이 연구는 SK 텔레콤 연구 기금 부여 번호 06-2013-105에 의해 지원 되었다. 이 작품은 순천 향 대학 연구 기금에 의해 지원 되었다.

연구는 서울 국립 대학교 분당 병원 기관 검토 위원회에 의해 승인 되었다 그리고 모든 참가자 심사 하기 전에 서 면된 동의 했다.
1. 게임 콘텐츠 개발
참고: 선 (MoU-재활) 환자에 대 한 모바일 게임 기반 상부 말단 가상 현실 프로그램 모바일 게임 응용 프로그램으로 구성 됩니다.
<ol><li>스튜디오와 프로그래밍 언어를 사용 하 여 개발 환경을 설치 합니다.</li>
	<li>스마트폰 내장 센서를 통해 x, y 축 및 z 축 위치 환자의 움직임에 대 한 데이터를 수집 합니다.</li>
	<li>
데이터 모션, 위치, 및 다음 소스 코드와 속도에 대 한 저장소를 할당: gravity_data 플 로트 = 새로운 float [3]; accel_data 플 로트 = 새로운 float [3]; m_acc_data 플 로트 = 새로운 float [3]; 알파 최종 플 로트 (float) 0.8; = 다음 소스 코드와 함께 내장 된 센서에 의해 측정 데이터를 수집 합니다. SensorManager sm (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE); = 센서 mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);</li>
	<li>이미지 표시를 단거리 무선 연결을 통해 처리 후 태블릿 PC 데이터 보내기 x, y, 및 z-좌표는 화면에서 이미지.</li>
	<li>강도, 내구성, 모션, 컨트롤, 속도, 및 상부 말단에서 움직임의 정확도의 범위를 개선 하기 위해 모든 게임 응용 프로그램을 디자인 합니다. 참고: 보드 physiatrists (재활 의학 의사)와 직업 치료사 수집 하 고 어떤 치료 연습 게임 프로그램으로 변환 하는 적절 한 될 것 이라고 설명. 각 관절에 움직임 상 지 기능의 회복을 촉진 하 고 힘, 지구력, 모션, 컨트롤, 속도, 및 상부 말단에서 움직임의 정확도의 범위를 개선 하는 기존의 작업 치료 방법에 따라 대상</li>
	<li>그들의 상부 말단의 기능에 따라 각 환자에 게 게임 응용 프로그램 Brunnström 단계에 의해 측정 하는 것이 좋습니다. 참고: 상부 말단 복구 단계를 평가 하는 팔과 손을 위한 Brunnström 단계 (B 단계) (1 = 이완 된, 아니 자발적인 움직임; 7 = 정상 기능)16. 예를 들어 환자는 영향을 받지 않는 팔의 도움으로 어깨 굴곡/확장 움직임을 유도 하는 Brunnström 사용 1 단계 응용 프로그램으로 분류 하는. Brunnström로 분류 된 환자 5 사용된 응용 프로그램의 정확한 제어를 필요로 하는 무대.</li>
	<li>속도, 특정 자세, 그리고 상부 말단 기능 장애의 심각도 따라 운동의 범위에 대 한 유지 관리 시간을 변경 하 여 게임 응용 프로그램의 난이도 개별적으로 조정 합니다. 아래 (그림 2)로 자세한 정보 보기를 참조 하십시오.</li>
</ol>2. 연구 설계
참고: 외견상 무작위, 이중 맹 검, 통제 재판 프로그램의 타당성과 효과 평가 하기 위해 실시 됐다. 참가자 들 (1) 허 혈 성 뇌졸중; 진단 했다 (2); 1 단계 명령을 수행 하는 기능을 했다 (3) 적극적인 재활, 및 (4)에 참여 하는 의료 안정성 했다 상부 말단 손상 했다, 포함 했다. 환자 그들은 (1) 정신 착 란, 혼란, 또는 (2) 통제 의료 조건, (3)에서 고통을 다른 심각한 의식 문제, 심한 인지 장애 때문에 명령을 수행 하지 못했습니다 경우 제외, (4) (5, 시각 장애, 했다 ) 가난한 앉아 균형을 했다. 참가자는 대학 병원에서 채용 했다.
<ol><li>참가자 그룹 할당에 완전히 눈을 할당 그들 제어 또는 실험적인 그룹 입학 기간 참가자 OT 객실을 공유 하는 데 필요한 때문에.</li>
	<li>개입 그룹에서 환자 기존의 OT 및 모바일 게임 기반 VR 상부 말단 재활 프로그램의 스마트폰 및 태블릿 PC 사용 하 여 30 분 30 분 받았음을 확인 합니다.</li>
	<li>컨트롤 그룹에서 환자 기존의 OT 하루 1 시간 동안 받은 확인 하십시오. 참고: 두 그룹에 대 한 재활 프로그램 이루어져 치료, 10 세션 2 주 동안 주 5 일.</li>
