Exergames για τους ασθενείς με νόσο του Πάρκινσον, χρησιμοποιώντας το Microsoft Kinect.

Abstract

Οι ασθενείς με Parkinson που ακολουθούν παραδοσιακά προγράμματα αποκατάστασης ενδέχεται να βαρεθούν, να χάσουν το ενδιαφέρον τους και να εγκαταλείψουν, εξαιτίας των επαναλαμβανόμενων και προβλέψιμων ασκήσεων αποκατάστασης. Παιχνίδια εικονικής πραγματικότητας που βασίζονται σε χαρακτήρες και παροτρύνουν το χρήστη να εξασκηθεί με μη τετριμμένο τρόπο σε χαλαρά δομημένα σενάρια παρέχουν εμπειρίες που διαφέρουν από παιχνίδι σε παιχνίδι αλλά και μεταβάλλονται μέσα στο ίδιο το παιχνίδι. Τέτοια ”exergames” - ο όρος προκύπτει από το συνδυασμό των λέξεων exercise (άσκηση) και game (παιχνίδι) - παροτρύνουν ασθενείς να εκτελέσουν ασκήσεις αποκατάστασης με μεταβλητή πολυπλοκότητα, ανάλογα με το επίπεδο των συμπτωμάτων τους, οι οποίες είναι ενσωματωμένες σε ένα διασκεδαστικό εικονικό περιβάλλον εμβύθινσης. Πληροφορίες όπως το ποσοστό επιτυχίας στην εκτέλεση μιας άσκησης και η επιβράβευση για την ορθή της εκτέλεση σε πραγματικό χρόνο με την μορφή οπτικών και ακουστικών ερεθισμάτων συμβάλλουν στην ποιότητα της εμπειρίας. Η διατριβή παρουσιάζει μία πλατφόρμα βασισμένη στη Unity3D και φιλοξενεί δύο “exergames” σχεδιασμένα για ασθενείς με Parkinson με ήπια συμπτώματα της ασθένειας. Η λύση που προτείνουμε χρησιμοποιεί το Microsoft Kinect, μια έτοιμη εμπορική συσκευή με προσιτό κόστος αγοράς η οποία παρέχει ανίχνευση κίνησης και μπορεί εύκολα να εγκατασταθεί τόσο στο σπίτι αλλά και σε νοσοκομειακό περιβάλλον. Το λογισμικό ανάπτυξης εφαρμογών που συνοδεύει την συσκευή επεξεργάζεται σε πραγματικό χρόνο το χάρτη βάθους (depth-map) που επιστρέφει η συσκευή σε κάθε frame και επιστρέφει πληροφορία σχετικά με τον τρισδιάστατο σκελετό του χρήστη που στέκεται μπροστά από την κάμερα της συσκευής. Αναπτύχθηκε μια συλλογή από κινήσεις (gestures), οι οποίες είναι βασισμένες σε ήδη υπάρχοντα προγράμματα αποκατάστασης για ασθενείς με Parkinson και υποστηρίζουν μεγάλη και σκόπιμη (αλλά όχι γρήγορη ) μετατόπιση του σώματος (BIG-training protocol). Οι κινήσεις αυτές σχεδιάστηκαν με σκοπό να βελτιώσουν την ορθοστατική σταθερότητα και τα αντανακλαστικά του ασθενούς, καθώς και την κινητικότητα των άνω και κάτω άκρων του σώματος. Όταν η κίνηση του χρήστη ταυτίζεται με την κίνηση “gesture” πού έχει προγραμματιστεί και ενσωματωθεί σε συγκεκριμένα σενάρια του παιχνιδιού, πραγματοποιείται και αντίστοιχη μεταβολή της θέσης και της στάσης ενός ιδεατού 3D χαρακτήρα στο περιβάλλον του παιχνιδιού. Τέλος, η αλληλεπίδραση του χρήστη με τα διάφορα αντικείμενα τα οποία βρίσκονται μέσα στο εικονικό περιβάλλον επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας λήψης αποφάσεων και στοχεύει στη βελτίωση της γνωστικής αντίδρασης του ασθενούς παράλληλα με τον ορθοστατικό έλεγχο.

Physical rehabilitation can be beneficiary for the physical condition and the mental health of patients with Parkinson’s disease (PD), especially if it is conducted on a daily base. Although due to the lack of interest, PD patients usually avoid to participate in long-term repetitive exercise programs. Exergames can address the specific problem by combining physical training with a playful and immersive game environment. Recent studies have proved that exergames are feasible for PD patients and revealed the necessity for custom-based game solutions using exercises that target PD. The current thesis presents a game platform and two 3D exergames designed and developed in the Unity game development platform, using the Kinect sensor as a motion-capture device.