izpis_h1_title_alt

Virtual activities for grasp training
ID Stevanović, Isidora (Avtor), ID Podobnik, Janez (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Munih, Marko (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (2,20 MB)
MD5: 4C5FC0BDD379E7182FD0E52B1F1C3E81

Izvleček
With the constant development of technology, innovative and effective solutions are being introduced into the medical industry. Virtual reality is one example of how technology can be utilized in different spheres of medicine to help patients with various conditions. This thesis describes the system developed with the intention of one day being used during the process of hand neurorehabilitation of patients who have suffered from a stroke or a spinal cord injury. Traditional rehabilitation can be a tedious process, since it requires numerous repetitions of certain hand movements. Patients can rarely keep the concentration levels and motivation for the whole duration of the rehabilitation, decreasing the efficiancy and increasing the time needed for full recovery. Most of the patients do not even get to the end of the rehabilitation process, which results in many of them being left with the consequences that could easily be taken care of with an appropriate rehabilitation process. The proposed system utilizes the advantages of virtual reality with a goal to increase the patients’ efficiancy, motivation and enjoyment levels and provide an affordable system that can be used in patients’ homes as well as in the hospitals and rehabilitation centers. The research process included two bigger parts – the design of a 3D hand model as the first part, and the game programming, with the designed 3D hand as a vital part of the game, as the second part. The first part of the thesis describes the process of designing the hand model, the look of the virtual environment with the complementary gamification elements, as well as the configuration of hand movement in the game engine, while taking into consideration all the constraints of the real human hand. The goal was to program a hand movement that would be as similar as possible to the movement of the real hand. The process of real time hand control is described in the following chapters, with the detailed description of the mechanism needed for achieving the real time control of the hand model, using only one camera and some angle calculations. The system validation process is described in the final part of the thesis. Eight healthy test subjects participated in the experiments and their data has been analyzed afterward. The conclusion based on the analysis is presented in the thesis. Some of the parameters that have been monitored and analyzed are: subjects’ hand movement trajectories; reliability of joint angles detection; successful identification of certain hand movements, such as two-finger pinch and power grasp; and the influence of different wrist orientations and different environmental conditions on the final results of the experiment. Different age and gender groups participated in the study, contributing to the variety of results and better understanding of different groups’ needs and abilities, which gave us valuable insights for the project continuation. Subjects were also asked to provide feedback information related to the performed experiment and 100% of the tested subjects stated that their enjoyment levels during the performed experiment were very high, while the simplicity of the experiment itself is low to medium. The simplicity of the virtual reality game makes it suitable for older patients and patients who have also had some brain damage in addition to the physical paralysis, while the concept of playing a game can help them keep the motivation levels high, which ultimately contributes to better engagement, better efficiency, and therefore possibly shorter and more effective rehabilitation process.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:virtual reality, hand movement, measurement, pinch, grasp, neurorehabilitation
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Organizacija:FE - Fakulteta za elektrotehniko
Leto izida:2023
PID:20.500.12556/RUL-149133 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:165430019 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:04.09.2023
Število ogledov:325
Število prenosov:47
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Naslov:Naloge v navideznem okolju za vadbo prijemanja
Izvleček:
Z nenehnim razvojem tehnologije se v medicinsko industrijo uvajajo inovativne in učinkovite rešitve. Virtualna resničnost je primer uporabe tehnologije na različnih področjih medicine za pomoč bolnikom z različnimi boleznimi. Ta naloga opisuje sistem, ki temelji na virtualni resničnosti in je bil razvit z namenom, da se bo nekoč uporabljal v procesu nevrorehabilitacije roke pacientov po možganski kapi ali poškodbi hrbtenjače. Tradicionalna rehabilitacija je lahko naporen proces, saj zahteva številne ponovitve določenih gibov rok. Bolniki lahko le redko ohranijo raven koncentracije in motivacije ves čas trajanja rehabilitacije, kar zmanjšuje učinkovitost in podaljšuje čas, potreben za popolno okrevanje. Večina bolnikov sploh ne pride do konca procesa rehabilitacije, zaradi česar mnogim od njih ostanejo posledice, ki bi jih z ustreznim procesom rehabilitacije zlahka odpravili. Predlagani sistem izkorišča prednosti virtualne resničnosti s ciljem izboljšave učinkovitosti, motivacije in ravni zadovoljstva bolnikov ter zagotavljanja cenovno dostopnega sistema, ki se lahko uporablja tako na domovih bolnikov kot tudi v bolnišnicah in rehabilitacijskih centrih. Uporaba navidezne resničnosti pacientom lahko omogoči, da so del okolja, ki je po videzu in občutku podobno predmetom in dogodkom iz resničnega sveta. To pomeni, da