Optisen virtausnopeuden manipuloinnin ja upotustason vaikutus ihmisten kävelykuvioon aivohalvauksen jälkeen

OPINTUSUUNNITTELU

Tämä tutkimus on kokeellinen, 2-ryhmäinen, monikeskuskoe, jossa ihmiset aivohalvauksen jälkeen ja terveet ihmiset suorittavat 2 erilaista juoksumatolla kävelyä. 2 istuntoa suoritetaan 2 erillisenä päivänä 10 päivän sisällä. Molemmat istunnot ovat identtisiä, vain optisen virtausnopeuden manipulointiin käytetty VR-järjestelmä eroaa. Kahden istunnon järjestys ja optisen virtauksen nopeuden käsittely satunnaistetaan.

MATERIAALIT

GRAIL-järjestelmä: Gait Real-time Interactive Lab (GRAIL) on integroiva liikkeenkaappausjärjestelmä, joka koostuu 10 optisesta liikekamerasta (Vicon Inc., Oxford, UK), kaksoishihnajuoksumatosta integroiduilla voimalevyillä ja 180 asteen sylinterimäisestä projektiosta näyttöjärjestelmä ja D-Flow-ohjelmisto (Motekforce Link, Amsterdam, Alankomaat). GRAIL-järjestelmän juoksumatolla on kaksi tilaa: kiinteä kävelynopeus tai omavahti. Tässä tutkimuksessa juoksumatto on omavauhtiinen, mikä tarkoittaa, että potilas hallitsee ja voi valita kävelynopeuden. Juoksumatto seuraa potilaan kävelynopeutta, jolloin potilas voi aloittaa, pysähtyä ja muuttaa nopeutta haluamallaan tavalla. GRAIL-järjestelmän projektioruutu takaa puoliksi immersiivisen virtuaaliympäristön. GRAIL-järjestelmä sijaitsee Smart Space -laboratoriossa (UZ Gent) ja se on saatavilla VUB/UZ Brusselin tutkijoille.

Päähän kiinnitettävä näyttö (HMD): HMD VR -järjestelmä "Oculus Rift S" (Oculus, LLS, US) on edullinen HMD, joka integroi käyttäjän täysin virtuaaliympäristöön estämällä havainnon todellisesta maailmasta. "Oculus Rift S" takaa täysin mukaansatempaavan virtuaaliympäristön. VUB/UZ Brusselin tutkijoilla on hallussaan HMD "Oculus Rift S", ja he antavat sen saataville tutkimukseen.

MENETTELY

Molemmat istunnot suoritetaan Smart Space -laboratoriossa Gentin yliopistollisessa sairaalassa (Corneel Heymanslaan 10, 9000 Gent), jossa GRAIL-järjestelmä sijaitsee.

Ennen molempien istuntojen alkua on valmisteltava joitakin tulosmittauksia:

• Potilaita pyydetään täyttämään kyselylomake (Simulator Sickness Questionnaire-Pre).
• Pintaelektrodit sijoitetaan molemmin puolin M. rectus femoris, M. vastus lateralis, M. biceps femoris, M. tibialis anterior, M. gastrocnemius medialis, M. deltoideus anterior osa, M. deltoideus posterior osa, M. latissimus dorsi. Elektrodit asetetaan SENIAM-ohjeiden mukaisesti. Elektrodin alla oleva iho ajellaan ja puhdistetaan alkoholilla elektrodin ja ihon välisen kosketuksen parantamiseksi ja impedanssin vähentämiseksi.
• Heijastavat merkit asetetaan potilaan ala- ja yläraajojen kiinteisiin kohtiin. Merkkien sijoitus seuraa Plug-in Gait -kokovartalomallia (VICON). Tätä mallia varten tutkijan tulee mitata seuraavat asiat etukäteen: vartalon pituus, kehon paino, jalkojen pituus, polven leveys, nilkan leveys, hartioiden siirtymä, kyynärpään leveys, ranteen leveys, käden paksuus.

Näiden valmistelujen jälkeen potilaat alkavat kävellä GRAIL-järjestelmän omavauhtiisella juoksumatolla. Vain turvallisuuden vuoksi potilaat kävelevät turvavaljaiden kanssa. Potilaat totutetaan ensin kävelemään omavauhtiisella juoksumatolla 8 minuuttia ilman minkäänlaista VR:ää. Potilaat tarvitsevat tämän tottumiskokeen tottuakseen omavauhtiiseen juoksumattojärjestelmään. Näiden 8 minuutin kuluttua juoksumatto pysäytetään ja potilaat istutetaan 5 minuutin taukojakson ajaksi. Lepojakson aikana potilaita pyydetään täyttämään kaksi lyhyttä kyselylomaketta (Simulator Sickness Questionnaire-1, VAS-asteikot).

