PhysioJoy. Sistema de Realidade Virtual para Avaliação e Reabilitação de Déficit Motor

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1 PhysiJy Sistema de Realidade Virtual para Avaliaçã e Reabilitaçã de Déficit Mtr Vania Gabriella Balista Departament de Cmputaçã e Sistemas FAESA Vitória, Brasil gabriella.bee@gmail.cm Resum Este trabalh busca inicialmente investigar as pssibilidades de utilizaçã de games na área de saúde e fmentar a criaçã de serius games específics e adequads para essa área, que pssam ser usads nã apenas cm trataments de reabilitaçã que prprcinam mair aderência ds pacientes, mas cm ferramentas de avaliaçã da evluçã ds pacientes n tratament cm gameterapia. Na sequência, trabalh apresenta PhysiJy, um sistema de realidade virtual cmpst de serius games prjetads para avaliaçã e reabilitaçã de déficit mtr e neurlógic em pacientes de fisiterapia usand Kinect, e expõe as cnstatações riginadas a partir ds primeirs sete meses de desenvlviment desse prjet. Palavras-Chave gameterapia, kinect, serius games, fisiterapia. I. INTRODUÇÃO Para efeits dessa análise, víde game é definid cm um jg que utiliza cmpnentes eletrônics para criar um sistema interativ que inclui uma interface que gera uma feedback visual para usuári através de um dispsitiv de víde (Wlf, 2002). O us de vide games e realidade virtual em trataments de fisiterapia, chamad de gameterapia, é uma prática cada vez mais cmum em clínicas e centrs de reabilitaçã. Prém, atualmente, a mairia ds trataments cm gameterapia empregam jgs d cnsle Wii da Nintend, prjetads inicialmente para entreteniment. Dessa frma, apesar ds resultads demnstrarem um aument na mtivaçã d paciente, s fisiterapeutas encntram dificuldades n us d Wii, pis nã cnseguem adaptar jg às necessidades específicas d paciente. Além diss, s jgs prjetads para entreteniment nã frnecem ferramentas específicas de avaliaçã da evluçã n tratament. Visand cntribuir cm a busca de sluções para esse prblema, a instituiçã FAESA juntamente cm a empresa Interama, se uniram para elabrar PhysiJy, um sistema de realidade virtual que captura s mviments d crp em trataments de fisiterapia para um tratament mais eficiente e agradável para paciente. O sistema visa auxiliar trabalh ds fisiterapeutas através de games prjetads especialmente para facilitar prcess de reabilitaçã e através de ferramentas que mnitram s mviments ds jgadres e geram um cnjunt de dads estatístics sbre a evluçã d paciente. II. CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA Os trataments cnvencinais em fisiterapia sã, na sua mairia, de lnga duraçã e repetitivs. Dessa frma eles sã percebids pel paciente cm alg cansativ e desestimulante, percepçã essa que interfere na eficácia terapêutica. As nvas tecnlgias, através de ambientes virtuais, surgem cm alternativas para slucinar essas dificuldades e ampliar as pssibilidades e eficácia das técnicas de reabilitaçã. A literatura relata resultads psitivs relacinads cm us clínic de víde games em trataments de diversas áreas. Pde-se citar cm exempl a reabilitaçã cardíaca (Chuan et al, 2006), fisiterapia e reabilitaçã após um acidente vascular encefálic (Jannink et al, 2008), tratament de pacientes idss cm predispsiçã a queda (Bniver, 2006) e pacientes cm Parkinsn (Albani, 2002). Além diss, há relats de uss clínics de víde games na psiceducaçã e na gestã de denças crônicas (pr exempl, diabetes, asma), para aumentar a adesã a tratament (Yn & Gdwin, 2007). E também servem cm cadjuvantes valiss n tratament da dr durante prcediments médics (Das, Grimmer, Sparnn, McRae, & Thmas, 2005), induçã anestésica (Patel et al., 2006), u em trataments de quimiterapia para pacientes cm câncer (Kat, Cle, Bradlyn, & Pllck, 2008; Redd et al., 1987). Pesquisas cmprvam e identificam prquê das excelentes respstas terapêuticas da gameterapia. A pesquisadra Maureen Hlden, pstula que ambiente virtual gera impacts na mtivaçã d