Avtorji: Jagodic Zala, Kanjir Izak, Mlinar Urška, Tatić Slaven (študenti 2. letnika študijskega programa I. stopnje Ortotika in protetika)
Mentorji: viš. pred. mag. Lampe Tomaž in asist. Monika Pavlović
UVOD
V zadnjih nekaj letih je uporaba različnih video iger in sistemov, ki uporabljajo virtualno realnost (VR) v rehabilitaciji, vse pogostejša. Sistemi VR uporabnika spodbudijo k aktivnosti in mu nudijo občutek zadovoljstva, tudi če gibalne naloge ne more opraviti v resničnem svetu. Pri tem od njega zahtevajo osredotočenost in pozornost. Njihova omejitev je zaenkrat še visoka cena. Uporabnost katerekoli naprave je potrebno razumeti v kontekstu, v katerem se uporablja in njihovo primernost v le-tem. Igralne konzole in igre so bile testirane in preizkušene na širši populaciji, vendar niso bile primarno zasnovane kot medicinski pripomoček ali kot pomožno rehabilitacijsko orodje. V zadnjih letih se na VR sistemih, izdelanih predvsem za telerehabilitacijo, izvajajo raziskave uporabnosti. Predmet teh raziskav so tehnološki vidiki postavitve sistemov, vodenje in izvedba tako s strani terapevta kot uporabnikov oz. pacientov (1). Najpogosteje uporabljeni sistemi in dodatki so: PlayStation 2 (80€ - 150€), dodatek EyeToy (15€), Nintendo Wii (80€ - 150€), dodatek Wii Balance Board (70€ - 100€) ter Microsoft Xbox 360 z dodatkom Kinect (120€ - 250€).
Slika 1: Wii igralna konzola
Interaktivni sistem, ki se pogosto uporablja v zdravstvu za rehabilitacijo in vadbo je IREX (cena znaša okoli 14.000 $). Ta omogoča zajemanje video posnetkov, v katerem udeleženci stojijo ali sedijo na razmejenem območju pred zelenim ozadjem in si ogledujejo velik monitor, ki prikazuje okolje ali funkcionalne naloge (npr. dotikanje virtualnih kroglic). Sistem sledenja na podlagi vida z eno kamero zajema in pretvarja uporabnikove gibe za obdelavo. Na ta način posameznikom omogoča (navidezno) izvedbo gibov, ki jih mogoče njihovo trenutno zdravstveno stanje ne omogoča. Prednost tega sistema je, da udeleženci vidijo samega sebe, namesto da bi jih upodobil avatar. Nošnja posebne opreme (očala, markerji) ni potrebna. Prav tako udeležencem ni treba nositi monitorja na glavi, kar zmanjšuje tveganje za neželene učinke kibernetske bolezni (2). Slabost tega sistema je njegova visoka cena, zato se vse pogosteje z istim namenom uporabljajo (cenejše) igralne konzole.
PlayStation 2 EyeToy je dodatek k igralni konzoli, ki omogoča komunikacijo z navideznimi predmeti. EyeToy prikazuje slike uporabnika v realnem času, kot v sistemu IREX, vendar za uporabnikom ni zelenega ozadja, niti osvetlitve okolice. Zato lahko napravo postavimo kamorkoli. Zagotavlja, da se uporabniki vidijo, kako manipulirajo z virtualnimi predmeti v virtualnem svetu, ki se prekriva s sliko realnega, fizičnega okolja (2).
Slika 2: PlayStation igralna konzola
Nintendo je ustvaril nov slog VR z uporabo brezžičnega kontrolerja, ki s prepoznavanjem gibanja in avatarjem komunicira z igralcem. Vgrajene ima pospeškometre, ki se odzivajo na gibalne spremembe igralca (smer, hitrost in pospešek), kar omogoča sodelovanje v igrah, ki zahtevajo izvedbo gibov dlani, zapestja in/ali rok (npr. Wii Sports, Just Dance ipd.). Dvotočkovni infrardeči svetlobni senzor, nameščen na vrhu televizorja, zajame in poustvari gibanje kontrolerja (3). Nintendo Wii kot igralne vmesnike uporablja haptične kontrolerje s senzorji in pritiskovne plošče (PP). Igralci ustvarijo poosebljen lik oziroma avatarje v igrah. Gibanje kontrolerja v fizičnem okolju se preoblikuje v gibanje avatarja v video igri (4). Wii Balance Board (WBB) je zasnovan kot dodatna Wii oprema za merjenje ravnotežja. Vsebuje štiri merilne celice, s katerimi pridobimo koordinate uporabnikove lokacije v obliki središča pritiska. WBB je prenosna, dostopna in poceni za razliko od PP (5,6).
