Будущее реабилитации кистей рук и запястий - это увлекательные аркадные игры

      Когда кто-то думает о виртуальной реальности (VR) и видеоиграх, первое, что приходит на ум, - это цифровые развлечения для отдыха. Однако за последние несколько лет мы стали свидетелями растущего интереса к тренировкам с помощью гарнитур виртуальной реальности. Однако возможности их применения выходят далеко за рамки. Ранее в этом году нейробиологи представили платформу, которая может помочь в раннем выявлении болезни Альцгеймера. 

      Терапевтические программы на основе виртуальной реальности также используются для того, чтобы помочь людям справиться с послеоперационной болью. Врачи внедряют обучающие программы с использованием виртуальной реальности для более полного погружения в процесс обучения. Доктор Ясир Назим, эксперт в области лингвистики, недавно рассказал Digital Trends, что геймификация революционизирует индустрию и широко распространяется на медицинскую науку. 

      Последняя подобная разработка была разработана экспертами Мадридского университета Карлоса III, которые сотрудничают с больницами Барселоны и Мадрида, помогая людям с проблемами подвижности запястий и кистей рук с помощью игр. Команда, в частности, опирается на концепцию физических упражнений, которые сочетают физические упражнения с видеоиграми. 

      Мадридский университет имени Карлоса III

      С этой целью команда разработала две аркадные игры и специализированный контроллер с датчиками, которые могут измерять силу захвата человека, а также анализировать весь диапазон движений руки и запястья. Подключенная платформа впоследствии сможет регистрировать такие данные, как усталость и время реакции, создавая целостный профиль их физической силы. 

      Игры и реабилитация

      В медицинском лексиконе мы, по сути, имеем дело с реабилитацией, направленной на развитие хвата за кисть, пронации–супинации, сгибания–разгибания и локтево–лучевых отклонений. По сравнению с предыдущими исследованиями эффективности физических упражнений, новая платформа eJamar помогает улучшить силу хвата, а также способствует восстановлению подвижности конечностей в здоровой степени. 

      По словам одного из экспертов, участвующих в проекте, всего 30 минут регулярных занятий помогли улучшить силу хвата у пациентов на 100%, а также расширить диапазон движений запястья. Потенциал, однако, огромен. 

      Команда отмечает, что платформа eJamar может помочь в лечении травм и переломов кисти, а в ближайшем будущем также помочь пациентам с неврологическими проблемами, такими как болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и инсульт. 

      Прикладные науки

      Еще одной крупной победой является то, что такой подход может значительно облегчить логистические проблемы, связанные с записью на прием, поездками и получением необходимого внимания в медицинских центрах и больницах. 

      В двух словах, телереабилитация eJamar позволяет сэкономить средства, время и повысить доступность для всех заинтересованных сторон национальной экосистемы здравоохранения. “Игры Peter Jumper и Andromeda просты в использовании, и для получения удовольствия от игры не требуется никакого предварительного опыта”, - говорит Онья Симбанья в интервью Digital Trends.

      Как работает платформа eJamar?

      Наиболее важным элементом платформы eJamar является пользовательский контроллер, который ориентирован на силу захвата и возможности человека. “Система eJamar объединяет датчики усилия, IMU и систему управления на базе Arduino для определения движений рук и измерения силы захвата”, - рассказывает нам Эдвин Даниэль Онья Симбанья, доцент кафедры системной инженерии и автоматизации (CC) института UC3M. 

      В основе платформы eJamar лежит специализированный беспроводной контроллер, который управляет движением запястья и его силой. В состав контроллера входит рукоятка с желобками, которые соответствуют форме пальцев, крепко удерживающих предмет, что чем-то напоминает ручной захват. 

      Прикладные науки

      Встроенные виброприводы, встроенные в беспроводной контроллер, также обеспечивают тактильную обратную связь с игроками, соответствующую игровым действиям, таким как удары или этапы прохождения.. Датчик инерциальной измерительной системы (IMU) способен отслеживать девять степеней свободы по трем осям. 

      Также имеется кнопка, которая служит для активации и деактивации игрового процесса, а также для вывода контроллера из спящего режима. Встроенный вычислительный блок выборочно собирает и записывает данные о движении руки в зависимости от игры, к которой он подключен. 

      Одним из важнейших элементов контроллера eJamar является тензометрический датчик, который способен измерять силу захвата до 100 кгс. Для обеспечения максимального комфорта предусмотрена встроенная ручка, с помощью которой можно регулировать положение рукоятки в зависимости от индивидуального размера руки и уровня комфорта. 

      Прикладные науки

      Что касается игр, то первой из них является Peter Jumper. Действие игры разворачивается в трехмерном мире, где игроки перемещаются по городскому пейзажу, избегая препятствий. В зависимости от индивидуальных предпочтений можно настроить такие параметры, как уровень сложности, тактильная чувствительность, скорость и продолжительность. Перед началом игры пределы захвата настраиваются в зависимости от того, какое усилие человек может приложить к контроллеру. 