so tudi cilji, ki naj bi jih pacient izpolnil med rehabilitacijo, običajno bolj dinamični, realistični in pomembni za vsakodnevne dejavnosti. Prednost uporabe tehnologij navidezne resničnosti je tudi v tem, da omogoča bolj individualne načrte zdravljenja, ki jih je mogoče prilagoditi vsakemu posameznemu bolniku in različnim fazam okrevanja. Vključitev navidezne resničnosti v proces okrevanja je dokazano vplivala na boljše funkcionalne rezultate, vključno z obnovo poškodovanega živčnega tkiva in kompenzacijo vseh funkcionalnih sprememb, ki so posledica poškodbe. Takšen sistem zagotavlja varno in nadzorovano okolje za zagotavljanje zanimivih in prilagodljivih rehabilitacijskih dejavnosti, ki podpirajo učenje motoričnih spretnosti. Raziskovalni proces je obsegal dva večja sklopa – prvi je bil oblikovanje 3D modela roke, drugi pa programiranje igre, v kateri je bila oblikovana 3D roka najbolj pomemben del igre. Cilj je bil izdelati model roke, ki bi bil čim bolj podoben videzu prave roke in bi se gibal čim bolj podobno gibanju prave roke. Prvi del naloge opisuje postopek oblikovanja modela roke, videz virtualnega okolja z dodatnimi elementi igre ter konfiguracijo gibanja roke v programu, pri čemer so bile upoštevane vse omejitve prave človeške roke. Postopek premikanja roke v realnem času je opisan v nadaljnjih poglavjih s podrobnim opisom metodologije, potrebne za doseganje upravljanja modela roke v realnem času z uporabo le ene kamere in nekaterih izračunov kotov. Prednost uporabe ene kamere je v tem, da je preprosta in poceni, vendar je povezana tudi z nekaterimi težavami – ena kamera ne more pridobiti 3D informacij iz resničnega sveta, kar pomeni, da mora biti roka postavljena pod določenim kotom pred kamero, da so rezultati čim bolj optimalni. Zato je bila preizkušena tudi robustnost sistema in potem določena najbolj optimalna orientacija roke. Postopek validacije sistema je opisan v zadnjem delu naloge. V poskusih je sodelovalo osem merjencev, njihovi podatki pa so bili nato analizirani. Sklepna ugotovitev, ki temelji na analizi, je predstavljena v magistrski nalogi. Nekateri od parametrov, ki so bili spremljani in analizirani, so trajektorije gibanja rok merjencev, zanesljivost zaznavanja kotov sklepov, uspešna identifikacija nekaterih gibov rok, kot je recimo prijem z dvema prstoma, ter vpliv različnih orientacij zapestja in različnih okoljskih pogojev na končne rezultate poskusa. V študiji so sodelovale različne starostne skupine in skupine po spolu, kar je prispevalo k raznolikosti rezultatov in boljšemu razumevanju potreb in zmožnosti različnih skupin, kar nam je dalo dragocen vpogled za nadaljevanje projekta. Merjence smo prosili tudi za povratne informacije v zvezi z izvedenim eksperimentom in 100% testiranih oseb je navedlo, da je bila raven njihovega zadovoljstva med izvedenim eksperimentom zelo visoka, medtem ko je enostavnost samega eksperimenta nizka do srednja. Zaradi preprostosti, opisana igra v virtualni resničnosti je primerna za starejše paciente in paciente, ki so poleg fizične paralize utrpeli tudi nekaj možganskih poškodb, koncept igranja igre pa bi jim pomagal ohranjati visoko raven motivacije, kar na koncu prispeva k večji vključenosti, boljši učinkovitosti in s tem morda krajšemu in učinkovitejšemu procesu rehabilitacije. Poskusi in končni rezultati so pokazali, da so vsi zdravi udeleženci uspešno opravili celoten eksperiment, čeprav jih je 50% izjavilo, da še nikoli niso imeli izkušenj z navidezno resničnostjo. Pri nadaljnjem delu bi bilo treba za bolj optimalen sistem preizkusiti uporabo več kot ene kamere. Prav tako bi bilo treba prilagoditi okolje v skladu z rezultati, predstavljenimi v zadnjih poglavjih naloge. Sistem je treba preizkusiti tudi na bolnikih po možganski kapi ali po poškodbah hrbtenjače z nekaterimi patološkimi gibalnimi stanji ter ga prilagoditi njihovim posebnim razmeram in potrebam. Oba starejša merjenca, ki sta sodelovala v študiji, imata kronični bolezni, povezani s temo raziskave, kljub temu pa sta poskus uspešno opravila, kar je pokazatelj, da obstaja velika verjetnost, da bo predlagani sistem primeren tudi za bolnike s patološkimi gibalnimi stanji, čeprav bi bilo treba poskus izvesti tudi z njimi, da se hipoteza potrdi. Predstavljeni sistem je mogoče prilagoditi individualnim potrebam in napredku vsakega bolnika, kar bi lahko omogočilo učinkovitejše in uspešnejše rezultate rehabilitacije. Napredek bolnikov je tudi mogoče spremljati in uporabiti za izboljšanje njihovega napredka in motivacije. Študija je pokazala, da starejši udeleženci brez težav vstopijo v svet navidezne resničnosti in razumejo njegova načela. Poleg tega se jim je zdel zelo zanimiv in inovativen ter so z veseljem ponavljali vaje tolikokrat, kolikor je bilo potrebno, ne da bi se pri tem počutili utrujeno ali izgubili koncentracijo. Iz njihovih rezultatov je razvidno, da so s časom in vadbo izboljšali svoje gibalne sposobnosti, kar kaže, da bi uporabo virtualne resničnosti morda lahko uvedli tudi pri zdravih starejših osebah, da bi jim pomagali ostati čim dlje gibljivi in prožni. Predlagani sistem je cenovno dostopen in ne predstavlja velikega tveganja, ponuja številne možne alternative in možnosti za prilagajanje, hkrati pa ustvarja zanimivo vzdušje, ki bolnikom pomaga, da ostanejo predani, zbrani in osredotočeni na svojo nalogo. Cilj raziskave je bil prispevati k temu področju in pokazati možnost uporabe navidezne resničnosti v procesu rehabilitacije posameznikov, ki trpijo za nekaterimi kroničnimi boleznimi, z dodatno ugotovitvijo, da bi jo lahko izkoristili tudi zdravi posamezniki, ki želijo zgolj izboljšati svoje motorične sposobnosti.

Ključne besede:navidezna resničnost, gibanje roke, meritve, prijem, nevrorehabilitacija

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj