Development of a Serious Game for Ankle Rehabilitation with T-FLEX

La fisioterapia convencional y la rehabilitación con dispositivos robóticos mejoran eficazmente las secuelas y restauran la función de los supervivientes de un accidente cerebrovascular. Sin embargo, la terapia de ejercicio repetitivo puede causar falta de interés y desmotivación, lo que disminuye e...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad del Rosario
Repositorio:
Repositorio EdocUR - U. Rosario
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:repository.urosario.edu.co:10336/30723
Acceso en línea:
https://doi.org/10.48713/10336_30723
https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/30723
Palabra clave:
Rehabilitación del tobillo
Juego serio en neurorrehabilitación
Estrategias de retroalimentación
Diseño en ingeniería Biomédica
Ingeniería de prototipos
Ciencias médicas, Medicina
Ingeniería & operaciones afines
Ankle rehabilitation
Serious play in neurorehabilitation
Feedback strategies
Biomedical engineering design
Prototype engineering
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
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description La fisioterapia convencional y la rehabilitación con dispositivos robóticos mejoran eficazmente las secuelas y restauran la función de los supervivientes de un accidente cerebrovascular. Sin embargo, la terapia de ejercicio repetitivo puede causar falta de interés y desmotivación, lo que disminuye el éxito de la terapia. Por lo tanto, la inclusión de estrategias de retroalimentación, como los juegos serios, ha demostrado ser una mejora significativa en estas áreas. Este proyecto introduce el desarrollo y la validación preliminar de un juego serio en neurorrehabilitación asistida con el exoesqueleto de tobillo T-FLEX después de un accidente cerebrovascular. Para lograr esto, se desarrolló una revisión de la literatura de documentos enfocados en el aprendizaje motor y la rehabilitación cognitiva. Los principios de diseño incluyeron recompensas, desafíos, objetivos claros, una etapa de calibración y métodos de evaluación de desempeño. A continuación, se desarrolló un juego serio controlado por movimientos de flexión plantar y dorsal para evadir enemigos. La implementación de cada estrategia permitió desarrollar una plataforma completa que incluía todos los criterios estudiados para la terapia. El juego se evaluó en un participante sano único considerando dos condiciones: con y sin usar T-FLEX. La evaluación de usabilidad se realizó a través de encuestas y resultados del juego. En cuanto a los resultados del juego, se pudo observar una precisión media superior al 95%. Además el participante exhibió una percepción positiva y alta adaptación a la interfaz. De esta manera, el juego demostró ser una herramienta atractiva para ser potencialmente utilizada en la rehabilitación del tobillo después de un accidente cerebrovascular. Sin embargo, es necesario evaluar su respuesta en participantes sanos y supervivientes de ictus para evaluar el impacto de la estrategia y corroborar lo encontrado en este estudio.
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Para lograr esto, se desarrolló una revisión de la literatura de documentos enfocados en el aprendizaje motor y la rehabilitación cognitiva. Los principios de diseño incluyeron recompensas, desafíos, objetivos claros, una etapa de calibración y métodos de evaluación de desempeño. A continuación, se desarrolló un juego serio controlado por movimientos de flexión plantar y dorsal para evadir enemigos. La implementación de cada estrategia permitió desarrollar una plataforma completa que incluía todos los criterios estudiados para la terapia. El juego se evaluó en un participante sano único considerando dos condiciones: con y sin usar T-FLEX. La evaluación de usabilidad se realizó a través de encuestas y resultados del juego. En cuanto a los resultados del juego, se pudo observar una precisión media superior al 95%. Además el participante exhibió una percepción positiva y alta adaptación a la interfaz. De esta manera, el juego demostró ser una herramienta atractiva para ser potencialmente utilizada en la rehabilitación del tobillo después de un accidente cerebrovascular. Sin embargo, es necesario evaluar su respuesta en participantes sanos y supervivientes de ictus para evaluar el impacto de la estrategia y corroborar lo encontrado en este estudio.Conventional physical therapy and rehabilitation with robotic devices effectively improve the sequelae and restore function for stroke survivors. However, repetitive exercise therapy may cause a lack of interest and demotivation which decreases the therapy success. Hence, the inclusion of feedback strategies, like serious games, has proven to be a significant improvement in these areas. This project introduces the development and preliminary validation of a serious game in assisted neurorehabilitation with the T-FLEX ankle exoskeleton after stroke. To