Desenvolvimento e usabilidade de um jogo digital para reabilitação do equilíbrio postural de idosos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA

DESENVOLVIMENTO E USABILIDADE DE UM JOGO DIGITAL PARA REABILITAÇÃO DO EQUILÍBRIO POSTURAL DE IDOSOS DEVELOPMENT AND USABILITY OF A DIGITAL GAME FOR POSTURAL

BALANCE REHABILITATION FOR OLDER ADULTS

THAIANA BARBOSA FERREIRA PACHECO

NATAL 2020

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THAIANA BARBOSA FERREIRA PACHECO

Tese apresentada ao curso de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Fisioterapia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito à obtenção do Grau de Doutor.

Área de concentração: Avaliação e intervenção em Fisioterapia

Linha de Pesquisa: Avaliação e intervenção nos Sistemas Nervoso e Musculoesquelético Orientador: Prof. Dra. Fabrícia Azevêdo da Costa Cavalcanti

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Centro Ciências da Saúde - CCS

Pacheco, Thaiana Barbosa Ferreira.

Desenvolvimento e usabilidade de um jogo digital para reabilitação do equilíbrio postural de idosos / Thaiana Barbosa Ferreira Pacheco. - 2020.

196f.: il.

Tese (Doutorado em Fisioterapia) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Fisioterapia. Natal, RN, 2020.

Orientadora: Fabrícia Azevedo da Costa Cavalcanti.

1. Equilíbrio - Idosos - Dissertação. 2. Jogos de vídeo - Dissertação. 3. Fisioterapia - Dissertação. 4. Equilíbrio postural - Dissertação. 5. Envelhecimento - Dissertação. I. Cavalcanti, Fabrícia Azevedo da Costa. II. Título.

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Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Fisioterapia Prof. Dra. Ana Raquel Rodrigues Lindquist

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Banca examinadora:

Profa.Dra. Fabrícia Azevêdo da Costa Cavalcanti (Presendente da banca) – UFRN Profa. Dra. Tania Fernandes Campos - UFRN

Prof. Dr. Rummenigge Rudson Dantas – UFRN

Profa. Dra. Luciana Protásio de Melo – UNIFACEX/RN

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a todos que lutam pela ciência e pesquisa brasileira.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente à Deus, por ter o controle da minha vida e ter me conduzido até esse momento com fé e saúde. Sou grata à Deus por ter colocado em meu caminho pessoas tão maravilhosas que, sem o apoio direto ou indireto delas, não seria possível encerrar este ciclo.

Ao meu esposo, Giovani, que está ao meu lado desde o início da minha trajetória acadêmica. Só ele conheceu profundamente as minhas dúvidas e angústias, sempre me deu força, amor e apoio em todos os momentos. Obrigada pela compreensão nos momentos ausentes, pela serenidade nos momentos de estresse e pela luz nos momentos de dúvida. Te amo.

À minha mãe, Julia e aos meus irmãos, Thaís e Pedro Luiz por trazerem momentos de leveza e acreditarem incondicionalmente em mim. Vocês são a minha força. Nós somos a nossa força. Ao meu pai José Ivan (in memorian), que sempre foi meu grande exemplo. Incentivador maior da educação, sempre colocou os estudos dos filhos em primeiro lugar. Posso imaginar o quão orgulhoso estás. Obrigada por tudo que você fez em vida. O preço é alto, mas sinto que você está sempre comigo me dando proteção e coragem de enfrentar qualquer desafio. Saudades.

Aos meus colegas de trabalho da FACISA pela compreensão e apoio para que tudo desse certo. Meu sincero agradecimento.

Aos membros da banca, obrigada por darem contribuições valiosas para este trabalho. Vocês são profissionais inspiradores e é uma honra tê-los participando da finalização deste processo.

Ao prof. Rummenigge Dantas e todos os colaboradores do laboratório TEAM que contribuíram grandemente com esse trabalho. Obrigada por me receberem nas reuniões sempre com muito respeito e apresentarem o mundo dos jogos digitais com muita paciência e troca de conhecimento.

Aos queridos colegas do Laboratório de Realidade Virtual. Obrigada por tanto aprendizado, pelas palavras de apoio, por ouvirem meus longos áudios, pela parceria profissional e pelas risadas. A jornada se tornou muito mais simples por ter sido compartilhada com vocês. Agradeço especialmente à Ana Beatriz e à Candice Medeiros. Meninas, vocês foram uma luz no momento que eu imaginei que não iria conseguir. Vocês foram meus braços e meus olhos nesta pesquisa. Espero poder retribuir tudo que vocês fizeram por mim.

À minha querida orientadora Fabrícia Cavalcanti. Estava me lembrando que entre TCC e doutorado temos 10 anos de orientação! E que sorte a minha ser sua orientanda tantos anos.

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Ser sua orientanda é saber que a reunião tem que acabar às 17h porque as crianças estão te esperando. É viajar pelo menos uma vez com algum roteiro seu. É ouvir pessoas me procurando dizendo “Fabrícia disse: Fale com Thaiana”. É ser chamada de flor. É saber que “no final tudo dá certo”. É saber que a gente precisa publicar, mas que o mais importante é que a gente esteja bem. Obrigada pelo dom de simplificar o complicado e pela relação de confiança que estabelecemos ao longo de todos esses anos. Você faz parte da minha história acadêmica e sempre será uma inspiração para mim.

Aos amigos que mesmo sem saber me apoiaram com conversas, sorrisos e vinhos. A todos que participaram voluntariamente desta pesquisa, obrigada por colaborarem com a pesquisa brasileira.

À Universidade Federal do Rio Grande do Norte, por ter sido minha segunda casa (muitas vezes, a primeira) e por ter me proporcionado graduação e pós graduação gratuita e de qualidade com um corpo docente extremamente capacitado e humano.

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viii SUMÁRIO

Lista de abreviatura e siglas ... x

Lista de tabelas ... xi

Lista de figuras ... xii

Lista de anexos ... xiv

Resumo... xv

Abstract ... xvii

1. INTRODUÇÃO ... 19

1.1 O envelhecimento... 20

1.2 O equilíbrio postural na funcionalidade de idosos ... 20

1.3 A Terapia Baseada na Realidade Virtual ... 22

1.4 O desenvolvimento de jogos sérios para a Fisioterapia ... 24

2. JUSTIFICATIVA ... 27 3. OBJETIVOS ... 29 3.1 Objetivo Geral ... 30 3.2 Objetivos Específicos ... 30 4. MATERIAIS E MÉTODOS ... 31 4.1 Aspectos Éticos ... 32

4.2 Delineamento e local do estudo ... 32

4.3 Revisão Sistemática ... 34

4.4 Elaboração do protótipo... 34

4.4.1 Definição dos limites de estabilidade durante o jogo ... 35

4.4.2 Definição da altura dos degraus ... 35

4.4.3 Validação de conteúdo do jogo ... 37

4.4.4 Estudo Piloto ... 39

4.5 Análise dos dados ... 43

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 46

5.1 Artigo 01: Effectiveness of exergames for improving mobility and balance in older adults: A systematic review and meta-analysis ... 50

5.2 Artigo 02: Desenvolvimento de um jogo sério (VirtualTer) para a reabilitação do equilíbrio postural. ... 78

5.3 Artigo 03: VirtualTer: Validity strategies for a serious game for postural balance rehabilitation in older adults ... 95

5.4 Artigo 04: A pilot two-week randomized controlled trial with a new exergame designed for postural balance training: VirtualTer ... 115

