Možgansko kap letno doživi in zaradi njenih posledic trpi več milijonov ljudi. Velja za glavni vzrok invalidnosti odraslih in drugi ali tretji najpogostejši vzrok smrti na svetu. Do možganske kapi pride, ko je pretok krvi do možganov prekinjen. Če možgani namreč ne dobijo dovolj krvi in kisika, pride do smrti možganskih celic. Posledice so lahko nepopravljive in vplivajo na kakovost življenja. Ljudje po kapi čutijo kognitivne, čustvene in fizične posledice. Nekatere izmed njih so izguba spomina, depresija, težave s sledenjem navodilom, težave z vidom, in mnoge druge. Statistični dokazi pričajo, da se je le polovica ljudi po kapi sposobna vrniti na delo, saj so posledice prehude.
Ena izmed poglavitnih stvari po kapi je rehabilitacija pacientov. Pri tem je pomembno dobro zastaviti trajanje posamezne terapije in pogostost izvedb terapij. Le s tem lahko bolniki največ odnesejo od rehabilitacije. Na trgu so že dostopne mnoge rešitve, ki so namenjene ljudem po kapi. Nekatere izmed teh so preproste miselne igre za trening spomina, obstajo pa tudi kompleksne robotske naprave, ki omogočajo premikanje okončin bolnikov. Večina naprav, ki so prisotne v rehabilitacijskih centrih, ni dostopnih bolnikom za uporabo v domačem okolju. Zaradi tega so se pojavile cenovno dostopnejše rešitve, kot so uporaba virtualne resničnosti, raznih video iger, pametnih telefonov in še mnogo drugih. Spremljanje pacientovih gibov med rehabilitacijo je ključnega pomena. To informacijo fizioterapevti uporabijo, da prilagodijo in zadostijo vsem sedanjim in bodočim potrebam pacienta v procesu rehabilitacije. Tovrstni obstoječi sistemi za merjenje gibov so na primer Microsoft Kinect, Optotrak Certus ter Lokomat – Hocoma. Za komuniciranje z zdravnikom na daljavo je koristna tudi telerehabilitacija, ki zmanjša stroške, hkrati pa omogoča posvete s terapevtom in rehabilitacijo od doma.
Študije kažejo, da imajo lahko rehabilitacijski sistemi za domačo uporabo enake rezultate kot konvencionalne terapije, ki jih izvajajo rehabilitacijski centri ter bolnišnice. Ključna pomanjkljivost pri rehabilitaciji doma pa je pomanjkanje strokovnega medicinskega nadzora nad izvajanjem vaj. Zaradi tega je izjemno pomembno, da smo pri snovanju sistema za rehabilitacijo doma pozorni na primernost sistema, saj gre navadno za prostorske in cenovne omejitve, kadar vaje niso namenjene izvajanju v bolnišnici ali centru za rehabilitacijo.
Pričujoča magistrska naloga se bo osredotočila na rehabilitacijo zgornjih okončin po kapi. Ker kap prizadene tolikšno število ljudi in so obstoječi sistemi za rehabilitacijo dragi, bi bil dobrodošel sistem, ki je hkrati natančen in zmogljiv, poleg tega pa bi si ga zaradi cenovne ugodnosti lahko privoščili tudi posamezniki in ne zgolj rehabilitacijski centri in bolnišnice. Ker ima danes praktično vsak bolnik že pametni telefon, smo izkoristili njegove skrite prednosti in razvili aplikacijo, preko katere bodo bolniki lahko rehabilitacijo izvajali doma in se izognili obisku bolnišnic. Zaradi tega bo v magistrskem delu predstavljen sistem, zasnovan kot aplikacija pametnega telefona, ki poleg mobilne aplikacije vključuje držalo z magnetnim nastavkom ter plakat s slikami.
