Avaliação da Validade de Sensores para Rastreamento de Movimentos em Crianças/Jovens com Diversas Capacidades Neuromotoras (MOCAP)

Problemas no desenvolvimento cerebral pré-natal ou lesão cerebral na infância podem causar paralisia cerebral (PC), uma perturbação não progressiva associada a movimentos, postura e equilíbrio prejudicados. A PC é a incapacidade motora mais comum em crianças, afetando duas a três crianças em cada 1000 nascimentos.

Apesar de a PC ser uma incapacidade permanente, a terapia ocupacional e a fisioterapia podem ser implementadas para ajudar a melhorar a função motora ou a gerir os sintomas ao longo do tempo. No entanto, o acesso a estas terapias pode ser limitado por restrições financeiras, de tempo e geográficas. Isto motiva o interesse em programas de reabilitação domiciliária. Vários estudos avaliaram a possibilidade de jogos de vídeo ativos (JVA) complementarem as intervenções de reabilitação convencionais presenciais e aumentarem a motivação nas crianças. O utilizador interage com o ambiente dentro do JVA através de diferentes interfaces de rastreamento de movimento, que variam em complexidade desde unidades de medição inercial (por exemplo, a controladora Wii) até sensores de profundidade 3D (por exemplo, Microsoft Kinect). De uma meta-análise realizada por Ren et al., descobriu-se que os JVA melhoram a função motora grossa em crianças com PC.

Dados os objetivos e capacidades de reabilitação individuais de cada criança, os JVA são mais eficazes quando podem ser calibrados para segmentos corporais específicos para o desenvolvimento de habilidades motoras. Idealmente, os JVA adaptar-se-iam ao desempenho físico da criança da mesma forma que um terapeuta observa o progresso do paciente e ajusta a intensidade e a frequência do exercício. Os dados recolhidos de sistemas tecnológicos, como um sistema de rastreamento de movimento optoeletrónico, têm o potencial de acompanhar as mudanças nas habilidades de movimento para apoiar o acompanhamento do progresso. Os sistemas de captura de movimento optoeletrónica padrão (por exemplo, Vicon, Motion Analysis) são demasiado caros para uso doméstico, mas existem produtos comerciais de baixo custo que são práticos para uso em casa (por exemplo, Microsoft Kinect, Orbbec Persee). Embora as capacidades de rastreamento de movimento destes dispositivos sejam suficientes para suportar o jogo, não se sabe com que precisão eles rastreiam os movimentos (i) durante o jogo e (ii) para crianças com diversas habilidades e padrões motores. Esta informação é pertinente para validar o uso de rastreamento de movimento optoeletrónico de baixo custo para (i) fornecer feedback de alta qualidade e apoiar a prática de exercícios de terapia (por exemplo, até que ponto estes sistemas podem reconhecer e fornecer feedback sobre exercícios da mesma forma que um terapeuta faria?) e (2) acompanhar mudanças no desempenho motor (ou seja, até que ponto estes sistemas podem ser usados para quantificar e acompanhar com precisão mudanças nas habilidades motoras?)

Para aumentar a acessibilidade para uma população maior de crianças com PC, uma série de jogos de vídeo interativos foi criada no Possibility Engineering and Research Lab (PEARL), que rastreia exercícios de reabilitação e integra-os na jogabilidade. Os jogos de vídeo, Bootle Blast (BB) e Bootle Boot Camp (BC), utilizam um sensor de profundidade 3D, o Orbbec Persee+. O Bootle Blast foi pilotado com sucesso por 4 crianças com PC durante 12 semanas nas suas casas e usado em clínicas no Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital desde 2017. Até à data, o rastreamento corporal foi usado principalmente para apoiar as interações das crianças nos jogos. A sua precisão para rastrear exercícios de terapia, potencial para fornecer feedback de alta qualidade e validade para quantificar qualidades de movimento (por exemplo, envelope de alcance, suavidade do movimento, trajetória do movimento) ainda não foram estabelecidas.

O objetivo geral deste estudo é estabelecer a utilidade clínica e a precisão de sistemas de captura de movimento sem marcadores (por exemplo, Orbbec Persee+/Astra 2, Apple LiDAR, câmaras 2D + software de rastreamento corporal) para rastrear exercícios de terapia e movimento durante o jogo.