پزشکی بالینی

PDF متن کامل روش

امروزه واقعيت مجازي با استفاده از رايانه‌ها، برنامه‌هاي حركتي، بازي‌هاي ويديويي فعال و در نهايت ايجاد محيط مجازي تاثير چشمگيري در توانبخشي، فيزيوتراپي و كاردرماني بيماران دچار آسيب‌هاي مغزي و نخاعي داشته است. از اين رو اين پژوهش با نگاهي كامل به كاركرد دستگاه كينكت ارائه شده توسط شركت مايكروسافت به عنوان يكي از اين ابزارها به ارائه شيوه نويني در شبيه سازي و انجام حركات توانبخشي پرداخته است. در اين شيوه با استفاده از قابليت‌هاي تشخيص چهره فرد آسيب ديده، تشخيص صدا، تشخيص مفاصل بدن، شبيه‌سازي حركات اجرايي، تجزيه و تحليل حركات و ارزيابي نهايي توسط درمانگر راهكاري نوين جهت كاهش هزينه‌هاي كلينيكي و افزايش انگيزه‌هاي فردي ارائه مي‌دهد كه اميد مي‌رود با استفاده از اين فناوري موجود، شاهد توسعه ي هر چه بيشتر توانبخشي از راه دور، توسعه ي بازي‌هاي ويديويي منحصر به حركات توانبخشي مرتبط با پاتولوژي موجود و در نهايت تجهيز دستگاه‌ها و امكانات توانبخشي به فناوري واقعيت مجازي و بهبود هر چه سريع‌تر بيمار باشيم.

توانبخشي مجازي فناوري نويني  است كه با استفاده از رايانه، برنامه‌هاي كاربردي، ايجاد مـحـيــط‌هــاي مـجــازي و شـبـيــه ســازي رفتـار و حـركـات فـعـالـيـت‌هـاي فـرد آسيب ديده در آن محيط  به بازسازي اختلالات فيزيكي، رواني و حسي آن مي‌پردازد. 

كاربردهاي توانبخشي مجازي    
فيزيوتراپي: جسم درماني ( Physiotherapy ) ‌و  سايكوتراپي: روان درماني (Psychotherapy )
 ‌تـــوانـبـخـشــي مـجــازي در واقــع اسـتـفــاده از برنامه‌هاي رايانه اي در محيط‌هاي مجازي به منظور كمك به درمان انواع اختلالات مختلف اسـت. از رايـج تـريـن اسـتـفاده هاي اين روش درمان به عنوان بخشي از درمان فيزيكي بيمار، هـنـگـامـي اسـت كـه او دوره نـقاهت بعد از يك آسيب جدي به بدن يا مغز و يا يك سكته مغزي را گذرانده ‌باشد. بيماران مبتلا به ترس يا اختلال استرس پس از سانحه نيز مي‌توانند توانبخشي مجازي را به عنوان يك راه براي ارتباط برقرار كردن با ترس‌هاي خود در يك محيط مجازي امن در نظر بگيرند. با توجه به گسترش فناوري‌هاي درماني توانبخشي چندين نوع مختلف از اين روش درمان در دسترس بيماران است كه در اكثر موارد، بيماران ترجيح مي‌دهند برخي از درمان خود را از طريق واقعيت مجازي و برخي ديگر را از طريق روش‌هاي سنتي انجام دهند. توانبخشي مجازي ممكن است  همه جانبه صورت گيرد‌، به اين معني كه بيمار، جهان مجازي را از طريق استفاده از يك صفحه نمايش نصب شده روي كلاه و دستكش مي‌بيند و احساس مي‌كند كه نيروي بازخورد در اثر اعمال فشار به دست بيمار هنگامي كه يك شي مجازي را لمس مي‌كند باعث اين امر مي‌شود. اين سيستم‌ها نادر و گران قيمت است هم در امر راه اندازي و هم در امر نگهداري. با اين وجود، بيشتر توانبخشي‌هاي مجازي از طريق استفاده از مانيتور رايانه و دستگاه‌هاي ورودي سنتي، مانند دسته‌ها، موشواره‌ها، و صفحه كليد‌ها انجام مي‌شود كه روند كندي را پيش رو دارند. توانبخشي مجازي با استفاده از فناوري نوين واقعيت مجازي صورت مي‌پذيرد. 
واقعيت مجازي تكنيك نويني  است كه با استفاده از فناوري‌هاي پيشرفته از جمله رايانه و لوازم جانبي آن و ابزارهاي چند رسانه اي مختلف براي ايجاد يك محيط مجازي شبيه سازي شده است. در اين محيط كاربر اجسام، حوادث و رخداد هاي مجازي قابل مقايسه با دنياي واقعي را با استفاده از مبدل هاي طراحي شده و سنسور هاي خاص به طور تعاملي در دست مي گيرد و تصاوير نمايشي و حركتي را مشاهده مي كند، طوري كه فرد گمان كند در محيط واقعي قرار گرفته است. واقعيت مجازي در واقع تكنيك جديد شبيه‌سازي اجسام و محيط در فضاي مجازي براي القاي فضاي واقعي است. در اين حالت به كمك طراحي سه بعدي اجسام و فضا شخص احساس سه بعدي از محيط مربوطه مي كند. با پيشرفت فناوري و افزايش قدرت پردازنده‌هاي رايانه‌ اي امكان پياده‌سازي تكنيك‌ هاي واقعيت مجازي به وجود آمده است و به تبع آن كاربردهاي متنوعي  براي آن پديد آمد.

