηοσμή, όραση) Βάθος (Depth) – σχετικά με την ποιότητα της διέγερσης κάθε αίσθησης

«Διαδραστικότητα» 



Ταχύτητα (Speed) – ο ρυθμός εισαγωγής δεδομένων στο τεχνητό περιβάλλον Εμβέλεια (Range) – ο αριθμός των πιθανοτήτων για διαφορετικές ενέργειες ανά πάσα στιγμή Χαρτογράφηση (Mapping) – ο τρόπος με τον οποίο οι ενέργειες του χρήστη συνδέονται με ενέργειες στο τεχνητό περιβάλλον

Τύποι συστημάτων Ε.Κ. 1.

Συστήματα μη-εμβύθισης (non-immersive)

Συστήματα ημι-εμβύθισης (semi-immersive)

Συστήματα πλήρους εμβύθισης (fully immersive)

Συστήματα μη-εμβύθισης 

Επιτραπέζια



Κανονική οθόνη Η/Υ



 

Εισαγωγή δεδομένων με συνηθισμένες συσκευές ή 3-Δ Απλά, χαμηλού κόστους Φτωχή/ καμμία αίσθηση τηλε-παρουσίας

Συστήματα ημι-εμβύθισης 



Η/Υ με γραφικά υψηλής ποιότητας

Μεγάλη οθόνη/ πολλαπλές οθόνες/ προβολή σε μεγάλη επιφάνεια Μέτρια εμβύθιση

Κατάλληλα για πολλαπλούς χρήστες

Συστήματα πλήρους εμβύθισης 



Χρήση Head-Mounted Displays (HMD)

Απαιτείται υψηλότερη υπολογιστική ικανότητα Συνήθως σε συνδυασμό και με άλλες τεχνολογίες (surround sound, απτικά συστήματα, κλπ.) Κόστος!

Πιθανές παρενέργειες

Εικονική Πραγματικότητα και Υγεία

Τι είναι «Εικονική αποκατάσταση» (ΕΑ); «Είναι η παροχή θεραπευτικών παρεμβάσεων, τοπικά ή απομακρυσμένα, με τη χρήση συσκευών και προσομοιώσεων εικονικής πραγματικότητας»

Κατηγοριοποίηση Ε.Α. 

Πληθυσμιακά:  μυοσκελετική  μετά από ΑΕΕ  γνωστική  κ.ά.



Ανάλογα με το πρωτόκολλο αποκατάστασης:  υποβοηθούμενη με τεχνολογίες Ε.Π. (VRaugmented)  αντικαθίσταται από τεχνολογίες Ε.Π. (VRbased)

Κατηγοριοποίηση Ε.Α. 

Ανάλογα με τη θεραπευτική προσέγγιση:  ακολουθώντας ένα κινητικό πρότυπο  παίζοντας ένα παιχνίδι  κ.ά.



Ανάλογα με τη φυσική παρουσία του θεραπευτή:  τοπική  εικονική τηλεαποκατάσταση

Σοβαρά παιχνίδια 

 

Σοβαρά παιχνίδια (serious games). Αφορά τα παιχνίδια σε υπολογιστή στα οποία ο πρωταρχικός σκοπός δεν είναι η διασκέδαση αλλά ένας συγκεκριμένος σκοπός, όπως η παροχή υγείας, εξομοιωτές, εξάσκηση, εκπαίδευση, επιστημονική έρευνα, άμυνα, κ.α.

Υπάρχουν και οι όροι Games for Health, exergames (exercise games) Τα serious games στην αποκατάσταση έχουν (ιδανικά) τα εξής χαρακτηριστικά: 



 

Παραμετροποιήσιμα (ορισμός εύρους κίνησης, πλευράς, κινητικής δυσκολίας, γνωστικής δυσκολίας, σεναρίου, χρόνου θεραπείας) Εξατομικευμένα (αποθήκευση παραμέτρων) και αυτόματη προσαρμογή στις δυνατότητες του ασθενή Καταγραφή (αποτελέσματος, στατιστικών, κ.α.), αξιολόγηση, παρακολούθηση Δεν έχουν ανταγωνιστικό χαρακτήρα. Εάν εμπλέκουν πολλαπλούς παίκτες τότε έχουν συνεργατικό χαρακτήρα (collaborative) All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

