Valideringsbedömning av sensorer för rörelsespårning med barn/ungdomar med olika neuromotoriska förmågor (MOCAP)

Problem med hjärnans utveckling under fosterstadiet eller hjärnskador i spädbarnsåldern kan orsaka cerebral pares (CP), en icke-progressiv störning som är förknippad med nedsatt rörelseförmåga, hållning och balans. CP är den vanligaste motoriska funktionsnedsättningen hos barn och drabbar två till tre barn per 1000 födslar.

Även om CP är en permanent funktionsnedsättning, kan arbetsterapi och fysioterapi implementeras för att förbättra motorisk funktion eller hantera symtomen över tid. Tillgången till dessa terapier kan dock begränsas av ekonomiska, tidsmässiga och geografiska hinder. Detta motiverar intresset för hemmabaserade rehabiliteringsprogram. Flera studier har utvärderat möjligheten att använda aktiva datorspel (AVG) som ett komplement till konventionella rehabiliteringsinsatser på plats och för att öka motivationen hos barn. Användaren interagerar med miljön i AVG via olika rörelsespårningsgränssnitt som varierar i komplexitet från tröghetsmätningsenheter (t.ex. Wii-kontrollspak) till 3D-djupgivare (t.ex. Microsoft Kinect). En metaanalys utförd av Ren et al. har visat att AVG förbättrar grovmotorisk funktion hos barn med CP.

Med tanke på varje barns individuella rehabiliteringsmål och förmågor är AVG mest effektiva när de kan kalibreras för att rikta in sig på specifika kroppssegment för motorisk färdighetsutveckling. Idealiskt sett skulle AVG anpassa sig till barnets fysiska prestation på samma sätt som en terapeut observerar en patients framsteg och justerar övningens intensitet och frekvens. Data som samlas in från tekniska system, såsom ett optoelektroniskt rörelsespårningssystem, har potential att följa förändringar i rörelseförmåga för att stödja framstegsspårning. Guldstandarden för optoelektronisk rörelsefångst (t.ex. Vicon, Motion Analysis) är för dyr för hemmet, men det finns lågkostnadsprodukter som är praktiska för hemmabruk (t.ex. Microsoft Kinect, Orbbec Persee). Även om rörelsespårningsförmågan hos dessa enheter är tillräcklig för att stödja spelupplevelsen, är det inte känt hur exakt de spårar rörelser (i) under spel och (ii) för barn med varierande motoriska färdigheter och mönster. Denna information är relevant för att validera användningen av lågkostnadsoptoelektronisk rörelsespårning för att (i) ge högkvalitativ feedback och stödja träning av terapiövningar (t.ex. i vilken utsträckning kan dessa system känna igen och ge feedback på övningar på samma sätt som en terapeut skulle göra?) och (2) spåra förändringar i motorisk prestation (dvs. i vilken utsträckning kan dessa system användas för att exakt kvantifiera och spåra förändringar i motoriska färdigheter?).

För att öka tillgängligheten för en större population av barn med CP har en serie interaktiva datorspel skapats vid Possibility Engineering and Research Lab (PEARL), som spårar rehabiliteringsövningar och integrerar dessa i spelupplevelsen. Datorspelen, Bootle Blast (BB) och Bootle Boot Camp (BC), använder en 3D-djupgivare, Orbbec Persee+. Bootle Blast har framgångsrikt testats av 4 barn med CP över 12 veckor i deras hem och har använts på kliniker vid Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital sedan 2017. Hittills har kroppsspårning främst använts för att stödja barns interaktioner i spelen. Dess noggrannhet för att spåra terapiövningar, potential att leverera högkvalitativ feedback och giltighet för att kvantifiera rörelsekvaliteter (t.ex. räckvidd, rörelsens mjukhet, rörelsebana) har ännu inte fastställts.

Det övergripande målet med denna studie är att fastställa den kliniska nyttan och noggrannheten hos markörlösa rörelsefångstsystem (t.ex. Orbbec Persee+/Astra 2, Apple LiDAR, 2D-kameror + kroppsspårningsprogramvara) för att spåra terapiövningar och rörelser under spel.