가상 현실에서의 일상 생활 움직임 모션 캡처 시스템의 기구학을 측정
Summary
우리는 모션 캡처 시스템 일상 생활 (IADL)의 기 악 활동을 평가 하기 위해 가상 현실 테스트를 설계. 우리는 다양 한 움직임, 궤적, IADL 기능 평가를 완료 시간과 이동 거리를 포함 하 여 참가자의 해석에 대 한 자세한 운동학 분석을 제안 합니다.
Abstract
일상 생활 (IADL)의 기 악 활동을 완료 하는 무 능력은 다양 한 신경 심리적 질병에 선구자. IADL의 평가 설문지 기반 사용 하기 쉽습니다 하지만 주관적인 편견 하는 경향이 있습니다. 여기, 우리는 2 개의 복잡 한 IADL 작업을 평가 하기 위해 소설 가상 현실 (VR) 테스트 설명: 금융 거래를 처리 하 고 대 중 교통을 사용 하 여. 참가자 VR 환경에서 작업을 수행 하는 동안 모션 위치와 방향을 지배적인 손 및 머리는 3 차원 데카르트 좌표계에서의 시스템 추적을 캡처합니다. 운동학 적 원시 데이터 수집 되 고 ‘ 운동학 성능 측정,’ 즉, 변환 모션 궤도, 이동 거리, 및 완료 시간. 모션 궤도 공간에서 특정 신체 일부 (예:, 지배적인 손 또는 머리)의 경로입니다. 궤적의 총 거리를 참조 거리를 이동 그리고 완료 시간 IADL 작업을 완료 하는 데 걸리는 시간. 운동학이 측정 건강 한 컨트롤에서 인지 장애 환자 차별 수 있습니다. 이 동 측정 프로토콜의 개발 초기 IADL 관련 인지 장애의 감지 수 있습니다.
Introduction
매일 (IADL)와 같은 금융 거래 처리, 대 중 교통을 사용 하 여, 요리, 의료 마커 때문에 그들은 여러 신경 심리적 기능1필요 생활의 경 음악 활동. 장애인된 IADL 기능 따라서 신경 질병, 가벼운 인지 장애 (MCI) 등 치 매2에 선구자 이라고 여겨진다. 골드의 종합적인 검토 IADL 작업3 의 표시 인 더 까다로운 작업, 재정 관리 등 대 중 교통을 사용 하 여 MCI의 치 매 초기 예측 했다.
날짜 하려면, IADL의 가장 일반적으로 사용 되 평가 각자 보고 질문 지, 정보 기반 설문 조사 및 성능 기반 평가4입니다. IADL의 평가 설문지 기반 비용 효율적이 고 사용 하기 쉬운, 하지만 주관적인 편견 하는 경향이 있다. 예를 들어, 자기 보고, 환자는 경향이에 이상-또는 아래-estimate 자신의 IADL 기능5. 마찬가지로, 정보는 관찰자의 misperceptions 또는 지식 격차4IADL 기능을 잘못 판단. 많은 작업은 일반적인 임상 설정6에 대 한 적절 한 따라서, IADL 특정 작업을 수행 하는 환자에 게 성능 기반 평가 선호 되었습니다.
최근, 가상 현실 (VR) 연구가이 기술 의학 및 의료 평가7재활 훈련에서 모든 것을 포함 하는 건강 관리에 중요 한 응용 프로그램에 있을 수 있었다는 것으로 나타났습니다. 모든 참가자는 동일한 조건 VR, 현실 세계를 모방을 테스트할 수 있습니다. 예를 들어, 얼 레인 외. 8 가상 커피 만들기 작업을 개발 하 고 인지 장애를 가진 환자는 작업 제대로 수행 했다. Klinger 외. 9 다른 VR 환경 메일링 및 작업 쇼핑에 대 한 개발과 신경 심리적 시험 결과 및 VR에서 작업 완료 시간 사이의 의미 있는 관계를 발견. 마우스와 키보드8,9등 기존의 입력된 장치를 사용 하 여 때 IADL 평가의 이전 VR 연구는 주로 반응 시간이 나 정확도 등 간단한 성능 측정에 집중 됩니다. IADL에 대 한 자세한 성능 데이터 따라서 MCI4환자에 대 한 화면을 효율적으로 필요 합니다.