Επαυξημένη βιοανάδραση 



Η επαυξημένη βιοανάδραση (augmented biofeedback) συμπληρώνει την βιοανάδραση προσθέτοντας πληροφορία σχετικά και με τον τρόπο εκτέλεσης της λειτουργίας. Επιτυγχάνεται με χρήση προηγμένων τεχνολογιών, όπως τα πολυμέσα, εικονική πραγματικότητα, ρομποτική, και παρουσιάζεται με τη μορφή ασκήσεων, εκπαιδευτικά παιχνίδια, σεναρίων. Η επαυξημένη βιοανάδραση παρέχεται μέσω της  Γνώσης Αποτελέσματος (Knowledge of Results - KR): Η Γνώση Αποτελέσματος αναφέρεται στο αποτέλεσμα της προσπάθειας με αντικειμενικό και ποσοτικό τρόπο  Γνώσης Απόδοσης/Εκτέλεσης (Knowledge of Performance - KP). Η γνώση της εκτέλεσης/απόδοσης είναι υποκειμενική και ασχολείται με τη διαδικασία εκτέλεσης της ενδεδειγμένης κίνησης (πώς πρέπει να εκτελεσθεί σωστά μια κίνηση).

Οφέλη Επαυξημένης βιοανάδρασης 

Γνώση Αποτελέσματος    



Δυνατότητα αυτο-αξιολόγησης της επίδοσης Παροχή κινήτρου στον ασθενή Μικρή ανάγκη για γνωστική προσπάθεια Ξεκάθαροι στόχοι για την εκτέλεση μίας άσκησης

Γνώσης Απόδοσης/Εκτέλεσης    



Συνεργασία του ασθενή Ευκολότερη εκμάθηση της άσκησης/δραστηριότητας Ενεργή παρέμβαση από τον ίδιο τον ασθενή κατά τη διάρκεια της άσκησης Συντονισμός και γνωστική προσπάθεια Πρόληψη αντισταθμιστικών πρότυπων κίνησης

Πλεονεκτήματα Ε.Α. 

 



Εξοπλισμός που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικές ομάδες ασθενών Διαδραστικότητα = κίνητρο



Παρακολούθηση συμμετοχής / καθοδήγηση ασθενή Δεδομένα θεραπείας που καταγράφονται (παρακολούθηση πορείας, έρευνα)



Δυνατότητα αλλαγής μοντέλου θεραπείας 1-1 (κόστος) Απομακρυσμένη πρόσβαση σε δεδομένα (τηλε-συμβουλευτική, τηλε-αποκατάσταση) Κόστος για συστήματα υγείας σε απομακρυσμένες περιοχές

Πλεονεκτήματα Ε.Α. 1. 2.

3. 4.

Περιβάλλοντα «πραγματικής ζωής» Έλεγχος εμφάνισης ερεθισμάτων και αντικειμενική μέτρηση της αντίδρασης Ασφαλής αξιολόγηση επικίνδυνων δραστηριοτήτων Εξατομικευμένο περιβάλλον εκπαίδευσης και γενίκευση εκπαιδευόμενων ικανοτήτων

Βελτιωμένη τυποποίηση πρωτόκολλων αποκατάστασης

Βελτίωση εμπλοκής του χρήστη

Προκλήσεις Ε.Α. 



Κλινική αποδοχή  έλλειψη επαρκών μελετών  φόβος αντικατάστασης του θεραπευτή  έλλειψη εξοικείωσης με την τεχνολογία Κόστος εξοπλισμού



Χρήση εξοπλισμού σε κλινικό περιβάλλον  δυνατότητα απολύμανσης  χρήση από άτομα σε διαφορετικά μεγέθη, ή με δυσμορφίες Τηλε-αποκατάσταση:  ασφάλεια ασθενή  ψυχολογικοί παράγοντες

Η σημασία της Ε.Π. στην αποκατάσταση 



«… τα πλεονεκτήματα του συνδυασμού εικονικής πραγματικότητας και παρεμβάσεων αποκατάστασης μπορούν να είναι εκτεταμένα…»

(Απαιτείται έρευνα) «για να προσδιορίσει την αποτελεσματικότητα των τεχνικών εικονικής πραγματικότητας, τόσο στη φυσική ιατρική & αποκατάσταση, όσο και σε εφαρμογές που επιδρούν άμεσα στις ζωές ατόμων με αναπηρίες»

Εφαρμογές Ε.Π. στην αποκατάσταση  



Αντικειμενική αξιολόγηση γνωστικών δεξιοτήτων Παρεμβάσεις αποκατάστασης γνωστικών δεξιοτήτων και εκπαίδευση Επαγγελματική και κοινωνική επανεκπαίδευση σε ελεγχόμενο περιβάλλον Εκπαίδευση ατόμου και οικογένειας σε κινητικές ή γνωστικές δεξιότητες

Παράγοντες κόστους-όφελους Ε.Α. 