paciente. Iss faz cm que mesm treine cm mais frequência e pr um lng períd de temp sem se cansar. O feedback frnecid pels jgs cnstrem e refrçam a sua mtivaçã e recuperaçã. Zijlstra et al (2008) afirma que a reabilitaçã em ambientes virtuais fca em tarefas virtuais e nã smente sbre uma habilidade mtra islada. Iss trna s desafis experimentads na vida diária mais relevantes. Dessa frma, paciente tenta alcançar um bjetiv d jg terapêutic e desenvlve estratégias de mviment que suprte esse bjetiv. A reabilitaçã cm jgs melhra s prgramas de reabilitaçã, uma vez que eles cnseguem gerar situações XII SBGames Sã Paul SP Brazil, Octber 16-18,

2 inesperadas, cm pr exempl, em exercícis de trein de prevençã de queda, simuland cm mais veracidade situações d dia-a-dia (Zijlstra et al, 2008). Atualmente, diversas clínicas n Brasil e n exterir vêm btend resultads psitivs n us ds jgs d Nintend Wii ns trataments cm, pr exempl, na clínica da Universidade Cidade de Sã Paul (SP), na Faculdade Unieur (DF) e na clínica Bisete (ES). Prém, na sua grande mairia, s jgs utilizads fram prjetads apenas para entreteniment ds usuáris, sem nenhum intuit específic ligad à reabilitaçã. Dessa frma, nã há pssibilidade d fisiterapeuta cnfigurá-ls para trabalhar grups musculares específics u determinadas habilidades mtras. Além diss, s games prjetads apenas para entreteniment n geral nã pssuem um nível de dificuldade aprpriad para usuáris cm alguma limitaçã física u de cgniçã, que pde vir a causar frustraçã as pacientes durante tratament cm gameterapia. Outr fatr limitante para us ds jgs fcads em entreteniment é que esses nã pssuem, u pssuem de frma muit inespecífica, ferramentas para mensurar a evluçã d paciente. Essas ferramentas avaliativas sã imprtantes uma vez que permitem que terapeuta btenha dads cncrets da evluçã d paciente e nã smente se baseie em resultads empírics. Os usuáris direts d PhysiJy serã s pacientes cm déficit mtr e s fisiterapeutas. A funçã d fisiterapeuta será realizar a avaliaçã para determinar se paciente será u nã elegível a tratament cm gameterapia, determinar s jgs que serã aplicads em cada paciente e em cada sessã, e fazer acmpanhament da evluçã d paciente durante tratament, pr mei de instruments avaliativs dispníveis n sistema. III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DO PROJETO A primeira versã d sistema será desenvlvida durante dis ans de pesquisa. Os bjetivs que se pretende atingir a final de dis ans de pesquisa e desenvlviment sã: Mnitrar e quantificar um cnjunt de métricas para análise da evluçã d paciente n tratament; Criar um perfil para cada paciente e frnecer s dads armazenads em frmas de gráfics e estatísticas; Prjetar sistema de md que ele pssa ser facilmente instalad e utilizad na casa d paciente; Dispnibilizar ferramentas para exprtar as infrmações armazenadas para que fisiterapeuta pssa acmpanhar a evluçã d tratament realizad na casa d paciente; Prjetar três jgs para sistema, cm níveis de dificuldade cnfiguráveis de acrd cm a necessidade d paciente. Cada um ds jgs deverá trabalhar uma deficiência específica e trabalhar cm grups musculares diferentes. Criar um arcabuç de desenvlviment (framewrk) para facilitar a criaçã de nvs jgs terapêutics para a platafrma; Prjetar sistema de md a facilitar a incrpraçã de utrs dispsitivs de detecçã de mviments e equipaments fisiterapêutics mais avançads. IV. RESULTADOS ESPERADOS Os resultads que se pretende atingir após s dis ans de pesquisa e desenvlviment sã: Pacientes mais estimulads e satisfeits durante s trataments cm fisiterapia; Aument da mtivaçã d paciente e da aderência a tratament, reduzind a chance de desistência da terapia, que cntribui para uma melhra na qualidade de vida tant d paciente cm de seus cuidadres e na reduçã d apareciment de denças secundárias a sequela neurlógica cm escaras e pneumnias; Fisiterapeutas cm mair cntrle na cnfiguraçã ds games para que