VIRTUAL REALITY IN UPPER EXTREMITY THERAPY REHABILITATION

Călin Corciovă1, Cătălina Luca1, Daniela Matei1, Flavia Corciovă2

1Department of Biomedical Sciences, University of Medicine and Pharmacy “Grigore T. Popa” Iaşi, România2Institute of Cardiovascular Diseases “Prof. Dr. George I. M. Georgescu”, Iaşi, România

I. INTRODUCERE

Realitatea virtuală (RV) este un concept folosit ingeneral pentru a descrie o interfata om-calculatorcare inlesneste comunicarea cu PC, intr-un mod diferitfata de tehnicile uzuale zilnice. «Simtul» de prezentaintr-un mediu virtual – imersiunea - este principalacaracteristica ce defineste RV.I. Sutherland afirma ca «ecranul calculatorului este ofereastra prin care se vede o lume virtuala ce parereala, se comportă real, cu zgomote reale, in care sesimte real«. Reabilitarea ortopedica bazata pe VR utilizand o

manusa haptica in timpul unui exercitiu de recuperare

• Termenul de «realitate virtuala» a fost folosit pentru prima data de Jaron Lanier,initiatorul proiectului de cercetare VPL in 1984 si a fost descris ca o interfata om-calculator ce imita un cadru realist in care participantii interactionează intr-olume virtuală 3D ce simuleaza realitatea.

• Mult timp asociata cu jocul, cu divertismentul, realitatea virtuala a fost, in ultimiiani, dusa catre utilitati practice: mai intai, s-a dovedit utila ca mijloc deantrenament pentru piloti. Apoi, a intrat in muzee si expozitii, cu un scop educativ,reconstituind vizual interioare ori peisaje, dand vizitatorului prilejul si impresia uneiunei imersii in amosfera locului.

• Dar posibilitatile oferite de aceasta elaborata iluzie sunt departe de a fi epuizate:mai nou, realitatea virtuala isi gaseste un camp de aplicare tot mai larg in medicina,de la pregatirea chirurgilor pana la tratarea, prin simulari atent concepute, a unorafectiuni dintre cele mai diverse.

RV in medicina a evoluat in mod semnificativ, datorita dezvoltarii tehnologiei si a solutiilorterapeutice accesibile. Realitatea virtuala pentru recuperarea si tratamentul tulburarilorfizice si psihice a suferit schimbari majore in ultimul deceniu.

La ora actuala aplicatiile in domeniu includ mediile simulate, tehnicile de reabilitare dupaaccidente vasculare cerebrale, dispozitivele «eye-tracker» pentru terapia fobiilor(acrofobia), atacurile de panica, problemele de imagine si de stima de sine, tulburarile dealimentatie sau frica de a zbura cu avionul.

II. RV SI RECUPERAREA /REABILITAREA

RV in reabilitare ofera posibilitatea de a concepe scenarii dinamice in medicina derecuperare, in neurologie, fizioterapie, ortopedie si boli degenerative, cum ar fiParkinson sau scleroza multipla.

Pacienții sunt «tratati» intr-un mediu controlat, care nu poate fi reprodus prin oricealte mijloace. Timpul de recuperare poate fi redus in mod semnificativ in cazulanumitor deficiente neuromusculare si scheletice.

Sisteme de RV pentru reabilitare utilizeaza echipamente speciale, cum ar fiDataGlove, DataSuit, HMD-uri, dispozitive de urmarire, sisteme de sunet 3D,dispozitive haptice.

III. MATERIAL SI METODA

Schema bloc a sistemului

Acest senzor masoara gradul de indoire (spreexemplu, prins pe un deget de manusa, vaindica cat de mult este indoit degetul). Pemasura ce senzorul este indoit, rezistentaelectrica a acestuia creste. 10 – 60 – 110 kOhm

Senzorul de distanta si gesturi de tip ZX - este capabil sa detectezeanumite gesturi simple ale utilizatorului. Foloseste tehnologia dedetectare a obiectelor la o distanta de pana la 25 cm cat si pozitiaobiectului in raza de actiune a senzorului stanga-dreapta pe odistanta de 15 cm.

Senzor ultrasonic - utilizeaza o tensiune de 5 V si este capabil sadetecteze obiecte la o distanta intre 2-200 cm cu o acuratete de0.3 cm.

Achizitie date NI USB-6501

O problema in dezvoltarea de tehnologie bazata pe RV este problema de “securitate”,asociata cu experienta simulata in mediul virtual. RV poate induce probleme fizice si psihice,cum ar fi: raul de miscare, lipsa de control, reactiile nepotrivite, un sentiment diminuat deprezenta in lumea reala. In general, consecintele negative ale folosirii RV sunt rare, usoare sipasagere.

Monitorizare ECG si EDR

Monitorizare ECG si HVR cu AD8232

Stresul tinde sa activeze glandele sudoripare sisa scada rezistenta electrica a pielii (intre 5k –25 kOhm). Dermul unui subiect relaxat prezintao rezistenta electrica crescuta, o conductantaelectrica scazuta si un potential de suprafatacu aprox. 26-54 mV mai electronegativ decatdermul profund si membrana bazala.Modificarile induse de catre diferiti stimuliasupra activitatii glandulare sudoriparemodifica acesti parametrii prin schimbareabalantei de ioni pozitivi si negativi in lichidulsecretat.

Monitorizare raspuns electrodermal (EDR)

IV.REZULTATE

Exemple din meniurile bibliotecii de jocuri:Assessment test, Space Tennis, Bingo,

Sound Sequence, Master Mind

RV si terapie in oglinda

CONCLUZII

Exista numeroase beneficii ale implicării RV in terapie de reabilitare. In primulrand, experienta de a fi scufundat intr-un mediu care se aseamana cu viata realaofera posibilitatea pacientilor de a se comporta natural.Controlul complet al terapeutului asupra managementului raspunsului permitemodificarea unor caracteristici cum ar fi viteza, numarul si ordinea stimulilor,pentru ca acestea sa fie prezentate in asa fel incat sa se potriveasca nevoilorpacientului.

REFERINŢE1. Bronzino, J.D., The Biomedical Engineering Handbook, Second Edition, Volume I, Crc Press2. Gorman P.J., Meier A.H., Krummel T., Simulation And Virtual Reality In Surgical Education,Arch Surg/Vol 134, Nov. 19993. Lippincott W., Surgical Simulation and Virtual Reality: The Coming Revolution, Annals ofSurgery, Vol. 228, No. 5, 635-637, 19984. Riva G., Applications of Virtual Environments in Medicine, Methods Inf Med 5/2003, 20035. Schultheis M., Rizzo A., The Application of Virtual Reality Technology and Rehabilitation,Rehabilitation6. Anderson, F., Annett, M., Bischof, W.F. (2010). Lean on Wii: Physical Rehabilitation WithVirtual Reality and Wii Peripherals. Proceedings of 15th Annual Cybertherapy Conference, June13-15, 2010; pp 229-2347. Brown, D. J., Neale, H. R., Cobb, S. V. G., & Reynolds, H. (1999). Development andevaluation of the virtual city. International Journal of Virtual Reality, 3(4), 27-388. Burke, J.W., McNeill, M.D.J., Charles, D.K., Morrow, P.J., Crosbie, J.H., McDonough, S.M.(2010). Augmented Reality Games for Upper-Limb Stroke Rehabilitation. Proceedings of theSecond International Conference on Games and Virtual Worlds for Serious Applications.