	<li>각 게임 응용 프로그램 시작 부분에 간략 한 지침을 제공 하는 있지만 첫 번째 치료 세션에서 프로그램을 사용 하는 방법에 개입 그룹에 환자를 교육 합니다. 환자는 연구 기간 동안에 그들의 자신의 30 분 프로그램 사용 확인 하십시오.</li>
	<li>처음 치료의 끝에, 1 개월 후속에서 결과 측정을 평가 합니다.</li>
	<li>하자 경험이 풍부한 직업 치료사는 단일 멀게 계산기 모든 테스트 세션 동안 모든 임상 평가 수행 합니다. 참고: 기본 결과 측정은 환자 hemiparetic 팔의 모터 기능을 측정 하는 상부 말단 (FMA-UE), Fugl-메이어 평가 (0 = 최저 점수; 66 = 최고 점수). 17 2 차 결과 팔과 손 수동 근육 테스트 (0-5) Brunnström 단계 (B 단계)에 의해 평가 되었습니다.</li>
</ol>3. 모바일 게임 기반 VR 상부 말단 재활 프로그램의 사용법
<ol><li>책상에 참가자 앉아가 있다.</li>
	<li>태블릿 PC를 책상에 놓고 태블릿 PC를 켭니다.</li>
	<li>스마트폰을 켜고 스마트폰에 단거리 무선 연결 설정.</li>
	<li>태블릿 PC의 화면을 터치 하 여 태블릿 PC에 게임 응용 프로그램을 선택 합니다.</li>
	<li>태블릿 PC에 단거리 무선 연결을 사용 하 고 smartphone에 연결.</li>
	<li>스마트폰은 완에 넣어 위 팔에는 완 장을 첨부 또는 원하는 이동에 따라 상업적으로 이용 가능한 스마트폰 암 밴드를 사용 하 여 팔.</li>
	<li>기본 버전 또는 사용자 지정 된 버전을 선택 합니다.</li>
	<li>게임 속도, 시간, 대상의 움직임의 수 그리고 참가자의 능력에 따라 사용자 지정 된 버전에서 태블릿 PC의 터치 스크린에 게임의 예상된 성과 선택 합니다.</li>
	<li>참가자 터치 시작 버튼을 보자. 참가자는 게임의 명령에 따라 자세를 취할 부탁 드립니다. 교정에 대 한 모션의 최대 범위를 이동 합니다.</li>
	<li>
게임을 시작 하 고 때 게임 종료 (일반적으로 5-10 분 긴) 다음 경기로 이동.
	<ol>
<li>"여 보 냄비 가드" 게임 참고:이 게임 대상 팔꿈치 굴곡 및 확장 모션으로 합니다.<ol>
<li>팔꿈치 관절의 움직임을 사용 하 여 투사 사과 하 여 벌 꿀 냄비에서 곰 때 려 환자를 부탁 드립니다.</li>
			<li>환자 수축된 팔꿈치 연장 때 사과 던져 보자.</li>
			<li>곰이 나타나는 위치와는 새로운 곰 나타납니다 모션의 사용 가능한 범위에 따라 속도 움직임의 속도 의해 환자의 팔꿈치 관절에서 난이도 조정 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>"토끼"를 보호 하기 위해 게임 참고:이 게임 대상 어깨 납치 예증 모션.<ol>
<li>어깨 관절의 움직임을 사용 하 여 net 돌 잡기로 토끼를 보호 하기 위해 환자를 부탁 드립니다.</li>
			<li>Adducted 어깨 납치 때 이동 하는 그물을 확인 합니다.</li>
			<li>환자의 어깨 관절에 돌이 나타나는 위치와 새로운 돌 나타납니다 모션의 사용 가능한 범위에 따라 속도 움직임의 속도 의해 난이도 조정 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>"불을 끄는" 게임 참고:이 게임 대상으로 어깨 납치와 예증 또는 어깨 굴곡 및 확장 합니다.<ol>
<li>불 물 호스와 창;를 통해 환자에 게 물 호스는 어깨의 움직임에 따라 이동 합니다.</li>
			<li>물 호스 바로 이동 하 고 왼쪽 및 고; 어깨 관절의 움직임에 따라 아래 불을 끄는 데 필요한 시간이 불의 크기에 따라 달라 집니다.</li>
			<li>불이 나타나는 위치는 새로운 화재 나타나고 화재 크기 모션와 속도의 사용 가능한 범위와 환자의 어깨 관절의 운동 지구력에 따라 속도 의해 난이도 조정 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>"꽃에 플래쉬" 게임 참고:이 게임 대상 어깨 납치와 예증, 팔꿈치 굴곡 및 확장, 또는 손목 pronation supination 모션.<ol>
<li>관절의 운동에 의해 물 급수 깡통을 이동 씨앗을 꽃 꽃 하 게 환자를 부탁 드립니다.</li>
			<li>때 씨앗, 관절의 움직임에 따라 급수 다음과 같이 확인 합니다.</li>
			<li>정확성에 관하여 씨앗의 이동 속도 움직임의 속도 의해 난이도 조정 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>스마트폰의 내장 센서 (가 속도계, 자이 스코프)에 의해 환자의 상부 말단 움직임을 추적 하 고 단거리 무선 연결을 통해 태블릿 PC에 움직임에 대 한 정보를 전송.</li>
	<li>디스플레이 태블릿 PC에 그들의 움직임에 환자에 대 한 시각과 청각 피드백을 제공 합니다.</li>
	<li>게임의 끝에 예상된 성과 비해 게임의 실제 성과 보여 줍니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Segal, M. E., Whyte, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+case+mix+adjustment+of+stroke+rehabilitation+outcomes.">Modeling case mix adjustment of stroke rehabilitation outcomes.</a> American journal of physical medicine &amp; rehabilitation. 76 (2), 154-161 (1997).</li><li>Gresham, G. 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Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+feasibility+study+using+interactive+commercial+off-the-shelf+computer+gaming+in+upper+limb+rehabilitation+in+patients+after+stroke.">A feasibility study using interactive commercial off-the-shelf computer gaming in upper limb rehabilitation in patients after stroke.</a> Journal of rehabilitation medicine. 42 (5), 437-441 (2010).</li><li>Chang, Y. -. J., Chen, S. -. F., Huang, J. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Kinect-based+system+for+physical+rehabilitation:+A+pilot+study+for+young+adults+with+motor+disabilities.">A Kinect-based system for physical rehabilitation: A pilot study for young adults with motor disabilities.</a> Research in developmental disabilities. 32 (6), 2566-2570 (2011).</li><li>Chen, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+controlled+pilot+trial+of+two+commercial+video+games+for+rehabilitation+of+arm+function+after+stroke.">A controlled pilot trial of two commercial video games for rehabilitation of arm function after stroke.</a> Clin Rehabil. 29 (7), 674-682 (2015).</li><li>Saposnik, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+Virtual+Reality+Exercises+in+STroke+Rehabilitation+(EVREST):+rationale,+design,+and+protocol+of+a+pilot+randomized+clinical+trial+assessing+the+Wii+gaming+system.">Effectiveness of Virtual Reality Exercises in STroke Rehabilitation (EVREST): rationale, design, and protocol of a pilot randomized clinical trial assessing the Wii gaming system.