5.5 Resumos publicados em anais de eventos científicos ... 136

6. CONCLUSÕES ... 139

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8. REFERÊNCIAS ... 144 APÊNCIDES ... 156 ANEXOS ... 172

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x Lista de abreviatura e siglas

AMED - Allied and Complementary Medicine Database AVC – Acidente Vascular Cerebral

BBS – Berg Balance Scale

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CINAHL - Cumulative Index of Nursing and Allied Health Literature CoP – Center of Pressure

DVC – Dimensões da Validação de Conteúdo EEB – Escala de Equilíbrio de Berg

EMBASE - Excerpta Medica database

FAAST - Flexible Action and Articulated Skeleton Toolkit FIU – Florida International University

IVC - Índice de Validade de Conteúdo

JMIR – Journal of Medical Internet Research

MEDLINE - Medical Literature Analysis and Retrieval System Online MoCA – Montreal Cognitive Assessment

MMSS – Membros Superiores

PEDro - Physiotherapy Evidence Database

PRINT – Programa Institucional de Internacionalização

PRISMA - Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses RCT – Randomized Control Trial

REBEC – Registro Brasileiro de Ensaios Clínicos RGB – Red, Green, Blue

SPPB – Short Physical Performance Battery SPSS - Statistical Package for the Social Sciences SUS – System Usability Scale

TAL – Teste de Alcance Lateral

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xi Lista de tabelas

Artigo 01

Tabela 01 – Interrater agreement between two assessors for study selection and risk of bias………..50 Tabela 02 – Summary of findings………..51 Tabela 03 – Description of CoP assessment………..58 Artigo 02

Tabela 01 – Caracterização dos participantes e medida de alcance lateral...71 Artigo 03

Tabela 01 – Dimensões para validação de conteúdo do VirtualTer...86 Tabela 02 – Avaliação da usabilidade do VirtualTer com o instrumento System Usability Scale...89 Artigo 04

Tabela 01 – Caracterização dos participantes...106 Tabela 02 – Caracterização dos hábitos de vida e comorbidades...107 Tabela 03 – Efeito do treinamento com o VirtualTer na pontuação da Escala de Equilíbrio de Berg, Short Physical Performance Battery e parâmetros do CoP...109 Tabela 04 – Evolução da pontuação de jogo dos participantes...112 Tabela 05 – Avaliação da usabilidade do VirtualTer com o instrumento System Usability Scale...114

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xii Lista de figuras

Metodologia do Projeto

Figura 01 – Fluxograma de todas as etapas do estudo...14

Figura 02 – Kinect...15

Figura 03 – Leitura dos pontos articulares por meio da profundidade por pixel...17

Figura 04 – Direção dos deslocamentos realizados no jogo...17

Figura 05 - Avaliação na Plataforma de Força...22

Artigo 01 Figura 01 – Flowchart for the selection of the studies………59

Figura 02 – Risk of bias graph: Review authors’ judgement about each risk of bias item…59 Figura 03 – Risk of bias summary: Review authors’ judgement about each risk of bias item……….60

Figura 04 - Pooled adjusted estimates the effect of exergame in comparison to control group...61

Artigo 02 Figura 01 – Representação das 03 fases do VirtualTer...67

Figura 02 – Posicionamento do step...68

Figura 03 - Desafio entre as fases do VirtualTer...68

Figura 04 – Representação dos deslocamentos realizado durante o jogo...70

Figura 05 – Participante realizando movimento de alcance durante o jogo...70

Figura 06 – Informações fornecidas ao final de cada fase...72

Figura 07 – Número de repetições das fases 01, 02 e 03 até alcançar 70% donúmero máximo de energias...73

Artigo 03 Figura 01 – Desnível na trilha do jogo: (a) obstáculo no cenário virtual; (b) step representando o desnível em ambiente real...83

Figura 02 – Representação das 03 fases do VirtualTer: (a) Floresta; (b) Deserto; (c) Montanhas...83

Figura 03 – Participante jogando o VirtualTer...83

Figura 04 – Fluxograma de procedimentos...85

Artigo 04 Figura 01 – Flowchart...102

Figura 02 – Assessment with the force plate...105

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xiii Lista de apêndices

Apêndice 1: Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para Teste de alcance

lateral...137 Apêndice 2: Dimensões da Validação de Conteúdo do VirtualTer...140 Apêndice 3: Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para profissionais

especialistas...142 Apêndice 4: Ficha de Avaliação Fisioterapêutica Gerontológica...145 Apêndice 5: Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para treinamento do equilíbrio de idosos...149 Apêndice 6: Termo de autorização para uso de imagens...153

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xiv Lista de anexos

Anexo I - Escala de Equilíbrio de Berg (EEB)...155

Anexo II - Short Physical Performance Battery (SPPB)...160

Anexo III - Montreal Cognitive Assessment (MoCA)...167

Anexo IV - Cartilha de exercícios domiciliares...168

Anexo V - System Usability Scale (SUS)...171

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xv Resumo

Introdução: O processo de envelhecimento causa alterações fisiológicas que podem culminar em restrições na independência funcional devido, dentre outros fatores, a dificuldade em manter o equilíbrio postural e adaptar-se às demandas que lhes são impostas. Inúmeras abordagens terapêuticas têm priorizado a restauração ou manutenção do equilíbrio, destacando-se a terapia baseada na Realidade Virtual (RV). Nesse contexto, jogos sérios, ou seja, jogos com propósito além de entretenimento, vêm sendo desenvolvidos com o intuito de adequar o ambiente virtual às demandas terapêuticas e necessidades do paciente, refletindo positivamente na efetividade e usabilidade deste tipo de recurso. Objetivo: 1) Desenvolver uma revisão sistemática a fim de sumarizar as evidências do uso de jogos virtuais sérios e comerciais no treinamento de equilíbrio de idosos. 2) Desenvolver um jogo sério para treinamento de equilíbrio de idosos utilizando um sistema de captura de movimento de baixo custo. 3) Validar o conteúdo do jogo. 4) Testar, a partir de um estudo piloto, a usabilidade e o efeito do jogo sobre o equilíbrio e desempenho físico de idosos. Metodologia: Trata-se de um estudo que envolveu quatro tipos de modalidades metodológicas: 1) Revisão Sistemática; 2) Criação do jogo; 3) Validação de um modelo de utilidade (jogo digital), denominado VirtualTer, voltado para reabilitação do equilíbrio postural. A validação envolveu a análise de juízes especialistas que executaram o jogo e expressaram suas opiniões por meio dos instrumentos: Dimensões da Validação de conteúdo do VirtualTer (DVC-VirtualTer) e System Usability Scale (SUS); e 4) Estudo piloto do tipo experimental com 50 idosos. Os participantes foram submetidos à avaliação do equilíbrio postural por meio da plataforma de força e pelos instrumentos: Escala de Equilíbrio de Berg (BBS), Short Physical Performance Battery (SPPB) e SUS. A alocação dos participantes ocorreu de forma randomizada em grupo experimental (GE) ou grupo controle (GC). O GE realizou um protocolo de intervenção utilizando o VirtualTer, 3 vezes por semana por duas semanas e duração de 20 minutos cada sessão. O grupo controle recebeu uma cartilha com 5 exercícios baseados no protocolo OTAGO para serem realizados em casa com mesma duração e frequência que o grupo experimental. Ao final do período de intervenção, os participantes foram reavaliados, utilizando os mesmos procedimentos da avaliação inicial. Resultados: Artigo 01 - Revisão Sistemática: 12 estudos comparando exergames com controles inativos foram incluídos. Um total de 1520 idosos participaram dos estudos, com média de idade de 76±6 nos grupos experimentais e 76±5 nos grupos controles. Cerca de três estudos encontraram melhoras significativas no equilíbrio dos participantes considerando a BBS e oscilação do centro de

