Raziskovalna skupina testira simulator vožnje za okrevanje po kapi

Travmatska poškodba možganov (TBI) je lahko ena izmed najbolj uničujoče poškodbe kar se lahko zgodi človeku. Zaradi poškodba je nevidna, TBI in kap bolniki imajo pogosto težave pri prepričevanju drugih, da je poškodba resnična, zaradi raznolikosti simptomov pa je težje oblikovati in izvajati učinkovite terapije. Zdaj pa en raziskovalec na Univerzi Loyola Marymount v Los Angelesu preiskuje, ali lahko osebe, ki so preživele možgansko kap in TBI, koristi od uporabe simulatorja vožnje, zasnovanega za avtomobilske dirke, za testiranje nevroloških izpadov in prekvalificiranje preživelih za vožnjo varno.

»Sem v zgodnji fazi raziskovalnega projekta, ki bo raziskal uporabo simulatorjev vožnje, kot je npr. SimGear GT, za okrevanje po kapi. Cilj raziskave je ugotoviti, ali je usposabljanje s simulatorji, ki zagotavljajo povratne informacije o gibanju, učinkovitejše od trenutnega kliničnega standard, ki pogosto uporablja simulatorje s fiksno bazo,« je za Digital povedal Brendan Smith, docent za strojništvo na Loyola Marymount. Trendi.

Zakaj so dirkalni simulatorji drugačni

Sodobni dirkalni simulatorji so veliko bolj zapleteni od voznih nastavitev, za katere so zasnovane domače igranje. Popoln dirkalni simulator je zasnovan za ustvarjanje poglobljene izkušnje navidezne resničnosti, vključno s premikanjem celotne platforme za simulacijo G-sil in dejanskega gibanja vozila.

Keith Maher je vodilni na področju simulacijske tehnologije VR. Vodi podjetje z imenom Gibanje VR s sedežem v Hillsboroju v Oregonu. Maher je izdelal tako dirkalne simulatorje kot sisteme za usposabljanje na javnih cestah, tako da pozna razliko med njima bolje kot večina. »Razlika med igro in simulacijo je v tem, da se bo igra odpovedala realnosti, tako da je prijetno, medtem ko bo simulacija natančno napovedala, kaj se bo zgodilo v resničnem svetu,« je pojasnil.

Trenutna tehnologija dirkalnih simulatorjev vključuje zaokrožene zaslone za brezhiben pogled tako pred voznikom kot poleg njega ter tehnologijo VR, kot je npr. Oculus Rift očala za vizualne učinke. Paul Stary, predsednik in izvršni direktor VirtualGT v Costa Mesi, Kalifornija, je specialist za ustvarjanje resnično poglobljenega virtualnega okolja.

"Zgodi se, da sta zavestni um in nezavedni um v konfliktu drug z drugim," je dejal Stary. »Zavestni um je voljan udeleženec, želi, da je iluzija resnična. Ko sedite v simulatorju, doživite zbirko učinkov, kot so zvok, vibracije, gibanje, ustvarjena vizualna slika, vibracije v kontrolnikih, učinki prisilne povratne informacije in tako naprej. Vsi ti učinki se združijo, da ustvarijo to iluzijo. Podzavest primerja dogajanje v simulatorju z resničnostjo, da ugotovi, ali je resnično ali ne.«

Smith preizkuša, ali je gibljivi simulator boljši od osnovnega simulatorja vožnje s fiksno osnovo za terapevtsko uporabo.

