Realidad Virtual y Robótica en la Recuperación de Acv
Combinar la realidad virtual y la robótica promete ser efectivo para la rehabilitación de miembros superiores después de un derrame.
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Tabla de contenidos
Muchas personas que han tenido un derrame cerebral enfrentan desafíos para usar sus brazos y manos. Esto puede hacer que sea difícil para ellos realizar tareas diarias como alcanzar objetos o sostener cosas. Aunque la terapia física es importante para ayudar a las personas a recuperar sus habilidades, muchos pacientes no siguen con los ejercicios que necesitan hacer. Para abordar este problema, se desarrolló un nuevo sistema que utiliza Realidad Virtual (VR) y Robótica para hacer la Rehabilitación más atractiva.
La Necesidad de Rehabilitación de Extremidades Superiores
Después de un derrame cerebral, muchos sobrevivientes sufren limitaciones en sus extremidades superiores. Esto puede incluir debilidad, problemas para mover las articulaciones y falta de control sobre los movimientos. Estos problemas hacen que las actividades normales sean difíciles, lo que puede llevar a una menor calidad de vida. Se recomienda la terapia física tradicional para la recuperación, pero los pacientes a menudo luchan por seguir con sus rutinas de ejercicios por varias razones:
- No pueden seguir su progreso fácilmente.
- Pueden carecer de motivación.
- Pueden sentir que su recuperación es demasiado lenta.
- A veces, no comprenden completamente las ventajas de su plan de tratamiento.
Con los avances en tecnología, hay un interés creciente en usar la VR para la terapia física. La VR puede hacer que la terapia sea más divertida e interactiva, lo que podría ayudar a abordar los problemas con la adherencia de los pacientes.
Beneficios de la Realidad Virtual en Rehabilitación
Al usar VR para la terapia de extremidades superiores, se pueden observar varias ventajas:
- Los pacientes pueden participar mejor en la terapia a través de actividades tipo juego.
- Permite un uso conveniente en casa, reduciendo la necesidad de visitas a la clínica.
- Minimiza las distracciones externas, ayudando a los pacientes a concentrarse en sus ejercicios.
- La VR puede proporcionar una forma de reducir el dolor durante la terapia.
- Permite un fácil seguimiento del rendimiento, brindando retroalimentación valiosa.
La rehabilitación robótica también muestra promesas para mejorar las habilidades motoras y físicas en comparación con los métodos tradicionales.
Limitaciones de los Sistemas Actuales
A pesar de los beneficios, los sistemas de rehabilitación actuales que combinan VR y robótica no son muy comunes, especialmente para la recuperación de las extremidades superiores. Muchos sistemas existentes se centran principalmente en los movimientos de las manos, sin tener en cuenta otros factores importantes. Es importante investigar cómo estos sistemas basados en VR pueden afectar el rendimiento de los pacientes y cómo las tareas pueden adaptarse para involucrar mejor a los usuarios.
Introducción de un Nuevo Marco de Rehabilitación
Este nuevo enfoque busca combinar la VR con la robótica y un sensor portátil. Este sensor rastrea los movimientos en el codo, proporcionando una imagen más completa de la función de las extremidades superiores de un paciente. Se basa en un dispositivo robótico existente conocido como KinArm, que ayuda a evaluar y rehabilitar la función motora.
Se realizó un estudio piloto con 16 Participantes para probar la usabilidad y efectividad del nuevo sistema. Se pidió a los participantes que realizaran dos tareas: una tarea de círculos y una tarea de diamante, bajo dos condiciones diferentes: usando solo VR y usando tanto VR como el sistema robótico KinArm.
Hallazgos del Estudio
Rendimiento del Usuario
Durante el estudio, no se encontraron diferencias importantes en el tiempo que llevó completar las tareas bajo ambas condiciones. Sin embargo, hubo diferencias notables en términos de errores cometidos y movimientos del codo. Los participantes cometieron más errores al realizar la tarea de diamante en comparación con la tarea de círculo. Esto sugiere que, aunque completaron la tarea de diamante más rápido, también se apresuraron y cometieron errores.
Medición del Cambio de Resistencia
El sensor portátil midió efectivamente los cambios en la resistencia durante los movimientos del codo. Esto mostró que cuando los participantes realizaron la tarea de diamante, doblaron más los codos, resultando en valores de resistencia más altos. Esto indica que es importante considerar las formas de las tareas, ya que pueden influir en cómo se mueven los pacientes.
Usabilidad del Sistema
La usabilidad del sistema se evaluó utilizando un cuestionario estandarizado. Los resultados mostraron que tanto las condiciones solo de VR como la de VR con KinArm tenían altas calificaciones de usabilidad, lo que sugiere que los participantes encontraron que ambos sistemas eran fáciles de usar.