Slika 3: Nintendo igralna konzola
Prvotna različica Kinect-a je lahko preizkušala časovno-prostorske in kinematične spremenljivke hoje in je ponudila terapevtsko rešitev laboratorijsko zasnovanih sistemov z večimi kamerami. Leta 2014 je nato izšel Microsoft Kinect V2 za Windows, na podlagi Xbox One Kinect-a, z izboljšano strojno opremo, ter z globinsko in slikovno kamero. Te izboljšave so okrepile samodejno zaznavanje anatomsko pomembnih točk, kar je potencialno povečalo klinično in raziskovalno uporabnost naprave za analizo hoje (7). Kinect V2 je cenovno ugoden pripomoček za igralne konzole, ki vključuje video in infrardeče zaznavne kamere za ustvarjanje 3D podobe prostora kot tudi za zajem gibanja. S tem 3D modelom lahko objektivno ocenimo mehaniko gibanja s potencialno izboljšano občutljivostjo in specifičnostjo (8, 9).
Slika 4: Xbox igralna konzola
UPORABA PRI ZNANSTVENO- RAZISKOVALNEM DELU
Clark in sodelavci (2010) so primerjali zanesljivost in učinkovitost WBB v primerjavi s PP. Testiranih je bilo 30 zdravih udeležencev s testi ravnotežja sonožne in enonožne stoje z zaprtimi in odprtimi očmi. Primerjava med WBB in PP je bila preučena s pomočjo koeficienta intraklasne korelacije (ICC). Test-retest zanesljivosti središča pritiska je bil znotraj vsake naprave (ICC = 0,66-0,94) in med napravama WBB in PP (ICC = 0,77-0,89) dober do odličen. V dodatnem pregledu literature so Clark in sodelavci (2018) s proučevanjem 12 raziskav ugotovili slabo do odlično (ICC = 0,27-0,99) test-retest zanesljivosti. V 21 študijah so preverjali veljavnost, za katero se je izkazalo, da je bila odlična med enakimi meritvami zbranimi na obeh napravah WBB in PP (10). Na podlagi raziskav Clark in sodelavcev (2018, 2010) lahko sklepamo, da WBB zagotavlja veljavne rezultate in je zanesljiv za oceno ravnotežja v primerjavi s PP. Z dodatnimi informacijami o ravnotežju, ki jih ni moč dobiti le z vizualno oceno, lahko WBB poveže laboratorijsko testiranje in klinično ocenjevanje ravnotežja (6). Veljavnosti in zanesljivosti navkljub ima WBB tudi omejitve, notranje napake, ki jih je v bodočnosti potrebno odpraviti za natančnejše rezultate (10).
Mentiplay in sodelavci (2018) so raziskovali zanesljivost in veljavnost Kinect V2 v primerjavi z optičnim kinematičnim sistemom. Zanimala jih je kinematika gibanja trupa, kolka in kolena med enonožnimi počepi in navpičnimi doskoki v sagitalni in frontalni ravnini. Sodelovalo je 30 zdravih mladih (starost = 23 ± 5 let) oseb. Ugotovili so dobro do odlično zanesljivost Kinect V2 za enonožne počepe in navpične doskoke (ICC > 0,73). Medtem ko je veljavnost za enonožne počepe obsegala od slabo do odlično (ICC = 0,02-0,98), in hkrati dobro do odlično veljavnost (ICC>0,80) za fleksijo trupa, kolka in kolena ter abdukcijo kolena. Veljavnost naloge navpičnega doskoka je bila običajno slabša in je z dvema spremenljivkama presegala ICC = 0,75 (upogib trupa in kolka) (8). Čeprav Kinect V2 ne bo s tolikšno natančnostjo pridobilo kinematične podatke spodnjih udov, vseeno predstavlja potencialno orodje za merjenje časovno-prostorskih parametrov hoje. S Kinect V2 pridobljeni časovno-prostorski parametri hoje, bi lahkoo zdravstveni delavci lažje odkrivali specifične pomanjkljivosti hoje, ki bi bile drugače dostopne samo z usmerjenim zdravljenjem. Poleg tega so te spremenljivke lahko veliko bolj občutljive na manjše spremembe pri hoji, kar bi prav tako koristilo pri napovedi funkcijskih rezultatov (7).
