Виртуальная реабилитация. "Сенсорама" (Sensorama)
 Скачать 35.38 Kb.
|
|
История развития технологий виртуальной реальности. Предыстория появления и использования этих технологий началась достаточно давно: первая система виртуальной реальности появилась в 1962 году, когда Мортон Хейлиг (Morton Heilig) представил первый прототип мультисенсорного симулятора, который он называл"Сенсорама" (Sensorama). Сенсорама погружала зрителя в виртуальную реальность при помощи коротких фильмов, которые сопровождались запахами, ветром (при помощи фена) и шумом мегаполиса с аудиозаписи. Спустя 5 лет Айвен Сазерленд (Ivan Sutherland) описал и сконструировал первый шлем, изображение на который генерировалось при помощи компьютера. Шлем Сазерленда позволял изменять изображения соответственно движениям головы (зрительная обратная связь). В 1970-х годах компьютерная графика полностью заменила видеосъемку, до того использовавшуюся в симуляторах. Графика была крайне примитивной, однако важным было то, что тренажеры (это были симуляторы полетов) работали в режиме реального времени. В середине 1980-х появились системы, в которых пользователь мог манипулировать с трехмерными объектами на экране благодаря их отклику на движения руки. В 1989 году виртуальная реальность была показана публике, тогда же закрепился сам термин "виртуальная реальность", предложенный Дж. Ланьером (J. Lanier), который он определил как "генерируемая компьютером, интерактивная, трехмерная среда, в которую погружается пользователь". В 1990-х годах стремительное развитие компьютерных технологий позволило совершенствовать параметры интерактивности; появилось сложное программное обеспечение и многочисленные исследовательские центры, разрабатывающие методы применения технологий виртуальной реальности в образовании, медицине, промышленности, военных и космических исследованиях. В настоящее время наиболее распространены 2 варианта реализации виртуальной реальности: комната ВР (в ней изображение проецируется на несколько экранов, расположенных вокруг пользователя, используется звуковая система и очки, обеспечивающие стереоскопическое восприятие) и шлемы виртуальной реальности (HMD – head-mounted display), соединенные с компьютером и устройством, отслеживающим положение головы. В этих условиях пользователь испытывает убедительное чувство погружения, или присутствия, в виртуальной реальности. До недавнего времени психология лишь косвенно была вовлечена в эти исследования, хотя даже поверхностного взгляда достаточно, чтобы увидеть огромные перспективы, открывающиеся для психологов в этой области: начиная от исследования психологических особенностей поведения человека в условиях виртуального окружения и заканчивая применением ВР в психологической практике. В настоящее время ситуация меняется, и технологии виртуальной реальности начинают активно применять в различных областях психологии: психотерапии (лечение фобий, реабилитация), социальной психологии (коммуникативные тренинги), в когнитивной психологии (исследования в области восприятия, памяти, научения). Возрастающий интерес к виртуальной реальности объясняется большими возможностями, которые эти технологии открывают для психологических исследований и практики. Виртуальная реабилитация Все большую популярность приобретают технологии, позволяющие проводить реабилитацию с использованием виртуальной реальности. Еще несколько лет назад подобные технологии было трудно представить, но сейчас данные методики применяются в крупнейших медицинских центрах Европы и России (Лечебно-Реабилитацонный Центр на Иваньковском шоссе). Как это работает? Для использования VirtualRehab необходимо иметь сенсор Kinect для Windows, компьютер, монитор и подсоединение к Интернету. VirtualRehab использует технологию распознавания движений на базе сенсора Microsoft® Kinect, что превращает пользователя в главное действующее лицо всего процесса медицинской реабилитации. Каждый сеанс реабилитации регистрируется благодаря технологииMicrosoft® Azure, которая сохраняет информацию в базе данных на облаке, что позволяет пациенту выполнять упражнения в медицинском учреждении или дома. Упражнения VirtualRehab предусмотрено 9 игр для восстановления различных функций организма, которые подбираются индивидуально для каждого пациента. Среди них следует отметить утрату двигательных функций (паралич, парез), нарушения подвижности и осанки, нарушения равновесия и координации и т.п. Преимущества для Физиотерапевта:
Преимущества для Пациента:
Преимущества для Реабилитационных Центров:
Виртуальная реальность — новый подход к реабилитации больных после инсульта В постинсультный период у многих больных наблюдаются нарушения в когнитивной, моторной и сенсорной сферах. Это часто создает проблемы при выполнении простых повседневных действий (письмо, приготовление пищи, одевание и др.) Для облегчения реабилитации таких пациентов предлагают использовать виртуальную реальность (ВР) — интерфейс, позволяющий человеку взаимодействовать с компьютером и «погружаться» в создаваемую им среду, а также интерактивные видеоигры. С помощью компьютерных программ — симуляторов реальной жизни больные после инсульта могут практиковаться в выполнении различных действий, недоступных в условиях стационара. Кроме того, у ВР и интерактивных видеоигр есть некоторые качества, мотивирующие пациентов и побуждающие их уделять занятиям больше времени. Некоторые уже известные коммерческие игровые приставки используются в клиниках Западной Европы и США, тем не менее сведений об их эффективности пока недостаточно. Рецензенты Кокрановского сотрудничества задались целью достоверно определить, насколько эффективна ВР как метод реабилитации постинсультных больных. Изучены регистр испытаний Кокрановской инсультной группы, Кокрановский центральный регистр испытаний, MEDLINE, Embase и еще 7 дополнительных баз данных, а также материалы конференций, библиографические списки; при необходимости дополнительную информацию запрашивали у авторов исследований и производителей соответствующей аппаратуры. В 19 рандомизированных и квазирандомизированных клинических испытаниях (n=565) использовали широкий спектр программ и видеоигр, в основном требующих незначительной физической активности (например подвигать джойстик). 7 исследований (n=205) были посвящены сравнению эффективности использования ВР и традиционной реабилитационной терапии в постинсультный период. Все они подтвердили, что применение ВР приводит к лучшему восстановлению функций верхних конечностей (стандартизованная разность средних (СРС) 0,53; 95% доверительный интервал (ДИ) 0,25–0,81). Предметом изучения 3 исследований было сравнение эффективности ВР и традиционной терапии в отношении скорости ходьбы, однако в этом плане не получено убедительных доказательств преимущества ВР. Согласно результатам 3 других исследований (n=101), применение ВР оказалось немного более эффективным в отношении прогресса повседневных навыков, таких как одевание, водные процедуры (СРС 0,81; 95% ДИ 0,39–1,22). Все эти положительные эффекты выявлены сразу после окончания лечения, и пока неясно, насколько длительными они окажутся. Прочие исследования не продемонстрировали убедительных результатов. В целом полученные данные следует интерпретировать с осторожностью, поскольку исследования включали небольшое количество участников, при этом большинство из них были относительно молодого возраста. Крайне малое число пациентов, использующих ВР, предъявляли жалобы на головную боль и/или головокружение; не было ни одного сообщения о серьезных побочных эффектах. Таким образом, выявлены доказательства того, что использование ВР может быть полезным для улучшения функции верхних конечностей, а также для развития повседневных навыков у больных после инсульта. Однако для того чтобы сделать окончательные выводы касательно функции нижних конечностей и скорости ходьбы, данных недостаточно. Кроме того, пока неясно, какие именно характеристики ВР наиболее важны для реабилитации пациентов в постинсультный период; также неизвестно, насколько устойчивы достигнутые с помощью ВР положительные эффекты. Рецензенты Кокрановского сотрудничества полагают, что исследования в этом направлении окажутся очень перспективными. Laver K.E., George S., Thomas S. et al. (2011) Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database of Systematic Reviews 2011, Issue 9. Art. No.: CD008349. ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ ПОМОГАЕТ ВОССТАНОВИТЬСЯ ПОСЛЕ ИНСУЛЬТА Виртуальная реальность, которая создается с помощью технических средств, оказывается, может быть использована не только в развлекательных целях. Недавно выяснилось, чтовиртуальные игры также способны помочь пациентам восстанавливать здоровье после перенесенного инсульта. Результаты исследований показали, что такие виртуальные игры могут улучшить у пациентов силу мышц в руках. Пациентам проще улучшить силу рук, если они играют в виртуальные игры, чем когда выполняют стандартные физические упражнения, которые включают в себя сгибание локтей, запястий и больших пальцев. Примерно от 55 до 75 процентов пациентов, переживших инсульт, имеют проблемы с мобильностью, что существенно осложняет им жизнь. Данные исследования дают понять, что виртуальные игры могут оказать помощь в реабилитации таких пациентов. Виртуальный мир Инсульт случается тогда, когда мозг перестает получать достаточное количество крови. Это случается, если кровяной сосуд лопается или блокируется. Без нужного кислорода, который получает мозг с помощью крови, клетки мозга начинают умирать и это происходит в течение 3-4 минут, согласно Американской Ассоциации Сердца. Выжившие после инсульта пациенты испытывают проблемы с мобильностью ног и рук в том случае, если были повреждены части мозга, которые отвечают за движение. Упражнения для реабилитации помогают мозгу создавать новые связи между нервными клетками."Стандартная терапия дает очень скромные положительные результаты", - говорит исследователь, доктор Густаво Сапосник (Dr. Gustavo Saposnik) из Университета Торонто. Виртуальные компьютерные игры были специально адаптированы для помощи пациентам, пережившим инсульт. В этих играх они попадают в виртуальную реальность. Пациентов погружают в виртуальный мир с помощью специального дисплея, который одевается на глаза, или они могут пользоваться обычным компьютерным дисплеем или телевизионным экраном так, когда играют в обычные видео игры. Виртуальные игры отличаются различными заданиями, которые играющий должен выполнять. Например, в некоторых играх пациент должен манипулировать виртуальными объектами, в других играх требуется, чтобы пациент сгибал руки и запястья. Сапосник и его коллеги проанализировали 12 исследований, которые проверяли влияние виртуальной реальности на пациентов, переживших инсульт. В пяти исследованиях пациенты были разделены на две группы, одна из которых выполняла стандартные упражнения, а другая играла в игрушки. В результате выяснилось, что пациенты, которые побывали в виртуальном мире, в 4.9 раз быстрее улучшали силу верхних конечностей, чем те, кто выполнял обычные упражнения. В остальных 7 исследованиях проверили состояние больных до и после того, как они начали играть в игры. Было замечено, что игры способствовали улучшению силы сжатия в среднем на 14,7 процента и улучшению способности выполнять стандартные задачи - на 20 процентов. Лучше, чем реальность? Виртуальные игры активируют различные области мозга, что не наблюдается при обычных упражнениях, говорит Сапосник. Возможно, это и объясняет, почему заметна такая разница у пациентов, которые играют в игры и теми, кто не играет. Игры также способны активировать "зеркальные нейроны" - нейроны, которые запускаются, когда человек наблюдает со стороны за кем-то, кто выполняет определенные движения. Когда пациенты видят в виртуальном мире, что кто-то выполняет какие-то действия, их зеркальные нейроны активируются. Возможно, работа этих зеркальных нейронов помогает создавать новые связи в клетках мозга и способствует более быстрому восстановлению организма. Более того, виртуальные игры обеспечивают визуальную и сенсорную обратную связь, что является важным для реабилитации пациента. Однако Сапосник отметил, что пока не было глубоких и масштабных исследований влияния виртуальных игр на реабилитацию пациентов, переживших инсульт. Необходимо провести еще ряд исследований, чтобы точно сказать о положительных результатах. По мнению автора, человеческий мозг иногда можно восстановить, давая иллюзорное ощущение его нормальной деятельности Как говорится в описании методики, полностью или частично парализованному после инсульта и, как правило, лежачему больному надевают очки и шлем и устанавливают датчики движения на голову, туловище и тазовую область. Программное обеспечение состоит из виртуальной среды и элементов управления. Человека виртуально погружают в водную среду, имитируя движения дельфина. Разработчики