</a> Int J Stroke. 5 (1), 47-51 (2010).</li><li>Saposnik, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+virtual+reality+using+Wii+gaming+technology+in+stroke+rehabilitation:+a+pilot+randomized+clinical+trial+and+proof+of+principle.">Effectiveness of virtual reality using Wii gaming technology in stroke rehabilitation: a pilot randomized clinical trial and proof of principle.</a> Stroke. 41 (7), 1477-1484 (2010).</li><li>Brunnstrom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+testing+procedures+in+hemiplegia:+based+on+sequential+recovery+stages.">Motor testing procedures in hemiplegia: based on sequential recovery stages.</a> Phys Ther Sport. 46 (4), 357-375 (1966).</li><li>Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fugl-meyer+assessment+of+motor+recovery+after+stroke:+a+critical+review+of+its+measurement+properties.">The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties.</a> Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).</li><li>Ma, H. -. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+virtual+reality+training+on+functional+reaching+movements+in+people+with+Parkinson's+disease:+a+randomized+controlled+pilot+trial.">Effects of virtual reality training on functional reaching movements in people with Parkinson's disease: a randomized controlled pilot trial.</a> Clinical Rehabilitation. 25 (10), 892-902 (2011).</li><li>Reiterer, V., Sauter, C., Kl&#246;sch, G., Lalouschek, W., Zeitlhofer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actigraphy-a+useful+tool+for+motor+activity+monitoring+in+stroke+patients.">Actigraphy-a useful tool for motor activity monitoring in stroke patients.</a> European neurology. 60 (6), 285-291 (2008).</li><li>Gebruers, N., Vanroy, C., Truijen, S., Engelborghs, S., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+of+physical+activity+after+stroke:+a+systematic+review+of+accelerometry-based+measures.">Monitoring of physical activity after stroke: a systematic review of accelerometry-based measures.</a> Archives of physical medicine and rehabilitation. 91 (2), 288-297 (2010).</li></ol>