 به طور كلي كاربردهاي واقعيت مجازي را مي‌توان به سه نوع تقسيم كرد ( شكل 1 .) 
شبيـه سـازي حـركات مهم‌ترين نوع كاربرد واقــعــيـــــت مــجـــــازي در تـــــوانــبــخــشــــي اســــت بــــه‌طـــوري‌كـــه فـــرد بـــا اسـتـفـــاده از ابـــزار‌هـــا و بـرنـامـه‌هـاي كـاربـردي مـرتـبـط شـروع بـه انجام حركات توانبخشي در محيط مجازي مي‌كند. اين پژوهش نيز نگاهي كلي به اين بخش از شبيه سـازي يـعـنـي شـبـيـه سازي حركات توانبخشي توسط يكي از اين ابزار‌ها به نام كينكت مي‌كند. 
كينكت يك دستگاه محيطي است كه توسط مـايـكروسافت براي استفاده با پلت فرم ايكس باكس  

360‌بازي ‌ها طراحي و عرضه شده است. كينكت با استفاده از عمق، تصوير و سنسور‌هاي صوتي به افراد اجازه مي‌دهد بازي‌ها را تنها با استفاده از بدن خود كنترل كند به جاي بازي‌هاي ويدئويي دستي معمولي كه با استفاده از كنترل كـنـنـده، فـرد مـي‌تـوانـسـت حـركـات بازي‌ها را كـنـتـرل نـمـايـد . ايـن قـابـلـيت‌ها كينكت را قادر مـي‌سـازد تـا بـا جـنـبش افراد، چهره، صوت و مفاصل بدن فرد را رديابي و شناسايي نمايد و موقعيت مفاصل بدن فرد را در فضاي سه بعدي از طـريـق سنسورهاي دستگاه ترسيم نمايد. با وجود اين كه دستگاه كينكت تنها به عنوان يك ابزار بازي توسعه داده شده است، اين پژوهش بـا اسـتـفـاده از قـابـلـيـت‌هاي مذكور به بررسي كـاربـرد‌هـاي ايـن دسـتگاه در علوم توانبخشي بـه‌ خـصـوص شـبـيـه سـازي حـركات، طراحي بـازي‌هاي ويديويي فعال مختص به حركات توانبخشي و توسعه فناوري توانبخشي از راه دور سـعـي در تـسـريـع  رونـد بـهـبـودي بـيمار، كـاهـش هـزيـنـه‌هـاي مربوطه و افزايش انگيزه فردي نمايد.
 ‌قابليت رديابي مشترك، مي‌تواند تشخيص و درمان را به طور قابل ملاحظه اي بالا ببرد. پزشكان و فيزيوتراپيست‌ها مي‌توانند از نرم افزار توسعه يافته با كينكت براي ارزيابي عملكرد بيماران خود و نيز براي پيگيري بهبود بيماران خود استفاده نمايند. كينكت نيز مي‌تواند يك ابزار مفيد براي درمان در خانه باشد به اين معنا كه درمان در خانه انعطاف پذير و راحت تر براي بيمار است و اجازه مي‌دهد فرد بيمارتمرينات و حركات را مكررا انجام دهد. در حالي كه جلسات درماني به تنهايي اغلب مي‌تواند فركانس مورد نياز از عمل را كاهش دهد.
دستگاه كينكت داراي بدنه اي مشكي و بسيار براق است كه در نماي رو به رو، يك چراغ LED سبز