UPORABA PRI MERITVAH ALI KOT VADBENI PRIPOMOČEK
Uporaba komercialnih video igric se uporablja pri fizični rehabilitaciji po kapi, cerebralni paralizi, Parkinsonovi bolezni, multipli sklerozi, pri izgubi telesne mase in staranju (11, 12). Z uporabo igralne vadbe pa v treh od sedmih raziskav ni nobenih opaznih sprememb zmanjšanja mišično-skeletnih bolečin (13). Ugotovljena je vsaj tolikšna učinkovitost uporabe igralnih konzol v rehabilitaciji kot v konvencionalni terapiji (14). Igralne sisteme lahko uporabimo za spodbujanje dejavnosti in povečanje aktivnosti, pri sicer sedečih igralcih iger. Poleg tega so lahko v učinkovito pomoč pri rehabilitaciji v kliničnem okolju in bi jih lahko bolj vključili v sam proces rehabilitacijske obravnave (11, 15).
WBB postaja vedno bolj razširjena na področju analize ravnotežja kot alternativa PP (9). Wii Fit deska poleg izvedbe meritev stabilnosti in ravnotežja omogoča tudi tehtanje in izračun indeksa telesne mase (4, 16). Prav tako se lahko Nintendo WBB uporablja pri rehabilitaciji za izvajanje ravnotežnih vaj s posebno oblikovanimi igrami, s katerimi se doseže krepitev dinamičnega ravnotežja v rehabilitacijskem procesu (17). Uporablja se za izvedbo različnih vadbenih programov z istočasnim spremljanjem ravnotežja (4, 16). WBB se uporablja za rehabilitacijo mladostnikov s cerebralno paralizo. Pri katerih so se izboljšala vizualno-zaznavna obdelava, posturalni nadzor in izmerjena funkcionalna gibljivost, izboljšalo se je tako funkcionalno kot okvarjeno gibanje po rehabilitaciji z WBB (11).
Med raziskavami smo zasledili tudi uporabo Xbox Kinect v rehabilitacijske namene pri osebah po možganski kapi. S treningi v VR se je od izhodiščnih vrednosti obseg gibljivosti zgornjega uda precej izboljšal (18). Xbox Kinect se je uporabilo tudi pri rehabilitaciji 11 bolnikov po kapi z različnimi gibalnimi okvarami, kjer so udeleženci poročali o zabavanju med igro in zaznanem večjem naporu ob igranju ter v rehabilitaciji po opeklinskih poškodbah z analizo gibanja zgornjih udov z Xbox Kinect in PlayStation 3 Move (19, 20). Potencialno bi se torej lahko Xbox Kinect uporabljal kot pripomoček v rehabilitaciji za aktivacijo celega telesa, s tekmovanjem med sodelujočimi pa bi dodatno motiviral in ustvaril zabavno okolje za nadaljevanje vadbe (19). Skupaj z Xbox konzolo bi omogočil podrobno kinematično analizo gibanja človeškega telesa, saj senzorji zaznajo gibanje in kamera spremlja vse gibe v prostoru (8, 21).
Nadalje lahko z Microsoft Kinect izboljšamo poslabšano ravnotežje in zmanjšamo dejavnike tveganja za padce s programom usposabljanja za starejše odrasle (9, 22). Uporabnikom na domu omogoča neposredne povratne informacije o ravnotežju in spodbude za nadaljevanje treninga ravnotežja (22). Kinect V2 se je izkazal za učinkovitega pri določitvi sprememb v masnem središču in med ravnotežnim treningom fleksije ter ekstenzije spodnjih udov, medtem ko je pri poglobljeni analizi gibov sklepov neuporaben (9). Kljub temu, je lahko Kinect V2 s svojo klinično natančnostjo, dostopnostjo, nizko ceno in enostavno uporabo kakovosten pripomoček pri meritvah analize hoje (7, 9, 22).
Nintendo Wii je bil prav tako že uporabljen za vadbo, a pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo in v primerjavi z Kinect Xbox. Raziskovalci so spremljali spremembe v motoričnih in kognitivnih spretnostih, stopnji tesnobe ter kakovosti življenja. Samo z Nintendo Wii treningom so posamezniki bistveno izboljšali svojo zmogljivost pri hoji ali pri hoji z dodatno nalogo. Izboljšal se jim je spomin, pozornost in zmanjšala tesnobnost. Uporabljen je bil torej kot vadbeni pripomoček in merilna naprava analize gibanja (23). Dodatna primerjava med Kinect in Nintendo Wii je bila izvedena pri rehabilitaciji otrok po možganskih poškodbah. V procesu ravnotežne rehabilitacije se je Kinect izkazal za boljši pripomoček od Nintendo Wii in tradicionalne rehabilitacije, vendar je bil pri vključitvi pripomočka pomemben čas in pripravljenost otroka na višjo težavnostno stopnjo rehabilitacije (24).