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xvi

pressão, enquanto que três estudos encontraram melhoras na mobilidade, considerando o teste Timed up and Go, 30-second chair stand e o alternate step test. Artigo 02 - Desenvolvimento do jogo digital: VirtualTer foi desenvolvido por uma equipe de fisioterapeutas e cientistas da computação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. O objetivo principal deste jogo sério foi promover treinamento do equilíbrio postural de idosos em um ambiente motivador e representativo. O VirtualTer utiliza o Kinect para captura de movimento em tarefas de marcha estacionária, alcance lateral e subida/descida de degrau, distribuídas em 03 fases com níveis de dificuldade distintos. Artigo 03 - Validação: O conteúdo do jogo foi validado por onze especialistas (45,5% fisioterapeutas e 54,5% profissionais da área de ciência e tecnologia). O Índice de Validação de Conteúdo total do jogo foi de 0,8 e o coeficiente de alpha de Cronbach foi de 0,92. Os juízes classificaram o jogo com índice de satifstação de 67 na escala SUS. Artigo 04- Estudo Piloto: Participaram do estudo piloto 50 idosos acima de 60 anos. O GE que executou o VirtualTer apresentou diferenças significativas na análise intra-grupo para velocidade (p = 0,04) e trajetória total (p = 0,03) do Center of Pressure (CoP) com olhos fechados. Ambos os grupos apresentaram melhora na pontuação da EEB e SPPB na análise intra-grupo, porém não houve diferenças significativas na comparação entre-grupos. Virtualter apresentou índice de satisfação de 71%, de acordo com a SUS. Conclusão: Embora haja uma ampla oferta de jogos digitais para reabilitação, o VirtualTer levantou a discussão sobre a importância da multidisciplinaridade no desenvolvimento desses jogos. Além disso, o VirtualTer é um bom produto com boa usabilidade e conteúdo válido, correspondendo a uma ferramenta tecnológica motivadora adequada para o treinamento do equilíbrio postural em idosos. Estudos adicionais devem investigar se um período mais longo de intervenção pode ter mais influência sobre variações do CoP.

Palavras-chave: Motivação, Jogos de vídeo, Fisioterapia, Equilíbrio Postural, Envelhecimento

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xvii Abstract

Introduction: Aging causes physiological changes that may compromise the adaptation to daily living demands, leading to restrictions on postural balance and their functional independence. A variety of therapeutic approaches have prioritized postural balance restoration or maintenance, highlighting the Virtual Reality-based therapies (VR). In this sense, serious games have been developed in order to adapt the virtual environment to the patient's therapeutic demands and needs, reflecting positively on the effectiveness and usability of this type of tool. Objectives: 1) To develop a systematic review aiming to summarize the evidence of the use of serious and commercial digital games on postural balance of the older adults; 2) Develop a serious game for balance training of older adults using a low cost motion capture system. 3) To perform a content validity of the game. 4) To test, in a pilot study, the applicability and the effect of the game on the balance and physical performance of older adults. Methodology: This study involved four types of methodological modalities: 1) Systematic Review; 2) Game Development; 3) Validity of a utility model (digital game) for postural balance rehabilitation and 4) Pilot study with an experimental design with 50 older adults. The participants of the pilot study were subjected to a balance assessment by using a Force Plate and the Berg Balance Scale (BBS) and a physical performance assessment with the Short Physical Performance Battery (SPPB). Participants’ were ramdomly allocated in experimental or control group. The experimental group performed an intervention protocol using the digital game developed by the researchers of this study - called VirtualTer (Virtual Therapy), 3 times a week for two weeks and duration of 20 minutes each session. The control group received a booklet with 5 exercises based on the Otago protocol to be performed at home with the same duration and frequency as the experimental group. At the end of the intervention period, participants were reevaluated, using the same procedures as the initial assessment. Results: 1) Systematic Review - 12 studies comparing exergames with no intervention were included. A total of 1520 older adults were included in the studies, with a mean age of 76±6 in the experimental groups and 76±5 in control groups. three studies found significant improvements in balance considering the BBS and center of pressure oscillation. Three studies found improvements in mobility, considering the Timed up and Go test, 30-second sit-to-stand test and the alternate step test. 2) Game development: VirtualTer was developed by a team of physiotherapists and computer scientists from Federal University of Rio Grande do Norte. The main objective of this serious game was to promote balance training for older adults in a motivating and representative

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environment. VirtualTer uses Kinect for motion capture in tasks involving stationary walk, lateral reaching, and go up and down steps, divided in 03 phases with different levels of difficulty. 3) Content Validity: The content of the game was validated by 11 specialists (45.5% physiotherapists and 54.5% science and technology professionals). The total CVI of the game was 0.8 and Cronbach's alpha coefficient was 0.924. 4) Pilot Study: Fifty older adults participated in the pilot study. VirtualTer group showed statistically significant within-group differences for eyes close test on CoP velocity (p = 0,04) and CoP total trajectory (p = 0,03) and both groups showed significant increase in BBS and SPPB. No between-group difference was observed. Virtualter had 75.2% of satisfaction according to SUS. Conclusion: Although there is a wide offer of digital games for rehabilitation, VirtualTer raised a discussion about the importance of multidisciplinarity in the development of this type of games. In addition, VirtualTer is a product with good usability and has a valid content, corresponding to a motivating technological tool suitable for training postural balance of older adults. Additional studies should be performed to investigate whether a longer period of intervention may influence on CoP changes.

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19 1. INTRODUÇÃO

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1.1 O envelhecimento

A população brasileira observa em seu contexto atual um crescente aumento nos índices de envelhecimento. Estima-se que a distribuição da população acima de 60 anos no Brasil amplie de 12% em 2015 para 29% em 2050 (ONU, 2015).

Esse aumento na longevidade tem sido atribuído aos avanços na medicina que compreendem desde aprimoramentos médicos até as políticas com foco em melhor saúde e qualidade de vida (Camarano, Kanso, & Fernandes, 2013). Por outro lado, a maior concentração de idosos imprime um novo perfil social em que comprometimentos associados à senilidade são frequentes, tais como: afecções neurológicas, cardiovasculares e musculoesqueléticas (van den Bogert, Pavol, & Grabiner, 2002).

O processo de envelhecimento decorre de uma série de alterações fisiológicas que modificam estrutura e função de vários sistemas biológicos, como por exemplo, do Sistema Nervoso Central (SNC), comprometendo a habilidade em processar sinais vestibulares, visuais e proprioceptivos. Além disso, o declínio na função cognitiva pode ser observado devido a alterações na estrutura e função do cérebro (Kirk-Sanchez; McGough, 2014). Diante da combinação de tais fatores, a manutenção do desempenho e independência funcional de idosos frente a demandas impostas pelas atividades de vida diária se tornam restritas (Papegaaij, Taube, Baudry, Otten, & Hortobágyi, 2014).

Mesmo com o declínio funcional inerente ao processo de envelhecimento, o cérebro de um idoso é capaz de promover modificações na sua estrutura ou função em resposta a algum tipo de estímulo externo. O exercício físico tem se mostrado uma ferramenta essencial para manter a integridade do funcionamento cerebral e o desempenho cognitivo de idosos por otimizar mecanismos neuroplásticos a partir da facilitação de sinapses (Kirk-Sanchez et al, 2014) que aumentam o recrutamento neural bilateral de áreas cerebrais, para manter a função cognitiva e a independência funcional do idoso (Park & Bischof, 2013).