وجود دارد كه وقتي دستگاه فعال است روشن مي‌شود و سه دوربين كه رزولوشن دوربين‌ها به اندازه  480‌ - 640 ‌با عمق رنگ 32 بيت و 30 ‌فريم بر ثانيه اسـت. دوربـيـن‌هاي دو طرف دوربين فوق سنسورهاي عمق ناميده مي‌شوند كه تركيب سنسورهاي مادون قرمزند تا كينكت  بتواند در نورهاي مختلف به درستي عمل نمايد. همچنين چهار عدد ميكروفن در پايين دستگاه تعبيه شده است كه بتواند دستورات صوتي كاربر را تشخيص دهد. اين حسگر داراي نرم افزاري است كه تمام اين اطلاعات دريافتي از سوي حسگرها و ميكروفون‌ها را گرفته و براي تجزيه و تـحـلـيـل جـهـت نـقشه برداري اسكلتي، تشخيص صورت و صداي كاربر استفاده مي‌شود. ( شكل 2) 

روش 

دستگاه كينكت ( شكل 3 ) با استفاده از سنسورهاي عمقي ابتدا چهره و مفاصل بدن فرد بيمار را

شناسايي مي‌كند ( شكل 4 ) سپس با استفاده سنسورهاي صوتي تعبيه شده در پايين دستگاه صداي فرد بيمار را شناسايي مي‌نمايد. دستگاه پس از تشخيص فرد بيمار پروفايل شخصي مربوط به او را ايجاد مي‌نمايد. مزيت اين حالت بر اين است كه فرد بـيـمـار در مـراجـعـات بـعـدي خـود جهت انجام تمرينات توانبخشي نيازي به مراحل شناسايي نخواهد داشت و مي‌تواند به محض روشن نمودن دستگاه شروع به انجام تـمرينات كند. با گسترش بازي‌هاي ويديويي فعال در عرصه فناوري‌هاي بازي به نسبت، بازي‌هاي كمتري تنها منحصر به تمرينات توانبخشي طراحي و عرضه شده است  بدين معنا كه دستگاه كينكت قابليت اين را دارد كه بازي‌هاي ويديويي فعال (Active video games) كه تنها به منظور بيماري‌هاي خاص ، تعبيه شده اند  ارائه كند. در اين صورت فرد بيمار مي‌تواند با مشاهده حركت مربوطه و تمرينات مرتبط به‌صورت گام به گام به انجام اين تمارين بپردازد ( شكل 5 . ) 
پس از اجراي حركات فرد بيمار مرحله به مرحله با كسب امتياز لازم جهت انجام صحيـح حـركـت پيـش

مـي‌رود تـا بـه انتهـاي حـركـات برسد در اين زمان درمانگر و يا فيزيوتراپ با ارزيابي داده‌هاي حاصل از اين شبيه سازي كه با قابليت ضبط  حركات بيمار امكان پذير است شروع به تجزيه و تحليل نموداري و پزشكي آن مي‌نمايد و در نهايت پيشرفت فرد بيمار را در مدت زمان‌هاي از پيش تعيين شده ارزيابي مي‌نمايد . با توجه به اينكه يكي از اهداف اين پژوهش ارائه شيوه اي نوين جهت توسعه توانبخشي از راه دور و كاهش هزينه‌ها و افزايش انگيزه‌هاي فردي است، از اين رو قابليت به اشتراك گذاري و انتقال فيلم شبيه سازي حركات به كلينك مربوطه در اين دستگاه وجود دارد كه فرد بيمار را تشويق به انجام اين تمرينات بدون نياز به فيزيوتراپ و با هزينه‌هاي كمتر مي‌نمايد ( شكل 6 ).