Upoštevati je potrebno tudi zelo pomemben sestavni del iger VR in virtualno okolje. Uporaba 3D VR Nintendo Wii igralne tehnologije se je izkazala za varno, uresničljivo in potencialno učinkovito alternativo rekreacijski oziroma standardni terapiji. Olajšala naj bi motorično funkcijo zgornjih okončin in omogočila izboljšanje motorične funkcije pri pacientih po subkutani možganski kapi. Tehnologijo VR lahko enostavno uporabimo v rutinski klinični praksi ali kot pomožno terapijo, poleg drugih že dokazano uspešnih intervencij (3). Premajhen vzorec se je kot problem pojavil skoraj pri vseh zbranih raziskavah. Kljub temu pa je zaznan širok spekter uporabe igralnih konzul kot vadbenih pripomočkov in kot pripomočkov pri meritvah.
Slika 5: Uporaba virtualne realnosti v rehabilitacijske namene (vir: https://bit.ly/3cdfk8S)
ZAKLJUČEK
Z razvojem in porastom tehnologije video iger, narašča tudi uporaba le-teh v zdravstvu. S PlayStation 3 Move, Nintendo Wii, Xbox Kinect in Wii Balance Board je omogočena uporaba tako komercialnih video iger kot igralnih vadb. Igralna vadba predstavlja nov način za izboljšanje gibanja, ravnotežja in spodbuja rehabilitacijski trening. Komercialne video igre se uporablja pri fizični rehabilitaciji po možganski kapi, nevroloških težavah, opeklinah, cerebralni paralizi, Parkinsonovi bolezni, multipli sklerozi, pri izgubi telesne/mišične mase in staranju. Z njimi lahko ustvarimo bolj raznoliko, pestro in zanimivo rehabilitacijo z neposrednimi povratnimi informacijami ter posledično povečamo motivacijo in zmanjšamo monotonost med terapijo. Ne samo da so igralne konzole bolj dostopne po nizki ceni in večinsko enostavnejše za uporabo, izkazale so se tudi za vsaj toliko zanesljive in veljavne kot tradicionalna metoda rehabilitacije. Ni pa samo področje rehabilitacije, ki s pridom uporablja naprave. Po prebranem sklepamo, da bi lahko imele igralne konzole tudi na področju ortotike in protetike pomembno vlogo. Z njihovo pomočjo bi lahko ocenjevali ravnotežje in analizirali gibanje med uporabo medicinsko-tehničnih pripomočkov, kar bi lahko pomenilo dodano vrednost k celostni obravnavi pacientov.
LITERATURA
Lange B, Flynn S, Rizzo A (2009). Initial usability assessment off-the-shelf video game consoles for clinical game-based motor rehabilitation. Phys Ther Rev 14(5): 355–63. doi: 10.1179/108331909X12488667117258.
Rand D, Kizony R, Weiss PTL (2008). The Sony PlayStation II EyeToy: Low-cost reality for use in rehabilitation. J Neurol Phys Ther 36(4): 155–63. doi: 10.1097/NPT.0b013e31818ee779.
Saposnik G, Teasell R, Mamdani M et al. (2010). Effectiveness of virtual reality using Wii gaming technology in stroke rehabilitation: a pilot randomized clinical trial and proof of principle. Stroke 41(7): 1477–84. doi: 10.1161/STROKEAHA.110.584979.
Deutsch JE, Brettler A, Smith C et al. (2015). Nintendo Wii Sports and Wii Fit game analysis, validation, and application to stroke rehabilitation. Topics in Stroke Rehabilitation 18(6): 701–19. doi: 10.1310/tsr1806-701.
Park DS, Lee G (2014). Validity and reliability of balance assessment software using the Nintendo Wii balance board: usability and validation. J Neuroeng Rehabil 11(1): 99. doi: 10.1186/1743-0003-11-99.
Clark RA, Bryant AL, Pua Y, McCrory P, Bennell K, Hunt M (2010). Validity and reliability of the Nintendo Wii Balance Board for assessment of standing balance. Gait Posture 31(3), 307–10. doi: 10.1016/j.gaitpost.2009.11.012.
Mentiplay BF, Perraton LG, Bower KJ et al. (2015). Gait assessment using the Microsoft Xbox One Kinect: concurrent validity and inter-day reliability of spatiotemporal and kinematic variables. J Biomech 48(10): 2166–70. doi: 10.1016/j.jbiomech.2015.05.021.