모든 저자는 충돌의 관심을 선언합니다.

뇌졸중 환자는 보통 모터 손상으로 불완전 한 모터 회복에 관련 된 장애가 있다. 이러한 장애 긴 여행 시간 병원, 또는 사회 경제적 어려움을 적절 한 재활 치료를 환자 들에 대 한 액세스를 방해 수 있습니다. 유비쿼터스 헬스케어 (u-헬스) 프로그램은 그 장벽을 제거 하기 위한 좋은 옵션을 수 있습니다. 이러한 u-건강 프로그램의 일환으로 모바일 게임 기반 VR 재활 프로그램 현재 연구에서 허 혈 ?...

선 성인 신경 손상의 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 뇌졸중은 일반적으로 완료 하 고 환자의 약 50% 장애, 그들을 다른 사람에 의존 하 남아 있다 장애에서 회복1. 특히, 위 사지 부전은 스트로크 생존자 (ADL)2생활 하는 일상의 활동에 대해 다른 사람에 의존 합니다. 위 사지에서 잃어버린된 기능을 회복 하는 것은 더 낮은 말단에 후에 ambulation의 정상적인 기능을 반환 보다 달성 하기 어려운 수 있습니다. 양측 더 낮은 말단 운동 운동에 대 한 필수 불가결 이지만, 환자는 일방적인 상부 말단 운동 ADL을 수행할 수 있습니다. 이것은 영향을 받는 다리3의 배운된 비 사용 현상. 이 현상은 스트로크 생존자에 상부 말단의 재활에 장애 이다. 따라서, 엄청난 양의 연구 상 지 기능 복구에 집중 된다. 연구는 광범위 한 연습과 반복 작업 관련 교육4,,56의 중요성을 강조 했습니다.
가상 현실 (VR) 기술은 최근 재활7분야에 도입 되었습니다. VR 시뮬레이션된 환경 상호 작용 및 성능에 관련 된 연속, 즉각적인 피드백을 받을 수 있습니다. VR은 뇌졸중 환자에서 집중, 반복, 그리고 작업 중심 훈련8등 neurorehabilitation의 기본 개념을 적용할 가능성이 있다. 특히, 비 몰입 형 VR 높은 수준의 그래픽 성능 또는 특수 하드웨어가 필요 하지 않습니다. 따라서, 비-몰입 형 VR 낮은-비용, 유비 쿼터 스, 그리고 흥미로운 치료 프로그램을 제공 하기 위한 좋은 후보입니다. 이전 연구는 비 몰입 형 VR9컴퓨터, 모니터, 및 특별 한 장치, 콘솔, 센서 장갑, 기쁨-막대기, 및 상업 게임 시스템 사용. 높은 개시 비용 및 충분 한 공간 같은 시스템을 사용 하기 위한 필수 했다. 최근, 저가 도구, 상업 게임 장치 등 새로운 재활 시스템10,11을 개발 이용 되어 있다. 그러나, 운반 하지 충분히 작고 가벼운 그 devicesare에 센서와 콘솔. 그럼에도 불구 하 고, 사후 선 상부 말단 치료 방법으로 비-몰입 형 VR의 인기를 향상 하 고 스트로크 생존자에 대 한 유비 쿼터 스 재활 환경을 만들 수, 휴대용 및 저렴 한 도구 필요 합니다.
또한, 게임에 기초를 둔 치료는 뇌졸중 재활에 대 한 좋은 옵션을 수 있습니다. 많은 환자가 불평 그 기존의 작업 요법 (OT) 상 지 기능 회복은 지루하고 단조로운12,13. 따라서, 치료에 대 한 더 많은 흥미와 동기 부여 도구는 재활 훈련에 환자의 참여를 홍보 하는 데 필요한. 상용 게임의 사용을 포함 하는 많은 연구 실시14,,1516되었다. 그러나, 사용 게임, 뇌졸중 환자에서 상부 말단의 원하는 움직임 표적으로 하지 않습니다 그리고 그들은 뇌졸중 후 있을 수 있는 spasticity에 대 한 특별 한 배려 부족.
이 문서는 모바일 게임 기반 VR 프로그램 및 뇌졸중을 경험 했 고 상 지 기능 장애 (그림 1)에서 고통 받는 환자에 대 한 그것의 사용의 개발을 설명 합니다.

<table><tbody><tr><td>Galaxy Note 10.0</td><td>Samsung</td><td>Galaxy Note 10.0</td><td>Tablet PC</td></tr><tr><td>Galaxy S2</td><td>Samsung</td><td>Galaxy S2</td><td>Smartphone</td></tr><tr><td>Bluetooth</td><td>Bluetooth SIG</td><td>Bluetooth</td><td>short-distance wireless connection&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Java</td><td>Oracle</td><td>Java</td><td>programming language</td></tr></tbody></table>

mobile game-based virtual reality program for upper extremity stroke rehabilitation

