Validitetsvurdering av sensorer for bevegelsessporing hos barn/unge med ulike nevromotoriske ferdigheter (MOCAP)

Problemer i fosterhjernens utvikling eller hjerneskade i spedbarnsalderen kan forårsake cerebral parese (CP), en ikke-progressiv lidelse assosiert med nedsatt bevegelse, holdning og balanse. CP er den vanligste motoriske funksjonshemmingen hos barn, som rammer to til tre barn for hver 1000 fødsler.

Selv om CP er en permanent funksjonshemming, kan ergoterapi og fysioterapi implementeres for å hjelpe til med å forbedre motorisk funksjon eller håndtere symptomene over tid. Tilgangen til disse terapiene kan imidlertid begrenses av økonomiske, tidsmessige og geografiske begrensninger. Dette motiverer interesse for hjemmebaserte rehabiliteringsprogrammer. Flere studier har evaluert muligheten for aktive videospill (AVG-er) til å supplere konvensjonelle personlige rehabiliteringsintervensjoner og øke motivasjonen hos barn. Brukeren samhandler med miljøet innenfor AVG-en via forskjellige bevegelsessporingsgrensesnitt som varierer i kompleksitet fra treghetsmåleenheter (dvs. Wii-kontrollspaken) til 3D-dybdessensorer (dvs. Microsoft Kinect). Fra en metaanalyse utført av Ren et al., er det funnet at AVG-er forbedrer grovmotorisk funksjon for barn med CP.

Gitt de individuelle rehabiliteringsmålene og evnene til hvert barn, er AVG-er mest effektive når de kan kalibreres for å målrette spesifikke kroppssegmenter for motorisk ferdighetsutvikling. Ideelt sett ville AVG-er tilpasset seg barnets fysiske prestasjon på samme måte som en terapeut observerer en pasients fremgang og justerer intensiteten og frekvensen av øvelsen. Data samlet inn fra teknologiske systemer, som et optoelektronisk bevegelsessporingssystem, har potensial til å følge endringer i bevegelsesevner for å støtte fremgangssporing. Gullstandard optoelektronisk bevegelsesfangst (f.eks., Vicon, Motion Analysis) er for dyre for hjemmebruk, men det finnes lavkostnads, kommersielle produkter som er praktiske for hjemmebruk (f.eks., Microsoft Kinect, Orbbec Persee). Selv om bevegelsessporingsevnen til disse enhetene er tilstrekkelig til å støtte spillopplevelsen, er det ikke kjent hvor nøyaktig de sporer bevegelser (i) under spill og (ii) for barn med forskjellige motoriske ferdigheter og mønstre. Denne informasjonen er relevant for å validere bruken av lavkostnads optoelektronisk bevegelsessporing til (i) å gi høykvalitets tilbakemelding og støtte praksis av terapiøvelser (f.eks. i hvilken grad kan disse systemene gjenkjenne og gi tilbakemelding på øvelser på samme måte som en terapeut ville?) og (2) spore endringer i motorisk prestasjon (dvs. i hvilken grad kan disse systemene brukes til å nøyaktig kvantifisere og spore endringer i motoriske ferdigheter?)

For å øke tilgjengeligheten for en større populasjon av barn med CP, er en serie interaktive videospill opprettet ved Possibility Engineering and Research Lab (PEARL), som sporer rehabiliteringsøvelser og integrerer disse i spillopplevelsen. Videospillene, Bootle Blast (BB) og Bootle Boot Camp (BC), bruker en 3D-dybdessensor, Orbbec Persee+. Bootle Blast har blitt vellykket pilotert av 4 barn med CP over 12 uker i hjemmene deres og brukt i klinikker ved Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital siden 2017. Til dags dato har kroppssporing primært blitt brukt til å støtte barns interaksjoner i spillene. Dets nøyaktighet for å spore terapiøvelser, potensial for å levere høykvalitets tilbakemelding, og gyldighet for å kvantifisere kvaliteter av bevegelse (f.eks., rekkevidde, bevegelsesglatthet, bevegelsesbane) har ennå ikke blitt etablert.

Det overordnede målet med denne studien er å etablere den kliniske nytten og nøyaktigheten av markørløse bevegelsesfangstsystemer (f.eks. Orbbec Persee+/Astra 2, Apple LiDAR, 2D-kameraer + kroppssporingsprogramvare) for å spore terapiøvelser og bevegelse under spill.