실시간 모션 캡처 데이터의 운동학 적 분석은 양적 문서 IADL 작업과 관련 된 자세한 성능 데이터를 강력한 접근 이다. 예를 들어 화이트 외. 10 일상 생활 작업 동안 참가자의 관절 각도 데이터를 캡처하고 캡처한 데이터 양적 물리 치료의 효과 평가 하기 위해 사용 하는 가상 부엌 개발. Dimbwadyo-Terrer 외. 11 일상 생활의 기본 작업을 수행 하는 경우 상 지 성능을 평가 하는 몰입 형 VR 환경 개발과 운동학 데이터 어퍼 사지의 기능 비늘으로 매우 상관 VR 환경에서 기록 했다. 모션 캡처 시스템 이러한 운동학 분석 더 신속 하 게 환자의 인지 장애12를 평가 하는 기회를 제공할 수 있습니다. MCI 환자에 대 한 심사에 상세한 운동학 적 데이터의 포함은 크게 건강 한 컨트롤13에 비해 환자의 분류를 개선.
여기, 우리 일상 생활 운동 몰입 형 VR 환경에서 모션 캡처 시스템의 기구학을 평가 하기 위해 프로토콜을 설명 합니다. 프로토콜 구성 두 복잡 한 IADL 작업: “작업 1: 돈을 인출” (금융 거래 처리) 및 “작업 2: 버스를 타고” (대 중 교통을 사용 하 여). 작업은 수행 하는 동안 모션 캡처 시스템 위치와 지배적인 손 및 머리의 방향을 추적. 작업 1을 완료, 지배적인 손 궤적, 이동 거리, 및 완료 시간 수집 했다. 작업 2에서 머리 궤적, 이동 거리, 및 완료 시간 수집 했다. 이 문서에서는 대표적인 결과 섹션 내용을 MCI 환자의 예비 시험 (즉, IADL 기능은 장애인)에 비해 건강 한 컨트롤 (즉, IADL 기능은 그대로).
Protocol
Representative Results
Discussion
우리 일상 생활 움직임 모션 캡처 시스템 몰입 형 VR 환경에서의 운동학 적인 측정 프로토콜 상세. 첫째, 실험 설정, 설정 하는 방법에 가이드 준비, 하 고 몰입 형 가상 현실 환경에 익숙해지도록 참가자. 둘째, 우리는 VR에서 두 표준화 IADL 작업을 개발. 셋째, 단계 3과 단계 5 프로토콜 섹션에서 VR 질병을 최소화 하기 위해 가장 중요 한 단계입니다. 가상 환경 (3 단계)에서 모션 캡처 시스템을 설정할…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
캔사스와 앨 러 배 마 동등 하 게 기여합니다. 이 연구는 기본 과학 연구 프로그램을 통해 국가 연구 재단의 한국 (NRF) 과학의 부, 정보 통신 및 미래 계획 (NRF-2016R1D1A1B03931389)에 의해 자금에 의해 지원 되었다.
Materials
| Computer | N/A | N/A | Computer requirements: – Single socket H3 (LGA 1150) supports – Intel® Xeon® E3-1200 v3, 4th gen. Core i7/i5/i3 processors – Intel® C226 Express PCH – Up to 32GB DDR3 ECC/non-ECC 1600MHz UDIMM in 4 sockets – Dual Gigabit Ethernet LAN ports – 8x SATA3 (6Gbps) – 2x PCI-E 3.0 x16, 3x PCI-E 2.0 x1, and 2x PCI 5V 32-bit slots – 6x USB 3.0 (2 rear + 4 via headers) – 10x USB 2.0 (4 rear + 6 via headers) – HD Audio 7.1 channel connector by Realtek ALC1150 – 1x DOM power connector and 1x SPDIF Out Header – 800W High Efficiency Power Supply – Intel Xeon E3-1230v3 – DDR3 PC12800 8GB ECC – WD 1TB BLUE WD 10EZEX 3.5" – NVIDIA QUADRO K5000 & SYNC |
| Stereoscopic 3D Projector | Barco | F35 AS3D WUXGA | Resolution: – WQXGA (2,560 x 1,600) – Panorama (2,560 x 1,080) – WUXGA (1,920 x 1,200), 1080p (1,920 x 1,080) |
| Stereoscopic Glasses | Volfoni | Edge 1.2 | For further information, visit http://volfoni.com/en/edge-1-2/ |
| Motion Capture Systems | NaturalPoint OptiTrack | 17W | For further information, visit http://optitrack.com/products/prime-17w/ |
| OptiTrack (Motion capture software) | NaturalPoint OptiTrack | Motive 2.0 | For further information, visit https://optitrack.com/downloads/motive.html |
| MiddleVR (Middleware software) | MiddleVR | MiddleVR For Unity | For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/ |
| VRDaemon (Middleware software) | MiddleVR | MiddleVR For Unity | For further information, visit http://www.middlevr.com/middlevr-for-unity/ |
| Unity3D (Game engine) | Unity Technologies | Personal | For further information, visit https://unity3d.com/unity |
References
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