Καταλληλότητα:  είναι κατάλληλη για τη συγκεκριμένη ομάδα;  πιθανότητα για παρενέργειες;  καταλληλότητα για το επιθυμητό αποτέλεσμα;  μήπως υπάρχει απλούστερος τρόπος; Ατομικοί παράγοντες:  ποιο είναι το κατάλληλο επίπεδο «εμβύθισης» για κάθε εφαρμογή;  μπορεί ο χρήστης να αλληλεπιδράσει αποτελεσματικά με το εικονικό περιβάλλον;  τα αποτελέσματα της αξιολόγησης & θεραπείας μεταφέρονται στον πραγματικό κόσμο;

Παράγοντες κόστους-όφελους Ε.Α. 

Δεοντολογία:  πιθανότητα για αρνητικές ψυχολογικές επιπτώσεις σε συγκεκριμένες κλινικές ομάδες;  πιθανότητα για δυσπροσαρμοστικές αντιδράσεις / συμπεριφορές σε συγκεκριμένες κλινικές ομάδες;

Εικονική Αποκατάσταση και άλλες τεχνολογίες

Συστήματα εντοπισμού κίνησης (Motion tracking systems) 

Μη-Οπτικά, με αισθητήρες:  αδρανειακούς  ηλεκτρομαγνητικούς  υπερήχων  άλλους

Συστήματα εντοπισμού κίνησης 

Οπτικά συστήματα με δείκτες (markers)



Οπτικά συστήματα χωρίς δείκτες (marker-free)

Συστήματα εντοπισμού κίνησης

Ρομποτικά αποκατάστασης 

Αλγόριθμοι ελέγχου του ρομποτικού:1  υποβοήθησης (assistive control)  πρόκλησης (challenge-based control)  απτικής προσομοίωσης (haptic simulation)  προπόνηση χωρίς φυσική επαφή (non-contacting coaches)

Συμβολή εικονικής αποκατάστασης στην παροχή υψηλής ποιότητας αποκατάστασης

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΥΨΗΛΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΝΕΥΡΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Οι ειδικοί θεωρούν ότι ο μόνος ρεαλιστικός τρόπος παροχής υψηλής ποιότητας υπηρεσιών που ευθυγραμμίζονται με τα τρέχοντα επιστημονικά δεδομένα χωρίς την αύξηση του κόστους θεραπείας είναι [1-5]:  Η εφαρμογή πρωτοκόλλων όπως η εξαναγκαστικά προκαλούμενη κινητική θεραπεία (CIMT)  H δυνατότητα προγραμμάτων ομαδικής θεραπευτικής άσκησης και τηλε-αποκατάστασης  Η χρήση κατάλληλων συσκευών που επιτρέπουν στους ασθενείς να ασκούνται μόνοι τους (υπό κατάλληλη επιτήρηση)  Ο συνδυασμός περισσότερων της μίας νέων τεχνολογιών, όπως π.χ. ηλεκτροδιέγερση με εικονική πραγματικότητα ή/και ρομποτική

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (συνέχεια)  Η εφαρμογή προγραμμάτων που περιλαμβάνουν εντατική, επαναλαμβανόμενη, διαδραστική, στοχοποιημένη εκπαίδευση  Η αύξηση του κινήτρου, προσοχής και συμμόρφωσης του ασθενή με την ενδεδειγμένη θεραπευτική παρέμβαση, εντοπίζοντας τους παράγοντες που συντελούν στη μειωμένη συμμετοχή του (χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως π.χ. παιχνίδια και επαυξημένη ανατροφοδότηση).

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (συνέχεια) ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΑΡΧΕΣ ΕΜΠΕΙΡΙΚΑ-ΕΞΑΡΤΩΜΕΝΗΣ ΝΕΥΡΟΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Οι δέκα αρχές της εμπειρικά-εξαρτώμενης νευροπλαστικότητας [6] :  Use It or Lose It Αποτυχία να οδηγηθούν συγκεκριμένες λειτουργίες του εγκεφάλου μπορεί να οδηγήσει σε λειτουργική υποβάθμιση.  Use It and Improve It Εκπαίδευση που οδηγεί μια συγκεκριμένη λειτουργία του εγκεφάλου μπορεί να οδηγήσει σε βελτίωση της λειτουργίας αυτής.

