Весной 2019 году в Гетеборге набрали небольшую группу людей в экспериментальный проект по реабилитации. От участников с ограниченной подвижностью рук не требовали упорных тренировок. Наоборот, им предложили VR-игры. Участники обычно выбирали Beat Saber, и проиграли в эту игру сотни часов на протяжении 10 недель. В итоге у большинства заметно улучшилась функция рук и кистей. Мы подготовили обзор и взяли интервью у одного из организаторов исследования. Маттиас Эрхардссон – «играющий тренер», медик и мечтатель.

Выбор “железа” и софта

Целью небольшого, но важного исследования было оценить потенциал коммерческих VR-шлемов для реабилитации. Основное внимание уделялось улучшению функции рук людей, которые пережили инсульт за полгода и более до начала исследования.

Из-за удобства в настройках и поддержки огромного числа игр организаторы выбрали популярный шлем HTC Vive. Более сложной задачей оказалось найти сами игры, подходящие людям с плохим контролем рук и кистей. Скрининг проводил Маттиас Эрхардссон, докторант Кафедры реабилитационной медицины, Факультета клинической неврологии, Университета Гетеборга. У него уже был большой игровой опыт.

Маттиас просмотрел 3000 коммерческих игр в онлайн-магазине Steam. Примерно 300 из них попали в “лонг лист”. Маттиас находил игровые видео, читал обзоры и, если была возможность, играл в демо-версии. В конечном счете, было выбрано и загружено 5 игр.

Во что и как играть решали сами участники исследования. Игра Beat Saber – динамичное фехтование под музыку – оказалась в явных лидерах. NVIDIA VR Funhouse, которая состоит из нескольких мини-игр в ярмарочном стиле, также привлекала внимание некоторых участников. В другие игры они почти не играли.

Игра Beat Saber для VR-реабилитации

(фрагменты публикации исследования)

В Beat Saber у пользователя есть по одному световому мечу в каждой руке. Они используются для рассекания блоков под звуки музыки. Геймплей стимулирует игрока использовать обе руки.

Сложность можно регулировать в огромном диапазоне, который простирается от максимальных человеческих возможностей до незначительного уровня сложности.

Существует риск сенсорной перегрузки даже при минимальном уровне сложности. Его могут несколько смягчить снижение громкости и выбор параметров, которые уменьшают специальные эффекты.

Сам игровой процесс не требует от пользователя нажатия кнопок пальцами. Это позволяет людям с тяжелым поражением рук играть, например, путем прикрепления ручного контроллера к кисти с помощью ремней на липучке.

Игра была разработана, чтобы играть стоя, но можно играть и сидя.

Если Beat Saber кому-то покажется единственной игрой, подходящей для VR-реабилитации, то вместо мощного компьютера и HTC Vive можно использовать автономный и более доступный шлем Oculus Quest.

Результаты участников

Участники с хроническим инсультом довольно интенсивно играли в VR-игры в течение 10 недель. Из семи человек, положительная тенденция в функции рук наблюдалась у пяти. Наибольшей была польза для участников с умеренным или легким поражением. Шестой человек с тяжелыми двигательными нарушениями демонстрировал слабый прогресс. Седьмой участник выбыл из-за травмы, полученной дома.

С детальными оценками улучшений, оптимальной продолжительностью тренировок и другими данными лучше ознакомиться в оригинальной публикации. По доброй воле авторов, она находится в открытом доступе.

Мы же зададим вопросы одному из организаторов исследования Маттиасу Эрхардссону. Он оказался большим энтузиастом использования высоких технологий в реабилитации.

Обсуждение эксперимента…

Объясните, пожалуйста, простыми словами тем, кто не знаком с двигательными тестами и шкалами. Какие улучшения произошли у участников исследования?

Участники продемонстрировали наибольшее улучшение в их способности подбирать, поднимать и перемещать небольшие предметы. Такие как металлические шары, цилиндры и деревянные кубики. Большинство участников также отметили улучшение в выполнении повседневных задач, которые требовали использования обеих рук. Например, нарезать продукты.

Мне тоже понравилась игра Beat Saber и гибкость ее настройки. Но участники играли в нее 10 недель. Они предпочитали игру традиционным упражнениям? Какой была их мотивация?

Мне посчастливилось хорошо познакомиться с участниками исследования. Поэтому могу говорить, исходя из моего опыта. Они либо предпочитали реабилитацию с помощью виртуальной реальности традиционным упражнениям, либо относились к ней нейтрально. Опять же, основываясь на моем обширном взаимодействии с участниками, могу сказать, что их мотивации различались. Но их объединяло то, что они хотели улучшить свою функцию кисти и рук. После исследования мы провели интервью с участниками. Эти материалы станут основой для следующей статьи, в которой будут более подробно исследованы их мысли и опыт.

Жду новую статью с нетерпением…

Что делал медицинский работник, находившийся рядом с участниками исследования?

Медицинским работником большую часть времени был я. У этой роли было три цели.

Во-первых, это был вопрос безопасности. Я считаю, что виртуальная реальность вполне безопасна. Но в контексте новой терапии это не так. Я бы сказал, что самая большая опасность – это упасть. Поэтому всякий раз, если я видел какой-либо риск падения, то был готов поймать участника. На самом деле, мне никогда не приходилось ловить участника, но лучше перестраховаться, чем сожалеть. Особенно в случае экспериментального лечения. Кроме того, если потребуется неотложная медицинская помощь (связанная с реабилитацией или нет), нужно, чтобы медицинский персонал знал, что происходит с участником.

