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Realidade Virtual e Robótica na Recuperação de Derrame

Combinar VR e robótica parece promissor para reabilitação dos membros superiores após um AVC.

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Muita gente que teve um AVC enfrenta dificuldades com os braços e as mãos. Isso pode dificultar tarefas do dia a dia, como pegar objetos ou segurar coisas. Embora a fisioterapia seja importante para ajudar as pessoas a recuperarem suas habilidades, muitos pacientes não conseguem seguir os exercícios que precisam fazer. Pra resolver isso, foi desenvolvido um novo sistema que usa Realidade Virtual (RV) e Robótica pra deixar a Reabilitação mais interessante.

A Necessidade de Reabilitação dos Membros Superiores

Depois de um AVC, muitos sobreviventes têm limitações nos membros superiores. Isso pode incluir fraqueza, dificuldade em mover as articulações e incapacidade de controlar os movimentos. Esses problemas tornam as atividades normais difíceis, o que pode levar a uma qualidade de vida mais baixa. A fisioterapia tradicional é recomendada pra recuperação, mas os pacientes muitas vezes têm dificuldade em manter suas rotinas de exercícios por várias razões:

  1. Eles não conseguem acompanhar seu progresso facilmente.
  2. Podem faltar motivação.
  3. Podem achar que a recuperação é muito lenta.
  4. Às vezes, não entendem bem as vantagens do plano de tratamento.

Com os avanços tecnológicos, tem crescido o interesse em usar RV na fisioterapia. A RV pode tornar a terapia mais divertida e interativa, o que pode ajudar a resolver problemas de adesão dos pacientes.

Benefícios da Realidade Virtual na Reabilitação

Quando se usa RV na terapia dos membros superiores, várias vantagens podem ser observadas:

  • Os pacientes conseguem se engajar melhor na terapia através de atividades semelhantes a jogos.
  • Permite o uso conveniente em casa, reduzindo a necessidade de visitas à clínica.
  • Minimiza distrações externas, ajudando os pacientes a se concentrar nos exercícios.
  • A RV pode proporcionar uma forma de diminuir a dor durante a terapia.
  • Permite um fácil acompanhamento do Desempenho, oferecendo feedback valioso.

A reabilitação robótica também mostra promessas em melhorar as habilidades motoras e físicas em comparação com os métodos tradicionais.

Limitações dos Sistemas Atuais

Apesar dos benefícios, os sistemas de reabilitação que combinam RV e robótica ainda não são muito comuns, especialmente para a recuperação dos membros superiores. Muitos sistemas existentes se concentram principalmente nos movimentos das mãos, sem considerar outros fatores importantes. É importante investigar como esses sistemas baseados em RV podem afetar o desempenho dos pacientes e como as tarefas podem ser adaptadas pra engajar melhor os usuários.

Apresentando uma Nova Estrutura de Reabilitação

Essa nova abordagem visa combinar RV com robótica e um sensor vestível. Esse sensor rastreia os movimentos do cotovelo, fornecendo uma imagem mais completa da função dos membros superiores do paciente. Ele se baseia em um dispositivo robótico existente conhecido como KinArm, que ajuda a avaliar e reabilitar a função motora.

Um estudo piloto foi realizado com 16 Participantes pra testar a usabilidade e a eficácia do novo sistema. Os participantes foram convidados a realizar duas tarefas - uma tarefa de círculo e uma tarefa de diamante - sob duas condições diferentes: usando apenas RV e usando tanto RV quanto o sistema robótico KinArm.

Resultados do Estudo

Desempenho do Usuário

Durante o estudo, não foram encontradas grandes diferenças no tempo que levou pra completar as tarefas nas duas condições. No entanto, houve diferenças notáveis em termos de erros cometidos e movimentos do cotovelo. Os participantes cometeram mais erros ao realizar a tarefa de diamante em comparação com a tarefa de círculo. Isso sugere que, embora eles completassem a tarefa de diamante mais rápido, também estavam apressados e cometeram erros.

Medição de Mudança de Resistência

O sensor vestível mediu efetivamente as mudanças de resistência durante os movimentos do cotovelo. Isso mostrou que, quando os participantes realizavam a tarefa de diamante, eles dobravam mais os cotovelos, resultando em valores de resistência mais altos. Isso indica que é importante considerar as formas das tarefas, já que podem influenciar como os pacientes se movem.

Usabilidade do Sistema

A usabilidade do sistema foi avaliada usando um questionário padronizado. Os resultados mostraram que tanto as condições somente com RV quanto com RV e KinArm tiveram altas classificações de usabilidade, sugerindo que os participantes acharam ambos os sistemas fáceis de usar.

Avaliação da Carga da Tarefa

Uma avaliação subjetiva da carga da tarefa destacou que os participantes se sentiram desafiados de maneira similar nas duas condições. Embora uma condição possa ter sido ligeiramente mais exigente, a carga geral da tarefa foi avaliada como baixa, o que é encorajador para o engajamento dos pacientes.

Sentido de Presença

Os participantes também preencheram um questionário pra avaliar seu senso de presença no ambiente virtual. Ambas as condições receberam classificações boas, com muitos participantes se sentindo imersos na experiência.

Feedback dos Participantes

Os participantes disseram coisas positivas sobre o sistema. Eles notaram que usar RV poderia manter os pacientes motivados e engajados. Alguns mencionaram que o peso do headset de RV poderia ser um problema, especialmente pra pacientes com força limitada. Muitos reconheceram que esse era um sistema em estágio inicial e estavam abertos a melhorias futuras, incluindo melhor rastreamento e dispositivos mais leves.

Conclusões e Direções Futuras

Os resultados desse estudo piloto indicam que a combinação de RV e robótica tem potencial pra melhorar a reabilitação dos membros superiores. Os usuários pareceram ter desempenho semelhante usando apenas RV ou com o KinArm, tornando a RV uma opção potencial pra terapia em casa mais acessível.

Apesar dos resultados positivos, esse estudo teve limitações. O pequeno número de participantes e seus perfis podem não representar uma população mais ampla, especialmente aqueles se recuperando de AVCs ou outras condições sérias.

Pesquisas futuras poderiam explorar diversos tipos de atividades em RV, a integração de terapias para os membros inferiores e a exploração de sistemas robóticos portáteis. Também vale a pena investigar sistemas de RV colaborativos que poderiam permitir que os pacientes interagissem com terapeutas remotamente.

Resumo

A introdução de RV e robótica na reabilitação dos membros superiores oferece possibilidades empolgantes. Os resultados desse estudo piloto sugerem que essa abordagem pode engajar efetivamente os pacientes e medir seu desempenho com precisão, abrindo caminho pra mais pesquisas e potenciais aplicações futuras em ambientes de terapia em casa. À medida que a tecnologia continua a evoluir, combinar RV com formação em reabilitação pode mudar significativamente a forma como os processos de recuperação são abordados, levando a melhores resultados pra pacientes que precisam.

Fonte original

Título: Immersive Virtual Reality and Robotics for Upper Extremity Rehabilitation

Resumo: 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 atualização: 2023-06-29 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2304.11110

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.11110

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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