Комплекс для функционального и клинического 3Д-видеоанализа движений, цифровой постурографии и реабилитации ходьбы с расширенной БОС в среде виртуальной реальности

GRAIL

GRAIL (Греил) – это уникальный комплекс для функционального и клинического 3Д-видеоанализа движений, цифровой постурографии и реабилитации ходьбы с расширенной БОС в среде виртуальной реальности.

Комплекс включает в себя:

• Сенсорную беговую дорожку с двумя независимыми беговыми полотнами (для левой/правой ноги), режимами пертурбации (наклон, толчок, раскачка) и адаптивного темпа, системой динамической разгрузки веса (опция);
• Интегрированную высокоточную маркерную систему захвата движений с 10 оптическими камерами Vicon;
• 3 камеры видеоанализа;
• Датчик ЧСС и модуль беспроводной электромиографии (опции);
• Синхронизированную среду виртуальной реальности с экраном 180°, проекцией на дорожку и системой объёмного звука;
• Набор клинического ПО (включая динамическое выравнивание протеза, сравнение левой-правой конечности, ударная нагрузка, динамическая стабильность, адаптивность походки, когнитивные двойные задачи, тренировка толчка и переноса стопы).

Реабилитационный комплекс GRAIL в Ортопедическом Исследовательском Университете Борнмута (Великобритания)

Система вычисляет все параметры ходьбы в режиме реального времени: пространственно-временные, кинематические, кинетические, активации мышц (включая средние величины, стандартные отклонения, вариабельность во времени) – и позволяет построить функциональную мышечно-скелетную модель тела. Доступен расширенный интерактивный анализ множественных циклов ходьбы, экспорт данных и формирование отчетов.

Реабилитация детей на комплексе GRAIL

Согласно новейшему исследованию «Иммерсионная виртуальная реальность для улучшения навыка ходьбы при детском церебральном параличе: пилотное исследование», Gagliardi C, Turconi AC, Biffi E, et al. Immersive Virtual Reality to Improve Walking Abilities in Cerebral Palsy: A Pilot Study. Ann Biomed Eng. 2018 Apr 27:

Иммерсивная виртуальная реальность (IVR) предлагает новые возможности для проведения лечения в экологической и интерактивной среде с мультимодальной обратной связью. Шестнадцать детей школьного возраста (средний возраст 11 ± 2,4 года) со спастической диплегий вследствие ДЦП, посещающих общеобразовательные школы, были набраны для пилотного экспериментального исследования. Терапия была сосредоточена на функции ходьбы и выносливости и проводилось в интерактивной лаборатории анализа ходьбы в реальном времени (GRAIL), на инновационной беговой дорожке с применением IVR. Участникам было проведено восемнадцать сеансов терапии в течение 4 недель. Функциональная оценка, а также инструментальные исследования, включая анализ движений и родительский опросник, были использованы для оценки эффектов лечения. Стереотип ходьбы, (длина шага, левой и правой ноги соответственно, p = 0,001 и 0,003, скорость ходьбы p = 0,001), выносливость (6MWT, p = 0,026), глобальные моторные функции (GMFM-88, p = 0,041) и большинство кинематических и кинетических показателей, после вмешательства значительно улучшились. Изменения были в основном предсказаны возрастом и когнитивными способностями. Эффект мог быть связан с возможностью IVR способствовать интеграции моторных/перцепционных компетенций за пределы тренировки ходьбы, давая возможность улучшения и старшим и уже прошедшим лечение детям.

Прочитать статью (англ.)

Программное обеспечение D-Flow

Программное обеспечение D-Flow — это визуальный программный инструмент, предназначенный для разработки интерактивной и захватывающей виртуальной реальности. Объединяйте различные модули для создания сложных и интерактивных приложений.

D-Flow объединяет множество различных аппаратных устройств, от инфракрасных камер захвата движения, платформ с 6-ю плоскостями движений и двухполосными беговыми дорожками до датчиков инерции и тактильных устройств.

Мультисенсорные устройства ввода измеряют поведение субъекта, в то время как устройства вывода предоставляют моторную, визуальную и слуховую обратную связь.

Самоопределяемые стратегии обратной связи посредством гибкой и расширяемой системы разработки приложений.

Программные модули напрямую управляют виртуальными средами, потоками данных или конкретным оборудованием таким, как беговая дорожка или движущаяся платформа.

HBM — Модель Человеческого Тела

МЧТ – полная компьютерная модель человеческого тела, представляющая в общей сложности 46 кинематических степеней свободы. Она предназначена для биомеханического анализа, оценки суставной кинематики и кинетики, а также оценку и визуализацию функции мышц в реальном времени.

МЧТ является частью нашего программного обеспечения D-Flow, в котором данные биомеханики человека могут использоваться для обеспечения обратной связи пациенту и врачу в режиме реального времени.

Клиницисты, исследователи и специалисты ЛФК, могут получать полезные сведения о движении человека и его фундаментальных основах как после терапии, так и в реальном времени.

МЧТ была разработана в сотрудничестве с профессором ван ден Богерт, основанная на результатах, которые он впервые опубликовал в 2013 году: Система для биомеханического анализа движении человека и функции мышц в реальном времени.
С тех пор были опубликованы различные исследования ведущих научных групп, что привело к появлению улучшенной модели, выпущенной в июне 2017 года.