 Specificity Η φύση της εκπαιδευτικής εμπειρίας υπαγορεύει την φύση της πλαστικότητας.  Repetition Matters Η πλαστικότητα απαιτεί επαρκή επανάληψη. All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (συνέχεια) ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΑΡΧΕΣ ΕΜΠΕΙΡΙΚΑ-ΕΞΑΡΤΩΜΕΝΗΣ ΝΕΥΡΟΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ  Intensity Matters Η πλαστικότητα απαιτεί επαρκή ένταση της εκπαίδευσης.  Time Matters Διαφορετικές μορφές πλαστικότητας συμβαίνουν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης.  Salience Matters Η εκπαιδευτική εμπειρία πρέπει να είναι αρκετά σημαντική για την πρόκληση πλαστικότητας.  Age Matters Η εκπαιδευτικά-προκαλούμενη πλαστικότητα εμφανίζεται πιο εύκολα στους νεότερους εγκεφάλους. All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (συνέχεια) ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΑΡΧΕΣ ΕΜΠΕΙΡΙΚΑ-ΕΞΑΡΤΩΜΕΝΗΣ ΝΕΥΡΟΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ  Transference Η πλαστικότητα που προκύπτει σε μία εκπαιδευτική εμπειρία μπορεί να βελτιώσει την απόκτηση παρόμοιων συμπεριφορών.  Interference Η πλαστικότητα που προκύπτει από μία εκπαιδευτική εμπειρία μπορεί να παρεμβαίνει στην απόκτηση άλλων συμπεριφορών.

Κριτήρια για επαγγελματίες στην αποκατάσταση

Κριτήρια Επιλογής ΕΑ από Επαγγελματίες Αποκατάστασης 

Κριτήρια επαγγελματιών για την επιλογή συστημάτων ΕΑ:  χρησιμότητα (utility)  χρηστικότητα (usability)  αποτελεσματικότητα (effectiveness)  Αποδοχή (acceptability)  αρέσκεια (likeability)  Κόστος  Ανθρώπινοι παράγοντες περιλαμβάνουν:  

Κριτήρια Επιλογής: Χρησιμότητα Χρησιμότητα 

Αφορά την αντιστοίχηση μεταξύ αναγκών και απαιτήσεων χρήστη και λειτουργία/λειτουργικότητα του συστήματος.  Παράδειγμα: οι κονσόλες παιχνιδιών (Nintendo Wii, Kinect, κτλ) είναι υλόποιημένες για διασκέδαση, γυμναστική και ΟΧΙ αποκατάσταση. Δεν αποτελούν ιατρικά προϊόντα.

Κριτήρια Επιλογής: Χρηστικότητα Χρηστικότητα 



Αναφέρεται στην δυνατότητα και ευκολία του χρήστη να κάνει χρήση του συστήματος στην πράξη, δηλ. στο περιβάλλον και για τους χρήστες που απευθύνεται. Στην ΕΑ, αφορά τους θεραπευτές και τους ασθενείς σε κλινικά περιβάλλοντα, το σπίτι, κτλ).

Κριτήρια Επιλογής: Αποτελεσματικότητα, Αποδοχή Αποτελεσματικότητα  Στην ΕΑ αναφέρεται κυρίως στην κλινική αποτελεσματικότητα, δηλ. πόσο καλά δουλεύει θεραπευτικά στην πράξη.  Η σημασία της ύπαρξης κλινικής τεκμηρίωσης της αποτελεσματικότητας (evidence based rehabilitation) θα πρέπει σαφώς να είναι ένα κριτήριο επιλογής ενός συστήματος ΕΑ από έναν επαγγελματία  Συχνά συγχέεται με την Αποδοτικότητα (efficacy) η οποία εκφράζει πόσο καλά απέδωσε στις κλινικές μελέτες και συνδέεται με πιο ποσοτικούς δείκτες, όπως χρόνος, προσπάθεια, ασφάλεια, σύγκριση άλλες θεραπείες, κόστος, κ.α.. Αποδοχή  Αναφέρεται στο κατά πόσο εκπληρώθηκαν οι απαιτήσεις του χρήστη (επαγγελματία, ασθενή) κατά την υλοποίηση του συστήματος.  Η αποδοχή είναι σε άμεση εξάρτηση με την χρηστικότητα και χρησιμότητα συστήματος και αφορά στο κατά πόσο θα ενσωματωθεί στην ρουτίνα του επαγγελματία.

