03/04/2008

LA REALTA' VIRTUALE NELLA RIABILITAZIONE DELLE DISABILITA' MOTORIE 

(Dott.ssa Francesca Caprino)

 

La realtà virtuale (Virtual Reality o VR) è un insieme di tecnologie informatiche che negli ultimi anni ha trovato numerose applicazioni nei percorsi riabilitativi rivolti a bambini ed adulti con disabilità di natura motoria, cognitiva e sensoriale.

 

La realtà virtuale si basa su tecnologie in grado di creare ambienti interattivi che coinvolgono l'utente in attività che simulano quelle del mondo reale.

 

I sistemi di realtà virtuale sono costituiti, oltre che da software specifici, da periferiche di input e di output che hanno l'obiettivo di rendere l'esperienza quanto più complessa e coinvolgente possibile.

Le periferiche di input possono essere di diverso tipo: sensori, joystick, guanti speciali chiamati Data Glove, caschetti o occhiali speciali, piccole telecamere in grado di rilevare i movimenti; per l'output sono di norma impiegati, oltre che alcune delle già citate periferiche di input (come i guanti che possono sia rilevare i movimenti della mano che inviare segnali di tipo tattile o gli occhiali ed i caschetti che possono decodificare i movimenti oculari o del capo ed inviare allo stesso tempo dei segnali visivi per mezzo di piccoli schermi), dei monitor di tipo tradizionale o a 3D.

 

           

       Fig. 1 Data Glove                                Fig. 2 Occhiali per realtàvirtuale

 

Unitamente alla robotica e alla telemedicina, le realtà virtuale rappresenta una nuova frontiera tecnologica della riabilitazione.

 

In questo articolo cercheremo di offrire una breve rassegna delle possibili applicazioni della realtà virtuale negli interventi riabilitativi rivolti a bambini e adulti con patologie di natura motoria.

 

 

I vantaggi della realtà virtuale

La realtà virtuale consente di calibrare la difficoltà delle attività proposte sulla base delle reali capacità e potenzialità della persona presa in carico. Rende inoltre possibile misurare e monitorare costantemente le prestazioni e di fornire un ampio range di feedback.

Il feedback visivo, insieme a quello acustico, è il più utilizzato; meno utilizzato è quello tattile dal momento che con le tecnologie attuali è ancora molto complesso cercare di riprodurre degli stimoli tattili in grado di simulare l'interazione con oggetti reali. Alcuni sistemi, più sofisticati, impiegano anche una stimolazione dei sensi olfattivo e gustativo.

 

Molti sistemi che si avvalgono della VR possono migliorare la qualità dell'intervento offrendo la possibilità di proporre attività sotto una veste ludica in grado di aumentare la motivazione e il coinvolgimento della persona in trattamento; quest'ultimo è un fattore particolarmente critico nella riabilitazione pediatrica.

 

La realtà virtuale può inoltre costituire uno strumento di accesso – del tutto sicuro – ad attività altrimenti non accessibili alla persona con disabilità motoria nei contesti di vita quotidiani.

Pensiamo ad esempio a software che permettono di simulare una discesa sugli sci, un lancio con il paracadute o l'atto di suonare degli strumenti musicali.

Un ultimo vantaggio è infine rappresentato dalla possibilità, offerta da alcuni sistemi, di proporre attività riabilitative che possono essere eseguite dal paziente anche nel contesto domestico prolungando i tempi dedicati all'esecuzione degli esercizi con ovvi vantaggi sul piano dei costi e dell'efficacia dell'intervento stesso.

 

Gli ambiti di utilizzo della realtà virtuale negli interventi riabilitativi a favore delle persone con disabilità motoria

Numerose applicazioni cliniche e sperimentali hanno provato l'efficacia di queste tecnologie in interventi rivolti a persone di tutte le età e con patologie neurologiche e motorie (come paresi e spasticità) di diversa eziologia (paralisicerebrale infantile, traumi cranici, ictus, morbo di Parkinson).

La realtà virtuale può essere impiegata per intervenire su funzioni deficitarie o sull'esecuzione di attività motorie. Può inoltre costituire un prezioso strumento per intervenire su aspetti più globali legati al benessere, al grado di partecipazione e all'autonomia della persona con disabilità.