뇌졸중 재활 치료를 반복, 집중, 목표 지향이 필요합니다. 가상 현실 (vr은) 이러한 요구 사항을 충족 하는. 게임에 기초를 둔 치료는 더 흥미롭고 동기 부여 도구로 재활 치료에 환자의 참여를 홍보할 수 있습니다. 스마트폰 및 태블릿 Pc 등의 모바일 장치는 개인된 홈 기반 치료 환자와 임상 사이의 쌍방향 통신을 제공할 수 있습니다. 이 연구에서는 게임 응용 프로그램을 사용 하 여 모바일 VR 상부 말단 재활 프로그램 개발 되었다. 연구에서 결과 보여 모바일 게임 기반 VR 프로그램 효과적으로 뇌졸중 환자에서 상부 말단 복구를 촉진. 또한, 환자 부작용 없이 프로그램을 사용 하 여 치료의 2 주를 완료 하 고 프로그램에 일반적으로 만족 했다. 이 모바일 게임-VR 상부 말단 재활 프로그램을 기반으로 일대일 직업 치료사에 의해 배달 되는 전통적인 치료의 일부에 대 한 대체할 수 있습니다. 이 시간 효율적, 쉽게 임상적으로 효과적인 프로그램을 구현, 텔 레-뇌졸중 환자에서 상부 말단 복구에 대 한 재활에 대 한 좋은 도구가 될 것 이다. 환자와 치료사 수 공동 원격으로 이러한 e-헬스 재활 프로그램을 통해 경제적, 사회적 비용을 절감 하면서.

총 24 환자 등록 되었고 컨트롤 또는 실험 그룹 (표 1)에 할당 된. FMA-UE, B 단계에에서 큰 개선 및 수동 근육 테스트 모바일 게임 기반 VR 상부 말단 재활 프로그램 보다 기존의 치료 (그림 3)과 치료 후 발견 되었다. 효과 1 개월 후속까지 유지 되었다. 즉, MoU-재활 일대일 직업 치료사에 의해 전달 되는 기존의 치료에 열 등 했다.
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Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

여기, 우리 개발 하 고 뇌졸중 환자에서 상 지 장애의 복구에 대 한 모바일 게임 기반 가상 현실 프로그램을 적용 하는 프로토콜을 제시. 현재 연구는 모바일 프로그램 가능 하 고 효과적으로 뇌졸중 환자에서 상 지 복구를 촉진을 보여줍니다.

상부 말단 뇌졸중 재활을 위한 모바일 게임 기반 가상 현실 프로그램

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

mobile-game-based-virtual-reality-program-for-upper-extremity-stroke

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

18.7K 조회수.  Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital. 여기, 우리 개발 하 고 뇌졸중 환자에서 상 지 장애의 복구에 대 한 모바일 게임 기반 가상 현실 프로그램을 적용 하는 프로토콜을 제시. 현재 연구는 모바일 프로그램 가능 하 고 효과적으로 뇌졸중 환자에서 상 지 복구를 촉진을 보여줍니다.

비디오: Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically identified cells during behavior1-6. Here we describe methods to perform two-photon imaging in mouse cortex while the animal navigates a virtual reality environment. We focus on the aspects of the experimental procedures that are key to imaging in a behaving animal in a brightly lit virtual environment. The key problems that arise in this experimental setup that we here address are: minimizing brain motion related artifacts, minimizing light leak from the virtual reality projection system, and minimizing laser induced tissue damage. We also provide sample software to control the virtual reality environment and to do pupil tracking. With these procedures and resources it should be possible to convert a conventional two-photon microscope for use in behaving mice.

Here we describe the experimental procedures involved in two-photon imaging of mouse cortex during behavior in a virtual reality environment.

가상 현실 환경을 탐색 마우스의 두 광자 칼슘 이미징

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically ...

연구

행동분석학

Haptic/Graphic Rehabilitation: Integrating a Robot into a Virtual Environment Library and Applying it to Stroke Therapy

Recent research that tests interactive devices for prolonged therapy practice has revealed new prospects for robotics combined with graphical and other forms of biofeedback. Previous human-robot interactive systems have required different software commands to be implemented for each robot leading to unnecessary developmental overhead time each time a new system becomes available. For example, when a haptic/graphic virtual reality environment has been coded for one specific robot to provide haptic feedback, that specific robot would not be able to be traded for another robot without recoding the program. However, recent efforts in the open source community have proposed a wrapper class approach that can elicit nearly identical responses regardless of the robot used. The result can lead researchers across the globe to perform similar experiments using shared code. Therefore modular "switching out"of one robot for another would not affect development time. In this paper, we outline the successful creation and implementation of a wrapper class for one robot into the open-source H3DAPI, which integrates the software commands most commonly used by all robots.