уверяют, что, получая иллюзию превращения в этого млекопитающего, мозг пациента тренируется заново управлять головой и туловищем человека. Как отмечается в описании методики, хотя она является дополнением к консервативному лечению тяжелых больных, может стать и его полноценной альтернативой. "Человеческий мозг иногда можно восстановить, давая иллюзорное ощущение его нормальной деятельности", - пояснила Скворцова суть методики в интервью "МК". По ее словам, в виртуальной реальности воссоздается иллюзия движения человека, потерявшего в результате инсульта эту возможность. Он ощущает погружение в воду, плавает и видит, как у него двигаются конечности. Такие ощущения помогают мозгу постепенно вернуть поврежденные функции. Вероника Скворцова, описывая методику, отметила, что интенсивность нагрузки и фиксируемая датчиками реакция пациента анализируются компьютером, после чего можно настроить оптимальный персональный режим. "В результате возникают новые контакты между ранее не контактирующими нейронами мозга. И на этом фоне существенно ускоряется реальное восстановление нарушенных функций человека", - отметила министр. ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ – НОВЫЕ ШАГИ В РЕАБИЛИТАЦИИ ИНСУЛЬТА Инсульт – одна из ведущих причин смерти и инвалидности в России и в мире. В зависимости от локализации и размера поражения в результате инсульта может наступить выраженная или постоянная утрата функции. Наиболее значимые остаточные эффекты инсульта связаны с параличом (гемиплегией), расстройством речи (апраксия, афазия) и неиспользованием пораженной стороны. Одностороннее неиспользование – это состояние, при котором пациент не способен идентифицировать или ответить на любой сенсорный стимул на пораженной стороне тела; чаще это наблюдается при правостороннем инсульте. На протяжении большей части предыдущего столетия было принято считать, что жизнь людей, перенесших инсульт, в значительной степени становиться зависимой от помощи окружающих, и ограничена инвалидной коляской. Этих людей даже отговаривали от движения пораженными конечностями и физических упражнений. За годы реабилитация пациентов с инсультом прошла долгий путь. Основное внимание сместилось с базовых вмешательств, использующих силовые упражнения, на передовые технологии, основанные на теории моторного научения и нейропластичности. Они включают мануальные методы, которые выполняют квалифицированные клиницисты, а также использование специального оборудования, например, устройств для электростимуляции, специализированных вело- и беговых систем. Цель всех этих методов – оптимизация функции у пациентов, имеющих нарушения. В последние несколько лет был сделан значительный шаг в области реабилитации, который заключался в ее интеграции с продуктами информационных технологий, разработанными для людей с ограниченными возможностями, с робототехникой и с компьютерной наукой. Сочетание перечисленных областей привело к созданию системы, обладающей мощным потенциалом, которая должна значительно улучшить функциональные исходы у пациентов. Последний «новичок» в области реабилитации – это системы виртуальной реальности (VR), разработанные для реабилитации. Многие из этих систем прошли оценку, выпущены и в настоящее время доступны к применению в стационарах и клиниках. Также продолжаются клинические исследования, цель которых – совершенствование существующих технологий и разработка новых систем для восстановления и реабилитации. В 2002 году инженеры университета Rutgers создали VR систему, которая включала терапевтические мероприятия, направленные на восстановление функции у пациентов с инсультом. В настоящее время существует много версий данной системы. Продолжаются клинические исследования с целью оценки степени эффективности этих систем при восстановлении функций. Также как и в любой другой игровой VR системе, пациент будет наблюдать себя в имитируемых условиях. Только игра заменена целенаправленными упражнениями, которые задействуют различные целевые функциональные группы мышц предплечья и кисти. Пациенты могут выполнять задания на развитие мелкой моторики, например подбирание и складывание предметов; а также задания на развитие общей моторики, например прокалывание воздушных шаров, захват объектов и даже достижение объектов без поддержки, что