Whole-Body VR for Pediatric Yoga Therapy

用于小儿瑜伽治疗的全身 VR

基本信息

  • 批准号:
    10481791
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Chronic pain is the leading cause of morbidity in pediatrics, affecting some 25-30% of children, where 1 in 20 experience limitation to social participation and incur a high risk for chronic/recurrent pain, psychological disorders, and opioid abuse later in life. In-clinic treatment adopts an integrative mind-body intervention (MBI) approach that includes yoga therapy as a means of relaxation, reduced hyper arousal state, and graded exposure to gentle whole-body exercises designed to reverse fear of movement and catastrophizing. However, limited access to in-clinic treatment, due to the scarcity of specialized pain treatment centers and disruption to school/family life, prevents the majority of these children from achieving efficient reintegration into normal family/school activities. There is a need for innovative solutions offering remote access to MBIs, such as yoga therapy, that are sufficiently engaging for children to overcome their typical poor adherence to home programs. These should support therapist-patient interaction to allow supervision, facilitate compliance, and encourage movement while providing quantitative measures of performance (range of motion), adherence, and physiologic response (heart and respiratory rate) in support of evidence-based MBIs. Our solution leverages recent advances in low-cost Virtual Reality (VR) systems and computer vision technologies from the gaming and cellphone industries that will be adapted to develop the first VR system with whole-body tracking to instruct and monitor yoga poses through patient-therapist avatar interaction in an engaging immersive environment that supports tracking of clinical outcomes. Our research group has experience integrating computer vision algorithms for whole-body tracking from smartphone cameras into Augmented and Virtual environments. In Phase I, we will partner with pediatric pain and MBI rehabilitation experts from Boston’s Children’s Hospital and Mass General Hospital to test the feasibility of tracking and faithfully rendering real time whole-body yoga poses for relaxation and mind-body movements from child/therapist sharing a virtual environment. Aim 1 will build upon our pilot work to develop real-time algorithms that can estimate 3D whole-body core and limb movements from a depth- enabled camera while children and adults enact yoga poses used clinically. In Aim 2 we will translate this tracking capability to provide a VR architecture that renders these poses as biomechanically driven whole-body 3D avatars involving two interactive participants, while tracking range of motion and heart/respiratory rate. Aim 3 will test the VR prototype among pediatric patients and therapists to demonstrate the feasibility of safely and effectively achieving whole-body yoga poses through immersed interaction. Phase II will expand the platform to support patient-therapist and autonomous modes of VR yoga therapy that includes a dashboard for configuring additional yoga modules, movement scaling, and providing secure cloud-based outcomes of performance, adherence, and physiology. This innovation will provide the first MBI device to offer home-based yoga therapy that leverages VR to overcome current barriers for transferring an MBI from in-clinic to home use.
慢性疼痛是儿科发病率的主要原因,影响约25-30%的儿童,其中有1个。 社会参与的经验限制并引起长期/经常性疼痛的高风险,心理 疾病和滥用阿片类药物后来的生活。临床治疗采用综合思维干预(MBI) 包括瑜伽疗法作为放松的手段,降低唤醒状态和分级暴露的方法 旨在扭转对运动和灾难性的恐惧的柔和全身练习。但是,有限 由于专门的疼痛治疗中心缺乏和干扰,进入临床治疗 学校/家庭生活,防止大多数这些孩子实现有效的重新整合到正常状态 家庭/学校活动。需要创新的解决方案,可远程访问MBI,例如瑜伽 疗法足以使儿童克服他们对家庭计划的典型依从性。 这些应该支持治疗师患者互动,以允许监督,促进合规性并鼓励 移动同时提供性能的定量度量(运动范围),依从性和生理 支持基于证据的MBI的反应(心脏和呼吸率)。我们的解决方案利用了最近的进步 在低成本的虚拟现实(VR)系统和游戏和手机的计算机视觉技术中 将适应使用全身跟踪的第一个VR系统的行业,以指导和监视 通过患者 - 治疗师的头像互动在引人入胜的沉浸式环境中,瑜伽位置 跟踪临床结果。我们的研究小组具有整合计算机视觉算法的经验 从智能手机相机到增强和虚拟环境的全身跟踪。在第一阶段,我们将 与波士顿儿童医院和大众一般的小儿疼痛和MBI康复专家合作 医院测试跟踪和忠实地渲染实时全身瑜伽位置的可行性 以及共享虚拟环境的儿童/治疗师的思维体运动。 AIM 1将在我们的飞行员上建立 努力开发可以从深度估算3D全身核心和肢体运动的实时算法 在儿童和成人施加瑜伽姿势时,启用了相机。在AIM 2中,我们将翻译这个 跟踪能力提供VR架构,该体系结构将这些姿势作为生物力学驱动的全身 3D化身涉及两个互动参与者,同时跟踪运动范围和心脏/呼吸率。 AIM 3将测试儿科患者和治疗师之间的VR原型,以证明安全的可行性 并通过浸入式相互作用有效地实现全身瑜伽。第二阶段将扩展 支持VR瑜伽疗法的患者治疗师和自主模式的平台,其中包括仪表板 配置其他瑜伽模块,运动缩放以及提供基于云的安全结果 表现,依从性和生理学。这项创新将提供第一个提供基于家庭的MBI设备 利用VR来克服当前障碍的瑜伽疗法将MBI从临床转移到家庭使用。

项目成果

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