Ключевые особенности комплекса GRAIL

• Быстрота. Полный клинический 3Д-анализ множественных циклов ходьбы всего за 30 минут, возможность анализа и реабилитации в течение одной сессии;
• Интерактивность. Все показатели биомеханики ходьбы доступны в режиме реального времени для анализа и тренировок с БОС;
• Доказательность. GRAIL включает научно доказанные клинические протоколы доступные на данный момент (включая 6-минутный тест);
• Эффективность. Бесконечные возможности для тренировок дают возможность использовать комплекс на 100%;
• Компактность. Требуется всего 25 м2, в отличие от классической лаборатории движения (около 88 м2);
• Наглядность. Интуитивные аналитические данные облегчают общение между специалистами и пациентами;
• Результативность. GRAIL можно использовать для неврологических и ортопедических пациентов, пациентов с нервно-мышечной патологией и для престарелых;
• Стимуляция. Синхронизированная среда виртуальной реальности, отображаемая на полуцилиндрическом экране 180°, погружает пациента в виртуальные миры и естественные условия, предлагая захватывающие игровые программы реабилитации;
• Адаптивность. Режим адаптивного темпа беговой дорожки позволяет пациенту самостоятельно начинать ходьбу и идти с собственной (естественной) скоростью, в то время как виртуальная реальность и беговая дорожка подстраиваются под ритм его движения;
• Функциональность. Симуляция ходьбы в гору/ с горы в комбинации с пертурбациями и визуальными раздражителями усложняет задачу пациентам и позволяет измерить поведение походки, предоставляя «функциональный анализ ходьбы» с возможностью выявления и оценки компенсаторных возможностей.

Ход реабилитации пациента с протезами на комплексе GRAIL

Кому подойдет GRAIL

• Лаборатория биомеханики;
• Лаборатория клинического анализа движения;
• Лаборатория двигательного контроля;
• Лаборатория робототехники;
• Лаборатория виртуальной реальности;
• Технические университеты;
• Университетские больницы;
• Общие университеты;
• Реабилитационные центры
• Центры детской реабилитации;
• Военные госпитали.

Медицинский центр VU. Амстердам, Нидерланды

Тип: Лаборатория двигательного контроля (нейро) Тематика: Церебральный паралич Расположение: Университетская больница Цель: Новые виды лечения детей с ДЦП; Открытие новых инструментов оценки ходьбы у пациентов с ДЦП и ортопедическими заболеваниями; Улучшить оценку вспомогательных устройств, таких как ортезы у пациентов с ДЦП. Передовой опыт: Стратегическое сотрудничество; Совместное развитие программного обеспечения GRAIL / gait.

Университет Борнмута, Великобритания
	Тип: Клинический анализ движения (орто) Тематика: патология коленного и тазобедренного суставов Цель: Оценка до и после операции на бедре; Оценка новых вспомогательных устройств. Передовой опыт: Новые рынки для анализа движения в ортопедии: функциональная оценка и выбор определенного времени хирургического вмешательства; Отраслевое финансирование: Например, контракт на исследования для Stryker.

Левенский университет, Бельгия
	Объект: Лаборатория клинического анализа движений Тип: Ведущий реабилитационный центр Тематика: Детский церебральный паралич, ортопедия Цель: Клинической анализ ходьбы на беговой дорожке; Оценка новых вспомогательных устройств. Передовой опыт: Мастер-классы по анализу ходьбы; Информационный центр рынка анализа клинических движений.

Научные статьи на английском языке по комплексу GRAIL

	Evaluating the Gait of Lower Limb
	Improvements in Gait Speed and Weight Shift of Persons With
	Influence of focus of attention, reinvestment and fall
	Kinetic comparison of walking on a treadmill versus over ground in
	The Gait Real-Time Analysis Interactive Lab is a safe and feasible test setting to investigate the automaticity of gait
	The influence of a user-adaptive prosthetic knee across varying walking

Cписок научных статей о комплексе GRAIL

Схематичное изображение комплекса GRAIL

Медиа

Технические требования

Рекомендованные размеры к помещению системы GRAIL в зависимости от выбранной конфигурации проектора:

GRAIL: проекционный экран 180°, диаметром 5 м

• площадь пола – рекомендованная : 6 м × 7 м
  площадь пола – минимум : 5 м x 5.5 м
• высота потолка – рекомендованная : 3.5 м
  высота потолка – минимум : 3.2 м (высота экрана будет снижена с 3 м до 2.8 м)

GRAIL: проекционный экран 120°, диаметром 5 м

• площадь пола – рекомендованная : 6 м × 7 м
  площадь пола – минимум : 4.5 м x 5.5 м
• высота потолка – рекомендованная : 3.5 м
  высота потолка – минимум : 3.2 м (высота экрана будет снижена с 3 м до 2.8 м)

GRAIL: площадь плоского проекционного экрана 4 м x 3 м (высота x ширина)

• площадь пола – рекомендованная : 5 м × 7 м
  площадь пола – минимум: 4 м x 5.5 м
• высота потолка – рекомендованная : 3.5 м
  высота потолка – минимум : 3.2 м (высота экрана будет снижена с 3 м до 2.8 м)

Нагрузка на пол системы GRAIL

• Вес системы: 800 кг;
• Максимальная нагрузка: 200 кг;
• Опорная поверхность: 1.7 м x 1.7 м = 2.9 кв .м;
• Нагрузка на пол: 3380 Н/м².