Kayıp uzuv sendromu için artırılmış gerçeklik destekli rehabilitasyon sistemi
An augmented reality assisted rehabilitation system for phantom limb pain
Yazar: ABDURRAHMAN ÇABUK
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMED ALİ AYDIN ; DOÇ. DR. AKHAN AKBULUT
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Hayalet uzuv sendromu (phantom limb pain), amputasyon işlemi görmüş bireylerin hayatlarını olumsuz yönde etkileyen ve yaşam kalitesini bozan bir durumudur. Kaybedilen (hayalet) uzvun beyin tarafından kabul görmemesi ve olmayan uzuva hareket komutu gönderilmesi durumunda, çoğunlukla vücudun bu hareket sinyalini bireye ağrı olarak geri döndürmesi olarak tecrübe edilmektedir. Raporlar, ampute hastaların % 80-85'inin kayıp uzuv boyunca zonklama, yanma, bıçaklama, karıncalanma, sıkma, şok etme ve kramp gibi semptomları olan şiddetli ağrı olaylarından muzdarip olduğuna işaret etmektedir. Hayalet Uzuv Sendromu başlangıcı genellikle amputasyon sonrası olur bazen amputasyondan aylar hatta yıllar sonra ortaya çıktığı da görülebilir.

Hayalet uzuv ağrısının kronikliği yaşam kalitesini olumsuz yönde etkiler ve sosyal ve profesyonel çevre ile etkileşime giren faaliyetlerde kısıtlamalara yol açar. Bu kronik durum, Hayalet uzuv sendromu hastalarının obezite, kardiyovasküler hastalıklar, uyku bozukluğu, kronik eklem ağrısı ve bel ağrısının görülme sıklığının artması nedeniyle önemli bir sağlık sorunudur.

Günümüze kadar hayalet uzuv sendromunu tedavi etmeye yönelik pek çok yaklaşım denenmiş olmakla birlikte, en basit ve en çok tercih edilen yöntem ayna terapisidir. Ayna bir aynada sağlam bacak tarafından gerçekleştirilen gönüllü hareketlerin yansımasını kullanır ve hayali uzuvda ağrısız bir hareket yanılsaması yaratmayı amaçlar. Ayna üzerindeki yansıma ile kayıp uzvun hayali hareketini sağlamak yanılsama yoluyla hastada ağrının azalması şeklinde sonuç verse de bu yeterince etkili ve kalıcı değildir. Ayrıca sağlam uzuv ile kayıp uzuv arasında bir aynanın fiziksel olarak bulunması hareketler ya da egzersizler kısıtlanmaktadır. Buna karşın Sürükleyici Sanal Gerçeklik ve Artırılmış gerçeklik temelli rehabilitasyon yaklaşımları, daha 13 gelişmiş bir Ayna Terapisi formu oluşturma potansiyeline sahiptir ve hastaların klinik dışında egzersiz yapmaya devam etmelerini sağlayabilir.

Bu çalışma amacı Sanal Gerçeklik ve Artırılmış gerçeklik platformlarında Hayalet uzuv sendromu tedavisi için oyunlar geliştirmek ve ağrının olumsuz etkilerini azaltarak yaşam kalitesini artırmaktır. Donanım olarak ise Kinect sensörü ve HTC Vive Sanal Gerçeklik gözlüğü kullanılmıştır. Oyunlar Unity 3D 'de geliştirilmiştir. Toplamda alt ekstremite için (bacak amputasyon seviyesi için) bir adet Artırılmış Gerçeklik, bir adet Sanal gerçeklik oyunu geliştirilmiştir. Oyunların sürükleyiciliği alfa testi olarak sağlıklı 17 bireyin katılımıyla test edilmiştir. Sonuçlar raporlanmış. Kullanıcı deneyimleri anket yoluyla geri bildirim olarak alınıp grafiklere dökülmüştür.

Anahtar kelimeler: Artırılmış Gerçeklik, Hayalet Uzuv Sendromu, Kinect, Oyunlaştırma Siber Terapi, Sanal Gerçeklik

Abstract:
Phantom limb pain is a condition that adversely affects the lives of individuals who have undergone amputation and deteriorates the quality of life. If the lost (ghost) limb is not accepted by the brain and a non-limb motion command is sent, it is often experienced as the body returns this motion signal to the individual as pain. Reports indicate that 80-85% of amputated patients suffer from severe pain events with symptoms such as throbbing, burning, stabbing, tingling, squeezing, shocking and cramping along the missing limb. The onset of Phantom Limb Pain usually occurs after amputation, and sometimes it can be seen months or even years after amputation.

The chronicity of phantom limb pain adversely affects the quality of life and leads to restrictions on activities that interact with the social and professional environment. This chronic condition is an important health problem due to the increased incidence of obesity, cardiovascular diseases, sleep disturbance, chronic joint pain and low back pain in patients with Phantom Limb Pain.

Although many approaches have been tried to treat Phantom Limb Pain to date, Mirror Therapy is the simplest and most preferred method. The mirror uses the reflection of voluntary movements performed by the intact leg in a mirror and aims to create the illusion of a painless movement in the imaginary limb. Although the reflection on the mirror provides the illusory movement of the missing limb, it may result in pain relief in the patient through illusion, but this is not sufficiently effective and permanent. In addition, the physical presence of a mirror between the intact limb and the missing limb is restricted by movements or exercises. In contrast, Immersive Virtual Reality and Augmented reality-based rehabilitation approaches have the potential to form a more advanced form of Mirror Therapy and may allow patients to continue exercising outside the clinic.

The aim of this study is to develop games for the treatment of  Phantom Limb Pain on Virtual Reality and Augmented Reality platforms and to improve the quality of life by reducing the negative effects of the pain. The equipment is equipped with a Kinect sensor and HTC Vive Virtual Reality Glasses. The games are developed in Unity 3D. In total, one Augmented Reality game and one Virtual reality game have been developed for the lower extremity (for leg amputation level). The games were tested as alpha test with the participation of 17 healthy individuals. Results are reported. The user experiences were taken as feedback by means of surveys and graphed.

Keywords: Cyber Therapy; Gamification; Kinect; Phantom Limb Pain; Serious Games; Virtual Reality