The increase of the elderly population is making rehabilitation more and more important, and thanks to the development and availability of new immersive technologies, virtual rehabilitation and serious games are becoming an effective way to address a rehabilitation therapy. Combining physical exercises with elements borrowed from video-games can lessen the burden of physical repetitive tasks, mandatory in a successful rehabilitation therapy. A major center of rehabilitation research commissioned us two applications for virtual rehabilitation of post-stroke patients, since stroke is one of the leading conditions that requires rehabilitation. Researchers believe that our two applications can help them to compare the learning-curve and time needed for rehabilitation in different types of environments and using different perspectives: first person perspective and third person perspective. Using first person perspective patients control the arms of a 3D avatar, on the contrary, with a third person perspective, patients control with their body a 3D avatar. We present here two serious games for virtual rehabilitation and the evaluation of the suitability of one them. Our first solution is RehabJim, a third-person and first-person serious game for the rehabilitation of upper limbs in post-stroke patients. Microsoft Kinect controller is used to track the patients’ movements. Our second solution is CAVEChef, a third-person serious game for walking rehabilitation in post-stroke patients. Ten Vicon Bonita infrared cameras are used as tracking device. Both of them were developed for a state-of-the-art large scale virtual reality environment, CAVE2.

Con l’aumento della popolazione anziana, è sempre più probabile che ognuno di noi, nel corso della propria vita, debba affrontare un periodo di riabilitazione fisica. Diventa quindi fondamentale realizzare terapie efficaci. Grazie alle innovazioni tecnologiche e allo sviluppo di piattaforme che permettono di far sperimentare ai pazienti la “virtual” e la “augmented reality”, la riabilitazione virtuale e i serious games stanno diventando sempre più diffuse alternative alle terapie tradizionali. Infatti, combinando esercizi tipici della riabilitazione classica, con elementi caratteristici dei video-games, è possibile rendere la riabilitazione più sopportabile per i pazienti, riducendo così il peso di ripetere continuamente gli stessi esercizi. Uno dei principali centri di riabilitazione di Chicago, ci ha commissionato lo sviluppo di due applicazioni per la riabilitazione virtuale di pazienti affetti da ictus. Quest’ultimi, infatti, si ritrovano spesso a dover far fronte a problemi motori non indifferenti che richiedono lunghi periodi di terapia riabilitativa. Queste nuove applicazioni potrebbero essere utili al fine di comparare il tempo necessario ai pazienti per completare la riabilitazione, sia usando ambienti virtuali, che prospettive differenti. In prima persona i pazienti vedono e controllano solamente le braccia di un avatar 3D, mentre in terza persona controllano l’intero corpo dell’avatar, visto di spalle e da una certa distanza. Proponiamo qui due serious games per la riabilitazione virtuale e la valutazione di uno di questi, basata su un esperimento attuato su dieci soggetti differenti. La prima soluzione che proponiamo è RehabJim, un serious game per la riabilitazione degli arti superiori in pazienti affetti da ictus. I pazienti controllano l’avatar usando il proprio corpo, tramite il Kinect, realizzato da Microsoft. La seconda soluzione che proponiamo è CAVEChef, un serious game per la riabilitazione degli arti inferiori in pazienti affetti da ictus. Anche in questo caso i pazienti controllano un avatar 3D usando il proprio corpo, ma per rilevare i movimenti dei pazienti, sono state usate dieci telecamere a infrarossi.

RehabJim and CAVEChef : VR-based serious games for virtual rehabilitation in immersive environments

ROTTIGNI, ANDREA
2016/2017

Abstract

The increase of the elderly population is making rehabilitation more and more important, and thanks to the development and availability of new immersive technologies, virtual rehabilitation and serious games are becoming an effective way to address a rehabilitation therapy. Combining physical exercises with elements borrowed from video-games can lessen the burden of physical repetitive tasks, mandatory in a successful rehabilitation therapy. A major center of rehabilitation research commissioned us two applications for virtual rehabilitation of post-stroke patients, since stroke is one of the leading conditions that requires rehabilitation. Researchers believe that our two applications can help them to compare the learning-curve and time needed for rehabilitation in different types of environments and using different perspectives: first person perspective and third person perspective. Using first person perspective patients control the arms of a 3D avatar, on the contrary, with a third person perspective, patients control with their body a 3D avatar. We present here two serious games for virtual rehabilitation and the evaluation of the suitability of one them. Our first solution is RehabJim, a third-person and first-person serious game for the rehabilitation of upper limbs in post-stroke patients. Microsoft Kinect controller is used to track the patients’ movements. Our second solution is CAVEChef, a third-person serious game for walking rehabilitation in post-stroke patients. Ten Vicon Bonita infrared cameras are used as tracking device. Both of them were developed for a state-of-the-art large scale virtual reality environment, CAVE2.
JOHNSON, ANDREW
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
21-dic-2017
2016/2017
Con l’aumento della popolazione anziana, è sempre più probabile che ognuno di noi, nel corso della propria vita, debba affrontare un periodo di riabilitazione fisica. Diventa quindi fondamentale realizzare terapie efficaci. Grazie alle innovazioni tecnologiche e allo sviluppo di piattaforme che permettono di far sperimentare ai pazienti la “virtual” e la “augmented reality”, la riabilitazione virtuale e i serious games stanno diventando sempre più diffuse alternative alle terapie tradizionali. Infatti, combinando esercizi tipici della riabilitazione classica, con elementi caratteristici dei video-games, è possibile rendere la riabilitazione più sopportabile per i pazienti, riducendo così il peso di ripetere continuamente gli stessi esercizi. Uno dei principali centri di riabilitazione di Chicago, ci ha commissionato lo sviluppo di due applicazioni per la riabilitazione virtuale di pazienti affetti da ictus. Quest’ultimi, infatti, si ritrovano spesso a dover far fronte a problemi motori non indifferenti che richiedono lunghi periodi di terapia riabilitativa. Queste nuove applicazioni potrebbero essere utili al fine di comparare il tempo necessario ai pazienti per completare la riabilitazione, sia usando ambienti virtuali, che prospettive differenti. In prima persona i pazienti vedono e controllano solamente le braccia di un avatar 3D, mentre in terza persona controllano l’intero corpo dell’avatar, visto di spalle e da una certa distanza. Proponiamo qui due serious games per la riabilitazione virtuale e la valutazione di uno di questi, basata su un esperimento attuato su dieci soggetti differenti. La prima soluzione che proponiamo è RehabJim, un serious game per la riabilitazione degli arti superiori in pazienti affetti da ictus. I pazienti controllano l’avatar usando il proprio corpo, tramite il Kinect, realizzato da Microsoft. La seconda soluzione che proponiamo è CAVEChef, un serious game per la riabilitazione degli arti inferiori in pazienti affetti da ictus. Anche in questo caso i pazienti controllano un avatar 3D usando il proprio corpo, ma per rilevare i movimenti dei pazienti, sono state usate dieci telecamere a infrarossi.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/137678