E' possibile infine lavorare su più obiettivi; un esercizio finalizzato al miglioramento dei movimenti del braccio può ad esempio consentire al bambino o all'adulto un'esperienza piacevole e gratificante.

 

Elenchiamo qui di seguito alcune delle più promettenti applicazioni della VR nellariabilitazione di persone con disabilità motoria.

 

  • Riabilitazione delle funzioni motorie deficitarie
  • Training per l'utilizzo di ausili per la mobilità
  • Interventi per il miglioramento della qualità della vita della persona

 

 

Riabilitazione delle funzioni motorie deficitarie

I sistemi di realtà virtuale possono essere utilizzati per il miglioramento delle performance motorie permettendo di lavorare sulla velocità e l'accuratezza dei movimenti, oltre che sull'inibizione dei movimenti involontari o sul miglioramento della postura e dell'equilibrio.

 

Numerosi interventi di natura sperimentale hanno riguardato le possibili applicazioni di un software, Gesture Xtreme, inizialmente progettato come prodotto per l'intrattenimento e per la didattica, soprattutto in ambito museale.

Il programma Gesture Xtreme è stato più volte applicato nel contesto riabilitativo per la sua semplicità ed economicità e per l'alto grado di realismo che crea. La persona, ripresa da telecamere, vede su di un monitor (o proiezione a muro) se stessa (e non un avatar) nell'atto di interagire con gli ambienti virtuali proposti (fondali marini o spazi aerei, campi di calcio o di palla canestro ed altro). Questo programma utilizza come input i movimenti globali del corpo che possono essere decodificati ed opportunamente tradotti dal programma (un movimento grossolano del braccio può per esempio permettere di lanciare una palla in un canestro virtuale) senza richiedere l'uso di periferiche complesse come i caschetti con monitor incorporati.

Interessanti risultati sono stati ottenuti nel trattamento di disfunzioni motorie come le emiparesi, come ad esempio riporta uno studio di Sung You, pubblicato nel 2005 dall'università di Cambridge, su un bambino con emiparesi da esiti di PCI.

L'autore, utilizzando il programma Gesture Xtreme, dimostra come il trattamento porti a significativi progressi sul piano motorio, progressi testimoniati anche da tecniche di neuro immagine che evidenziano come la terapia basata sulla realtà virtuale porti ad una riorganizzazione della corteccia motoria.

 

 

 

Fig. 3 Immagini di esperimenti condotti con il software GestureXtreme

 

Per quanto riguarda il recupero delle funzioni dell'equilibrio e degli aspetti posturali, menzioniamo il sistema CAREN (Computer Assisted Rehabilitation Environment), messo a punto in Olanda ed utilizzato oltre che per la riabilitazione anche per la diagnosi precoce dei disturbi dell'equilibrio e della postura.

Il sistema CAREN si avvale di una pedana mobile in grado di rilevare e registrare, attraverso un sistema ottico e magnetico, i movimenti del paziente fornendo unfeedback visivo a tre dimensioni della performance.

 

 

 

Fig. 4 Immagine del sistema Caran

 

Questo sistema, utilizzabile sia con pazienti che deambulano autonomamente che con quanti utilizzino ausili o siano protesizzati, permette di lavorare su strategie alternative di movimento e di rafforzare le strategie funzionali già possedute, abbreviando sensibilmente i tempi necessari al completamento del percorso riabilitativo .

 

Training perl'utilizzo di ausili per la mobilità

La realtà virtuale, ampiamente utilizzata nelle simulazioni di guida e di volo, per scopi didattici o di intrattenimento, ha trovato un utile impiego nei programmi di addestramento all'uso degli ausili per la mobilità.

 

Citiamo a questo proposito Roll Simulator, un software messo a punto dalla fondazione A.S.P.H.I., con la collaborazione della regione Emilia Romagna nel 2001, all'interno di un progetto dedicato alle menomazioni plurime.

Il programma può essere utilizzato dagli operatori nelle fasi preliminari di addestramento all'uso delle carrozzine a trazione elettrica con utenti che presentino, oltre al deficit motorio, anche gravi disturbi della vista.

 

 

 

Fig. 5 Immagine del software Roll Simulator

 

RollSimulator si presenta come un ambiente virtuale a tre dimensioni presente in tre diverse versioni grafiche (da quella fotografica -di maggiore realismo- fino a quella con contrasto elevato, indicata per chi presenti disturbi della vista più marcati), interamente navigabili dall'utente, che riproducono una casa formata da quattro ambienti e da un giardino.