1.2 O equilíbrio postural na funcionalidade de idosos

No decorrer do envelhecimento, algumas alterações sistêmicas podem prejudicar o controle postural. O declínio na acuidade visual diminui a capacidade de orientação espacial; já a diminuição do senso proprioceptivo acarreta em declínio na capacidade de percepção e precisão dos movimentos (Alfieri et al., 2010); e ainda, a lentidão das oscilações do centro de pressão (CoP) (Lockhart, Woldstad & Smith, 2015), comprometem a manutenção do equilíbrio estático e dinâmico do idoso (Souza, Paim, Imamura, & Alfieri, 2011).

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21 O controle postural é um mecanismo essencial para a manutenção da independência funcional de idosos, já que, uma vez comprometido, o risco de quedas aumenta (Stemplewski et al, 2012). O controle postural é caracterizado como o domínio da posição do corpo no espaço com o propósito tanto de orientação quanto de estabilidade dentro dos limites da base de apoio, garantindo o equilíbrio necessário para a realização de uma tarefa (Shumway-Cook & Woollacott, 2012). Dessa forma, a instabilidade postural ocorre quando o deslocamento do CoP nos eixos médio-lateral (ML) e ântero-posterior (AP) acontece fora da área delimitada pelas bordas externas dos pés, fazendo com que o corpo não consiga manter a sua posição sem alterar a base de suporte (Silveira, Matas, & Perracini, 2006).

Sob a ótica da mobilidade funcional de idosos, a instabilidade postural pode acarretar prejuízos em tarefas que envolvem alcance anterior ou lateral. Os deslocamentos do CoP nos eixos ML e AP são controlados por mecanismos diferentes, enquanto o deslocamento AP depende de estratégias de dorsiflexão e flexão-plantar, o deslocamento ML é controlado pela ação de adutores e abdutores do quadril (Wegen, Emmerik, & Riccio, 2002). A estabilidade do tronco é importante na função do equilíbrio e está relacionada a prevenção de quedas em idosos (Brauer, Burns, & Galley, 1999). Entretanto, por serem controlados por mecanismos biomecânicos distintos, instabilidades nos eixos ML e AP podem influenciar a função do equilíbrio de formas diferentes. Alguns estudos apontam a maior influência do controle postural no eixo ML, especialmente em episódios de quedas e instabilidade postural, ou seja, o controle postural ML se associa à identificação de idosos que caem (Brauer et al., 1999). Dessa forma, tarefas com alcance lateral envolvem o deslocamento do tronco no eixo ML e podem incentivar o treinamento do equilíbrio postural de idosos.

O desequilíbrio postural vem sendo apontado como uma das principais causas de dificuldade de mobilidade e casos de quedas entre os idosos (Maciel & Guerra, 2005). De acordo com Pedrosa et al (2009), atividades como caminhar, ao serem desempenhadas por idosos, exigem maior esforço muscular e gasto energético, levando a um declínio da função motora e independência. Logo, manter a integridade na função do equilíbrio durante o desempenho de tarefas motoras parece essencial para manutenção da capacidade funcional deste grupo etário (Wang & Skubic, 2010).

Ao considerar idosos com dificuldade de mobilidade, a marcha estacionária pode ser uma estratégia de treinamento muscular e cardiovascular em ambientes clínicos ou domiciliares. Rikli & Jones (1999) mostraram uma correlação moderada entre o teste de marcha estacionária de 2 minutos e o teste de caminhada de uma milha em esteira. Em um estudo mais recente, Frade et al (2019) desenvolveram um teste de marcha estacionária de 6

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22 minutos em ambiente virtual imersivo e interativo, com o intuito de estimular a participação de pacientes com limitações físicas.

Considerando a manutenção da mobilidade e independência do idoso, o ato de subir escadas é considerado uma das cinco atividades diárias em que a população idosa apresenta maior dificuldade em executar (Mustafaoʇlu, Unver, & Karatosun, 2015). Ainda segundo os mesmos autores, aproximadamente um terço dos idosos encontram-se em estado de sedentarismo por apresentarem dificuldades de enfrentar escadas em seu dia-a-dia. Além disso, o uso de escada é considerado pelos idosos, como a segunda maior causa de quedas, seguido da deambulação (Mustafaoʇlu et al., 2015). Embora subir e descer degraus seja um grande desafio arquitetônico para os idosos, esta tarefa vem sendo caracterizada como essencial para a execução de atividades de vida diária.

Diante da complexidade que envolve a manutenção do equilíbrio e mobilidade dos idosos, faz-se necessário a inserção de práticas terapêuticas que foquem no treinamento do equilíbrio associado ao alcance lateral, marcha estacionária e subida e descida de degraus. No entanto, diante do risco de queda que esse tipo de tarefa atrai, sugere-se o uso de ferramentas que configurem um ambiente seguro aos idosos durante a prática.

1.3 A Terapia Baseada na Realidade Virtual

Uma vez que o equilíbrio postural é prejudicado pelo envelhecimento, inúmeras abordagens terapêuticas têm priorizado a restauração ou manutenção do equilíbrio (Patterson et al., 2007), dentre as quais, destaca-se a terapia baseada na Realidade Virtual (RV).A RV caracteriza-se como uma experiência que simula um ambiente real no qual o usuário pode interagir com um cenário criado pelo jogo através do envolvimento de aspectos sensoriais, cognitivos, psicológicos e motores (Peñasco-Martín et al., 2010; Schultheis & Rizzo, 2001). Os benefícios provenientes da terapia com RV destacam-se por serem alcançados em práticas de tarefas em ambientes enriquecidos, complexos e com uma variedade de objetivos (Bavelier, Green, Pouget, & Schrater, 2012). Além disso, evidências sugerem que a RV teria influência na aprendizagem por meio da observação dos movimentos dos avatares na tela, combinando assim características que podem aumentar o potencial de treinamento (Saposnik et al., 2010). A observação da ação, por meio da ativação de neurônios-espelho, fornece feedbacks sobre padrões de movimento que favorecem a aprendizagem motora. Em ambientes virtuais, a observação da ação pode ocorrer por meio de tecnologias de captura de movimento que fazem com que o indivíduo visualize a interação dos seus próprios movimentos com objetos virtuais, proporcionando uma observação da qualidade do movimento. Além disso, o

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23 ambiente virtual ferece uma variedade de feedbacks visuais sobre posicionamento corporal no espaço (Levac & Sveistrup, 2014). Uma explicação para tais benefícios seria o fato de que em treinamentos com RV há uma intensificação na amplitude de canais multissensoriais (visão, audição, háptico, por exemplo) no tempo e espaço (Monteiro, 2011), levando assim a uma potencialização dos estímulos ofertados. Em paralelo, a mesma oferece ainda treinamento de redes corticais de forma a permitir um melhor processamento das aferências sensoriais recebidas pelo o sistema nervoso (Bavelier et al., 2012).

Levando em consideração ambientes terapêuticos no âmbito da reabilitação do equilíbrio em idosos, a RV surge como um recurso inovador proporcionando um plano terapêutico que envolve desafio, adesão e aprendizado. A RV proporciona ao paciente uma percepção sensorial mais realista, decorrente da interação tridimensional com o cenário gerado pelo jogo e a observação interativa dos movimentos do avatar (Lucca, 2009). Diante de tais recursos, os jogos digitais envolvem a constante autocorreção (S.-H. Cho et al., 2007), proporcionando ganhos clínicos e funcionais como a correção do equilíbrio e postura, melhoria da locomoção, da funcionalidade de membros superiores e inferiores e ainda, motivação para o paciente aderir ao tratamento fisioterapêutico (Albuquerque & Scalabrin, 2007).

