СПОСОБ ДВИГАТЕЛЬНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ ПАЦИЕНТОВ В ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ ПОСРЕДСТВОМ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ ТРЕНИРОВКИ С УЧЕТОМ ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ПАЦИЕНТА Российский патент 2022 года по МПК A61B5/11 A61B5/16 A61H1/00 G06T7/20 G06T15/00 G09B19/00 

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.

Изобретение относится к медицине, в частности к неврологии, и может быть использовано для двигательной реабилитации неврологических пациентов. Двигательную реабилитацию неврологических пациентов проводят в виртуальной реальности 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. Каждый игровой сценарий настраивают под характерный для пациента тип взаимодействия, который определяют тестированием по опроснику межличностных отношений. При типе взаимодействия Ie применяют соревновательный режим тренировки, а при типе взаимодействия Iw - кооперативный режим тренировки. 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 с возможностью дальнейшего усложнения объема тренировки игрового сценария. Способ обеспечивает расширение арсенала технических средств, предназначенных для двигательной реабилитации неврологических пациентов в виртуальной реальности посредством многопользовательской тренировки с учетом психологического профиля пациента с высокой эффективностью. 2 пр.

Способ двигательной реабилитации неврологических пациентов в виртуальной реальности, включающий полное погружение пациентов в виртуальную среду посредством использования беспроводных портативных шлемов виртуальной реальности, отличающийся тем, что пациентов погружают в общую иммерсионную виртуальную среду, в которой несколько пациентов присутствуют в едином виртуальном окружении в виде виртуальных аватаров, 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, в ходе которой выполняют оценку объема движений в руках путем выполнения движений руки 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 и отсутствии возможности активного сгибания и разгибания пальцев применяет автозахват, а при их отсутствии пациент выполняет сжатие и отпускание кнопок на контроллере самостоятельно;

выполняют тренировочные сессии в виртуальной реальности, при которых пациенты выполняют одно или несколько из следующих упражнений в рамках игрового сценария:

отбивание мяча, при котором инструктор настраивает траекторию полета мяча таким образом, чтобы для его отбивания пациент тянул руку в необходимую для тренировки область, при этом рассчитывают количество отбитых мячей, где 0-3 - минимальное значение, 4-8 - среднее значение, 9 и более - максимальное значение отбитых мячей;

приготовление блюда, при котором в зависимости от результатов калибровочной сессии инструктор в сценарии настраивает уровень сложности выполнения рецепта, содержащего заданное количество ингредиентов, где 1-4 минимальное значение, 5-7 среднее значение, 8 и более - максимальное значение ингредиентов;

собирание фигуры, при котором 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,

причем 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 области, наиболее тяжело достижимые для пациента, определенные в ходе калибровочной сессии, уровня сложности выбора рецептов в соответствии с количеством ингредиентов, 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.