Revalideren met behulp van virtual reality-games

Digital Health Care Technologies, ook wel eHealth, kunnen de gezondheidszorg drastisch veranderen. De combinatie van Virtual Reality, Augmented Reality, wearables, telehealth, telemonitoring en Artificial Intelligence opent nieuwe deuren voor gepersonaliseerde zorg, verbeterde patiëntbetrokkenheid en efficiëntere behandelingen. De Jantina Tammes School ondersteunt onderzoekers die deze technologieën blijven ontwikkelen en speelt een actieve rol in de samenwerking tussen zorgverleners, beleidsmakers en industrieën om de voordelen voor patiënten te maximaliseren.

De school werkt samen met Dr. Elisabeth Wilhelm aan de ontwikkeling van medische apparatuur die de mens centraal stelt. Wilhelm is universitair docent Control of Robotic Systems for Assistance and Rehabilitation aan de Faculteit Science and Engineering van de RUG. Conventionele medische apparaten passen op iedereen dezelfde soort therapie toe. Bij veel ziekten variëren de symptomen echter in de tijd, bijvoorbeeld bij slaapgerelateerde ademhalingsstoornissen als slaapapneu. Patiënten met deze aandoening stoppen 's nachts vaak met ademen, vooral als ze op hun rug liggen. Daarom krijgen zij het advies om bijvoorbeeld een bal op hun rug te binden. Maar dit is zo ongemakkelijk dat de meeste patiënten hier binnen een half jaar mee stoppen. Samen met ETH Zürich en het Universitair Ziekenhuis Zürich werkt Wilhelm aan de ontwikkeling van bedden die de gebruiker kunnen herpositioneren wanneer diegene risico loopt op apneus. Voor dit project worden op machine learning gebaseerde algoritmen ontwikkeld waarmee het bed kan detecteren of de patiënt dreigt te stoppen met ademen of dat diegene bijvoorbeeld op zijn rug ligt te lezen.

Open House of Connections 24 juni

Tijdens de opening van het House of Connections toont Wilhelm VR-games voor knie- en nekoefeningen, ook uit te proberen door de bezoekers. De games dagen je uit om meer in beweging te komen, ondanks je klachten. Of je thuis bent of op je werk, je kunt de oefeningen op een plezierige en motiverende manier doen.

'Wij willen mensen helpen om fysiotherapie aan te vullen met thuistraining,' vertelt Wilhelm. 'Na bijvoorbeeld een operatie krijg je fysiotherapie. Vaak blijft dat beperkt tot één sessie per week. De therapeut zal je waarschijnlijk vertellen dat je om te herstellen thuis ook nog wat oefeningen moet doen. Een van de uitdagingen daarbij is om gemotiveerd te blijven.'

Virtuele oefenmotivatie

Meestal zijn de bewegingen die je voor fysiotherapie moet doen niet erg spannend en kunnen ze zelfs ongemakkelijk aanvoelen. De mens is heel goed in het ontwikkelen van andere strategieën om hetzelfde doel te bereiken, zogenaamde compensatiebewegingen. Compensatiebewegingen kunnen nuttig zijn, bijvoorbeeld om activiteiten van het dagelijks leven te kunnen blijven uitvoeren. Maar als je oefeningen meerdere keren op een verkeerde manier herhaalt, kun je daar hinder van gaan ondervinden. Vaak zijn patiënten zich er niet van bewust dat ze de beweging die de therapeut hen vroeg, eigenlijk niet uitvoeren.

De computerspellen die Wilhelms promovendi ontwikkelen motiveren mensen om hun fysiotherapie te doen. Eén van de spellen is ontwikkeld voor mensen met cervicale dystonie. Zij hebben problemen de spieren in hun nek te controleren. Om dat te oefenen kunnen ze een VR-game gebruiken. In de game besturen zij een vogel. Om obstakels uit de weg te gaan moeten ze de positie van hun hoofd veranderen. Tijdens het spel meten sensoren de positie van het hoofd en de inspanning van de spieren.

Directe feedback

Wilhelm: 'Om mensen die thuis willen trainen met deze uitdagingen te helpen ontwikkelen we zogenaamde serious games. Deze computerspellen motiveren je om je oefeningen te doen. Door sensoren te gebruiken om de beweging van de patiënt vast te leggen kunnen we ook directe feedback geven. Als je compenserende bewegingen gaat maken zul je niet succesvol zijn in het spel. Maar als je vooruitgang boekt en beter wordt, wordt het uitdagender.'

Het tweede spel is ontwikkeld voor mensen die een nieuwe knie hebben gekregen. Die moeten weer leren te lopen. Daarvoor moet je de positie van je knie goed kunnen controleren. Om dat te oefenen krijg je een kleine sensor aan je been. Daarmee kan je dan een vishengel in het spel controleren. Als je de vishengel op de juiste hoogte brengt, vang je de vis en krijg je een punt. 'Bij beide spellen gebruiken we sensoren die voortdurend meten hoe goed je de oefening doet. Daarmee kan de moeilijkheidsgraad van het spel op de individuele behoefte van de patiënt worden afgestemd', aldus Wilhelm.

Huiswerk aanpassen

Aan de hand van de gegevens die de sensoren registreren, kan de therapeut ook zien hoe vaak je traint en welke oefeningen voor jou het beste werken. Op basis van deze informatie kunnen zij je ‘huiswerk’ aanpassen en je helpen sneller te herstellen. Om de beweging van de gebruiker zo snel te evalueren dat er onmiddellijk feedback gegeven kan worden tijdens het spel, zijn speciale algoritmen nodig. Deze algoritmen gebruiken machine learning om de positie van de gebruiker te kunnen beoordelen aan de hand van de sensorgegevens.