L'utente, per mezzo delle frecce direzionali della tastiera, è chiamato a spostarsi attraverso le stanze, evitando gli ostacoli che vengono segnalati dal software attraversodei feedback di tipo acustico.

Il programma oltre ad essere un valido strumento per addestrare in sicurezza all'uso della carrozzina, è anche in grado di stimolare memoria visiva e tutte le abilità visuo spaziali.

 

 

Interventi per il miglioramento della qualità della vita della persona

La realtà virtuale può essere una tecnologia in grado di promuovere non solo il miglioramento delle funzioni corpore e e delle attività della persona con disabilità motoria, ma anche il suo grado di benessere e di partecipazione.

 

Molto spesso le persone con gravi disabilità motorie dedicano gran parte del proprio tempo ad attività di tipo passivo (come guardare la televisione) o allo svolgimento di attività terapeutiche di vario tipo.

Le attività ludiche e in generale tutte le attività del tempo libero possono in questi casi essere sporadiche e poco soddisfacenti.

Per questo motivo, programmi che hanno già rivelato la loro utilità negli interventi riabilitativi sul movimento sono stati applicati anche come strumento per promuovere la qualità di vita globale dei pazienti.

Alcune ricerche si sono focalizzate sullo studio degli effetti dell'utilizzo della realtà virtuale su dimensioni come il tono dell'umore, l'autostima, il senso di padronanza e la motivazione a fare delle persone, in particolare bambini e giovani adulti con disabilità motoria.

 

Uno studio pubblicato dalla rivista Cyber Psychology (Weiss ed altri 2003) ha osservato gli effetti dell'utilizzo di trescenari ludici virtuali del già citato software Gesture Xtreme su cinque ragazzi con esiti di paralisi cerebrale infantile (tutti con assenza di linguaggio e di deambulazione accompagnati da deficit cognitivi). Lo studio di Weiss harilevato, attraverso la somministrazione di questionari, un alto grado di soddisfazione e di coinvolgimento nelle attività proposte.

 

 

                   

 

Fig. 6/7 Alcune immagini del software Gesture Xtreme

 

 

 

Conclusioni

La realtà virtuale è una tecnologia relativamente recente il cui utilizzo si sta rivelando potenzialmente molto promettente negli interventi a favore di persone con disabilità motoria.

Nei percorsi di fisioterapia così come in quelli di terapia occupazionale e nell'addestramento all'uso degli ausili si moltiplicano le esperienze di introduzione della realtà virtuale, testimoniate da una ricca produzione scientifica su questo tema.

L'alto grado di motivazione e di coinvolgimento ottenibile attraverso queste tecnologie è ampiamente testimoniato dalla letteratura.

 

A tutt'oggi non si conoscono però ancora tutti i possibili benefici della VR nella riabilitazione di adulti e bambini con patologie motorie; analogamente non tutte le aree critiche sono state opportunamente evidenziate.

 

Qual è il grado di trasferibilità di abilità e competenze acquisite per mezzo della VR nella vita reale?

 

Qual è l'effetto a lungo termine di queste tecnologie sulla qualità di vita?

 

Il rapido progresso tecnologico, la diffusione delle tecnologie di realtà virtuale ed il crescente interesse su queste applicazioni ci portano a pensare che nei prossimi anni molte di queste domande potranno trovare una risposta.

 

 

Dott.ssa Francesca Caprino

 

 

Risorse su internet

 

Software

Gesture Xtreme

http://gesturetek.com/gestxtreme/press_images.php

 

Sistema Caran

http://www.rug.nl/gvc/facilities/caren

 

Rollsimulator

http://www.asphi.it/Documenti/Pluriminorati/Files/1223.HTM

 

 

Articoli (in lingua inglese)

Virtualreality provides leisure time opportunities for young adults with physical and intellectual disabilities

http://hw.haifa.ac.il/facultyfair2004/Tamar_Weiss%20_72_.pdf

 

The influence of virtual reality play on children motivation

http://www.caot.ca/CJOT_PDF/CJOT72/Harris72(1)21-29.pdf

 

The influence of virtual reality on children's motivation

http://www.caot.ca/CJOT_PDF/CJOT72/Harris72(1)21-29.pdf

 


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