accomplish this, a literature review of documents focused on motor learning and cognitive rehabilitation was developed. The design principles included rewards, challenges, clear objectives, a calibration stage, and evaluating performance methods. Following this, a serious game controlled by plantar and dorsal flexion movements to evade enemies was developed. The implementation of each strategy allowed to develop a complete platform that included all the criteria studied for therapy. The game was assessed in a unique healthy participant considering two conditions: with and without wearing T-FLEX. The usability evaluation was performed through the game results and surveys. In terms of the game results, an average precision greater than 95% could be observed. Besides the participant exhibited a positive perception and high adaptation to the interface. In this way, the game proved to represent an attractive tool to be potentially used in ankle rehabilitation after a stroke. Nevertheless, it is necessary to assess its response in healthy participants and stroke survivors to evaluate the impact of the strategy and corroborate what was found in this study.application/pdfhttps://doi.org/10.48713/10336_30723 https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/30723engUniversidad del RosarioEscuela de Medicina y Ciencias de la SaludIngeniería BiomédicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAbierto (Texto Completo)EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realizó sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2“Disabled People in the World in 2019: facts and figures.” https://www.inclusivecitymaker.com/disabled-people-in-the-world-in-2019-facts-andfigures/ (accessed Sep. 18, 2020)Dirección de Epidemiología y Demografía, “Análisis de Situación de Salud ( ASIS ) Dirección de Epidemiología y Demografía,” 2019L. Correa-Montoya and M. C. Castro-Martinez, Disability and Social Inclusion in ColumbiaMinisterio de Salud, Instituto Nacional de Salud, and Observatorio Nacional de Salud, “Carga de enfermedad por enfermedades crónicas no transmisibles y discapacidad en Colombia,” Obs. Nac. Salud, pp. 1–212, 2015, doi: http://www.ins.gov.co/lineasde-accion/ons/SiteAssets/Paginas/publicaciones/5to%20Informe%20ONS%20vf1.pdfB. P. B. Carvalho-Pinto and C. D. C. M. Faria, “Health, function and disability in stroke patients in the community,” Brazilian J. Phys. Ther., vol. 20, no. 4, pp. 355–366, 2016, doi: 10.1590/bjpt-rbf.2014.0171E. S. Donkor, “Stroke in the 21st Century: A Snapshot of the Burden, Epidemiology, and Quality of Life,” Stroke Res. Treat., vol. 2018, 2018, doi: 10.1155/2018/3238165S. Forghany, S. Tyson, C. Nester, S. Preece, and R. Jones, “Foot posture after stroke: Frequency, nature and clinical significance,” Clin. 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Eng., vol. 10, no. 7, pp. 1–19, 2018, doi: 10.1177/1687814018783627instname:Universidad del Rosarioinstname:Universidad del Rosarioreponame:Repositorio Institucional EdocURRehabilitación del tobilloJuego serio en neurorrehabilitaciónEstrategias de retroalimentaciónDiseño en ingeniería BiomédicaIngeniería de prototiposCiencias médicas, Medicina610600Ingeniería & operaciones afines620600Ankle rehabilitationSerious play in neurorehabilitationFeedback strategiesBiomedical engineering designPrototype engineeringDevelopment of a Serious Game for Ankle Rehabilitation with T-FLEXDesarrollo de un juego serio para la rehabilitación del tobillo con T-FLEXbachelorThesisTrabajo de gradoTrabajo de gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fEscuela de Medicina y Ciencias de la SaludORIGINALTrabajo de Grado - Angie Pino.pdfTrabajo de Grado - Angie Pino.pdfapplication/pdf3150422https://repository.urosario.edu.co/bitstreams/95302259-2a2e-413f-a132-74b51aca527e/download0270477fbca6167ad1ffc816ba487128MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1475https://repository.urosario.edu.co/bitstreams/e9327327-d1e0-4808-9ea0-8389eb49c313/downloadfab9d9ed61d64f6ac005dee3306ae77eMD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repository.urosario.edu.co/bitstreams/ce52730a-3570-4f20-bf32-7d29d39ca763/download217700a34da79ed616c2feb68d4c5e06MD53TEXTTrabajo de Grado - Angie Pino.pdf.txtTrabajo de Grado - Angie Pino.pdf.txtExtracted texttext/plain147362https://repository.urosario.edu.co/bitstreams/597e1ff0-c7df-4714-999f-04e827c5bbe6/downloadcaeeeea71214532064dce5895431c943MD54THUMBNAILTrabajo de Grado - Angie Pino.pdf.jpgTrabajo de Grado - Angie Pino.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2474https://repository.urosario.edu.co/bitstreams/051d1540-fb2a-46f4-badd-60b73e992a09/download2d691203b4269d7174c251f8e1ef7b10MD5510336/30723oai:repository.urosario.edu.co:10336/307232020-12-15 03:02:49.64http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttps://repository.urosario.edu.coRepositorio institucional EdocURedocur@urosario.edu.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