eles pssam ser abrangentes às necessidades individuais ds pacientes; Fisiterapeutas cm mair cntrle na avaliaçã ds resultads btids pr cada paciente. V. KINECT A prpsta d prjet é usar uma nva tecnlgia para fazer que cnsle Wii faz hje na gameterapia, prém cm uma precisã a mens dez vezes mair, Kinect irá ser cntrle de entrada de dads d sistema em questã. O Kinect é um multisensr de entrada de dads, desenvlvid pela Micrsft para cnsle de videgame Xbx 360. O aparelh tem cerca de vinte e três centímetrs de cmpriment hrizntal e permite as usuáris cntrlar e interagir cm a aplicaçã sem a necessidade de tcar em um cntrle u parte física d videgame, acinand- através de uma interface natural usand gests e cmands de vz. Ele cnta cm s seguintes recurss: Câmera RGB (Red, Green, Blue) que permite recnheciment facial perfeit da pessa que está em frente d cnsle. Sensr de prfundidade, que permite que acessóri escaneie ambiente a sua vlta em três dimensões. Micrfne embutid, que além de captar as vzes mais próximas, cnsegue diferenciar s ruíds externs. Dessa frma, barulhs a fund nã atrapalham andament d Kinect. O micrfne também é capaz de detectar várias pessas diferentes em uma sala. Própri prcessadr e sftware. XII SBGames Sã Paul SP Brazil, Octber 16-18,

3 Detecta 48 pnts de articulaçã d nss crp, u seja, pssui uma precisã muit grande na detecçã de mviments. O PhysiJy usa Kinect para Windws e é feit para ser usad inicialmente na platafrma PC. mviments direcinais cm s membrs inferires n tabuleir. O segund md trabalha cgniçã cm agilidade. O jg infrma a jgadr, através de uma mensagem na tela, uma cr específica e jgadr deve navegar até quadrad cm a cr crrespndente utilizandse d mviment direcinal cm membrs inferires. O temp que jgadr levar para se deslcar até quadrad será smad a seu cntadr de recrde e bjetiv é terminar a sequência de cres cm menr temp pssível. O terceir md trabalha cgniçã, membrs inferires e superires. O tabuleir passa a ser cmpst pr sílabas inscritas e jg apresenta palavras a jgadr. O bjetiv é navegar até s quadrads cntend as letras e sílabas e frmar a palavra apresentada. Para selecinar uma sílaba, jgadr deve se mver até quadrad que a cntém utilizand mviment direcinal cm membrs inferires e cnfirmar a seleçã da sílaba cm um mviment de erguer braçs. Fig. 1. Prpsta da Arquitetura d Sistema PhysiJy. VI. PRIMEIROS SERIOUS GAMES PROJETADOS PARA O PHYSIOJOY O PhysiJy cnterá inicialmente três serius games e cada um deles tratará um tip específic de lesã crpral u cerebral. Esses três games, ainda cm títuls tempráris sã: Marcha cm Obstáculs, Atividades n Parque e Mntanha- Russa. Abaix, as principais características e funcinalidades de cada um deles: A. Marcha cm Obstáculs O game trabalha equilíbri e a crdenaçã mtra d paciente ns membrs inferires. Ele clca jgadr em uma caminhada n parque, seguind pr uma pista linear de tamanh variável, cm bstáculs a serem evitads pel caminh e estrelas a serem cletadas. O bjetiv é chegar a final d percurs cletand mair númer de estrelas pssível. B. Atividades n Parque O jg clca jgadr em desafis de capacidade cgnitiva e mtra utilizand-se de um tabuleir de 9 quadrads, dispsts em frmat 3 pr 3. O jg ferece três mds distints de desafi a jgadr, que utilizam tabuleir cm base: O primeir md trabalha a memrizaçã de cres. Sequências de cres sã frnecidas a jgadr que deve memrizá-las e reprduzi-las através de C. Mntanha-Russa O jg trabalha reabilitaçã de membrs superires clcand jgadr em um circuit de Mntanha-Russa nde ele é cnduzid pels trilhs em um carrinh, para cletar cm as mãs gemas clridas durante percurs, desviand de bstáculs. O fisiterapeuta pde esclher númer de vltas que paciente dará pel percurs e bjetiv é acumular a mair pntuaçã em gemas até fim da sessã. VII. DESENVOLVIMENTO DO PRIMEIRO JOGO O primeir game já está em prcess de finalizaçã. O game Marcha cm Obstáculs está send testad pr pacientes em sessões de