Atualmente, a indústria de jogos vem desenvolvendo uma variedade de jogos digitais que utilizam os movimentos corporais como gatilho para interação com o cenário virtual – os chamados exergames que dentre os quais destacam-se o Nintendo Wii e o Xbox. Amplamente utilizados na atenção à saúde do idoso (Pedraza-Hueso, Martín-Calzón, Díaz-Pernas, & Martínez-Zarzuela, 2015), Gatica-Rojas et al (2014) relataram em seu estudo que ambientes virtuais gerados por vídeo games comerciais são amplamente interativos, geram grande ativação de sistemas visual, vestibular e proprioceptivo, além de apresentarem um ambiente lúdico e seguro. O usuário do Nintendo® Wii é representado por um avatar no ambiente virtual, que é controlado por interfaces periféricas como o controle remoto ou a Wii Balance Board (WBB). O controle remoto capta oscilações de aceleração e orientação, já a WBB, é composta por quatro células, que captam parâmetros de carga e ficam distribuídas em cada um dos quatro quadrantes da balança, de forma semelhante às plataformas de força, que avaliam e medem quantitativamente o equilíbrio (Rendon et al., 2012). Dessa forma, o software do Nintendo®_{Wii mensura e modula os movimentos do indivíduo a partir das} informações enviadas pelas interfaces, e são imediatamente transferidas ao avatar representado no cenário virtual, caracterizando os feedbacks gerados pelo sistema (Gatica-Rojas et al, 2014).

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24 Considerando a maior mobilidade do usuário durante a prática de jogos digitais, a Microsoft®, lançou no mercado o dispositivo Kinect, para ser utilizado juntamente com o console XBOX 360® ou XBOX one®, os quais fazem uma captura do movimento do usuário e exigem um controle maior do movimento realizado, visto que o jogador só tem êxito na tarefa se houver a realização adequada do padrão de movimento exigido pelo jogo. Assim, o Kinect permite maior mobilidade do paciente durante a execução de seus jogos pois a utilização de uma interface háptica torna-se desnecessária. O Kinect possui uma câmera filmadora RGB (Red, Green, Blue), iluminação infravermelha, processador e software próprios. Essas características permitem ao dispositivo o reconhecimento facial da pessoa que está em frente ao console, realiza o escaneamento do ambiente em três dimensões e tem a capacidade de rastrear 48 pontos do corpo do indivíduo, o que permite a localização das partes do corpo, das articulações e dos movimentos do indivíduo (Fernandes, 2011).

Em uma perspectiva de uso de jogos digitais de entretenimento em centros de Fisioterapia, faz-se necessário investigar as características dos jogos que podem determinar sua eficácia em um contexto terapêutico. Sabe-se que a quantidade e qualidade de feedback fornecido nos jogos digitais pode influenciar a motivação (Burke et al., 2010) e refletir na estratégia motora escolhida pelo paciente (Adamovich et al., 2009). Além disso, durante a interação com um ambiente virtual o individuo pode apresentar dificuldade em dosar a intensidade de atenção necessária durante a execução de um jogo, levando a um maior esforço cognitivo (Pacheco, Oliveira Rego, Campos, & Cavalcanti, 2017). Assim, é necessário que os jogos digitais sejam escolhidos ou desenvolvidos de acordo com as circunstâncias sensório-motoras e cognitivas do paciente.

1.4 O desenvolvimento de jogos sérios para a Fisioterapia

A maioria dos jogos digitais existentes não são desenvolvidos especificamente para indivíduos com disfunção motora, porém são usados em tratamento fisioterapêutico pois apresentam tarefas de caráter multimodal. Considerando os jogos comerciais utilizados na reabilitação motora, esses têm caminhado no sentido inverso ao universo de desenvolvimento de jogos, uma vez que apenas depois de disponibilizados ao mercado é que seu potencial para reabilitação é apontado e mesmo dotados de características interativas eles podem não refletir uma efetividade terapêutica, uma vez que não foram desenvolvidos para tal finalidade (Shah et al 2014). Um dos aspectos que pode justificar essa restrição ao uso de jogos digitais comerciais em pacientes com tais limitações motoras pode ser a falta da participação de

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25 fisioterapeutas ou demais profissionais da área da saúde no processo de desenvolvimento do jogo.

Isto posto, com o objetivo de promover a integração entre o conhecimento tecnológico e o clínico, jogos digitais voltados para a reabilitação vêm sendo amplamente difundidos. Jogos feitos para esse propósito são classificados como jogos sérios (Ritterfeld, Ute, Cody & Vorderer 2009), e os benefícios de seu uso para fins de engajamento em fisioterapia são conhecidos (Machado, Moraes, & Nunes, 2009). São considerados jogos sérios pois, seu objetivo vai além de apenas entreter. Os jogos sérios são baseados em três aspectos principais: 1) a imersão, que é o estado no qual o jogador consegue desenvolver experiências pessoais relevantes e profundo afeto pelo avatar (Desmet et al., 2015); 2) flow, que representa uma combinação de elementos de jogo, tais como concentração, desafio, controle, objetivos claros e feedback, que fazem com que um indivíduo vivencie uma determinada experiência simplesmente por ser gratificante (Sweetser & Wyeth, 2005); 3) identificação das necessidades específicas do jogador no que diz respeito a autonomia, diversão, fantasia ou desafio (Desmet et al., 2015). Estudos apontam os benefícios do uso de jogos sérios para a promoção da saúde, incluindo questões comportamentais, tratamento, prevenção e educação profissional. Além disso, Wiemeyer et al (2012) revelaram efeitos positivos no tempo de reação de idosos a partir do uso de jogos sérios.

Nesse sentido, embora a RV apresente grande potencial como uma alternativa complementar à terapia convencional e, apesar do surgimento de vários novos sistemas de reabilitação, existe uma lacuna entre o desenvolvimento desses jogos e a necessidade do paciente, o que pode refletir na efetividade e usabilidade do dispositivo desenvolvido (Shah et al., 2014). Assim, a RV ainda requer uma interação mais embasada entre a indústria, a academia e a prática clínica (Cirstea, Ptito, & Levin, 2006).

Considerando as alterações na mobilidade e equilíbrio postural advindos do envelhecimento e o desenvolvimento de jogos sérios para minimizar tais danos, uma equipe de fisioterapeutas e cientistas da computação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte desenvolveram um jogo sério chamado “VirtualTer”. O propósito deste jogo é estimular o equilíbrio postural em idosos em um ambiente motivador, desafiador e seguro, explorando cenários virtuais que requerem a execução de habilidades motoras que provocam o treinamento do equilíbrio estático e dinâmico, como a marcha estacionária, alcance lateral e subida e descida de degraus. O VirtualTer foi desenvolvido dentro de uma proposta de tecnologia personalizada de baixo-custo, que explora movimentos específicos que se não treinados, podem restringir a mobilidade e independência funcional de idosos, como por

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26 exemplo o treino de subida e descida de degrau (Mello et al., 2013). Além de aspectos motores, o estudo para a criação do VirtualTer também abordou a escolha do avatar, narrativa, feedbacks e progressão do jogo, mesclando as necessidades terapêuticas e atrativos lúdicos.

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27 2. JUSTIFICATIVA

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28 Diante do impacto que o envelhecimento provoca sobre a mobilidade e equilíbrio dos idosos, ressalta-se o imprescindível papel da fisioterapia, visando promover uma melhor qualidade de vida e funcionalidade a estes indivíduos. Desta maneira, a fisioterapia vem acompanhando o desenvolvimento tecnológico em busca de novas estratégias cada vez mais eficazes, a fim de minimizar os efeitos deletérios do processo de envelhecimento e estimular os aspectos cognitivos e motores desta população. Segundo Jones et al (2011), aproximadamente um terço dos idosos caem uma vez por ano e metade cai novamente no ano seguinte. Assim, manter a integridade na função do equilíbrio a partir da execução de tarefas motoras em ambientes controlados e seguros como os ambientes virtuais parece essencial para manutenção da capacidade funcional dos idosos. O uso de jogos digitais tem auxiliado o processo de reabilitação por fornecer um ambiente desafiador e motivador. Entretanto, sua utilização carece de comprovações científicas fortes, apesar da sua ampla utilização em centros de reabilitação com os mais variados enfoques.

Apesar de algumas categorias de jogos sérios estarem disponíveis para aquisição ou download, a maioria não apresenta especificidade para as individualidades dos pacientes ou terapeutas, necessitando de adequações e adaptações para a realidade física, social e cultural dos usuários. Dessa forma, torna-se necessário o constante desenvolvimento e apropriação dessa tecnologia, possibilitando o avanço no crescimento científico e nas habilidades computacionais de programação dentro da perspectiva da reabilitação.

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29 3. OBJETIVOS

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3.1 Objetivo Geral

Desenvolver e testar um jogo digital voltado para reabilitação do equilíbrio postural de idosos.

3.2 Objetivos Específicos

• Desenvolver uma Revisão Sistemática com o intuito de avaliar evidências de ensaios clínicos controlados e randomizados sobre a eficácia dos jogos sérios e jogos comerciais no equilíbrio de idosos

• Desenvolver um jogo digital baseado em captura de movimento de membros inferiores e superiores, que explore marcha estacionária, subida e descida de degrau e alcance lateral.

• Realizar a validação do conteúdo do jogo.

• Verificar o efeito do jogo digital no equilíbrio postural e desempenho físico de idosos e analisar o nível de satisfação desses indivíduos em relação a usabilidade do jogo digital desenvolvido.

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31 4. MATERIAIS E MÉTODOS

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4.1 Aspectos Éticos

O estudo foi realizado dentro das normas do Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (parecer de número 2.628.749) e de acordo com a resolução 466/12 do Conselho Nacional de Saúde. Todos os participantes envolvidos na pesquisa foram orientados a assinarem o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido – TCLE, autorizando sua participação voluntária.

4.2 Delineamento e local do estudo

O projeto de pesquisa foi composto por quatro tipos de modalidades integradas: 1) Revisão Sistemática; 2) Desenvolvimento do jogo digital para treinamento de equilíbrio postural, com finalidade de criação. 3) Validação de um modelo de utilidade e 3) Estudo piloto do tipo experimental. O jogo digital proposto neste estudo foi desenvolvido em parceria entre o Laboratório de Realidade Virtual, localizado no Departamento de Fisioterapia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), e o Laboratório de Tecnologias Educacionais, Assistivas e Multimídia (TEAM) da Escola de Ciências e Tecnologias da UFRN. As etapas de elaboração ocorreram no TEAM, já a etapa de validação e do estudo piloto ocorram no Laboratório de Realidade Virtual, situado no Departamendo de Fisioterapia no campus central da Instituição. Dessa forma, o desenvolvimento deste jogo respeitou as seguintes etapas (Figura 01):

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Figura 1. Fluxograma das etapas do estudo Fonte: elaborado pela autora

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4.3 Revisão Sistemática

A revisão sistemática apresentada nestesta tese foi conduzida seguindo as recomendações do Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) para revisões sistemáticas. A estratégia PICO (participantes, intervenções, comparações e desfechos) foi utilizada para selecionar os estudos, sendo incluídos ensaios clínicos controlados e aleatorizados que utilizou exergames para melhorar a mobilidade ou o equilíbrio de idosos sem condições neurológicas como AVC, doença de Parkinson. O efeito do exergame comparado a nenhuma intervenção, ou educação em saúde, ou exercícios cognitivos sem atividade física. Foram excluídos os estudos realizados com idosos residentes em instituições de longa permanência, ou que combinaram exergame e exercícios convencionais no grupo experimental ou que o grupo controle fosse ativo. A descrição detalhada da estrutura metodológica desta revisão sistemária encontra-se no tópico 5.1 desta tese.

4.4 Elaboração do protótipo

O jogo digital proposto foi desenvolvido baseado no sistema de captura de movimento do Kinect (Figura 2), dispositivo do sistema do vídeo game Xbox. A execução do jogo seguiu os princípios da metodologia ágil Scrum (Jeff Sutherland, 2016) e seu desenvolvimento adotou o princípio da prototipagem evolutiva (Pressman & Maxim, 2016).

O jogo foi traçado a partir da criação de cenário e narrativa idealizados para que o idoso pudesse executar comandos motores que priorizassem o treinamento do equilíbrio postural. Dessa forma, foi possível determinar metas terapêuticas relacionadas ao equilíbrio dinâmico a partir da execução dos seguintes movimentos: marcha estacionária; subida e descida de degrau; alcance funcional lateral.

Do ponto de vista terapêutico, o jogo considerou aspectos de variabilidade da prática sendo desenvolvidas diferentes fases, além da oferta de feedback e atenção as características dos cenários de forma que eles pudessem representar ambientes conhecidos pelos idosos, promovendo assim uma validade ecológica dos cenários.

Figura 2 – Kinect – versão 01 Fonte: Xbox.com

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35 4.4.1 Definição dos limites de estabilidade durante o jogo

Para determinar o deslocamento lateral máximo durante a tarefa de alcance no jogo, foi necessário realizar um estudo prévio com 20 idosos com o objetivo de estabelecer valores de referência para o limite máximo do alcance lateral com inclinação de tronco sem oferecer risco ao paciente. Ou seja, a partir deste estudo foi possível determinar a distância entre o avatar e os objetos virtuais capturados no momento do alcance lateral.

Foram recrutados, por conveniência, idosos residentes na cidade de Natal – Rio Grande do Norte ou região metropolitana. Os participantes foram esclarecidos a respeito da avaliação, aceitaram participar e assinaram o TCLE (Apêndice 1). Participaram desta etapa idosos com idade entre 60 e 75 anos; com capacidade de compreender e obedecer a comandos motores simples; que apresentavam boa função de equilíbrio e desempenho físico, avaliados respectivamente pela Escala de Equilíbrio de Berg (EEB) maior ou igual a 46 pontos (Anexo I) e pela Short Physical Performance Battery (SPPB) igual ou maior que 09 (Anexo II).