Mentiplay BF, Hasanki K, Perraton LG, Pua YH, Charlton PC, Clark RA (2018). Three-dimensional assessment of squats and drop jumps using the Microsoft Xbox One Kinect: reliability and validity. J Sport Sci 36(19): 2202–9. doi: 10.1080/02640414.2018.1445439.
Lim D, Kim C, Jung H, Jung D, Chun KJ (2015). Use of the Microsoft Kinect system to characterize balance ability during balance training. Clin Interv Aging 10: 1077-83. doi: 10.2147/CIA.S85299.
Clark RA, Mentiplay BF, Pua YH, Bower KJ (2018). Reliability and validity of the Wii Balance Board for assessment of standing balance: A systematic review. Gait Posture 61: 40–54. doi: 10.1016/j.gaitpost.2017.12.022.
Bonnechère B, Jansen B, Omelina L, Van Sint Jan S (2016). The use of commercial video games in rehabilitation. Int J Rehabil Res 39(4): 277–90. doi: 10.1097/MRR.0000000000000190.
Taylor M, Griffin M (2014). The use of gaming technology for rehabilitation in people with multiple sclerosis. Mult Scler J 21(4): 355–71. doi: 10.1177/1352458514563593.
Collado-Mateo D, Merellano-Navarro E, Olivares PR, García-Rubio J, Gusi N (2017). Effect of exergames on musculoskeletal pain: A systematic review and meta-analysis. Scand J Med Sci Sports 28(3): 760–71. doi: 10.1111/sms.12899.
Deutsch JE, Borbely M, Filler J, Huhn K, Guarrera-Bowlby P (2008). Use of a low-cost, commercially available gaming console (Wii) for rehabilitation of an adolescent with cerebral palsy. Phys Ther 88(10): 1196–207. doi: doi.org/10.2522/ptj.20080062.
Taylor MJD, McCormick D, Shawis T, Impson R, Griffin M (2011). Activity-promoting gaming systems in exercise and rehabilitation. J Rehabil Res Dev 48(10): 1171–86. doi: 10.1682/JRRD.2010.09.0171.
Agmon M, Perry C, Phelan E, Demiris G, Nguyen H (2011). A pilot study of Wii Fit Exergames to improve balance in older adults. Geriatric Physical Therapy 34(4): 161–7. doi: 10.1519/JPT.0b013e3182191d98
Bonnechère B, Jansen B, Omelina L, Sholukha V, Van Sint Jan S (2016). Validation of the Balance Board for clinical evaluation of balance during serious gaming rehabilitation exercises. Telemed E Health 22(9): 709–17. doi: 10.1089/tmj.2015.0230.
Sin H, Lee G (2013). Additional Virtual Reality Training Using Xbox Kinect in Stroke Survivors with Hemiplegia. Am J Phys Med Rehabil 92(10): 871–80. doi: 10.1097/phm.0b013e3182a38e40.
Givon Schaham N, Zeilig G, Weingarden H, Rand D (2018). Game analysis and clinical use of the Xbox-Kinect for stroke rehabilitation. Int J Rehabil Res 41(4): 323–30. doi: 10.1097/mrr.0000000000000302.
Parry I, Carbullido C, Kawada J, Bagley A, Sen S, Greenhalgh D, Palmieri T (2014). Keeping up with video game technology: Objective analysis of Xbox Kinect™ and PlayStation 3 Move™ for use in burn rehabilitation. Burns 40(5): 852–9. doi: 10.1016/j.burns.2013.11.005.
Springer S, Seeligmann GY (2016). Validity of the Kinect for Gait Assessment: A focused review. Sensors 16(2): 194. doi: 10.3390/s16020194
Bieryla KA (2016) Xbox Kinect training to improve clinical measures of balance in older adults: a pilot study. Aging Clin Exp Res 28(3): 451–7. doi: 10.1007/s40520-015-0452-y.
Alves MLM, Mesquita BS, Morais WS, Leal J, Satler C, dos Santos Mendes FA (2018). Nintendo Wii™ Versus Xbox Kinect™ for assisting people with Parkinson's disease. Percept Mot Skills 125(3): 546-65. doi: 10.1177/0031512518769204.
Cheung J, Maron M, Tatla S, Jarus T (2013). Virtual reality as balance rehabilitation for children with brain injury: A case study. Technol Disabil 25(3): 207–19. doi: 10.3233/TAD-130383.