"Večina simulatorjev, ki se trenutno uporabljajo za terapijo, je simulatorjev s fiksno bazo," je nadaljeval. »Ti simulatorji ne zagotavljajo povratne informacije o gibanju, ki postaja zlati standard med skupnostjo simulatorjev. Brez te povratne informacije se vožnja zmanjša iz bogatega medsebojnega delovanja vidnih, haptičnih in vestibularnih občutkov v naporno vizualno vadbo. Simulatorji s fiksno bazo so zato morda neustrezna klinična praksa, ker zanemarjajo temeljne vozniške sposobnosti, na katere so se bolniki zanašali, preden so doživeli možgansko kap.«

Kognitivni del vožnje

"Nevrološke poškodbe, kot je možganska kap, vodijo do številnih telesnih in kognitivnih okvar," je opozoril Smith. »Obstajajo prilagodljive tehnologije, kot so gumbi na volanu in priključki za ročke za stopalke za plin in zavoro, ki lahko v veliki meri pomagajo pri fizični plati. Toda na kognitivni strani je naša teorija, da lahko veliko refleksov, na katere se vozniki zanašajo, prekine možganska kap.«

Uporaba simulatorja omogoča raziskovalcem, da testirajo te kognitivne težave, ne da bi pacienta dali v dejansko vozilo.

"Pred možgansko kapjo se lahko večina voznikov verjetno ustavi na križišču z minimalno pozornostjo, namenjeno dejanskemu ustavljanju," je dejal Smith. »Namesto tega vozniki bolj verjetno razmišljajo o tem, kaj storiti naprej, in iščejo, ali jim bo jasno storite tako in verjetno pogledate zadaj in naokrog, da se prepričate, da nihče ne počne ničesar izven vsakdanji. Za dosledno gladko zaustavitev na pravi točki je potrebno zelo malo vizualne pozornosti. Vozniki za tako dosledno izvajanje manevrov uporabljajo vrsto drugih čutov. To vključuje človekov občutek za ravnotežje in kontaktni pritisk s sedežem, oboje pa je odvisno od hitrosti pospeševanja, zaviranja ali obračanja. Bojimo se, da nevrološke poškodbe spremenijo občutek teh čutil med vožnjo in potrebujejo vajo, da se ponovno naučijo.«

Ključ do učinkovitega testiranja in terapije je iskanje varnega mesta, kjer lahko bolniki vadijo vožnjo in pokažejo, kaj zmorejo.

"Če bi se usedli za volan in dejansko vadili, bi to verjetno pripeljalo do najhitrejšega okrevanja, vendar bi lahko bilo precej nevarno," je dejal Smith. »Morda se zdi, da bi simulatorji s fiksno osnovo pomagali. Po možganski kapi se lahko začne zdeti, da se vse na cesti dogaja prehitro, in zlahka bi pomislili, da bi bila kakršna koli simulacija dobra praksa. Vendar pa moja raziskovalna skupina pričakuje, da bo vožnja postala tako obsežna predvsem zato, ker izguba nekaj ključnih refleksov nenadoma pomeni, da mora vse opraviti vid. Če pojemka ne morete oceniti z občutkom, se morate nenadoma osredotočiti na tempo, s katerim se razdalja do postanka zmanjšuje. Nenadoma postanejo vse druge zahteve vožnje drugotnega pomena in možnosti, da ne boste videli nepričakovane nevarnosti, se povečajo. Simulacija s fiksno osnovo ne bo ponovno usposobila teh refleksov, ampak mora namesto tega uriti nove spretnosti, ki so lahko po možganski kapi prezahtevne.«

Zakaj je tehnologija simulacije VR v polnem gibanju drugačna

Motivacija za uporabo simulatorjev s povratnimi informacijami o gibanju je ponovno usposabljanje teh ključnih refleksov pri preživeli možganski kapi ali TBI. S tem, ko vsakemu pacientu omogoča, da vadi spretnosti in razvija reflekse ter samozavest za vožnjo, simulator jih opolnomoči, da izkoristijo vse občutke, gibanje in kognitivne sposobnosti, ki jih ohranijo, da se vrnejo nazaj za kolo varno.

