Wearable Assistance System for Early Phase of Post-stroke Rehabilitation

Abstract

The increasing rate of stroke incidents is challenging rehabilitation units worldwide. Continuous research on different forms of post stroke rehabilitation is pushing forward the quality and efficacy of current best practices. The quality of unsupervised rehabilitation exercise is limited when compared to rehabilitation administered by a professional physiotherapist.

In this thesis a VR rehabilitation system is implemented using HTC Vive and prototype peripherals. Experts on neurological rehabilitation are continuously consulted while iteratively implementing different exercises aimed at improving motor skills. Different iterations of exercises and sensor data processing algorithms are described to map out how the iterative process affects the final outcome system. The VR system will be used for two qualitative user tests in order to determine the feasibility of implemented exercises and the suitability of the prototype peripherals. The first user test is carried out by physiotherapy students and conducted on volunteer patients with long-term disabilities while the second user test utilizes healthy test subjects. Test outcomes highlight the impact of technical difficulties on usability and yield considerations for further exercise iterations.

Aivohalvauksen kasvava esiintyvyys haastaa kuntoutuskeskuksia ympäri maailman. Jatkuva tutkimus halvauspotilaiden eri kuntoutusmuodoista parantaa käytettyjen kuntoutuskeinojen laatua ja tehokkuutta. Ilman valvontaa itsenäisesti suoritettu kuntoutus on laadultaan rajallista verrattuna fysioterapeutin aktiivisesti valvomaan kuntoutukseen.

Tässä diplomityössä toteutetaan VR-kuntoutusjärjestelmä käyttäen HTC Viveä sekä oheislaiteprototyyppejä. Järjestelmän tarkoituksena on potilaan motoristen taitojen parantaminen. Neurologisen kuntoutuksen asiantuntijoita konsultoidaan jatkuvasti iteratiivisen järjestelmäkehityksen yhteydessä. Kuntoutusharjoitusten sisältöä sekä sensoriarvojen tulkitsemiseen liittyviä algoritmeja kuvaillaan iteratiivisen prosessin kautta valmiiksi järjestelmäksi asti. Kuntoutusjärjestelmää testataan kahdessa laadullisessa käyttäjäkokeessa järjestelmän sekä oheislaiteprototyyppien soveltuvuuden arvioimiseksi. Ensimmäisen käyttäjäkokeen järjestävät fysioterapian opiskelijat yhteistyössä vapaaehtoisten pitkäaikashalvaantuneiden potilaiden kanssa. Toisessa käyttäjäkokeessa käytetään terveitä koehenkilöitä. Käyttäjäkokeiden tuloksissa korostuu teknisten vaikeuksien vaikutus käytettävyyteen. Tuloksista on myös havaittavissa erinomaisia näkökohtia tulevia järjestelmäkehitysten iteraatioita varten.