Ocena Trafności Czujników do Śledzenia Ruchu u Dzieci/Młodzieży o Różnych Możliwościach Neuroruchowych (MOCAP)

Problemy w rozwoju prenatalnym mózgu lub uszkodzenie mózgu w okresie niemowlęcym mogą powodować mózgowe porażenie dziecięce (MPD), niepostępujące zaburzenie związane z upośledzeniem ruchu, postawy i równowagi. MPD jest najczęstszą niepełnosprawnością ruchową u dzieci, dotykającą od dwóch do trzech dzieci na każde 1000 urodzeń.

Chociaż MPD jest trwałą niepełnosprawnością, terapię zajęciową i fizjoterapię można wdrożyć, aby pomóc poprawić funkcje motoryczne lub łagodzić objawy w czasie. Jednak dostęp do tych terapii może być ograniczony przez bariery finansowe, czasowe i geograficzne. To motywuje zainteresowanie domowymi programami rehabilitacyjnymi. Kilka badań oceniło możliwość wykorzystania aktywnych gier wideo (AVG) jako uzupełnienia konwencjonalnych osobistych interwencji rehabilitacyjnych i zwiększenia motywacji u dzieci. Użytkownik wchodzi w interakcję ze środowiskiem w AVG za pomocą różnych interfejsów śledzenia ruchu, różniących się złożonością od jednostek pomiaru bezwładności (np. dżojstik Wii) do czujników głębi 3D (np. Microsoft Kinect). Z metaanalizy przeprowadzonej przez Ren i in. wynika, że AVG poprawiają ogólną funkcję motoryczną u dzieci z MPD.

Ze względu na indywidualne cele rehabilitacyjne i możliwości każdego dziecka, AVG są najbardziej skuteczne, gdy można je skalibrować, aby celować w określone segmenty ciała dla rozwoju umiejętności motorycznych. Idealnie, AVG dostosowywałyby się do fizycznych osiągnięć dziecka w taki sam sposób, w jaki terapeuta obserwuje postępy pacjenta i dostosowuje intensywność i częstotliwość ćwiczeń. Dane zebrane z systemów technologicznych, takich jak optoelektroniczny system śledzenia ruchu, mają potencjał do śledzenia zmian w zdolnościach ruchowych w celu wsparcia monitorowania postępów. Złote standardy optoelektronicznego przechwytywania ruchu (np. Vicon, Motion Analysis) są zbyt drogie do użytku domowego, ale istnieją niskokosztowe, komercyjne produkty praktyczne do użytku domowego (np. Microsoft Kinect, Orbbec Persee). Chociaż możliwości śledzenia ruchu tych urządzeń są wystarczające do obsługi rozgrywki, nie wiadomo, jak dokładnie śledzą one ruchy (i) podczas rozgrywki oraz (ii) u dzieci o zróżnicowanych umiejętnościach i wzorcach motorycznych. Informacje te są istotne dla walidacji użycia niskokosztowego optoelektronicznego śledzenia ruchu w celu (i) zapewnienia wysokiej jakości informacji zwrotnej i wsparcia praktyki ćwiczeń terapeutycznych (np. w jakim stopniu te systemy mogą rozpoznawać ćwiczenia i zapewniać informacje zwrotne w taki sam sposób jak terapeuta?) oraz (2) śledzenia zmian w sprawności motorycznej (tj. w jakim stopniu te systemy mogą być używane do dokładnego kwantyfikowania i śledzenia zmian w umiejętnościach motorycznych?).

Aby zwiększyć dostępność dla większej populacji dzieci z MPD, w Laboratorium Inżynierii Możliwości i Badań (PEARL) stworzono serię interaktywnych gier wideo, które śledzą ćwiczenia rehabilitacyjne i integrują je z rozgrywką. Gry wideo, Bootle Blast (BB) i Bootle Boot Camp (BC), wykorzystują czujnik głębi 3D, Orbbec Persee+. Bootle Blast został pomyślnie przetestowany przez 4 dzieci z MPD przez 12 tygodni w ich domach i używany w klinikach w Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital od 2017 roku. Do tej pory śledzenie ciała było używane głównie do wspierania interakcji dzieci w grach. Jego dokładność w śledzeniu ćwiczeń terapeutycznych, potencjał do dostarczania wysokiej jakości informacji zwrotnej oraz trafność w kwantyfikowaniu cech ruchu (np. zasięg sięgania, płynność ruchu, trajektoria ruchu) nie zostały jeszcze ustalone.

Ogólnym celem tego badania jest ustalenie klinicznej użyteczności i dokładności bezznacznikowych systemów przechwytywania ruchu (np. Orbbec Persee+/Astra 2, Apple LiDAR, kamery 2D + oprogramowanie do śledzenia ciała) do śledzenia ćwiczeń terapeutycznych i ruchu podczas rozgrywki.