"Trenutno izvajamo preliminarne poskuse, da ugotovimo, kako občutek gibanja vpliva na zmogljivost neinvalidnega voznika med simulirano vožnjo," je pojasnil Smith. »Če se bolje obnesejo s povratnimi informacijami o gibanju kot v načinu s fiksno bazo, bo to dober dokaz, da simulatorji, ki podpirajo gibanje, vključujejo reflekse, ki so ključni za vožnjo. Nato bomo začeli testirati, ali osebe, ki so preživele možgansko kap, bolj izboljšajo svojo sposobnost vožnje z občutkom gibanja, končno preizkušanje, ali to vodi do večje vozne sposobnosti na cesti, kot je določeno s profesionalno vožnjo ocenjevalci. Razmišljamo tudi o razširitvi te študije na preživele travmatične možganske poškodbe (TBI), kot so številni naši veterani, ki so utrpeli pretres možganov ali poškodbe, povezane z udarci.«

Uporaba simulatorjev polnega gibanja lahko preizkusi pomanjkljivosti v realistični simulaciji in pomaga pri okrevanju.

"Kaj ima to opraviti z rehabilitacijo?" je vprašal Smith. »Prvič, po možganski kapi so vsakodnevne izkušnje pogosto drugačne. Na primer, zaviranje se lahko nenadoma zdi kot zavijanje v desno in številni refleksi, razviti v letih vožnje, lahko začnejo dajati napačne informacije. K sreči se naši možgani znajo dobro prilagajati takšnim spremembam, to počnemo vsakič, ko kar koli izvemo, ne glede na to, ali nas je zadela kap ali ne. Toda ta prilagoditev zahteva prakso. In če terapija, posredovana s simulatorjem, ne vključuje občutka gibanja, se ta pomemben del njihovega okrevanja ne bo zgodil."

Proizvajalci simulatorjev sodelujejo

Proizvajalci dirkalnih simulatorjev so se lotili raziskav terapevtskih aplikacij svojih izdelkov. Zach Davis teče SimGear Simulatorji v Schaumburgu v Illinoisu. SimGear je zagotovil simulatorje, ki se uporabljajo v Loyola Marymount.

»Imam nekaj družinskih članov, ki so imeli možgansko kap. Neverjetno je biti lahko del tega projekta, saj vem, da lahko pomaga drugim v prihodnosti in razume več o posledicah možganske kapi,« je dejal Davis. "Zdaj, ko imajo simulator, se veselim, da bom videl, za katere druge študije ga uporabljajo, saj ima zdaj vsakdo dostop do njega v svoji ustanovi."

Chris Considine je začetnik CXC simulacije v Los Angelesu v Kaliforniji in še en vodilni pri uvajanju dirkalne simulacije v medicinske raziskave in terapijo.

"Pred 15 leti sem se z ljudmi pogovarjal o tem, a nihče nam ni verjel," se je spominjal Considine. »Zaradi narave motošporta in načina, kako treniramo s simulacijo, se lahko res razširi na številne druge discipline. V motošportu se vse zgodi tako hitro, da se moraš bolj opreti na mišični spomin. Nimate časa razmišljati o svojih dejanjih; moraš reagirati. Obstaja toliko aplikacij za to in očitno je okrevanje po možganski kapi ena izmed njih. O TBI veliko slišimo tudi od NFL. Obstaja toliko aplikacij; nikoli se ne ustavi.”

Kot strojni inženir ima Smith jasen načrt za svoje delo.

"Za naše raziskave bomo preizkusili hipotezo, da je občutek gibanja dejansko glavni vir povratnih informacij voznika ne glede na možgansko kap ali starost," je dejal. »Nato bomo raziskali, ali lahko podaljšano usposabljanje s simulatorjem, ki podpira gibanje, kot je SimGear GT, pomaga preživelim po možganski kapi, da se ponovno naučijo občutka zaviranja, obračanja in pospeševanja. Pričakujemo, da bo to obnovilo reflekse, ki olajšajo manevre pri vožnji, in osebam, ki so preživele možgansko kap, omogočilo, da svojo pozornost usmerijo na finese varne vožnje.«