A avaliação foi realizada em uma única sessão de atendimento, na qual inicialmente o idoso respondeu questionamentos sobre sua condição geral de saúde. Em seguida, o Teste de Alcance Lateral (TAL) foi utilizado para analisar habilidade de controlar o corpo na direção do alcance médio-lateral, mensurando o limite de instabilidade na posição em pé. O TAL configura-se como uma estratégia de baixo custo e fácil aplicabilidade. Para execução do TAL, os indivíduos permaneceram em pé, descalços, com a região dorsal paralela à parede. Uma fita métrica foi posicionada na parede e ajustada de acordo com a altura de cada indivíduo, tendo como ponto de referência o acrômio. Foi solicitado o movimento de abdução do braço a 90 graus com cotovelo estendido, punho e dedos na posição neutra. A medida inicial correspondeu à posição da extremidade do terceiro dedo na fita métrica. O indivíduo foi instruído a deixar o braço oposto ao da avaliação ao longo do corpo e realizar a inclinação lateral de tronco máxima do membro avaliado, sem fletir os joelhos, rodar ou fletir o tronco ou remover o pé do solo (Brauer et al., 1999; Silveira et al., 2006). Foi executada a avaliação bilateral e os resultados foram expressos em centímetros.

4.4.2 Definição da altura dos degraus

O Kinect realiza o rastreamento de diversos pontos articulares distribuídos em um mapeamento do esqueleto do usuário, onde cada ponto articular é disponibilizado através de coordenadas X, Y e Z para localização da posição tridimensional por meio dos sensores. Esses sensores captam cada pixel e associam com as partes do corpo (figura 3). A detecção de diferentes tipos e tamanhos físicos depende de uma rede neural artificial chamada Motion

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36 Capture que processa as informações do ambiente e integra com a disposição dos pontos anatômicos para tornar o reconhecimento do esqueleto mais preciso. Para o VirtualTer determinar a marcha estacionária foi utilizado como ponto de referência o movimento da articulação do joelho e para a subida e descida do degrau utilizou-se como ponto de referência a movimentação na altura do ponto da coluna torácica.

Figura 3: Leitura dos pontos articulares por meio da profundidade por pixel Fonte: Shotton J et al (2011)

Segundo recomendações da Microsoft, para a captura adequada, o usuário deve estar dentro do campo de visão das câmeras que compreendem a profundidade de 0,8 a 4 metros e ângulo de abertura vertical de 43 graus (Paula, 2011; Shotton J, Fitzgibbon A, 2011; Zhang, 2012). A grande maioria dos jogos que utilizam o Kinect envolvem movimentos corporais que não exigem um deslocamento do indivíduo no espaço (De Oliveira et al., 2013; Mugueta-Aguinaga & Garcia-Zapirain, 2017; Sato, Kuroki, Saiki, & Nagatomi, 2015). Já o jogo proposto neste estudo considera um deslocamento espacial no sentido superior (ao subir os steps) e no sentido anterior (ao deslocar-se em direção a tela) a cada vez que um step é ultrapassado (figura 4). Entretanto, essa variação nos pontos de referência articular dificulta o mapeamento do esqueleto virtual na execução do jogo. Por isso, Alves (2018) desenvolveu um estudo prévio para calcular a área de cobertura da câmera do Kinect considerando a presença de steps no jogo (Figura 4), sendo determinado que o jogo apresentasse no máximo 2 steps de 11,5cm.

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37

Figura 4: Direção dos deslocamentos realizados no jogo Fonte: Arquivo da autora.

4.4.3 Validação de conteúdo do jogo

A fim de aprimorar o VirtualTer sob o ponto de vista biomecânico e gráfico, 11 juízes especialistas (6 profissionais da ciência da computação e áreas afins e 5 fisioterapeutas) foram convidados a participarem desta etapa do estudo, que foi baseada na metodologia proposta por De Oliveira et al. (2013), que objetiva examinar uma ferramenta tecnológica de acordo com a funcionalidade, grau de aceitação, demandas e limitações para aprimoramentos. Os juízes foram recrutados de acordo com o Modelo de Fehring (56) adaptado para fisioterapeutas e profissionais da ciência da computação e áreas afins, conforme descrito no quadro 1. Foram aceitos no estudo, aqueles profissionais cuja pontuação foi maior ou igual a 6.

Quadro 1. Critérios de seleção de Fisioterapeutas e Profissionais da ciência da computação e áreas afins adaptados dos Critérios de Fehring.

Critérios de seleção para Fisioterapeutas

Critérios de seleção para Profissionais da ciência da computação e áreas afins

Pontos

Ser Mestre em Fisioterapia ou em área correlata

Ser Mestre em Engenharia ou em área correlata

4

Ser Mestre em Fisioterapia com dissertação sobre saúde do idoso ou terapia baseada na Realidade Virtual

Ser Mestre em Engenharia com dissertação sobre aplicação de games na área da saúde, realidade virtual ou programação de games

(39)

38 Ter pesquisas publicadas sobre Terapia

baseada na Realidade Virtual ou na saúde do idoso

Ter pesquisas publicadas sobre aplicação de games na área da saúde, realidade virtual ou programação de games

2

Ter Doutorado na área da gerontologia ou neurorreabilitação

Ter Doutorado na área da aplicação de games na área da saúde, realidade virtual ou programação de games

2

Ter artigo publicado sobre saúde do idoso ou em Realidade Virtual

Ter artigo publicado sobre aplicação de games na área da saúde, realidade virtual ou programação de games

2

Ter prática clínica recente em saúde do idoso ou em Realidade Virtual

Ter prática profissional recente em aplicação de games na área da saúde, realidade virtual ou programação de games.

1

Ter capacitação (especialização) em saúde do idoso ou neurorreabilitação

Ter capacitação (especialização) em aplicação de games na área da saúde, realidade virtual ou programação de games.

2

Total: Total:

Para validação do conteúdo do jogo, foi empregada a técnica Delphi. Esta técnica permite que os especialistas expressem suas opiniões sobre o jogo considerando suas respectivas áreas de interesse. Para isto, os juízes utilizaram instrumento de dimensões da validação de conteúdo do jogo (DVC-VirtualTer - Apêndice 02) e a System Usability Scale (SUS – Anexo V). O instrumento engloba seis dimensões: objetivos, conteúdo, relevância, adesão, motivação e termos técnicos – com opções de respostas apresentando variação de 1 a 4 pontos, sendo: 1 – insatisfatório (irrelevante), 2 – regular (pouco claro), 3 – bom (bastante claro) e 4 – muito bom (extremamente relevante). Inicialmente, os juízes foram orientados a assinar o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE 2 – Apêndice 03). Em seguida, executaram o jogo quantas vezes lhes foram necessárias para julgar e definir a validade do conteúdo avaliado. A partir da validação foi possível o desenvolvimento do produto amparado pelas respostas de especialistas a partir da obtenção do consenso de opiniões (57), levando assim à finalização do jogo digital que atende as demandas gráficas e fisioterapêuticas necessárias.

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39 A escala SUS permite uma avaliação subjetiva simples da usabilidade (efetividade, eficiência e satisfação) de produtos, serviços, software, hardware, websites e aplicações de interfaces. A escala apresenta 10 itens, com 5 opções de respostas em uma escala Likert (discordo totalmente a concordo totalmente) podendo chegar a um índice de satisfação que varia de 0 à 100.

4.4.4 Estudo Piloto

Delineamento

Após o desenvolvimento, validação e aprimoramento, o jogo foi testado com a sua população-alvo dentro de um estudo piloto com protocolo breve para treinamento de equilíbrio. O objetivo desta etapa foi investigar a usabilidade do jogo e suas repercussões sobre o controle postural dos idosos, considerando uma abordagem experimental.

Seleção da amostra

50 idosos participaram desta etapa do estudo. Os participantes foram recrutados por conveniência a partir de grupos de idosos estruturados pela própria UFRN. Foi selecionada uma amostra aleatória cujos idosos foram alocados de forma randomizada no grupo controle ou grupo experimental.