Κριτήρια Επιλογής: Αρέσκεια, Κόστος Αρέσκεια  Αναφέρεται στην αξιολόγηση της συναισθηματικής επίδρασης.  Παράδειγμα: Το Nintendo Wii προσφέρει ανταγωνιστικά (ψυχαγωγικά) παιχνίδια ή προγράμματα γυμναστικής. Στα ανταγωνιστικά παιχνίδια όπου ΠΑΝΤΑ ο στόχος είναι να ξεπεράσει ο παίκτης τον αντίπαλο, ο ασθενής μπορεί να λάβει αρνητικό feedback. Αυτό μπορεί να έχει αντίκτυπο στο πόσο αρέσει το σύστημα στον χρήστη. Κόστος 

Αναφέρεται στο οικονομικό κόστος καθώς και στις συνέπειες σε κοινωνικό και οργανωτικό επίπεδο (π.χ. στο σύστημα υγείας).  Παράδειγμα: Εάν ο ασθενής τραυματιστεί κάνοντας χρήση ενός μη ιατρικού συστήματος, οι επιπτώσεις θα βαρύνουν τον επαγγελματία που χρησιμοποιεί μια συσκευή που δεν είναι ιατρική συσκευή για άλλο σκοπό – Αυτό δεν ισχύει για ιατρικές συσκευές, εφόσον χρησιμοποιήθηκαν σύμφωνα με τις ενδείξεις όπου οι συνέπειες βαρύνουν τον κατασκευαστή. All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

Ανθρώπινοι Παράγοντες στην Ε.Α. 

Από όλους τους ανθρώπινους παράγοντες, περιοριζόμαστε μόνο στην υγεία και ασφάλεια  Άμεσες επιπτώσεις 



Ατομικό επίπεδο. Π.χ. τα μάτια βρίσκονται κοντά στα Head Mounted Displays (HMDs), οπτικές παρενέργειες μετά την έκθεση στην ΕΠ, κτλ Μακροσκοπικές: Cybersickness, τραυματισμοί, πτώσεις, παράπονα ασθενών, επιληψία, κ.α.

Ανθρώπινοι Παράγοντες στην Ε.Α. 

Έμμεσες επιπτώσεις μετά από κάποιο χρονικό διάστημα (aftereffects) 

 

Επιπτώσεις σε επίπεδο φυσιολογίας (postural ataxia, μειωμένος οπτικοκινητικός συντονισμός, διαταραχές, ισορροπίας, σύνδρομα επαναλαμβανόμενης καταπόνησης (repetitive stress injuries), κ.α. Επιπτώσεις σε ψυχολογικό επίπεδο

Οι παρενέργειες σε άμεσο μακροσκοπικό και έμμεσο επίπεδο από τη χρήση συστημάτων εικονικής πραγματικότητας δεν πρέπει να υπάρχουν σε συστήματα που είναι υλοποιημένα ως ιατρικές συσκευές.

Εφαρμογές - Παραδείγματα

Συστήματα βασισμένα σε Φυσικές Διεπαφές 

Φυσικές διεπαφές (Natural User Interfaces) αναφέρονται στην αλληλεπίδραση με υπολογιστή με μη εμφανή μέσα. Η τεχνολογία στηρίζεται κυρίως στην αναγνώριση κινήσεων (gesture recognition) με κάμερες βάθους (π.χ. Kinect, Softkinetic, κτλ)

Συστήματα βασισμένα σε 2Δ συμβατικές κάμερες 58



Απλά 2Δ παιχνίδια όπου ασθενής μετακινεί το ένα ή δύο χέρια του σύμφωνα με εικονικά αντικείμενα με χρήση απλής 2Δ συμβατικής κάμερας.

Timocco – Σύστημα για κινητική & γνωστική αποκατ. άνω άκρων & κορμού



Χαρακτηριστικά:  Σύστημα ανίχνευσης των κινήσεων με απλή κάμερα Η/Υ  Λογισμικό με >40 παιχνίδια σχεδιασμένα για: εγκ. παράλυση, ΔΕΠΥ, αυτισμό, αναπτυξιακή δυσλειτουργία κιν. συντονισμού, διάχυτες αναπτυξ. διαταραχές, κ.ά.  Παραμετροποίηση των παιχνιδιών ανάλογα με την κινητική ή γνωστική δεξιότητα που θέλει να επανεκπαιδεύσει ο Φ/Θ, Ε/Θ, λογοπεδικός, ψυχολόγος, ειδικός παιδαγωγός, κλπ.