Recently, a vast amount of prospects have come available for human-robot interactive systems. In this paper we outline the integration of a new robotic device with open source software that can rapidly make possible a library of interactive functionality. We then outline a clinical application for a neurorehabilitation application.

Haptic 그래픽 / 재활 : 가상 환경 도서관에 로봇을 통합하고 뇌졸중 치료에 적용

Recent research that tests interactive devices for prolonged therapy practice has revealed new prospects for robotics combined with graphical and other ...

생체공학

Development of a Virtual Reality Assessment of Everyday Living Skills

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; Treatment studies aimed at cognitive impairment in patients with schizophrenia not only require demonstration of improvements on cognitive tests, but also evidence that any cognitive changes lead to clinically meaningful improvements.&#160; Measures of &#8220;functional capacity&#8221; index the extent to which individuals have the potential to perform skills required for real world functioning. &#160;Current data do not support the recommendation of any single instrument for measurement of functional capacity.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is a novel, interactive gaming based measure of functional capacity that uses a realistic simulated environment to recreate routine activities of daily living. Studies are currently underway to evaluate and establish the VRFCAT&#8217;s sensitivity, reliability, validity, and practicality.&#160;This new measure of functional capacity is practical, relevant, easy to use, and has several features that improve validity and sensitivity of measurement of function in clinical trials of patients with CNS disorders.

A challenge for proving treatment efficacy for cognitive impairments in schizophrenia is finding the optimizing measurement of skills related to everyday functioning.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is an interactive gaming based computerized measure aimed at skills associated with everyday functioning, including baseline impairments and treatment related changes.

일상 생활 기술의 가상 현실 평가 개발

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

A Structured Rehabilitation Protocol for Improved Multifunctional Prosthetic Control: A Case Study

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated systems require upper limb amputees to learn complex control schemes. Humans have the ability to learn new movements through imitation and other learning strategies. This protocol describes a structured rehabilitation method, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning, and aims to assess if this method can improve multifunctional prosthetic control. A left below elbow amputee, with 4 years of experience in prosthetic use, took part in this case study. The prosthesis used was a Michelangelo hand with wrist rotation, and the added features of wrist flexion and extension, which allowed more combinations of hand movements. The participant&#8217;s Southampton Hand Assessment Procedure score improved from 58 to 71 following structured training. This suggests that a structured training protocol of imitation, repetition and reinforcement may have a role in learning to control a new prosthetic hand. A larger clinical study is however required to support these findings.

As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees&#8217; inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.

개선 된 다기능 보철 제어를위한 구조적 재활 프로토콜 : 사례 연구

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by observation or passive movement of trainee&#39;s hands by a robotic device). This obviously presents a major challenge in the rehabilitation of a paretic limb since voluntary control of physical movement is limited. Here, we describe a novel training scheme we have developed that has the potential to circumvent this major challenge. We exploited the voluntary control of one hand and provided real-time movement-based manipulated sensory feedback as if the other hand is moving. Visual manipulation through virtual reality (VR) was combined with a device that yokes left-hand fingers to passively follow right-hand voluntary finger movements. In healthy subjects, we demonstrate enhanced within-session performance gains of a limb in the absence of voluntary physical training. Results in healthy subjects suggest that training with the unique VR setup might also be beneficial for patients with upper limb hemiparesis by exploiting the voluntary control of their healthy hand to improve rehabilitation of their affected hand.

We describe a novel virtual-reality based setup which exploits voluntary control of one hand to improve motor-skill performance in the other (non-trained) hand. This is achieved by providing real-time movement-based sensory feedback as if the non-trained hand is moving. This new approach may be used to enhance rehabilitation of patients with unilateral hemiparesis.