Во-вторых, участникам требовалась помощь в использовании оборудования и игр. Некоторые из них в конечном итоге начали самостоятельно использовать VR-системы. Но им также требовалась помощь поначалу.

Третья задача – это сбор информации о том, что участники делали, сколько и во что они играли, а также их соображения относительно использования системы. Эта информация используется для улучшения процесса реабилитации. И может помочь другим людям, которые захотят сделать что-нибудь подобное в будущем.

Что вы думаете об утилите WalkinVR? И что об использовании Microsoft Kinect вместо контроллеров для рук?

У меня не было возможности лично видеть WalkinVR в действии. Но в их промо-видео это выглядит потрясающе. Я считаю, что коммерческое оборудование и софт для виртуальной реальности – это лучший способ добиться более широкого применения в реабилитации. Но у него есть один большой недостаток. Это то, как приходится адаптировать игры для занятий людей с ограниченными возможностями. Создавая эти продукты, дизайнеры обычно не думают о реабилитации. Поэтому так приятно видеть, когда такие продукты, как WalkinVR, помогают закрыть этот пробел.

Что касается Microsoft Kinect, то он существует уже более десяти лет и позволяет исключить ручное управление. Но я скептически отношусь к способности Kinect отслеживать перемещения и позы. Я думаю, что альтернативы лучше. Например, использование легких контроллеров с ремнями для рук. Или других систем отслеживания более подходящих для VR, если есть такая возможность.

Какие практические рекомендации вы можете дать разработчикам VR-игр, чтобы сделать их доступными для людей с ограниченными возможностями?

Во-первых, просто учесть, что существует такая вещь, как рынок реабилитации, и что их продукт может занять на нем долю. Скорее всего, многие разработчики даже не задумывались об этом.

Во-вторых, вовлечь в процесс разработки специалистов здравоохранения и людей с особыми потребностями. Их взгляды имеют решающее значение для создания продуктов, полезных при реабилитации.

В-третьих, сотрудничать с исследователями в области реабилитации и VR. Тогда их опыт может быть умножен на способность разработчика создавать высококачественные и экономичные продукты.

…и мечты

Давайте немного помечтаем. Вы наверняка задумывались над тем, как можно задействовать при реабилитации различные высокотехнологичные устройства. Такие как нейронные интерфейсы, технологии отслеживания взгляда, продвинутые контроллеры…

Я люблю научную фантастику. Это те вопросы, которые постоянно будоражат мой мозг, когда я пытаюсь заснуть. То, что было научной фантастикой, с течением времени стало реальностью…

Да, давайте немного помечтаем. Вот что я вижу в своих мечтах:

Одна из потенциальных проблем при использовании технологии виртуальной реальности – это элементы управления. Они, в частности, требуют относительно сохранной функции руки и кисти. Технологии eye-tracking (отслеживания взгляда) и hand-tracking (отслеживания рук) – это частные примеры технологий отслеживания тела.

Но полное отслеживание тела включая даже отдельные мышцы позволило бы пользователю лучше взаимодействовать с виртуальной средой. Он мог бы активнее задействовать те части тела, которые он хотел бы восстановить. Когда такая мышечная активация усиливается в увлекательной виртуальной среде, то пользователь получает мгновенную мотивирующую обратную связь. Это делает реабилитацию более эффективной.

Сенсорная обратная связь для всего тела и такие технологии, как всенаправленные беговые дорожки вместе с приспособлениями подвески, приведут к захватывающему опыту виртуальной реальности. Вы можете перемещаться и ощущать виртуальную среду так, как если бы она была настоящей. Это означает, что вы можете безопасно тренироваться и проходить реабилитацию в любых условиях. Например, ходить без опоры с высокой мотивацией, получая удовольствие от процесса.

VR-технологии становятся дешевле и проще в использовании. С их помощью все больше людей смогут проходить реабилитацию в течение более длительного времени. Каждый сможет иметь дома реабилитационную систему и получать помощь по цифровой связи от медицинского работника. В виртуальной среде можно встречаться с реабилитологами и другими людьми, которые проходят восстановление. Таким образом снизится порог для получения реабилитации при нормальных обстоятельствах. Но насколько это было бы полезно сейчас, во время пандемии!

Такие проекты, как Neuralink, приведут к кульминации развития интерфейсов мозг-машина, когда они станут такими же бесшовными, как наша связь между мозгом и телом. Усовершенствование нейроинтерфейсов позволит максимизировать все то, что может быть восстановлено при реабилитации. Ведь вы сможете фокусироваться на конкретных проводящих путях в нервной системе и тех мышцах, которые хотя и были затронуты, но все же могут быть восстановлены. Или вы сможете заместить те функции, которые невозможно восстановить. Здесь нам помогут инструменты, которые напрямую взаимодействуют с мозгом. Это роботизированный протез, управляемый разумом, или искусственные сенсоры, восстанавливающие и даже превосходящие те функции, которые были утрачены.

Надеюсь, мы все это увидим. Спасибо!

Оригинальная статья “Коммерческий налобный дисплей виртуальной реальности для реабилитации верхних конечностей при хроническом инсульте: исследование с дизайном описания серии случаев“была опубликована 23 ноября 2020 года в Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation.