Validiteitsbeoordeling van Sensoren voor Bewegingsmonitoring bij Kinderen/Jongeren met Uiteenlopende Neuromotorische Vaardigheden (MOCAP)

Problemen in de prenatale hersenontwikkeling of hersenletsel in de kindertijd kunnen cerebrale parese (CP) veroorzaken, een niet-progressieve aandoening geassocieerd met verminderde beweging, houding en balans. CP is de meest voorkomende motorische beperking bij kinderen, die twee tot drie kinderen per 1000 geboorten treft.

Hoewel CP een permanente beperking is, kunnen ergotherapie en fysiotherapie worden ingezet om de motorische functie te verbeteren of de symptomen in de loop van de tijd te beheersen. De toegang tot deze therapieën kan echter worden beperkt door financiële, tijds- en geografische beperkingen. Dit motiveert de interesse in thuisgebaseerde revalidatieprogramma's. Verschillende studies hebben de mogelijkheid van actieve videogames (AVG's) geëvalueerd om conventionele persoonlijke revalidatie-interventies aan te vullen en de motivatie bij kinderen te vergroten. De gebruiker interageert met de omgeving binnen de AVG via verschillende motion-tracking-interfaces, variërend in complexiteit van inertiaalmeeteenheden (d.w.z. Wii-besturingsstok) tot 3D-dieptesensoren (d.w.z. Microsoft Kinect). Uit een meta-analyse uitgevoerd door Ren et al. is gebleken dat AVG's de grove motorische functie voor kinderen met CP verbeteren.

Gezien de individuele revalidatiedoelen en vaardigheden van elk kind, zijn AVG's het meest effectief wanneer ze kunnen worden gekalibreerd om specifieke lichaamssegmenten te richten op motorische vaardigheidsontwikkeling. Idealiter zouden AVG's zich aanpassen aan de fysieke prestaties van het kind op dezelfde manier als een therapeut de voortgang van een patiënt observeert en de intensiteit en frequentie van de oefening aanpast. Gegevens verzameld uit technologische systemen, zoals een opto-elektronisch motion-tracking-systeem, hebben het potentieel om veranderingen in bewegingsvaardigheden te volgen om voortgangsmonitoring te ondersteunen. Gouden standaard opto-elektronische motion capture (bijv. Vicon, Motion Analysis) zijn te duur voor thuisgebruik, maar er zijn goedkope, commerciële producten die praktisch zijn voor thuisgebruik (bijv. Microsoft Kinect, Orbbec Persee). Hoewel de beweging-tracking-mogelijkheden van deze apparaten voldoende zijn om gameplay te ondersteunen, is het niet bekend hoe nauwkeurig ze bewegingen volgen (i) tijdens gameplay en (ii) voor kinderen met diverse motorische vaardigheden en patronen. Deze informatie is relevant om het gebruik van goedkope opto-elektronische motion-tracking te valideren om (i) hoogwaardige feedback te geven en de praktijk van therapie-oefeningen te ondersteunen (bijv. in hoeverre kunnen deze systemen oefeningen herkennen en feedback geven op dezelfde manier als een therapeut?) en (2) veranderingen in motorische prestaties te volgen (d.w.z. in hoeverre kunnen deze systemen worden gebruikt om veranderingen in motorische vaardigheden nauwkeurig te kwantificeren en te volgen?)

Om de toegankelijkheid voor een grotere populatie kinderen met CP te vergroten, is een reeks interactieve videogames gemaakt bij het Possibility Engineering and Research Lab (PEARL), die revalidatie-oefeningen volgt en deze integreert in gameplay. De videogames, Bootle Blast (BB) en Bootle Boot Camp (BC), maken gebruik van een 3D-dieptesensor, de Orbbec Persee+. Bootle Blast is succesvol getest door 4 kinderen met CP gedurende 12 weken in hun huizen en wordt sinds 2017 gebruikt in klinieken bij Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital. Tot op heden is lichaamsvolging voornamelijk gebruikt om de interacties van kinderen in de games te ondersteunen. De nauwkeurigheid voor het volgen van therapie-oefeningen, het potentieel om hoogwaardige feedback te leveren en de validiteit voor het kwantificeren van kwaliteiten van beweging (bijv. reikwijdte, vloeiendheid van beweging, bewegingsbaan) moet nog worden vastgesteld.

Het algemene doel van deze studie is om de klinische bruikbaarheid en nauwkeurigheid vast te stellen van markerloze motion capture-systemen (bijv. de Orbbec Persee+/Astra 2, Apple LiDAR, 2D-camera's + lichaamsvolgende software) voor het volgen van therapie-oefeningen en beweging tijdens gameplay.