Czy wirtualną rzeczywistość można wykorzystać do rehabilitacji osób po udarze mózgu? Nad tym zagadnieniem pracuje Małgorzata Marzec z Wydziału Informatyki i Zarządzania PWr. Na swoje badania otrzymała właśnie grant w ramach programu „Najlepsi z najlepszych! 4.0”.

Organizowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego program ma na celu wsparcie wybitnie uzdolnionych studentów w rozwoju ich aktywności. Dzięki przyznanym środkom mogą oni zrealizować projekty badawcze oraz uczestniczyć w różnego rodzaju konkursach, szkoleniach i konferencjach. 

W tym roku do konkursu zgłoszono 167 projektów, z których eksperci wybrali ostatecznie 117 propozycji. Wśród laureatów znalazła się Małgorzata Marzec, studentka z Wydziału Informatyki i Zarządzania Politechniki Wrocławskiej, która na realizację swojego projektu pt. „Rehabilitacja po udarze mózgu z wykorzystaniem wirtualnej rzeczywistości i algorytmu lokalizacji” otrzymała ponad 16 tys. zł. 

Udar mózgu to nagłe, miejscowe zaburzenie krążenia krwi w mózgu. W bardzo wielu przypadkach jest to stan zagrażający życiu i wymaga hospitalizacji. Skutki udaru są bardzo poważne, a wśród nich występują m.in. zaburzenia pamięci, napady padaczkowe czy zaburzenia emocjonalne. Najczęstszym skutkiem jest jednak niepełnosprawność ruchowa. To właśnie dla osób, które po udarze mają problemy ruchowe, nasza studentka opracowała specjalną aplikację do rehabilitacji w wirtualnym świecie.

Gra wirtualna, efekt realny

Pomysł na opracowanie aplikacji pojawił się przy pisaniu pracy inżynierskiej pod opieką dr. hab. inż. Ryszarda Klempousa, prof. uczelni na Wydziale Elektroniki PWr. – Zależało mi, żeby moja praca przyniosła realne efekty, z których później będzie można skorzystać. Nie miałam wcześniej do czynienia z tego typu rozwiązaniami, a jedynie z silnikiem Unity, za pomocą którego można tworzyć trójwymiarowe gry. To właśnie z niego korzystałam pisząc aplikację – mówi Małgorzata Marzec. 

Obecnie nad projektem pracuje już w ramach pracy magisterskiej realizowanej na Wydziale Informatyki i Zarządzania PWr, ale nadal pod opieką swojego dotychczasowe promotora.

Do stworzenia aplikacji nasza studentka wykorzystała gogle Oculus Rift, czyli system wirtualnej rzeczywistości, technologię Leap Motion, która pozwala na śledzenie wszystkich palców dłoni i umożliwia sterowanie w wirtualnym środowisku oraz program Blender, czyli specjalistyczne oprogramowanie 3D do tworzenia grafiki komputerowej.

Aplikacja to tak naprawdę gra, w której zadaniem uczestnika jest chwytanie i przenoszenie kolorowych piłeczek do odpowiednich pojemników. Poziom trudności w poszczególnych etapach systematycznie wzrasta, a za poprawnie wykonane czynności otrzymuje się punkty, które stanowią dodatkowy czynnik motywacyjny.

– Przygotowując zadania wzorowałam się na stosowanych już ćwiczeniach rehabilitacyjnych. Wybrałam te najprostsze czynności, bo niestety narzędzia, z których korzystam nie są idealne i czasem pojawiają się błędy w programie. Dodatkowo zadania są skierowane do osób rozpoczynających rehabilitację, którym trudno jest się poruszać. Ćwiczenia są dla nich bardzo ważne, a w wirtualnym świecie także nieco prostsze i pacjenci nie powinni się irytować, gdy coś im nie wychodzi – wyjaśnia laureatka.

Pierwsze testy

W swojej badaniach Małgorzata Marzec współpracuje m.in. z dr Anną Kołcz z Zakładu Rehabilitacji Dysfunkcji Narządu Ruchu Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. To dzięki jej pomocy udało jej się przeprowadzić pierwsze testy na trzech pacjentach, którzy przechodzą rehabilitację po udarze w Zamiejscowym Oddziale Rehabilitacji Neurologicznej, Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego we Wrocławiu. 

– Badania były całkowicie nieinwazyjne i odbywały się oczywiście za zgodą pacjentów. Początkowo podchodzili oni do całego pomysłu dość sceptycznie, ale gdy założyli gogle i weszli w wirtualny świat, to okazało się to nie aż tak straszne. W trakcie gry nie mieli problemu z wykonywanie zadań, choć okazało się, że dla jednego z nich był to dość duży wysiłek. O pomyśle i samych badaniach pozytywnie wypowiedzieli się także lekarze i rehabilitanci z ośrodka – wyjaśnia studentka.

Co dalej?

W planach jest przeprowadzenie bardziej złożonych testów na większej liczbie pacjentów, ale do tego młoda badaczka będzie musiała uzyskać zgodę Komisji Bioetycznej.

– Do tego czasu chciałabym ulepszyć program, choćby pod kątem usunięcia pojawiających się błędów czy klasyfikacji wyników. Ze wstępnych obserwacji można jednak wywnioskować, że aplikacja nie może być stosowana jako jedyna forma rehabilitacji, bo nie daje lepszych rezultatów. Natomiast w połączeniu z konwencjonalnymi metodami, efekty są już dużo bardziej zadowalające. Tego typu rozwiązania można więc traktować jako uzupełnienie tradycyjnych ćwiczeń – zaznacza Małgorzata Marzec.

Kluczowa jest także personalizacja ćwiczeń, bowiem pacjenci po udarach są bardzo zróżnicowani pod względem możliwości ruchowych. Dlatego ważne jest, żeby zadań było jak najwięcej, a poziom trudności dostosowywał się do chorego.

– O ile nad główną aplikacją pracuję sama, to przy testach z pacjentami pomogą mi koleżanki i koledzy z Koła Naukowego Traf-Barak, w którym jestem prezesem. W projekt zaangażowany jest także Michał Olech, absolwent PWr, który przygotowuje dodatkową aplikację zbierającą dane z urządzenia Leap Motion – dodaje studentka.

O swoich badaniach Małgorzata Marzec opowiadała już podczas międzynarodowej konferencji VARE 2019, która odbyła się w Lizbonie. Wydarzenie to organizowane jest dwa razy w roku i skupia m.in. badaczy i naukowców z dziedziny technologii wirtualnych, zaawansowanej wirtualizacji i danych wirtualnych.

– Na świecie trwają już prace nad takimi projektami, bo wirtualna rzeczywistość to teraz bardzo popularna technologia. Wykorzystuje się ją m.in. do leczenia zespołu stresu pourazowego u żołnierzy. Tego typu rozwiązania będą się więc systematycznie rozwijały – podkreśliła laureatka. 

Grant „Najlepszy z najlepszych! 4.0” to pierwsze takie stypendium zdobyte przez naszą młodą badaczkę. Oprócz dalszego rozwijania aplikacji, jego efektem ma być także publikacja w czasopiśmie z listy filadelfijskiej do czerwca 2020 r. 

Projekt „Najlepsi z najlepszych! 4.0.” to kontynuacja serii „Najlepsi z najlepszych!” i „Najlepsi z najlepszych! 2.0.”, „Najlepsi z najlepszych! 4.0.” oraz programu „Generacja Przyszłości”. Pieniądze na stypendia pochodzą ze środków Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój współfinansowanego z Europejskiego Funduszu Społecznego.

mic