GRAIL-istunto: 5 minuutin lepojakson jälkeen potilaat kävelevät vielä 3 kertaa 8 minuuttia VR:n kanssa. Potilaat kävelevät nyt katsellessaan virtuaalista ympäristöä, joka on heijastettu GRAIL-laitteen (puoli-immersiivisen) projektionäytölle. Optinen virtaus on erilainen jokaisen 8 minuutin kävelymatkan aikana. Jokaisen kävelyn välillä potilaat lepäävät 5 minuuttia ja jokaisen lepojakson aikana potilaita pyydetään täyttämään lyhyt kyselylomake (Simulaattorin sairauskysely-2,-3).

HMD-istunto: 5 minuutin lepojakson jälkeen potilaat kävelevät vielä 3 kertaa 8 minuuttia VR:n kanssa. Potilaat kävelevät nyt käyttäessään HMD "Oculus Rift" -laitetta ja ovat täysin uppoutuneita virtuaaliseen ympäristöön (täysin immersiiviseen). Optinen virtaus on erilainen jokaisen 8 minuutin kävelymatkan aikana. Jokaisen kävelyn välissä potilaat lepäävät 5 minuuttia ja jokaisen lepojakson aikana potilaita pyydetään täyttämään lyhyt kyselylomake (Simulaattorisairauskysely-2,-3).

Molempien istuntojen päättämiseksi osallistujia pyydetään täyttämään 3 kyselylomaketta (simulaattorin sairauskyselylomake, VAS-asteikko ja Igroup Presence Questionnaire).

SATUNNISTAMINEN

Ensin istunnon tyyppi satunnaistetaan kahdella mahdollisella vaihtoehdolla: GRAIL - HMD tai HMD - GRAIL. Toiseksi optisen virtauksen nopeuden manipulointi (sovitettu, hidas, nopea) istunnon aikana satunnaistetaan. Käsittelyjärjestys on sama molemmissa istunnoissa. Jokaisen istunnon ensimmäiset 8 minuuttia ovat aina ne ilman VR:ää. Sen jälkeen optista virtausnopeutta manipuloidaan. Optisen virtausnopeuden manipuloinnin satunnaistamiseen on 6 mahdollista vaihtoehtoa: sovitettu - hidas - nopea / sovitettu - nopea - hidas / hidas - nopea - sovitettu / hidas - sovitettu - nopea / nopea - hidas - sovitettu / nopea - sovitettu - hidas . Satunnaistukset tehdään lohkosatunnaistuksella Microsoft Excel®:ssä.

TUTKIMUSANALYYSI

Tässä tutkimuksessa tutkitaan (1) optisen virtausnopeuden manipuloinnin vaikutusta ja (2) upotustason vaikutusta (puoliimmersiivinen GRAIL-järjestelmä, jossa on täysin immersiivinen HMD).

Optisen virtausnopeuden vaikutusta spatiotemporaalisiin kävelyparametreihin, kinematiikkaan, kinetiikkaan ja lihasaktiivisuuteen verrataan kävelyyn ilman VR:ää. Ensimmäisessä vaiheessa tiedot visualisoidaan käyttämällä LO(W)ESS-tasoitusta (paikallisesti painotettu sirontakaavion tasoitus) havaittujen vaikutusten tutkimiseksi ajan mittaan (olosuhteiden ja tulosten mukaan), mikä mahdollistaa joustavuuden käyttämällä tätä lähes ei-parametrista lähestymistapaa. Seuraavaksi poimitaan merkitykselliset arvot, jotka ilmaisevat vaikutuksen alkamisen, suuruuden ja keston:

• Alku: aikapiste(t), jolloin pienin kliinisesti tärkeä ero (MCID) ylittyy. Jos MCID on tuntematon, käytetään 10 %:n kynnystä
• Suuruus: maksimin (tai maksimien) ja aikapisteiden, jolloin maksimi saavutetaan, suuruus
• Kesto: aika alkamisen ja ajankohdan välillä, jolloin MCID (tai 10 %:n kynnys) ei enää ylity

Näitä arvoja verrataan olosuhteiden välillä kaksisuuntaisessa toistuvassa ANOVAssa (optinen virtausnopeus * laite). Tarvittaessa (kartoivien analyysien perusteella) tehdään lisätilastoja, kuten toiminnallista data-analyysiä, yliopistomme tilasto- ja data-analyysin laitoksen ohjauksessa.