fisiterapia na Escla Superir de Ciências da Santa Casa de Misericórdia de Vitória (EMESCAM). Durante s testes, percebeu-se que jg precisa agregar elements de custmizaçã, para atender às necessidades específicas de cada paciente. Assim, surgiram algumas necessidades de nvas implementações para deixar jg mais custmizável pel fisiterapeuta e frtalecer sua cndiçã de ferramenta de análise da evluçã de pacientes. Essas nvas implementações (ainda nã realizadas) incluem: Pssibilidade de fisiterapeuta esclher tamanh d percurs que jgadr vai percrrer durante jg. Pssibilidade de fisiterapeuta esclher se jg irá trabalhar mais lad esquerd u direit d crp, de acrd cm a necessidade e lesã d paciente. Uma tela de resultads, nde as estatísticas d jgadr relativas à pçã selecinada para tamanh d percurs percrrid na seçã atual sã exibidas. Essa tela apresenta a jgadr as seguintes infrmações: XII SBGames Sã Paul SP Brazil, Octber 16-18,

4 Ttal de Percurs Percrrid: Exibe númer ttal de metrs percrrids pel jgadr até fim d jg. Cmparaçã de Percurss Cncluíds cm a última sessã: O jg exibe um cmparativ entre númer de metrs percrrids na sessã atual e a última sessã de jg d mesm jgadr. Cmparaçã de Percurss Cncluíds cm melhr resultad: O jg exibe um cmparativ entre númer de metrs percrrids na sessã atual e melhr resultad btid pel mesm jgadr. Temp Ttal d Percurs: O temp levad pel jgadr para finalizar percurs. Pntuaçã Ttal de Estrelas d Percurs: O númer ttal de pnts btids de estrelas cletadas pel jgadr durante percurs. Cmparaçã de Temp e Estrelas cm a última sessã: O jg mstra um cmparativ entre s valres de temp e estrelas da sessã de jg atual d percurs esclhid cm s da última sessã d mesm usuári, n mesm percurs. Cmparaçã de Temp e Estrelas cm melhr resultad: O jg mstra um cmparativ entre s valres de temp e estrelas da sessã de jg atual d percurs esclhid cm s melhres valres alcançads pel jgadr n mesm percurs. Para frtalecer sua cndiçã de ferramenta de análise da evluçã de pacientes sistema armazenará dads de desempenh d jgadr e frnecerá a fisiterapeuta uma visualizaçã em frma de gráfics ds resultads btids pel paciente em cada sessã. Para primeir jg, haverá quatr gráfics de análise: gráfic de pntuaçã d jgadr, gráfic de percurs percrrid, gráfic de temp e gráfic de média de altura máxima atingida pel mviment de levantar s pés durante a marcha. Os testes também permitiram perceber a satisfaçã ds pacientes a fazer exercícis de fisiterapia de uma frma mais agradável. E até mesm sua satisfaçã em realizar uma atividade simples cm jgar um jg e que às vezes nã pde fazer parte d seu ctidian devid à suas limitações físicas. Fig. 2. Screensht d game Marcha cm Obstáculs. Fig. 3. Testes send realizads em clínica de fisiterapia. VIII. CONCLUSÃO O us da gameterapia n tratament de lesões físicas e neurlógicas pde ser de grande valia para prcess de reabilitaçã ds pacientes. Cntud, a frma cm ela é feita hje em muitas clínicas cm us de games nã específics para fins fisiterápics faz cm que seu ptencial nã seja cmpletamente explrad. A cmbinaçã d us d Kinect cm a criaçã de jgs específics que respeitem as limitações ds pacientes e fereçam a fisiterapeuta ferramentas de análise da evluçã e resultads se mstra uma sluçã mais aprpriada para explraçã d ptencial da gameterapia em trataments. Além diss, um fatr imprtante que deve ser levad em cnta na criaçã desses serius games é fatr custmizaçã. Durante s testes cm PhysiJy, fisiterapeutas levantaram a necessidade de se ter jgs cm algumas características ajustáveis à necessidade ds pacientes. Essas implementações estã atualmente send realizadas n game Marcha cm Obstáculs e serã também embutidas ns utrs dis jgs que farã parte d sistema. BIBLIOGRAFIA [1] BURDEA, G. C., Virtual Rehabilitatin Benefits and Challenges. Methds f Infrmatin in Medicine, 42 (5), XII SBGames Sã Paul SP Brazil, Octber 16-18,

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