INFORMAȚII PROIECT

Titlu Proiect:

TRAVEE – Terapeut Virtual prin Feedback Augmentat pentru Recuperarea Neuromotorie (Contract UEFISCDI numarul 83PTE din 30/06/2022)

Coordonator project:

SC INFO WORLD SRL

Manager proiect:

Victor Asavei (Iunie 2022 – Iunie 2023)

Cristian Lambru (Iulie 2023 – Iunie 2024)

Buget Total Proiect:

1.773.239,00 RON/
Buget Public : 1.190.763,00 RON

Durata implementare proiect:

24 luni

Finanțat de

logo-uefiscdiUEFISCDI – Transfer la operatorul economic (PTE) – Cod depunere: PN-III-P2-2.1-PTE-2021-0634 http://uefiscdi.gov.ro/

image-01

PROIECTUL TRAVEE


Proiectul este gândit ca o urmare a proiectului TRAVEE-PNII 1/2014 (2014-2017), în care s-au implementat și validat în laborator și clinic abordări inovative (feedback augmentat, terapeut virtual, feedback haptic) în recuperarea post-AVC timpurie a membrelor superioare.

În acest moment, proiectul își propune să aducă pe piață această tehnologie  într-un mod accesibil tuturor pacienților, de aceea accentul va fi pus pe o soluție personalizabilă de cost minim care să ajute în recuperarea membrelor superioare şi inferioare, în toate stadiile recuperării.

Astfel, proiectul va dezvolta un sistem de recuperare neuromotorie (post-AVC, traume cerebrale sau intervenții chirurgicale pe creier) pentru membrele superioare și inferioare care să poată fi utilizat atât în stadiul timpuriu cât și în cel avansat de recuperare, cu cost redus și personalizabil, capabil să integreze multitudinea formelor de suport fizic și feedback automatizat, inclusiv feedback-ul augmentat vizual – concept inovativ introdus, implementat și validat anterior.

REZUMATUL PROIECTULUI


Proiectul TRAVEE va dezvolta o soluție informatică accesibilă pentru recuperarea post-AVC a membrelor superioare şi inferioare, în toate stadiile recuperării.

În primul stadiu al recuperării, accentul se pune pe redobândirea controlului muscular, recuperarea constând în exerciții simple adecvate stadiului și evoluției pacientului. Deoarece în acest stadiu neuroplasticitatea are potențial maxim, feedback-ul puternic și susținut este esențial. Astfel, sistemul va include o idee originală,  implementată și testată cu succes (pentru membrele superioare), în cadrul proiectului TRAVEE-PNII 1/2014 printr-un studiu clinic, recuperarea prin feedback augmentat vizual, idee care permite depășirea situațiilor de blocaj specifice acestui stadiu al recuperării.

În acest stadiu, sistemul va utiliza tehnologii RV (Realitate Virtuală), mănuși de recuperare de cost redus, BCI (brain computer interface) de cost redus, FES (Functional Electrical Stimulation) de cost redus, brățară cu senzor IMU (Inerțial Measurement Unit). Avatarul pacientului (model virtual 3D din mediul virtual) va fi actualizat pe baza informațiilor recepționate de la senzorul IMU (pentru mișcări efective) sau BCI (pt. imagerie motorie timpurie, până pacientul reușește mișcare efectivă).

Feedback-ul augmentat constă în reproducerea pe avatar a unei mişcări îmbunătăṭite a membrului pacientului, faṭă de cea reală executată de pacient, mişcare care ar corespunde intenției pacientului și nu realității. Mișcările de amplitudine foarte mică sunt reprezentate cu un factor de amplificare gradual, astfel încât pacientul le va percepe, iar cortexul lui le poate procesa ca un rezultat constant și semnificativ. Astfel este închisă bucla cauzală de învățare, evitând blocarea recuperării, iar în plus percepția rezultatelor este de mare însemnătate psihologică, încurajându-l pe pacient, dovedindu-i că are rezultate și merită sa continue antrenamentul intens.

Al doilea stadiu al recuperării urmărește îmbunătățirea mobilității și a controlului muscular fin, prin exerciții motivante de interacțiune/manipulare a elementelor din mediul virtual. Vor fi implementate jocuri care solicită atât deplasarea amplă a membrelor cât și mișcări și acțiuni fine de manipulare a unor obiecte din realitatea virtuală/augmentată. Pentru urmărirea membrelor și a degetelor, va fi suficient fluxul RGB din perspectiva utilizatorului, aplicând tehnici de urmărire bazate pe tehnici de inteligență artificială precum urmărire în timp real în spațiul tridimensional a mâinii folosind o camera RGB monoculară.  Evoluția pacientului va putea fi urmărită de către terapeut de la distanță cu posibilitatea de ajustare a gradului de dificultate sau indicarea unui alt exercițiu, printr-o soluție minimalistă de telemedicină.

În Etapa 2 din 2023 au fost realizate următoarele activități:

  • stabilirea/crearea/adaptarea algoritmului de procesare a semnalelor EEG pentru determinarea activității de imaginare motorie funcție de dispozitivul/dispozitivele EEG selectate
  • crearea algoritmului de urmărire a membrelor bazat pe senzori
  • crearea algoritmului pentru stimularea electrică funcțională
  • testarea algoritmilor pentru noul hardware
  • dezvoltarea interfeței pacient
  • dezvoltarea interfeței terapeut
  • dezvoltarea sistemului de telemedicina
  • rafinarea bazată pe testare
  • crearea/implementarea exercițiilor de recuperare
  • evaluarea exercițiilor bazată pe testare
  • testare și evaluare continuă, de către terapeuti și pacienții selectați: interfața pacient, terapeut, exerciții
  • implementarea fluxului de bază al sistemului
  • implementarea algoritmilor de augmentare a mișcării
  • implementarea, optimizarea și integrarea algoritmilor de BCI
  • optimizarea și integrarea algoritmilor de urmărire a mișcării bazați pe senzori IMU
  • implementarea algoritmului de stimulare electrică funcțională
  • crearea bazei de date cu exercițiile de recuperare definite
  • testarea prototipului de laborator
  • implementarea sistemului de telemedicină
  • integrarea componentelor in sistemul de telemedicina
  • integrarea de funcții avansate în prototip și rafinarea sistemului
  • pregătirea procedurilor de testare pe pacienți
  • diseminarea rezultatelor în jurnale și conferințe

În Etapa 1 din 2022 au fost realizate următoarele activități:

  • studiu detaliat al soluțiilor de realitate virtuala și realitate augmentată pentru recuperare neuromotorie ținând cont de constrângerile de cost redus impuse
  • studiu detaliat al echipamentelor hardware pentru BCI
  • studiu detaliat al soluțiilor de urmărire video monoculară
  • studiu detaliat al soluțiilor de telemedicină
  • studiu detaliat de definire a exercițiilor de recuperare și gamificarea acestora
  • studiu detaliat al echipamentelor de tip mănușă robotică
  • studiu detaliat al echipamentelor bazate pe senzori IMU necesare în urmărirea membrelor
  • studiu detaliat referitor la interacțiunea bazată pe emoții dintre terapeutul virtual și pacient
  • stabilirea cerințelor funcționale și nefuncționale pentru sistemul TRAVEE, ținând cont de noile caracteristici hardware și capabilități ale algoritmilor
  • stabilirea arhitecturii de nivel înalt
  • definirea exercițiilor de recuperare
  • diseminarea rezultatelor în jurnale și conferințe