Συστήματα βασισμένα σε κάμερες βάθους 

Συστήματα βασισμένα στο Kinect

Virtual Rehab

Kinelabs

Συστήματα βασισμένα σε κάμερα βάθους 



SilverFit - Σύστημα θεραπευτικών ασκήσεων σε γηριατρικό πληθυσμό (βασισμένo σε τεχνολογία softkinetics) 8 Ασκήσεις όρθιας θέσης και βάδισης για την  πρόληψη γηριατρικών προβλημάτων  Αντιμετώπιση και εκπαίδευση ισορροπίας σε νευρολογικές παθήσεις και ορθοπαιδικά προβλήματα Παραμετροποιήσιμες σε κάθε ασθενή και για κάθε κατηγορία πάθησης και αυτόματα προσαρμοζόμενες στην επίδοση

Συστήματα βασισμένα σε αδρανειακούς αισθητήρες (inertial sensors)

Valedo - σύστημα αντιμετώπισης παθήσεων σπονδυλικής στήλης σε εικονικό περιβάλλον • Αποτελείται από ειδικό λογισμικό, οθόνη (ή προβολέα) και 2 Bluetooth αδρανειακούς αισθητήρες (επιταχυνσιόμετρα και γυροσκόπια) • Ο ασθενής εκτελεί κατάλληλες κινήσεις της σπονδυλικής στήλης (με σταθερή λεκάνη) ώστε να επιτύχει τους στόχους του παιχνιδιού/δραστηριότητα σε εικονικό περιβάλλον. All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

Σύστημα iCTuS 63 

Αισθητήρες κάμψης/έκτασης, επιταχυνσιόμετρα ενσωματωμένους σε γάντια



Κάμερες για οπτική παρακολούθηση θέσης



Απτικές διεπαφές (ανάδραση μέσω μικρο-δονήσεων)



Λογισμικό για θεραπεία 

Αλληλεπίδραση με αντικείμενα σε περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας (προσομοίωση σύλληψης αντικειμένων)

HandTutor - Επανεκπαίδευση λεπτής κινητικότητας Το σύστημα HandTutor1 αποτελείται από:  Γάντι με αισθητήρες σε δάχτυλα & καρπό καταγραφής κινηματικών δεδομένων.  Ειδικό λογισμικό για αξιολόγηση κινητικής κατάστασης  Ειδικό θεραπευτικό λογισμικό με επαναλήψιμες, στοχο-κατευθυνόμενες ασκήσεις με τη μορφή παιχνιδιών και χρήση επαυξημένης βιοανατροφοδότησης

1. Carmeli E, 2011

Σύστημα E-Link (Biometrics) 



Αισθητήρες θέσης, μετατόπισης, γωνίας, δύναμης (αξονικής και στρέψης), πίεσης, κτλ. Λογισμικό:  Αξιολόγησης εύρους κίνησης και δύναμης  Θεραπείας (με τη μορφή παιχνιδιών)

Able-X – Σύστημα για αποκατάστααη άνω άκρου μετά από ΑΕΕ



Χαρακτηριστικά:  Ασύρματο 3Δ χειριστήριο για μονόπλευρη/ αμφίπλευρη εξάσκηση άνω άκρου  Λογισμικό με παιχνίδια και δοκιμασίες, σχεδιασμένα για κινητικές & γνωστικές δεξιότητες στην αποκατάσταση μετά από ΑΕΕ / ΚΕΚ

ReJoyce – Σύστημα Λειτουργικής Αξιολόγησης & Αποκατάστασης Α.Α.



Χαρακτηριστικά:  Βραχίονας με πολυ-χειριστήριο που παρακολουθεί τόσο τις λεπτές κινήσεις της άκρας χειρός, όσο και τις αδρές κινήσεις του άνω άκρου  Λογισμικό με αυτοματοποιημένη, ταχεία δοκιμασία αξιολόγησης της λειτουργικότητας του άνω άκρου – επικυρωμένη σε σχέση με το ARAT  Παραμετροποιήσιμα θεραπευτικά παιχνίδια με έμφαση στις λειτουργικές κινήσεις του άνω άκρου, που μιμούνται τις δραστηριότητες καθημερινής ζωής (ΔΚΖ) All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

Λειτουργικές Ασκήσεις με συσκευές ArmTutor, LegTutor και 3DTutor Συσκευές για την εκτέλεση λειτουργικών ασκήσεων ιδιοδεκτικότητας με τα κάτω άκρα (LegTutor), άνω άκρα (ArmTutor) και με τα άκρα, κορμό και κεφαλή (3DTutor). Περιλαμβάνουν:  3Δ επιταχυνσιόμετρα και γυροσκόπια για την παρακολούθηση κινήσεων κάθε άρθρωσης στον 3Δ χώρο.  Χρήση ίδιου ειδικού λογισμικού με το HandTutor για παροχή λειτουργικών ασκήσεων με τη μορφή παιχνιδιών.