      При игре в режиме сжатия захвата пользователи должны сжать захват контроллера, чтобы совершить прыжок. Вторая игра называется Andromeda, это 2D космический шутер, в котором игроки управляют космическим кораблем, стреляют по врагам. и при этом собирают ценные предметы. 

      Основная цель этой игры - помочь пользователям усилить хватку и освободить движения запястий. “Цель этих функций управления игрой - воспроизвести упражнения, которые обычно выполняются на занятиях по реабилитации рук и запястий”, - говорится в исследовательской статье, опубликованной в журнале Applied Sciences. 

      Интересно, что системные требования для запуска этих игр довольно скромные, и они работают на macOS и Windows.  Что касается аппаратного обеспечения, то вам понадобится процессор Intel Core i3-2100, 4 ГБ оперативной памяти, 1 ГБ места для хранения данных и экран с разрешением 1280 x 720 пикселей.

      Мадридский университет имени Карлоса III

      Интересно, что контроллер eJamar совместим не только с двумя вышеупомянутыми играми, но и с другими играми, основанными на движке разработки Unity. Во время тестирования участники высоко оценили весь процесс и его доступное исполнение. 

      “Эти методы лечения особенно необходимы пациентам с неврологическими заболеваниями, которые сталкиваются с трудностями при посещении медицинских центров для реабилитации”, - отмечается в исследовательском документе.

      Почему игры идеально подходят для реабилитации?

      Важнейшим элементом всего упражнения являются игры, которые обеспечивают захватывающий и увлекательный путь к реабилитации, который часто может быть как психологическим, так и физическим. Кажется, с самого начала целью было сделать весь процесс увлекательным для участников без ущерба для терапевтической эффективности

      “Одной из проблем при разработке серьезных игр для здоровья является вовлеченность. Использование аркадного дизайна способствовало вовлечению пациентов и, следовательно, приверженности лечению”, - рассказала Digital Trends Онья Симбанья, доцент кафедры системной инженерии и автоматизации (CC) института UC3M. 

      Прикладные науки

      Интересно, что эти две игры - не просто интерактивный, увлекательный процесс. На самом деле, в них записываются все данные о движении конечностей, которые впоследствии импортируются в электронный медицинский профиль каждого пациента. 

      Идея увлекательная и чрезвычайно полезная, но в ней есть свои сложности. В этом случае решающее значение имеет привлечение сертифицированного медицинского работника, в отличие от обычной телемедицинской консультации с врачом по видеосвязи. 

      “Несмотря на то, что дизайн наших систем ориентирован на самоуправление, одной из проблем, с которой мы сталкиваемся сейчас, является дистанционная помощь, поскольку необходимо включить методы, позволяющие терапевту взаимодействовать с пациентом в случае необходимости, - объясняет Онья Симбанья. 

      Прикладные науки

      Переходя в сферу виртуальной реальности, команда разработчиков платформы eJamar надеется использовать статус мейнстрима, особенно низкую запрашиваемую цену на гарнитуры виртуальной реальности, для разработки средств реабилитации. Похоже, работа уже ведется.

      Перспективы на будущее 

      В будущем команда хочет использовать платформы дополненной и виртуальной реальности для разработки своей платформы exergame для реабилитации с помощью игр. 

      “В наших текущих планах - использование дополненной реальности для разработки практических игр, которые позволяют взаимодействовать с физическими объектами, используемыми при оценке двигательных функций, и охватывают широкий круг потенциальных пациентов”, - сказала Онья Симбанья в интервью Digital Trends. Амбиции не новы. 

      Компания Meta, например, распространила свои собственные аппаратные и программные платформы XR на многочисленные академические учреждения и исследовательские лаборатории по всему миру. В партнерстве с Университетом Айовы интеллектуальные очки Project Aria AR используются для разработки технологии слуховых аппаратов с возможностью распознавания контекста.

      Мадридский университет имени Карлоса III

      Сотрудники Бристольского университета внедряют платформу smart glasses для разработки системы трехмерного пространственного отслеживания, в то время как исследователи из Университета Карнеги-Меллона используют Project Aria для разработки вспомогательных решений для определения маршрута для людей с нарушениями зрения. В IIIT в Хайдарабаде исследователи внедряют очки Aria для создания системы распознавания взгляда водителя.

      “В наших текущих планах - использование дополненной реальности для разработки практических игр, которые позволяют взаимодействовать с физическими объектами, используемыми при оценке двигательных функций, и охватывают широкий круг потенциальных пациентов”, - сказала Онья Симбанья в интервью Digital Trends. 

      В настоящее время команда сосредоточена на тестировании платформы eJamar среди людей, страдающих неврологическими или патологическими состояниями, чтобы расширить ее применение в клинической практике. Они также планируют проводить больше практических игр для удовлетворения конкретных потребностей людей, нуждающихся в реабилитации. 

      Пока что тесты проводились в клинических условиях и дали “очень обнадеживающие” результаты. На данный момент система получила одобрение врачей и поставщиков медицинских услуг, а тесты, проведенные среди пациентов, дали положительные результаты.