Evaluación de Carga de Trabajo
Una evaluación subjetiva de la carga de trabajo destacó que los participantes se sintieron igualmente desafiados en ambas condiciones. Si bien una condición pudo haber sido ligeramente más exigente, la carga de trabajo general se calificó como baja, lo que es alentador para la participación del paciente.
Sentido de Presencia
Los participantes también completaron un cuestionario para evaluar su sentido de presencia en el entorno virtual. Ambas condiciones recibieron calificaciones decentes, con muchos participantes sintiéndose bastante inmersos en la experiencia.
Comentarios de los Participantes
Los participantes tuvieron cosas positivas que decir sobre el sistema. Señalaron que usar VR podría mantener a los pacientes motivados y comprometidos. Algunos mencionaron que el peso del visor de VR podría ser un problema, especialmente para los pacientes con fuerza limitada. Muchos reconocieron que este era un sistema en etapa temprana y estaban abiertos a futuras mejoras, incluyendo un mejor seguimiento y dispositivos más livianos.
Conclusiones y Direcciones Futuras
Los hallazgos de este estudio piloto indican que la combinación de VR y robótica tiene potencial para mejorar la rehabilitación de extremidades superiores. Los usuarios parecían desempeñarse de manera comparable, ya sea usando solo VR o con el KinArm, lo que hace de la VR una opción potencial para una terapia basada en el hogar más accesible.
A pesar de sus resultados positivos, este estudio tuvo limitaciones. El pequeño número de participantes y sus antecedentes pueden no representar a una población más amplia, especialmente a aquellos en recuperación de derrames cerebrales o condiciones graves.
Investigaciones futuras podrían explorar varios tipos de actividades de VR, la integración de terapias de extremidades inferiores y la exploración de sistemas robóticos portátiles. También vale la pena investigar sistemas de VR colaborativos que permitan a los pacientes interactuar con terapeutas de forma remota.
Resumen
La introducción de VR y robótica en la rehabilitación de extremidades superiores ofrece posibilidades emocionantes. Los resultados de este estudio piloto sugieren que este enfoque puede involucrar eficazmente a los pacientes y medir su rendimiento con precisión, allanando el camino para más investigaciones y posibles aplicaciones futuras en configuraciones de terapia en casa. A medida que la tecnología continúa evolucionando, combinar la VR con la capacitación en rehabilitación podría cambiar significativamente la forma en que se abordan los procesos de recuperación, llevando a mejores resultados para los pacientes que lo necesitan.
Título: Immersive Virtual Reality and Robotics for Upper Extremity Rehabilitation
Resumen: Stroke patients often experience upper limb impairments that restrict their mobility and daily activities. Physical therapy (PT) is the most effective method to improve impairments, but low patient adherence and participation in PT exercises pose significant challenges. To overcome these barriers, a combination of virtual reality (VR) and robotics in PT is promising. However, few systems effectively integrate VR with robotics, especially for upper limb rehabilitation. This work introduces a new virtual rehabilitation solution that combines VR with robotics and a wearable sensor to analyze elbow joint movements. The framework also enhances the capabilities of a traditional robotic device (KinArm) used for motor dysfunction assessment and rehabilitation. A pilot user study (n = 16) was conducted to evaluate the effectiveness and usability of the proposed VR framework. We used a two-way repeated measures experimental design where participants performed two tasks (Circle and Diamond) with two conditions (VR and VR KinArm). We observed no significant differences in the main effect of conditions for task completion time. However, there were significant differences in both the normalized number of mistakes and recorded elbow joint angles (captured as resistance change values from the wearable sleeve sensor) between the Circle and Diamond tasks. Additionally, we report the system usability, task load, and presence in the proposed VR framework. This system demonstrates the potential advantages of an immersive, multi-sensory approach and provides future avenues for research in developing more cost-effective, tailored, and personalized upper limb solutions for home therapy applications.
Autores: Vuthea Chheang, Rakshith Lokesh, Amit Chaudhari, Qile Wang, Lauren Baron, Behdokht Kiafar, Sagar Doshi, Erik Thostenson, Joshua Cashaback, Roghayeh Leila Barmaki
Última actualización: 2023-06-29 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2304.11110
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.11110
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
Gracias a arxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.
Enlaces de referencia
- https://www.overleaf.com/4538296236sjkbwqgnwyjh
- https://docs.google.com/spreadsheets/d/1o-JDOW9XI3KQ1bauUCFMfjzdQm5rbqSJPlowJmEm2Tk/edit#gid=0
- https://www.overleaf.com/project/6377f1b40edfe9ecc26c8186
- https://dl.acm.org/ccs.cfm
- https://docs.google.com/document/d/13oBB-WDC3mFkupLoRBAx7_BjXrMlt5_R/edit
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352711023001085
- https://dl.acm.org/doi/10.1145/3597623