Gloreha – Ρομποτικό σύστημα άκρας χειρός



Χαρακτηριστικά:  Εύκαμπτος νάρθηκας & γάντι που προσαρμόζονται σε διαφορετικά μεγέθη χεριού και αφήνουν ελεύθερη την παλαμιαία επιφάνεια για τη σύλληψη αντικειμένων  Δεν καθηλώνεται το άνω άκρο σε προκαθορισμένη θέση  Λογισμικό με ποικιλία λειτουργικών ασκήσεων, που περιλαμβάνουν ολοκληρωμένες, λειτουργικές κινήσεις συνδυασμών των δαχτύλων  Παρακολούθηση της κίνησης στην οθόνη του Η/Υ (αρχές “mirror therapy”)  Παθητική κινητοποίηση / δυνατότητα συμμετοχής του ασθενή All rights reserved by Ostracon and Bionics Hellas - Απαγορεύεται η χρήση και αναπαραγωγή του περιεχομένου χωρίς της αναφορά της πηγής

Σύστημα Amadeo (Tyromotion)    

Αισθητήρες κίνησης και δύναμης (σε 1 διάσταση) Μηχανισμός κίνησης με μεταβλητή αντίσταση Λογισμικό για αξιολόγηση και αποκατάσταση (με τη μορφή παιχνιδιών) Ο ασθενής κάνει παθητική ή ενεργητική κίνηση.

Ρομποτικό Σύστημα InMotion 71 



 

• •

InMotion 2.0 για ώμο/αγκώνα (βασισμένο στο πρώτο ρομποτικό σύστημα, το MIT Manus από το 1995) Διαδραστική λειτουργία. Έχει μηχανισμούς κίνησης που υποβοηθούν το ασθενή, ανάλογα με την προσπάθεια, είτε δίνοντας τη σωστή τροχιά ή μεταβάλλοντας την αντίσταση. Κίνηση μόνο σε ένα επίπεδο. Πολυετής έρευνα και πληθώρα κλινικών δοκιμών Εμπορικά διαθέσιμο στην Αμερική

Ρομποτικό Σύστημα ReoGo 72



Επιτρέπει την εκτέλεση 3Δ κινήσεων μέσω της διεπιφάνειας λαβής για το άνω άκρο. Περιλαμβάνει λογισμικό με 3Δ γραφικά για την εκτέλεση ασκήσεων ή τη δημιουργία νέων 5 τρόποι λειτουργίας (καθοδηγούμενος, υποβοηθούμενος, ελεύθερος, κ.α.)

Σύστημα Intelliarm4 (Rehabtek) 73



Ρομποτικό σύστημα με 4 βαθμούς ελευθερίας (αγκώνας και ώμος αλλά όχι καρπός). 2Δ αλλά και 3Δ κίνηση των άκρων. Εμπορικά διαθέσιμο και κλινικές δοκιμές σε εξέλιξη

Ρομποτικό Άνω Άκρου Armeo 



To ArmeoSpring είναι ένα εργονομικό εξωσκελετικό σύστημα άνω άκρου με ενσωματωμένα ελατήρια πο αποφορτίζουν μερικός το βάρος και επιτρέπουν ενεργητικές ασκήσεις στο 3Δ χώρο. Το εξωσκελετικό ArmeoPower βασίστηκε στο ρομποτικό ARMΙΝ του ETH Zurich Μηχανισμούς κίνησης 6 βαθμών ελευθερίας για έλεγχο κίνησης σε ώμο, αγκώνα, πρηνισμό/υπτιασμό και κάμψη/έκταση καρπού Παρέχει επαυξημένη βιοανάδραση

Συμπεράσματα 75

 

Εικονική Αποκατάσταση – Πολύτιμο εργαλείο στην αποκατάσταση. Υποστηρικτικό μέσο θεραπευτικής διαδικασίας σε συνδυασμό με τα παραδοσιακά προγράμματα αποκατάστασης. 

