Opis systemu VB-Clinic
Zaburzenia równowagi oraz upadki są istotnym problemem medycznym dotyczącym całej populacji. Dzieci z zaburzeniami neurologicznymi cierpią z powodu niestabilności postawy. Również każdego roku ponad 30% osób starszych doświadcza zaburzeń równowagi kończących się upadkiem. Upadki mają zróżnicowane konsekwencje od złamań kończyn aż po wypadki śmiertelne. Pacjenci najczęściej wymagają hospitalizacji i długotrwałej rehabilitacji. Problem upadków nasilają zmiany neurodegeneracyjne, oraz występujące w różnym nasileniu patologie i urazy narządu ruchu. W starszym wieku, pierwszy upadek uruchamia procesy „błędnego koła” prowadzącego do radykalnego ograniczenia aktywności ruchowej. Wykazano, że wdrożenie odpowiedniego programu usprawniającego może zahamować ten proces. Jednakże całkowity brak skuteczniej metody diagnostycznej oraz ograniczony dostęp do rehabilitacji ruchowej uniemożliwiają walkę z negatywnymi skutkami zaburzeń równowagi. Wyniki naszych wieloletnich badań posturograficznych pozwoliły na wyodrębnienie specyficznych parametrów niestabilności postawy, które pozwalają na wczesne wykrywanie zaburzeń równowagi. Dzięki temu powstała nasza autorska koncepcja połączenia procesu diagnostycznego z rehabilitacją w przestrzeni wirtualnej. W ramach projektu proponujemy skonstruowanie i wdrożenie wirtualnej kliniki, pracującej w oparciu o najnowocześniejsze rozwiązania techniczne.
Przeznaczenie systemu:
- Osoby starszych z zaburzeniami równowagi,
- Pacjenci, u których zdiagnozowano chorobę Parkinsona,
- Osoby po wylewach i wypadkach,
- Dzieci z porażeniem mózgowym.
Założenia systemu:
- Wyjście naprzeciw nadchodzącym zmianom demograficznym,
- Upowszechnienie dostępu do nowoczesnych, spersonalizowanych metod diagnostyczno-rehabilitacyjnych,
- Wspomaganie pracy rehabilitantów i lekarzy,
- Indywidualne dopasowanie konfiguracji do potrzeb pacjentów i rehabilitantów,
- Spersonalizowana medycyna – dobór ćwiczeń do indywidualnych potrzeb pacjenta,
- Monitorowanie postępów w rehabilitacji,
- Poprawa jakości życia społeczeństwa,
- Szybka diagnostyka,
- Zmniejszenie kosztów leczenia.
- System przeznaczony do zastosowania w szpitalach ośrodkach rehabilitacyjnych
Proponowane rozwiązanie
Celem systemu VB-Clinic, który wspomaga pracę rehabilitantów oraz lekarzy. Umożliwia on zarówno diagnoza pacjenta z zaburzeniami równowagi oraz kontrolę poprawności wykonywania ćwiczeń podczas spersonalizowanych sesji rehabilitacyjnych. Dane zbierane przez system przez dłuższe okresy czasu pozwalają na monitorowanie postępów rehabilitacji. W skład systemu VB-Clinic następujące podzespoły:
- Systemu akwizycji i przetwarzania danych
- Przestrzeni do ćwiczeń (z możliwości montażu barierek)
- Systemu wizualizacji ćwiczeń i gier
System akwizycji i przetwarzania danych
Dane o położeniu i ruchu pacjenta są zbierane przez trzy niezależne systemy pomiarowe:
- Płyta posturograficzna – do monitorowania parametrów stabilności postawy COP/COG oraz do sterowania grami rehabilitacyjnymi.
- System pomiaru 3D/4D oparty na kamerach time-of-flight (Kinect) – system umożliwia dynamiczny pomiar pacjentów podczas diagnostyki i podczas wykonywania ćwiczeń rehabilitacyjnych. Poprzez analizę szkieletu umożliwia walidację poprawności wykonywania ćwiczeń i ocenę postępu rehabilitacji.
- System wizyjny – fotogrametryczny system wyposażony w 4 kamery śledzący położenie stóp pacjenta podczas wykonywania ćwiczeń, rejestrujący oderwanie palców i pięt, oraz śledzący ruchy głowy oraz zamknięcie/otwarcie oczu.
Dane te są przekazywane do odpowiednich modułów programowych, gdzie zostają przetworzone i przekazane do głównej aplikacji odpowiedzialnej za analizę ruchu oraz wizualizację wyświetlaną dla użytkownika. System pomiaru 3D/4D na podstawie analizy chmury punktów wyznacza szkielet użytkownika i oblicza położenie wierzchołków szkieletu w przestrzeni. Ruch szkieletu jest porównywany z modelowymi ćwiczeniami zapisanymi w bazie danych w celu określenia poprawności wykonania danego ćwiczenia. Równolegle zbierane są dane diagnostyczne przez płytę posturograficzną.
Przestrzeń do ćwiczeń
Przestrzeń do ćwiczeń jest obszarem w jakim pacjent będzie wykonywał ćwiczenia rehabilitacyjne. W ramach tego obszaru będzie monitorowany ruch pacjenta. Rozważane są dwie wielkości systemu:
- duży 2m x 3m – umożliwiający pacjentom na wykonywanie szerokiego spektrum ćwiczeń wliczając wykroki oraz wymachy
- mały 1m x 1m – w ramach którego możliwe będą ćwiczenia niewymagające znacznej przestrzeni.
Centralnie w przestrzeni do ćwiczeń umieszczona jest płyta posturograficzna, która analizuje równowagę pacjenta podczas wykonywania ćwiczeń. Wokół przestrzeni rozmieszczone są elementy systemu wizyjnego oraz system pomiaru 3D/4D. Na wprost pacjenta umieszczony jest duży wyświetlacz, na którym prezentowane są ćwiczenia oraz gry rehablitacyjne.
