Hodnocení validity senzorů pro sledování pohybu u dětí/mládeže s různorodými neuromotorickými schopnostmi (MOCAP)

Problémy v prenatálním vývoji mozku nebo poškození mozku v kojeneckém věku mohou způsobit dětskou mozkovou obrnu (DMO), neprogresivní poruchu spojenou s narušeným pohybem, držením těla a rovnováhou. DMO je nejčastější motorické postižení u dětí, postihující dva až tři děti na každých 1000 narozených.

Ačkoli je DMO trvalé postižení, lze aplikovat ergoterapii a fyzioterapii, aby se pomohlo zlepšit motorické funkce nebo zvládnout příznaky v průběhu času. Přístup k těmto terapiím však může být omezen finančními, časovými a geografickými překážkami. To motivuje zájem o rehabilitační programy prováděné doma. Několik studií vyhodnotilo možnost využití aktivních videoher (AVG) jako doplněk konvenčních osobních rehabilitačních intervencí a zvýšení motivace u dětí. Uživatel interaguje s prostředím v AVG prostřednictvím různých rozhraní pro sledování pohybu s různou složitostí od inerciálních měřicích jednotek (tj. Wii ovladač) až po 3D hloubkové senzory (tj. Microsoft Kinect). Podle metaanalýzy provedené Renem a kol. bylo zjištěno, že AVG zlepšují hrubou motorickou funkci u dětí s DMO.

S ohledem na individuální rehabilitační cíle a schopnosti každého dítěte jsou AVG nejúčinnější, když je lze kalibrovat tak, aby cílily na specifické části těla pro rozvoj motorických dovedností. V ideálním případě by se AVG přizpůsobovaly fyzickému výkonu dítěte stejným způsobem, jako terapeut pozoruje pokrok pacienta a upravuje intenzitu a frekvenci cvičení. Data shromážděná z technologických systémů, jako je optoelektronický systém pro sledování pohybu, mají potenciál sledovat změny v pohybových schopnostech a podporovat sledování pokroku. Zlatý standard optoelektronického snímání pohybu (např. Vicon, Motion Analysis) je pro domácí použití příliš drahý, ale existují nízkonákladové komerční produkty, které jsou pro domácí použití praktické (např. Microsoft Kinect, Orbbec Persee). Zatímco schopnosti těchto zařízení sledovat pohyb jsou dostatečné pro podporu hraní her, není známo, jak přesně sledují pohyby (i) během hraní her a (ii) u dětí s různými motorickými dovednostmi a vzorci. Tyto informace jsou důležité pro ověření použití nízkonákladového optoelektronického sledování pohybu k (i) poskytování kvalitní zpětné vazby a podpoře procvičování terapeutických cvičení (např. do jaké míry mohou tyto systémy rozpoznat a poskytnout zpětnou vazbu na cvičení stejným způsobem jako terapeut?) a (2) sledování změn v motorickém výkonu (tj. do jaké míry lze tyto systémy použít k přesnému kvantifikování a sledování změn v motorických dovednostech?).

Pro zvýšení dostupnosti pro větší populaci dětí s DMO byla v laboratoři Possibility Engineering and Research Lab (PEARL) vytvořena série interaktivních videoher, které sledují rehabilitační cvičení a integrují je do hry. Videohry Bootle Blast (BB) a Bootle Boot Camp (BC) využívají 3D hloubkový senzor Orbbec Persee+. Bootle Blast byl úspěšně pilotován 4 dětmi s DMO po dobu 12 týdnů v jejich domovech a od roku 2017 je používán na klinikách Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital. Dosud bylo sledování těla používáno především k podpoře interakcí dětí ve hrách. Jeho přesnost pro sledování terapeutických cvičení, potenciál pro poskytování kvalitní zpětné vazby a platnost pro kvantifikaci kvalit pohybu (např. dosah, plynulost pohybu, trajektorie pohybu) ještě nebyla stanovena.

Celkovým cílem této studie je stanovit klinickou užitečnost a přesnost systémů pro snímání pohybu bez markerů (např. Orbbec Persee+/Astra 2, Apple LiDAR, 2D kamery + software pro sledování těla) pro sledování terapeutických cvičení a pohybu během hraní her.