 

Εξατομίκευση και προσαρμογή της αποκατάστασης βάσει της πορείας του ασθενή Αυτοματοποίηση και επαναληψιμότητα Ενσωμάτωση στο λογισμικό τους των πλέον σύγχρονων προσεγγίσεων νευροαποκατάστασης



Δυνατότητα κατ’ οίκον θεραπείας (σε ορισμένα συστήματα)



Δυνατότητα ποσοτικής και αντικειμενικής αξιολόγησης

Συμπεράσματα 76



Τα περισσότερα συστήματα εικονικής αποκατάστασης μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ιδιωτικά ιατρεία, φυσικοθεραπευτήρια, εργοθεραπευτήρια, μικρά Κέντρα, ακθώς το κόστος είναι ιδιαίτερα προσιτό και δεν απαιτούν ιδιαίτερη εκπαίδευση χρήσης. Με την καθοδήγηση και επίβλεψη του θεραπευτή ορισμένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο σπίτι Για τα περισσότερα ρομποτικά συστήματα απαιτείται εξειδικευμένo προσωπικό και το κόστος είναι υψηλό και μπορεί να υποστηριχθεί κυρίως από Κέντρα Αποκατάστασης

Βιβλιογραφία 

Burdea, G. (2003) 'Virtual rehabilitation--benefits and challenges.', Methods Inf Med, 42(5), 519-23.



Burdea, G. and Coiffet, P. (2003) Virtual Reality Technology, 2nd ed., Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.



Fernando, T., Murray, N., Gautier, G., Mihindu, S., Loupos, K., Gravez, P. C., Hoffmann, H., Blondelle, J., Di Marca, S., Fontana, M., Cellary, W., Aked, R., Garcia-Berdones, C., Reyes-Lecuona, A., Marin, M., Perez, J., Fabbri, M. and Lichau, D. (2006) State of the art in VR, Intuition Network of Excellence. Kleim, J. and Jones, T. (2008) 'Principles of experience-dependent neural plasticity: Implications for rehabilitation after brain damage', Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 51, S225–239.



Kwakkel, G. and Magnus, R. (2009) 'Intensity of practice after stroke: More is better', Schweizer Archiv für Neurologie und Psychiatrie, 160(7), 295-298.



Langhorne, P., Coupar, F. and Pollock, A. (2009) 'Motor recovery after stroke: a systematic review', Lancet Neurology, 8(8), 741-754.



Lewis, C. and Griffin, M. (1997) 'Human factors consideration in clinical applications of virtual reality', Stud Health Technol Inform, 44, 35-56.



 



Reinkensmeyer, D., Lum, P. and Winters, J. (2002) 'Emerging Technologies for Improving Access to Movement Therapy Following Neurologic Injury' in Winters, J., Robinson, C., Simpson, R. and Vanderheiden, G., eds., Emerging and Accessible Telecommunications, Information and Healthcare Technologies: Engineering Challenges in Enabling Universal Access, IEEE Press, 136-150. Schultheis, M. and Rizzo, A. (2001) 'The Application of Virtual Reality Technology for Rehabilitation', Rehabilitation Psychology, 46(3), 296-311. Shackel, B. (1991) 'Usability-Context, Framework, Definition, Design and Evaluation' in Shackel, B. and Richardson, S., eds., Human Factors for Informatics Usability, Cambridge, UK: Cambridge University Press. Slater, M. and Wilbur, S. (1997) 'A Framework for immersive virtual environments (FIVE): Speculations on the role of', Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 6, 603 - 616.



Steuer, J. (1992) 'Defining virtual reality: dimensions determining telepresence.', Journal of Communication, 42(4), 73-93.



Zhu, H. and Hu, H. (2008) 'Human motion tracking for rehabilitation-A survey', Biomedical Signal Processing and control, 3(1), 1-18.



Maas E., Robin D, Hula S, Freedman S. Wulf G, Ballard K., Schmidt R. (2008) ‘Principles of Motor Learning in Treatment of Motor Speech Disorders’, Am J Speech Lang

Pathol;17;277-298 



Huber M, Rabin B, Docan C, Burdea G, AbdelBaky M, Golomb M. (2010) ‘Feasibility of Modiﬁed Remotely Monitored In-Home Gaming Technology for Improving Hand Function in Adolescents With Cerebral Palsy’ IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION TECHNOLOGY IN BIOMEDICINE, VOL. 14, NO. 2. Burdea GC, Cioi D, Martin J, Fensterheim D, Holenski M. (2010). ‘The Rutgers Arm II rehabilitation system--a feasibility study’ IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2010

Oct;18(5):505-14. 

Carmeli E, Peleg S. Bartur G., Elbo E, Vatine J. (2011) ‘”HandTutor Enhanced Hand Rehabilitation after Stroke — A Pilot Study” Physiother. Res. Int. 6(4):191-200.

Ευχαριστούμε!