стимулирует повторное обучение поддержанию равновесия. В последнее время ведутся исследования, посвященные применению VR реабилитационных систем с целью повышения использования пораженных органов пациентами с гемиплегией пораженных конечностей. Это достигается посредством систем, предоставляющих визуальные стимулы с пораженной стороны с целью повышения осознания и улучшения адаптивного повторного научения. Результаты недавно опубликованного исследования с описанием клинических случаев (включавшего четырех участников) позволяют предположить, что VR системы обладают потенциальной способностью уменьшить неиспользование пораженных органов у пациентов, перенесших инсульт. Помимо улучшения показателей объективных тестов, участники исследования субъективно сообщали, что VR обучающие занятия были полезны и доставляли им удовольствие. VR системы могут имитировать также повседневные ситуации, например, переход через улицу, приготовление пищи, открывание дверей и т. д. Таким образом пациенты получат возможность в высокой степени специфического обучения тем задачам, которые крайне важны в повседневной жизнедеятельности. VR системы являются эффективными, поскольку они стимулируют активное участие пациента и предоставляют различные ситуации для выполнения отдельных задач и немедленную обратную связь, оценивающую качество. Все они соответствуют требованиям идеальной моторной практики и моторного научения. Надо отметить, что выжившие после инсульта – это люди, обладающие самым большим энтузиазмом и стремлением к восстановлению. Их желание вернуться к прежней жизни, чтобы заниматься прежними любимыми видами деятельности, служит замечательной мотивацией на занятиях по реабилитации. Благодаря сохранной когнитивной функции, высокому уровню мотивации и твердому намерению вернуться к прежней жизни пациенты с инсультом являются идеальными кандидатами для уникальных инструментов реабилитации. Мы с нетерпением ждем того дня, когда эти системы с простым для использования интерфейсом станут доступными для большинства клиник по разумной цене. Это позволит все большему количеству пациентов достичь положительного эффекта в результате применения этих систем. Виртуальная реабилитация и ДЦП В детской поликлинике Салехарда появилась уникальная интерактивная система виртуальной реальности «NIRVANA», специально созданная для реабилитации детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, в том числе и с ДЦП. Столица Ямала стала третьим городом в мире, где установлено это оборудование. До этого момента «NIRVANA» имелась только в Москве и Германии. По словам врачей, «NIRVANA» - это система виртуальной реальности, пребывая в которой ребенок в игровой форме развивает все группы мышц. Система имеет около семи десятков специализированных программ, разработанных для ребят от полугода до 15 лет. Кроме того, врач имеет возможность создания для своего пациента уникальной программы, учитывающей все особенности конкретного ребенка. Каждое занятие длится около 30 минут. За это время пациент должен выполнить несколько сложнейших для него движений, например, поймать бабочку, схватить выпрыгивающую из норы лисичку, «взволновать» водную гладь и т.д., причем программа будет реагировать только на правильное выполнение движений. Кроме того, в системе имеется возможность групповой терапии, например, в играх с виртуальным мячом. Как сообщили регион89.рф в правительстве региона, приобрести оборудование стоимостью около 5 миллионов рублей поликлинике помог окружной благотворительный фонд «Ямине», а спонсором выступила нефтяная компания ТНК ВР. По словам директора фонда «Ямине» Дмитрия Фролова, ежегодно в Фонд поступают десятки обращений от родителей детей, нуждающихся в реабилитации. При этом один курс лечения ребенка с ДЦП в том же Китае будет стоить более 500 тысяч рублей. И таких курсов надо 10-12 на каждого малыша. Новая же система позволит проводить реабилитацию прямо в Салехарде. В настоящее время только в окружной столице проживает 86 детей с диагнозом ДЦП и еще 254 ребенка имеют нарушения моторики и координации движений. После открытия нового здания поликлиники в Салехарде система «NIRVANA» заработает в полную силу. Тогда же специалисты будут готовы принимать детей из близлежащих населенных пунктов. Информация с сайта:Регион89.рф - ЯНАО |