СПОСОБ ДВИГАТЕЛЬНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ ПАЦИЕНТОВ В ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ ПОСРЕДСТВОМ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ ТРЕНИРОВКИ С УЧЕТОМ ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ПАЦИЕНТА
METHOD FOR MOTOR REHABILITATION OF NEUROLOGICAL PATIENTS IN VIRTUAL REALITY THROUGH MULTI-USER TRAINING TAKING INTO ACCOUNT THE PSYCHOLOGICAL PROFILE OF THE PATIENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии, и может быть использовано для усовершенствования технологии двигательной реабилитации неврологических пациентов с применением интерактивного многопользовательского виртуального пространства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Как известно, для достижения выраженного и стойкого эффекта от реабилитационных мероприятий требуется длительное время. Так, для пациентов перенесших инсульт и имеющих двигательный дефицит реабилитация может продолжаться годами и со временем пациенты теряют интерес к выполнению упражнений. И если на стационарном этапе пациенты вынуждены соблюдать режим тренировок и выполнять все необходимые упражнения, так как они постоянно контролируются специалистами, то на амбулаторном этапе отсутствие контроля специалиста негативно сказывается на приверженности пациента к лечению [Chen, Y., Abel, K. Т., Janecek, J. Т., et al. Home-based Technologies for Stroke Rehabilitation: A Systematic Review. International Journal of Medical Informatics, 2018,. doi:10.1016/j.ijmedinf. 2018.12.001].
[0003] В современных устройствах, применяемых для домашней реабилитации используется два основных вида мотивации: внутренняя и внешняя. Внешняя мотивация призвана побуждать или принуждать что-то делать внешними для человека обстоятельствами или стимулами. Такой вид мотивации наиболее часто применяется в современных системах виртуальной реальности в виде игровых упражнений необходимых для двигательного восстановления [Клочков А.С., Хижникова А.Е., Котов-Смоленский A.M., Черникова Л.А., Супонева Н.А. Коррекция статического и динамического равновесия с использованием системы виртуальной реальности у пациентов с цереброваскулярными заболеваниями, журнал Нервные болезни, 2018, №3, с. 28-32].
[0004] Данный способ позволяет разнообразить и сделать увлекательным ежедневный комплекс реабилитационных упражнений. Однако, он обладает одним недостатком: при отсутствии какого-либо разнообразия мотивационный эффект может постепенно снижаться. Внутренняя мотивация связана не с внешними обстоятельствами, а с самим содержанием деятельности. Для поддержания такого вида мотивации важно объективное отслеживание результатов деятельности. Так, было показано, что приверженность пациента к лечению выше, если он видит свой прогресс [Kirk Ρ, Grierson Μ, Bodak R, et al. Motivating Stroke Rehabilitation Through Music: A Feasibility Study Using Digital Musical Instruments in the Home. Proc 2016 CHI Conf Hum Factors Comput Syst 2016:1781-1785. doi:10.1145/2858036.2858376].
[0005] Одним из первых решений для социализации и решения проблемы низкой мотивации стали межличностные реабилитационные игры, интегрированные в различные реабилитационные устройства, которые позволяли пациенту выполнять задание в кооперации или соревноваться с другим человеком. При этом первые предложенные межличностные реабилитационные игры были направлены на кооперативное взаимодействие пациента и реабилитолога, а вскоре после этого начали разрабатываться игры направленные на соревнование между двумя людьми [Johnson, Μ. J., Xin Feng, Johnson, L. M., Ramachandran, В., Winters, J. M., & Kosasih, J. B. (n.d.). Robotic Systems that Rehabilitate as well as Motivate: Three Strategies for Motivating Impaired Arm Use. The First IEEE/RAS-EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, 2006. BioRob 2006. doi:10.1109/biorob.2006.1639095]. Недостатками данных методов реабилитации было то, что в данном реабилитационном процессе не учитывались индивидуальные личностные особенности пациента.
[0006] Одной из наиболее мотивирующих реабилитационных технологий принято считать виртуальную реальность. Виртуальная среда обладает самым главным свойством - изменяемость, это позволяет адаптировать тренировки под двигательные и когнитивные возможности пациента, что способствует увеличению вовлеченности в реабилитацию [Iosa Μ, Morone G, Fusco A, et al. Seven capital devices for the future of stroke rehabilitation. Stroke Res Treat. 2012;2012:1-9]. В настоящее время число публикаций на тему виртуальной реальности в реабилитации неуклонно растет, однако неоднородность технологий подразумеваемых под данным термином существенно влияет на данные по эффективности. Так большинство крупных мета-анализов до сих пор не выявили существенного преимущества реабилитации в виртуальной реальности над классической [Laver K, George S, Thomas S, et al. Virtual reality for stroke rehabilitation. Stroke. 2012;43:e20-e21].