가상 현실을 사용 하 여 다른 한 손으로에서 모터 기술 지식을 전송 하

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with numerous cardiometabolic health consequences. These changes are likely to increase the risk of developing chronic secondary conditions and impact the quality of life in persons with SCI. Surface neuromuscular electrical stimulation evoked resistance training (NMES-RT) was developed as a strategy to attenuate the process of skeletal muscle atrophy, decrease ectopic adiposity, improve insulin sensitivity and enhance mitochondrial capacity. However, NMES-RT is limited to only a single muscle group. Involving multiple muscle groups of the lower extremities may maximize the health benefits of training. Functional electrical stimulation-lower extremity cycling (FES-LEC) allows for the activation of 6 muscle groups, which is likely to evoke greater metabolic and cardiovascular adaptation. Appropriate knowledge of the stimulation parameters is key to maximizing the outcomes of electrical stimulation training in persons with SCI. Adopting strategies for long-term use of NMES-RT and FES-LEC during rehabilitation may maintain the integrity of the musculoskeletal system, a pre-requisite for clinical trials aiming to restore walking after injury. The current manuscript presents a combined protocol using NMES-RT prior to FES-LEC. We hypothesize that muscles conditioned for 12 weeks prior to cycling will be capable of generating greater power, cycle against higher resistance and result in greater adaptation in persons with SCI.

Spinal cord injury is a traumatic medical condition that may result in elevated risks of chronic secondary metabolic disorders. Here, we presented a protocol using surface neuromuscular electrical stimulation-resistance training in conjunction with functional electrical stimulation-lower extremities cycling as a strategy to ameliorate several of these medical problems.

척수 손상 후 더 낮은 말단 전기 자극 교육의 패러다임

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

가상 현실 기반 직업 교육을 통한 뇌졸중 재활 강화

Cognitive Function and Upper Limb Rehabilitation Training Post-Stroke Using a Digital Occupational Training System

Stroke rehabilitation often requires frequent and intensive therapy to improve functional recovery. Virtual reality (VR) technology has shown the potential to meet these demands by providing engaging and motivating therapy options. The digital occupational training system is a VR application that utilizes cutting-edge technologies, including multi-touch screens, virtual reality, and human-computer interaction, to offer diverse training techniques for advanced cognitive capacity and hand-eye coordination abilities. The objective of this study was to assess the effectiveness of this program in enhancing cognitive function and upper extremity rehabilitation in stroke patients. The training and assessment consist of five cognitive modules covering perception, attention, memory, logical reasoning, and calculation, along with hand-eye coordination training. This research indicates that after eight weeks of training, the digital occupational training system can significantly improve cognitive function, daily living skills, attention, and self-care abilities in stroke patients. This software can be employed as a time-saving and clinically effective rehabilitation aid to complement traditional one-on-one occupational therapy sessions. In summary, the digital occupational training system shows promise and offers potential financial benefits as a tool to support the functional recovery of stroke patients.

저자 스포트라이트: 디지털 직업 교육 시스템을 통한 뇌졸중 환자 재활

The current protocol outlines how the VR-based digital occupational training system enhances the rehabilitation of patients with cognitive impairment and upper limb dysfunction following a stroke.

상부 말단 뇌졸중 재활을 위한 모바일 게임 기반 가상 현실 프로그램

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

가상 현실 환경을 탐색 마우스의 두 광자 칼슘 이미징

Haptic 그래픽 / 재활 : 가상 환경 도서관에 로봇을 통합하고 뇌졸중 치료에 적용

일상 생활 기술의 가상 현실 평가 개발

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

개선 된 다기능 보철 제어를위한 구조적 재활 프로토콜 : 사례 연구

가상 현실을 사용 하 여 다른 한 손으로에서 모터 기술 지식을 전송 하

척수 손상 후 더 낮은 말단 전기 자극 교육의 패러다임

디지털 직업 훈련 시스템을 활용한 뇌졸중 후 인지 기능 및 상지 재활 훈련

디지털 직업 훈련 시스템을 활용한 뇌졸중 후 인지 기능 및 상지 재활 훈련

디지털 직업 훈련 시스템을 활용한 뇌졸중 후 인지 기능 및 상지 재활 훈련