Razvoj aplikacije je bil izveden v programskem okolju Xcode (iOS) z uporabo ARKit knjižnice, ki omogoča implementacijo aplikacij za virtualno resničnost. Tovrstne aplikacije imajo sposobnost predstavitve virtualnih predmetov v resničnem okolju. Glavni izziv pri izvedbi teh aplikacijah je poznavanje okolja, v katerem se telefon nahaja. Operacije in algoritmi za prepoznavanje okolja in njegovih lastnosti uporabljajo kombinacijo pridobljenih informacij iz vgrajenih senzorjev in kamere. Za merjenje pozicije in orientacije kamere telefona v prostoru je bila potrebna implementacija nekaterih metod iz ARKit knjižnice. Globalni koordinatni sistem se vedno inicializira na začetku aplikacije. Informacija o legi tega koordinatnega sistema omogoča merjenje relativne pozicije in orientacije telefona v 3D prostoru. Ta postopek izvršimo z referenčno sliko (postavljeno na mizi), ki jo mora telefon zaznati. Na podlagi lokacije slike aplikacija prestavi globalni koordinatni sistem na mesto referenčne slike. S tem postopkom smo omogočili merjenje lokacije telefona glede na točko, ki se nahaja na površini. Ta informacija je podana v obliki homogene matrike in jo uporabljamo za namene sledenja telefona v 3D prostoru.
Za ovrednotenje delovanja sistema so bile narejene meritve z robotom. Telefon smo namestili na robotsko roko s 3D natiskanim modelom, vse podatke pa smo sproti shranjevali na računalnik. Izvedenih je bilo več različnih meritev. Preverili smo, kako natančno sistem določa svojo pozicijo, ko je v mirnem stanju in ugotovili, da so bile vse meritve znotraj milimetrskega območja. Naslednje meritve so bile enostavni linearni gibi, ki so ravno tako pokazale odlične rezultate. Opravili smo tudi meritve s kompleksnejšimi gibi (pravokotni gibi), za katere smo izračunali ponovljivost in natančnost. Ugotovili smo, da je sistem primeren za uporabo pri rehabilitaciji bolnikov po kapi.
Poleg tega smo izvedli teste na pacientih in zdravih osebah ter primerjali njihove rezultate. Opravljeni testi s skupino zdravih oseb so pokazali, da lahko ima tudi zdrav človek probleme pri izvedbi vaj. Testi z bolnikoma so bili opravljeni v Splošni bolnišnici Celje. Preden sta bolnika razumela, kako se sistem uporablja, sta prejela podrobno razlago, poleg tega sta potrebovala pomoč pri vodenju in veliko poskusov.
Proti koncu so se pri enem izmed bolnikov rezultati bistveno izboljšali in napredek je bil očiten. Dokazali smo tudi, da lahko starejše osebe, ki trpijo posledice po kapi, osvojijo in uporabljajo predstavljeni sistem za rehabilitacijo. Narejena je bila primerjava zdravih oseb in bolnikov, kjer smo prikazali uspešnost opravljenih testov in primerjavo rezultatov teh dveh skupin.
Poglaviten cilj magistrske naloge je bil zasnovati sistem, čigar glavna prednost bi bila njegova dostopnost. Prednosti rehabilitacije v domačem okolju je več, ena izmed njih se je pokazala tudi v sedanjem času, ko je bilo obiskovanje zdravnika zaradi pandemije praktično nemogoče, kar je močno vplivalo na mnoge paciente ter njihovo napredovanje in okrevanje po kapi. Predstavljen sistem za domačo rehabilitacijo temelji na pametnem telefonu, natančneje na aplikaciji. Aplikacija uporablja skrite funkcionalnosti mobilnih telefonov, kot so žiroskop, pospeškometer in kamera. Zasnovali smo vaje, ki jih pacient lahko izvaja doma in z njimi razgibava različne dele zgornjih okončin – komolec, ramo, zapestje ali pa vse od naštetega. Poleg tega so vaje zabavne, intenzivne in ponavljajoče, kar je tudi v strokovni literaturi označeno kot poglavitno pri vajah in rehabilitaciji po kapi. Kot cilje pri magistrski nalogi smo si zastavili raziskovanje kapi, njenih učinkov in posledic, rehabilitacijo ter obstoječe aplikacije za rehabilitacijo (poglavji 1–2); oblikovati sistem za rehabilitacijo, ki bi bil primerljiv z že obstoječimi vrhunskimi sistemi, ki so na voljo le v rehabilitacijskih centrih in bolnišnicah; razviti aplikacijo, ki bo merila pozicijo in orientacijo v 3D prostoru ter posledično spremenila celotno industrijo rehabilitacije v domačem prostoru (poglavje 3); celoten sistem ovrednotiti s pomočjo robota (poglavje 4), razviti vaje in teste za paciente (poglavje 5); jih izvesti tako na zdravih ljudeh kot bolnikih (poglavje 6); ter predstaviti možne izboljšave sistema in cilje za prihodnost (poglavje 7).
|