[0007] Известен способ реабилитации больных в острой стадии инсульта с использованием биологической обратной связи и виртуальной реальности, заключающийся в том, что проводится установка очков и шлема виртуальной реальности на голову пациента, установка датчиков движения на голову, туловище и тазовую область пациента, загрузка программного обеспечения, состоящего из виртуальной среды и элементов управления, при этом проводится направленная тренировка координированных движений головы, туловища и тазовой области посредством среды виртуальной реальности и датчиков движения, где в качестве виртуальной среды применяется подводный мир. Причем процедура реабилитации проводится в иммерсионной ванне [RU 2432971, 10.11.2011]. В данном способе проводят восстановление базовых произвольных движений туловища, головы и шеи, а не конечностей. Такой метод реабилитации не обеспечивает восстановление движение рук и ног и не дает пациенту ощущения прямохождения, а также пациент не может воздействовать на объекты виртуальной реальности, а только может их видеть. Соответственно пациент не может использовать биологическую обратную связь от первого лица, с использованием мультисенсорных анализаторов, т.е. зрительного, слухового, кожно-кинестетического. Данный метод также не учитывает индивидуальные личностные особенности пациента в процессе проведения сеансов реабилитации.
[0008] Известен способ реабилитации больных с двигательными нарушениями функций конечностей с использованием виртуальной реальности, включающий использование виртуальной среды с элементами управления и сенсорное взаимодействие с виртуальным объектом, при этом с учетом полученной с регистрирующих электроэнцефалографических и электромиографических датчиков информации, установленных на голове и пораженной конечности соответственно, а также способности пациента к движениям, регулируют объем управляющих виртуальных движений таким образом, что дает ощущение завершенности выполняемого движения при демонстрации заданий виртуальной реальности, причем сенсорное взаимодействие с виртуальными объектами посредством использования зрительного, слухового канала, а также тактильной и проприорецептивной стимуляции рецепторов конечности проводят таким образом, чтобы обеспечить ассоциирование пациента с виртуальным аватаром, с очувствлением тактильного и проприоцептивного контакта с виртуальными объектами и ощущением завершенности выполняемого движения. В процессе занятий пациенту производится установка на голову очков виртуальной реальности [RU 2655200, 24.05.2018]. В данном способе реабилитации не использует групповые механотерапевтические тренировки, направленные на восстановление функции конечностей и индивидуальные личностные особенности пациента в процессе сеансов реабилитации, что соответственно снижает эффективность реабилитационного процесса.
[0009] Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ реабилитации двигательных нарушений, включающий проведение занятий лечебной физкультуры с обратной связью, при этом обратную связь в процессе проведения лечебной физкультуры осуществляют с помощью полного погружения субъекта в виртуальную среду посредством очков виртуальной реальности или шлема виртуальной реальности или комнаты с панорамными экранами, при этом перед субъектом создают эффект погружения от первого лица, а именно видимость повторения движений глазами субъекта, совершаемых субъектом в реальности, а занятие делят на 3 части: первая - упражнения, направленные на восстановление двигательной функции руки, вторая - движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья - упражнения, направленные на восстановление координации верхних и нижних конечностей в пространстве, причем во время выполнения занятий лечебной физкультуры оценивают уровень исходной двигательной активности пациента путем отведения руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятия руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения и приведения поднятой руки в стороны для определения правой и левой границы, максимально возможного сгибания и разгибания руки в локтевом суставе, сгибания бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклона корпуса вправо и влево, вперед и назад, принимая это за 100%, и при его достижении во время проведения упражнения, автоматически повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня, осуществляя тем самым виртуальную сенсорную стимуляцию, причем длительность одного занятия лечебной физкультуры составляет не более 45 минут [RU 2645604, 26.02.2018]. Однако данный метод реабилитации, как и выше описанный, не использует групповые механотерапевтические тренировки, направленные на восстановление функции конечностей и индивидуальные личностные особенности пациента в процессе сеансов реабилитации, что соответственно снижает эффективность реабилитационного процесса.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, предназначенных для двигательной реабилитации неврологических пациентов в виртуальной реальности посредством многопользовательской тренировки с учетом психологического профиля пациента с высокой эффективностью.
[0011] Технический результат достигается тем, что двигательную реабилитацию неврологических пациентов в виртуальной реальности осуществляют путем полного погружения пациентов в виртуальную среду посредством использования беспроводных портативных шлемов виртуальной реальности, при этом пациентов погружают в общую иммерсионную виртуальную среду, в которой несколько пациентов присутствуют в одном виртуальном тренировочном зале, видят виртуальные изображения друг друга, выполняют командные упражнения посредством игровых сценариев, имитирующих адаптированные спортивные и бытовые игры в виде многопользовательского режима с кооперативным взаимодействием, либо многопользовательского режима с соревновательным взаимодействием, причем предварительно для подбора объема тренировок в упражнениях игровых сценариев перед их началом пациенты проходят калибровочную тренировочную сессию, при этом оценивают у них объемы движений в руках, путем их выполнения в разные стороны вправо, влево, вверх и вниз, а также возможность выполнения захвата, путем зажатия кнопок на контроллере, далее в зависимости от индивидуальных двигательных возможностей пациента инструктор в сценарии при грубых двигательных нарушениях в кисти применяет автозахват, а при их отсутствии пациент выполняет сжатие и отпускание кнопок на контроллере самостоятельно, также инструктор настраивает траекторию полета мяча таким образом, чтобы для его отбивания пациент тянул руку в необходимую для тренировки область и необходимое количество отбитых мячей, где 0-3 - минимальное значение, 4-8 - среднее значение, 9 и более - максимальное значение отбитых мячей, в зависимости от когнитивных возможностей пациента инструктор в сценарии настраивает уровень сложности выполнения рецепта, в соответствии с самостоятельным выбором пациентом набора ингредиентов и их количеством, где 1-4 минимальное значение, 5-7 среднее значение, 8 и более - максимальное значение ингредиентов и списком их покупок, а в зависимости от когнитивных и двигательных возможностей пациента инструктор настраивает уровень сложности выполнения собираемой фигуры в соответствии с самостоятельным выбором пациентом размера фигур и их количества, где 1-3 минимальное значение, 4-6 - среднее значение, 7 и более - максимальное значение фигур, которые необходимо собрать в сценарии, каждый игровой сценарий настраивают под характерный для пациента тип взаимодействия, который определяют тестированием по опроснику межличностных отношений, а именно при типе взаимодействия Ie - стремление принимать остальных, чтобы они имели интерес к нему и принимали участие в его деятельности; активно стремится принадлежать к различным социальным группам и быть как можно больше и чаще среди людей применяют соревновательный режим тренировки, а при типе взаимодействия Iw - старается, чтобы остальные приглашали его принимать участие в их деятельности и стремились быть в его обществе, даже когда он не прилагает к этому никаких усилий, применяют кооперативный режим тренировки, при этом пациентов погружают в виртуальное пространство с отображением трехмерного аватара и отслеживанием выполняемого объема тренировок в упражнениях игровых сценариев в соревновательном или кооперативном режиме путем оценки движений рук, головы, сжатия и разжатия пальцев, количества отбитых мячей и подачи их в проблемные зоны, уровня сложности выбора рецептов в соответствии с количеством ингредиентов и списком их покупок, уровня сложности выбора размера фигур и их количества, а успешность выполнения объема режима тренировки игрового сценария и необходимость его усложнения оценивают по времени его выполнения, причем при сокращении времени выполнения начального объема тренировки относительно исходного, а также относительно объема тренировки других пациентов оценивают его выполнение как успешное и как возможность дальнейшего усложнения объема тренировки игрового сценария.
[0012] В предпочтительном варианте игровые упражнения направлены на развитие координации движений, функциональные тренировки проксимальных и дистальных отделов рук, развитие мелкой моторики и проприоцептивной чувствительности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] В качестве аппаратной основы используют беспроводные портативные шлемы виртуальной реальности (например, Oculus, Samsung Odyssey и т.п.), с помощью которых несколько пациентов (находящихся на амбулаторном этапе реабилитации дома, в разных городах или странах), погружают в общую иммерсионную виртуальную среду, где они присутствуют в одном виртуальном тренировочном зале, видят виртуальные изображения (аватары) друг друга, общаются друг с другом, выполняют командные упражнения или соревнуются друг с другом под дистанционным контролем инструктора. Погружение в иммерсионную виртуальную среду с интерактивным отслеживанием движений корпуса, головы и пальцев создает ощущение владения виртуальным телом, способствующее увеличению внешней и внутренней мотивации. В программном обеспечении имеются командные упражнения, имитирующие адаптированные спортивные и бытовые игры. Виртуальная среда копирует привычную для пациентов обстановку (магазин, кухня, спортивный зал), а тренировочная методика воссоздает условия бытовых (готовка, покупка продуктов, уборка со стола) и спортивных (теннис, городки) навыков. Создано несколько игровых сценариев, имитирующих адаптированные бытовые, например кухня, магазин и спортивные игровые сценарии, например, городки, настольный теннис. Каждый из игровых сценариев настраивается под возможности пациентов, а именно предварительно для подбора объема тренировок в упражнениях игровых сценариев перед их началом пациенты проходят калибровочную тренировочную сессию. При этом оценивают у них объемы движений в руках, путем их выполнения в разные стороны вправо, влево, вверх и вниз, а также возможность выполнения захвата, путем зажатия кнопок на контроллере. Далее в зависимости от индивидуальных двигательных возможностей пациента инструктор в сценарии при грубых двигательных нарушениях в кисти применяет автозахват, а при их отсутствии пациент выполняет сжатие и отпускание кнопок на контроллере самостоятельно.
[0014] Также инструктор настраивает траекторию полета мяча таким образом, чтобы для его отбивания пациент тянул руку в необходимую для тренировки область и необходимое количество отбитых мячей, где 0-3 - минимальное значение, 4-8 - среднее значение, 9 и более - максимальное значение отбитых мячей.
[0015] В зависимости от когнитивных возможностей пациента инструктор в сценарии настраивает уровень сложности выполнения рецепта, в соответствии с самостоятельным выбором пациентом набора ингредиентов и их количеством, где 1-4 минимальное значение, 5-7 среднее значение, 8 и более - максимальное значение ингредиентов и списком их покупок. В зависимости от когнитивных и двигательных возможностей пациента инструктор настраивает уровень сложности выполнения собираемой фигуры в соответствии с самостоятельным выбором пациентом размера фигур и их количества, где 1-3 минимальное значение, 4-6 - среднее значение, 7 и более - максимальное значение фигур, которые необходимо собрать в сценарии.
[0016] В каждой из игр возможно соревнование друг с другом или командная игра (в том числе против инструктора). Упражнения для тренировки бытовой активности, например, поход в магазин за покупками, сбор продуктов по списку с полок, приготовление пищи по рецепту (сложность и специфику каждой задачи дистанционно выбирает инструктор). Инструктор присутствует с пациентами в одном виртуальном зале или же наблюдает со стороны через изображение на планшете, изменяя условия тренировки в реальном времени в виде многопользовательского режима с кооперативным взаимодействием, либо многопользовательского режима с соревновательным взаимодействием. Причем каждый игровой сценарий настраивают под характерный для пациента тип взаимодействия, путем тестирования по опроснику межличностных отношений, а именно при типе взаимодействия Ie - стремление принимать остальных, чтобы они имели интерес к нему и принимали участие в его деятельности; активно стремится принадлежать к различным социальным группам и быть как можно больше и чаще среди людей применяют соревновательный режим тренировки, а при типе взаимодействия Iw - старается, чтобы остальные приглашали его принимать участие в их деятельности и стремились быть в его обществе, даже когда он не прилагает к этому никаких усилий, применяют кооперативный режим тренировки.
[0017] При этом пациентов погружают в виртуальное пространство с отображением трехмерного аватара и отслеживанием выполняемого объема тренировок в упражнениях игровых сценариев в соревновательном или кооперативном режиме путем оценки движений рук, головы, сжатия и разжатия пальцев, количества отбитых мячей и подачи их в проблемные зоны, уровня сложности выбора рецептов в соответствии с количеством ингредиентов и списком их покупок, уровня сложности выбора размера фигур и их количеством.
[0018] Успешность выполнения объема режима тренировки игрового сценария и необходимость его усложнения оценивают по времени его выполнения, причем при сокращении времени выполнения начального объема тренировки относительно исходного, а также относительно объема тренировки других пациентов оценивают его выполнение как успешное и как возможность дальнейшего усложнения объема тренировки игрового сценария.
[0019] Каждый игровой сценарий подразумевает под собой отдельную виртуальную комнату, в которой может находиться несколько пациентов и инструкторов.
[0020] Система содержит тренировочные сценарии, включающие координацию движений, функциональные тренировки проксимальных и дистальных отделов рук, бытовые сценарии, развитие мелкой моторики, проприоцептивной чувствительности. Для поддержания интенсивности тренировок в формате дистанционной реабилитации в каждый сценарий включены мотивирующие компоненты в виде: соревновательной или кооперативной деятельности, объективной оценки результативности тренировки с последующим сравнением с предыдущими результатами как собственными, так и других пациентов.
[0021] Основным недостатком большинства существующих на данный момент систем виртуальной реальности, является отсутствие многопользовательского режима и связи со специалистом в режиме реального времени (как правило, связь по окончании тренировки). При этом однопользовательский режим необходим в качестве метода выбора для пациента с выраженными двигательными нарушениями, это связано с тем, что при тренировке в группе с пациентом с менее выраженным дефицитом наблюдается снижение мотивации у обоих испытуемых (более тяжелый пациент не удовлетворен своими результатами, менее тяжелый пациент беспокоится о своем товарище по команде, что снижает эффективность его тренировки). Данные исследований групповых тренировок позволили определить, что для разных типов личности пациента характерны разные типы взаимодействия, так пациенты с интровертивным типом предпочитают кооперативные тренировки, а с экстравертивным соревновательные. Таким образом, несомненно важным для успешной реализации многопользовательской реабилитационной виртуальной среды является возможность обеспечить несколько видов взаимодействия: кооперация и соревнование.
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА
[0022] Предварительно для подбора объема тренировок в упражнениях игровых сценариев перед их началом пациенты проходят калибровочную тренировочную сессию. Инструктор оценивает у каждого пациента объем движений в руках, путем их выполнения в разные стороны вправо, влево, вверх и вниз, а также возможность выполнения захвата, путем зажатия кнопок на контроллере. В зависимости от индивидуальных двигательных возможностей пациента инструктор в сценарии при грубых двигательных нарушениях в кисти применяет либо автозахват, а если грубые нарушения отсутствуют, пациент выполняет сжатие и отпускание кнопок на контроллере самостоятельно.
[0023] Перед началом тренировок пациентов также тестируют на тип взаимодействия по опроснику межличностных отношений (ОМО). Согласно данному опроснику пациенты были разделены на 2 группы поведения по параметрам включения:
Включение:
Ie - стремление принимать остальных, чтобы они имели интерес ко мне и принимали участие в моей деятельности; активно стремлюсь принадлежать к различным социальным группам и быть как можно больше и чаще среди людей.
Iw - стараюсь, чтобы остальные приглашали меня принимать участие в их деятельности и стремились быть в моем обществе, даже когда я не прилагаю к этому никаких усилий.
Группе Ie применяют соревновательные тренировки, группе Iw - кооперативные.
[0024] Ниже буду описаны применяемые игровые сценарии.
[0025] Игровой сценарий "Кухня".
Задача пациента приготовить блюдо по одному из выбранных им рецептов. Инструктор в сценарии настраивает уровень сложности выполнения рецепта, в соответствии с самостоятельным выбором пациентом набора ингредиентов и их количеством, где 1-4 минимальное значение, 5-7 среднее значение, 8 и более - максимальное значение ингредиентов и списком их покупок.
[0026] В игровом сценарии проводят тренировку объема движений в суставах руки и кисти, координации движений, различных вариантов ричинга (от англ. reaching), захватов и манипуляций с привычными бытовыми объектами. Сценарий предназначен для адаптации пациента к повседневной бытовой среде и тренировки бытовых навыков.
Многопользовательские сценарии.
1. Кооперация: Несколько пациентов объединяют в группу по одному и тому же уровню сложности объема выполнения рецепта, в соответствии с самостоятельным выбором каждым пациентом одного и того же набора ингредиентов и их количеством.
2. Соревнование: Пациенты выполняют несколько параллельных задач не видя друг друга, а только статус с процентом выполнения другими пациентами своих задач. Варианты задач: накрыть на стол, приготовить блюдо по рецепту.
3. Кооперация: Пациентам необходимо готовить блюда по всплывающему заказу, имитируя работу ресторана.
4. Соревнование: Имитация ресторана, в котором необходимо готовить 2-м поварам, соревновательный процесс заключается в том, сколько заказов успеет выполнить каждый повар по времени изготовления.
5. Соревнование: Кулинарный поединок, совмещающий сценарий магазина с готовкой. Сначала происходит сбор продуктов, после сбора продуктов пациенты попадают в единое пространство (кухонные столы расположены по кругу), после чего пациенты готовят соревнуясь по скорости друг с другом (в данном сценарии пациенты смогут наблюдать друг за другом и общаться).
[0027] Игровой сценарий "Магазин".
Сценарий представляет собой симуляцию похода в магазин с тренировкой поиска объектов из списка покупок, координации движений, движений в крупных суставах рук при доставании продуктов с полок и помещения в корзину, а также различных видов захвата в зависимости от формы объекта, манипуляции объектов при сканировании покупок на кассе. При подходе к кассе купленные продукты располагаются на ленте пациентом. Пациенту необходимо просканировать продукты и разложить по пакетам. На каждом продукте четко различимый крупный штрих код. Сценарий является частью программы бытовой и социальной адаптации и является предваряющим для сценария "Кухня".
[0028] Игровой сценарий "Теннис".
Сценарий имитирует игру в настольный теннис с соперником в режиме соревнования. Для пациентов склонных к кооперативному режиму в задачи тренировки будет входить отбивание автоматически генерируемых мячей, с задачей попасть по подсвеченному сектору в противоположной половине стола. Автоматические подачи отбиваются пациентами поочередно, с единым ведением счета на двоих.
Многопользовательские сценарии
1. Кооперация: Совместный поиск продуктов за определенный отрезок времени, корзинка и список покупок могут быть у разных пациентов для стимуляции социального взаимодействия и совместных действий.
2. Кооперация: Один пациент собирает покупки, другой пациент их сканирует и сортирует по пакетам, в зависимости от типа продуктов (например, 3 разных пакета также с картинками продуктов (бумажные коробки, железные банки, стекло). Время отведенное на сортировку каждого продукта ограничено (например, 3, 5 и 7 секунд).
3. Соревнование: Пациенты собирают товары по списку и сканируют продукты на скорость.
[0029] Игровой сценарий "Городки".
Сценарий имитирует игру в городки. В качестве двигательных задач выступает, как разбивание фигур броском биты или мяча, так и предварительное составление фигур. С точки зрения двигательной реабилитации польза такого сценария направлена на тренировку комплексных характеристик двигательных действий и высших психических функций, в составе которых: тонкая межмышечная координация; выполнение двигательных действий с учетом пространственных характеристик, формы и особенностей предметов, на которые действие направлено; программирование и выполнение сложного моторного акта; тренировка рабочей памяти; концентрация внимания.
Многопользовательские сценарии
1. Кооперация:
Пациенты играют совместно, по очереди составляя с самостоятельным выбором размера фигур и их количества, где 1-3 минимальное значение, 4-6 - среднее значение, 7 и более - максимальное значение фигур и разбивая фигуры. Перед началом сценария выставляется цель, которую совместно необходимо достичь, при этом цель ежедневно может меняться (формат daily quest):
• Набрать определенное количество очков
• Выбить полностью определенные фигуры (актуализирует бонусный бросок, то есть и качество работы составителя)
• Пройти сценарий за ограниченное время (расстановка + разбиение).
2. Соревнование:
Сначала пользователи строят свои фигуры. В дальнейшем, получив или не получив бонусные броски, по очереди начинают выбивать фигуры (по 2 попытки) на каждую. При этом видят результаты соперника в режиме реального времени.
[0030] Клинический пример №1:
Пациент А. 49 лет, перенес НМК по ишемическому типу в бассейне правой средней мозговой артерии (СМА). До начала реабилитационных мероприятий согласно опроснику ОМО был определен характерный для пациента тип взаимодействия (Ie).
Пациент К. 56 лет, перенес НМК по геморрагическому типу в бассейне правой СМА. До начала реабилитационных мероприятий согласно опроснику ОМО был определен характерный для пациента тип взаимодействия (Ie).
[0031] Во время первой калибровочной тренировочной сессии перед началом тренировок для подбора их объема пациентам была проведена индивидуальная настройка игровых параметров в соответствии с двигательными возможностями. Проведена оценка объема движений в руках, путем их выполнения в разные стороны вправо, влево, вверх и вниз, а также возможность выполнения захвата, путем зажатия кнопок на контроллере. Калибровка объема движения рук: правая рука - полный объем движений у обоих пациентов. Для пациента А. левая рука - 70% от полного объема движений; для пациента К. левая рука - 50% от полного объема движений. У обоих пациентов отсутствуют грубые двигательные нарушения, в этой связи автозахват не применялся.
[0032] В сценарии «Теннис» плотность подачи мячей для пациентов А. и К. настроена на левое поле, для инициации движений левой рукой. Скорость полета мячей в сценарии «Теннис» настроена для обоих пациентов на 60%.
[0033] По результатам калибровочной тренировки:
• Количество отбитых мячей, отражающее количество шариков, до которых пациент коснулся ракеткой после подачи, вне зависимости от последующей траектории полета шарика составило 7 для пациента А. и 6 для пациента К;
• Количество удачно отбитых мячей, отображающее количество шариков, которые пациент смог отбить и которые после этого коснулись противоположной стороны стола составило 5 для пациента А. и 4 для пациента К.
[0034] Уровень сложности для тренировок, в виде необходимого количества удачно отбитых мячей был установлен на среднем уровне (для пациента А. 8 мячей, для пациента К. 6 мячей). Исходное время, затраченное на данный уровень сложности составило у А. 34 сек. и у К. 56 сек.
[0035] В сценарии «Кухня» при настройке уровня сложности выполнения рецепта пациентом А. самостоятельно подобран набор 5 ингредиентов, а пациентом К. набор из 7 ингредиентов. По результатам калибровочной тренировки, уровень сложности для последующих тренировок пациентов А. и К. был установлен на среднем уровне (рецепт приготовления супа). Исходное время, затраченное на приготовления супа составило у А. 184 сек. и у К. 223 сек.
[0036] В сценарии «Магазин». По результатам калибровочной тренировки, уровень сложности для последующих тренировок для пациентов А. и К. был установлен также на среднем значении (список покупок из 6 продуктов). Исходное время, затраченное на данный уровень сложности составило у А. 210 сек. и у К. 250 сек.
[0037] В игровом сценарии «Городки» при настройке уровня сложности выполнения собираемой фигуры пациентом А. самостоятельно подобрано 4 фигуры, а пациентом К. 6 фигур. Уровень сложности для пациентов А. и К. был установлен для последующих тренировок на среднем уровне (5 простых фигур, которые необходимо собрать в сценарии).
[0038] По результатам калибровочной тренировки правильность составления городошной фигуры, отражающая количество ошибок допущенных в результате составления городошной фигуры, составила 2 из 5 для пациента А. и 1 из 5 для пациента К. Исходное время, затраченное на составление городошной фигуры составило 23 секунд для пациента А. и 38 секунд для пациента К.
[0039] Данным пациентам была назначена многопользовательская тренировка с применением виртуальной реальности в соревновательном режиме, согласно типу межличностных взаимодействий. Тренировка проводилась по 30 минут 1 раз в день на протяжении 10 дней. Осуществляли полное погружение пациентов в общую иммерсионную виртуальную среду посредством использования беспроводных портативных шлемов виртуальной реальности, в которой пациенты присутствовали в одном виртуальном тренировочном зале и наблюдали виртуальные изображения друг друга, выполняя командные упражнения в виде игровых сценариев.
[0040] Тренировка включала в себя следующие сценарии и режимы: 1. Игровой сценарий «кухня» - Соревнование: Пациенты выполняли несколько параллельных задач, не видя друг друга, а только статус с процентом выполнения другими пациентами своих задач. Варианты задач: приготовить блюдо по рецепту. 2. Игровой сценарий «Теннис» - Соревнование: Сценарий имитировал игру в настольный теннис с соперником. 3. Игровой сценарий «Магазин» - Соревнование: Пациенты собирали товары по списку и сканировали продукты на скорость. 4. Игровой сценарий «Городки» - Соревнование: Сначала пользователи строили свои фигуры. В дальнейшем, получив или не получив бонусные броски, по очереди начинали выбивать фигуры (по 2 попытки) на каждую. При этом видели результаты соперника в режиме реального времени.
[0041] Оба пациента были протестированы по шкале Фугл-Мейера и тесту Френчай для верхней конечности до и после проведения реабилитационных мероприятий. У пациента А. общий балл по шкале Фугл-Мейера в руке составил 39 баллов, после реабилитации 44 балла; по тесту Френчай до курса реабилитации 4 балла, после 5. У пациентки К. общий балл по шкале Фугл-Мейера в руке составил 28 баллов, после реабилитации 37 балла; по тесту Френчай до курса реабилитации 4 балла, после 5. Время, затраченное на выполнение игрового сценария «кухня» сократилось у А. на 24 сек. у К. на 24 сек., на выполнение игрового сценария «Магазин» сократилось у А. на 80 у К. на 70, на выполнение игрового сценария «Теннис» сократилось у А. на 7 у К. на 11, а на выполнение игрового сценария «Городки» составило 18 секунд для пациента А. и 28 секунд для пациента К.
[0042] Это оценено как успешное выполнение объема тренировок игровых сценариев и было принято решение о дальнейшем усложнении объема тренировок до максимального уровня.
[0043] Таким образом, можно сделать вывод, что данная методика двигательной реабилитации благоприятно влияет как на общее двигательное восстановление, так и на восстановление бытовых и спортивных навыков. [0044] Клинический пример №2:
Пациентка Ч. 39 лет, перенесла НМК по ишемическому типу в бассейне левой СМА. До начала реабилитационных мероприятий согласно опроснику ОМО был определен характерный для пациента тип взаимодействия (Iw).
Пациент С. 52 лет, перенес НМК по ишемическому типу в бассейне левой СМА. До начала реабилитационных мероприятий согласно опроснику ОМО был определен характерный для пациента тип взаимодействия (Iw).
[0045] Во время первой калибровочной тренировочной сессии перед началом тренировок для подбора их объема пациентам была проведена индивидуальная настройка игровых параметров в соответствии с двигательными возможностями. Проведена оценка объема движений в руках, путем их выполнения в разные стороны вправо, влево, вверх и вниз, а также возможность выполнения захвата, путем зажатия кнопок на контроллере. Калибровка объема движения рук: для пациентки Ч. - левая рука полный объем движений, правая рука - 50% от полного объема движений; для пациента С. - левая рука полный объем движений, правая рука - 60% от полного объема движений.
[0046] В сценарии «Теннис» плотность подачи мячей для пациентов Ч. и С. настроена на правое поле, для инициации движений правой рукой. Скорость полета мячей в сценарии «Теннис» настроена для обоих пациентов на 50%.
[0047] По результатам калибровочной тренировки:
• Количество отбитых мячей, отражающее количество шариков, до которых пациент коснулся ракеткой после подачи, вне зависимости от последующей траектории полета шарика составило 4 для пациентки Ч. и 6 для пациента С;
• Количество удачно отбитых мячей, отображающее количество шариков, которые пациент смог отбить и которые после этого коснулись противоположной стороны стола составило 2 для пациентки Ч. и 5 для пациента С.
[0048] Уровень сложности для тренировок, в виде необходимого количества удачно отбитых мячей был установлен на минимальном уровне для пациентки Ч. (0-3 мяча) и на среднем для пациента С. (6 мячей.). Исходное время затраченное на данный уровень сложности составило у Ч. 65 с и у С. 50 сек.
[0049] В сценарии «Кухня» по результатам калибровочной тренировки, уровень сложности для последующих тренировок пациентов Ч. и С. был установлен на легком (рецепт приготовления сока) и среднем уровне сложности (рецепт приготовления салата).
[0050] В сценарии «Магазин». По результатам калибровочной тренировки, уровень сложности для последующих тренировок для пациентов Ч. и С. был установлен на среднем значении (список покупок из 7 продуктов).
[0051] В игровом сценарии «Городки» по результатам калибровочной тренировки правильность составления городошной фигуры, отражающая количество ошибок допущенных в результате составления городошной фигуры, составила 1 из 5 для пациентки Ч. и 2 из 5 для пациента С. Время, затраченное на составление городошной фигуры составило 50 сек. для пациентки Ч. и 39 сек для пациента С.
[0052] Данным пациентам была назначена многопользовательская тренировка с применением виртуальной реальности в режиме кооперации, согласно типу межличностных взаимодействий. Тренировка проводилась по 30 минут 1 раз в день на протяжении 5 дней. Осуществляли полное погружение пациентов в общую иммерсионную виртуальную среду посредством использования беспроводных портативных шлемов виртуальной реальности, в которой пациенты присутствовали в одном виртуальном тренировочном зале и наблюдали виртуальные изображения друг друга, выполняя командные упражнения в виде игровых сценариев.
[0053] Тренировка включала в себя следующие сценарии и режимы: 1. Игровой сценарий «кухня» - Кооперация: Несколько пациентов готовят блюдо по общему рецепту, распределяя между собой задачи (самостоятельно или с помощью инструктора). Разделение обязанностей: один пациент нарезает еду, а второй непосредственно готовит: добавляет в кастрюлю, солит\перчит (причем соль и перец могут находиться в области действий второго пользователя и потребоваться не один раз) мешает ложкой. 2. Игровой сценарий «Теннис» - Кооперация: проводилась по сценариям однопользовательского режима с участием инструктора-методиста ЛФК. 3. Игровой сценарий «Магазин» - Кооперация: Совместный поиск продуктов за определенный отрезок времени, корзинка и список покупок могут быть у разных пациентов для стимуляции социального взаимодействия и совместных действий. 4. Игровой сценарий «Городки» - Кооперация: Пациенты играют совместно, по очереди составляя и разбивая фигуры.
[0054] Оба пациента были протестированы по шкале Фугл-Мейера и тесту Френчай для верхней конечности до и после проведения реабилитационных мероприятий. У пациентки Ч. общий балл по шкале Фугл-Мейера в руке составил 29 баллов, после реабилитации 36 балла; по тесту Френчай до курса реабилитации 2 балла, после 4. У пациента С. общий балл по шкале Фугл-Мейера в руке составил 33 баллов, после реабилитации 38 балла; по тесту Френчай до курса реабилитации 4 балла, после 5.
[0055] Время, затраченное на выполнение игрового сценария «кухня», сократилось у Ч. на 10 сек. у С. на 18 сек., на выполнение игрового сценария «Магазин» сократилось у Ч. на 15 сек. у С. на 11 сек., на выполнение игрового сценария «Теннис» сократилось у Ч. на 5 сек. у С. на 10 сек., а на выполнение игрового сценария «Городки» составило 66 секунд для пациента Ч. и 51 секунду для пациента С.
[0056] Это оценено как успешное выполнение объема тренировок игровых сценариев и было принято решение о дальнейшем усложнении объема тренировок до максимального.
[0057] Таким образом, можно сделать вывод, что данная методика двигательной реабилитации также благоприятно влияет как на общее двигательное восстановление, так и на восстановление бытовых и спортивных навыков.
[0058] Следовательно, многопользовательские системы виртуальной реальности обладают большим потенциалом в медицинской реабилитации, особенно на третьем амбулаторном этапе, когда на первый план для эффективного двигательного и когнитивного восстановления выходит мотивация пациента.