Critérios de Inclusão

• Idade a partir de 60 anos;

• Não possuir histórico de crises convulsivas nos últimos 6 meses; • Não possuir déficit visual ou auditivo não corrigidos;

• Capacidade de responder aos instrumentos de avaliação, compreender e obedecer a comandos motores simples;

• Ausência de patologias associadas (Ex: Doença de Parkinson, Doença de Alzheimer, AVC) ou alterações ortopédicas que limitassem a estabilidade postural e interfiram na execução do jogo;

Critérios de Exclusão

• Não adaptação à prática dos exercícios propostos em ambos os grupos; • Apresentação de descompensações na pressão arterial sistêmica;

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40 • Recusar ou não completar algum procedimento do estudo ou ainda requisitar

voluntariamente a exclusão; Instrumentos de avaliação

a) Avaliação Gerontológica

Os dados pessoais, demográficos, antropométricos e clínicos dos idosos como gênero, idade, presença de comorbidades e histórico de quedas foram avaliados por meio da Ficha de Avaliação Fisioterapêutica em Geriatria (Apêndice 4).

b) Avaliação da Função Cognitiva

A função cognitiva foi avaliada através da versão brasileira do Montreal Cognitive Assessment (MoCA - Anexo III). Trata-se de um instrumento desenvolvido para rastrear comprometimento cognitivo leve. O MoCA, validado para população brasileira em 2009 (58), é constituído por um protocolo cujo tempo de aplicação é de aproximadamente 10 minutos. Com uma pontuação máxima de 30 pontos, o MoCA avalia oito domínios cognitivos: Função executiva; capacidade visuo-espacial; memória; atenção; concentração; memória de trabalho; linguagem e orientação (59). A função cognitiva foi considerada normal se o participante apresentasse escore de no mínimo 25 pontos.

c) Avaliação do Desempenho Físico

O desempenho físico do idoso foi avaliado pela Short Physical Performance Battery (SPPB – Anexo II). Trata-se de um instrumento composto por três testes que avaliam, respectivamente, o equilíbrio estático em pé, a velocidade da marcha em passo habitual, medida em dois tempos em determinado percurso de ida e volta e, indiretamente, a força muscular dos membros inferiores por meio do movimento de levantar-se da cadeira e sentar-se nela cinco vezes consentar-secutivas e sentar-sem o auxílio dos membros superiores. O teste foi validado para a população brasileira por Nakano, Diogo, & Filho (2007). A pontuação para cada teste varia numa escala de zero (pior desempenho) a quatro pontos (melhor desempenho). O escore total da SPPB é obtido pela soma das pontuações de cada teste, variando de zero (pior desempenho) a 12 pontos (melhor desempenho). O resultado pode receber a seguinte graduação: 0 a 3 pontos (incapacidade ou desempenho muito ruim); 4 a 6 pontos (baixo desempenho); 7 a 9 pontos (moderado desempenho); 10 a 12 pontos (bom desempenho).

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41 d) Avaliação objetiva do Equilíbrio Postural

Para mensuração objetiva do equilíbrio foi utilizada a Plataforma de Força Bertec® modelo 4060 com dimensões 40 x 60cm, conectada a um amplificador externo (modelo AM651X). Esta plataforma de força consiste em uma placa sob a qual estão arranjados quatro sensores que medem componentes de força nas direções ântero-posterior, médio-lateral e vertical. A plataforma é sincronizada ao software Qualisys Track Manager, que permite a análise dos desfechos relacionados ao equilíbrio postural.

No protocolo de avaliação, o idoso permaneceu imóvel sobre a plataforma em quatro condições diferentes: superfície estável com olhos abertos por 35 segundos, superfície estável com olhos fechados por 35 segundos, apoio unipodal direito e esquerdo por 10 segundos. Para cada condição de teste foram realizadas 3 tentativas.

Figura 3 – Plataforma de Força - Bertec® Fonte: Arquivo da autora

e) Avaliação subjetiva do Equilíbrio Postural

A avaliação do equilíbrio foi realizada por meio da Escala de Equilíbrio de Berg (EEB – Anexo I) que investiga quantitativamente a habilidade dos pacientes de manter o equilíbrio e o controle postural durante a execução de atividades funcionais diárias. Esta escala baseia-se em 14 itens comuns da vida diária, tais como alcançar, girar, transferir-baseia-se, permanecer em pé e levantar-se. A pontuação máxima que poderá ser alcançada será 56 pontos, de forma que quanto maior o escore, melhor o equilíbrio do indivíduo avaliado (61).

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42 f) Avaliação da usabilidade do jogo

Ao final De todo o protocolo de intervenção, para testar a usabilidade do jogo entre os idosos que o executaram, foi utilizado o instrumento System Usability Scale (SUS). Desenvolvido em 1986, o SUS permite uma avaliação subjetiva simples da usabilidade (efetividade, eficiência e satisfação) de produtos, serviços, software, hardware, websites e aplicações de interfaces (Brooke, 1996; Vaziri et al., 2016). O SUS é um questionário traduzido e validado para o português (Brooke, 1996; Tenório, Cohrs, Sdepnian, Pisa, & Marin, 2010; Vaziri et al., 2016) que oferece uma visão global do usuário em relação ao sistema, permitindo o reconhecimento de componentes de qualidade indicados pela facilidade de aprendizagem, eficiência, facilidade de memorização, minimização dos erros e satisfação (65). A capacidade de aprendizagem está relacionada com a facilidade em utilizar o sistema pela primeira vez. A rapidez para executar as tarefas se configura como elemento da eficiência; a memorização corresponde ao processo de lembrar-se como utilizar o sistema após um tempo de desuso. A satisfação está relacionada com o design agradável do sistema e a minimização dos erros se configura como a ausência de erros apresentados pelo sistema (65). As afirmações dos itens da escala buscam mapear a usabilidade de um sistema alternando significados positivos e negativos. A escala apresenta 10 itens, com 5 opções de respostas em uma escala Likert variando entre “discordo totalmente” e “concordo totalmente”. A pontuação final é chamada de índice de satisfação, podendo variar entre 0 e 100. O cálculo se dá por meio da soma das contribuições individuais de cada item, com peso de 1 a 5 pontos de acordo com o nível de concordância do participante (Brooke, 1996; Vaziri et al., 2016). Os itens ímpares das respostas do usuário deverão ter seu valor subtraído de 1, já os itens pares devem ser subtraídos de 5. Posteriormente, os valores finais dos escores devem ser somados e multiplicados por 2.5, gerando assim o índice de satisfação do usuário (Boucinha & Tarouco, 2013; Brooke, 1996).

Procedimentos de avaliação para o estudo piloto

A avaliação inicial ocorreu um dia antes do início das intervenções. Inicialmente, todos os pesquisadores envolvidos no estudo foram previamente treinados para execução dos procedimentos de avaliação. Após os participantes receberem instruções sobre os procedimentos da pesquisa, eles assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE 3 – Apêndice 05). Os indivíduos foram submetidos a uma avaliação inicial com um avaliador cego utilizando o questionário de avaliação gerontológica, MoCa, SPPB, EEB e

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43 Plataforma de Força. Os participantes foram reavaliados no dia seguinte ao último dia de intervenção com os seguintes instrumentos: SPPB, EEB e Plataforma de Força.

Procedimentos de intervenção do estudo piloto

O protocolo de intervenção teve duração de duas semanas e frequência de três dias por semana, totalizando seis encontros, com duração total de 20 minutos por sessão: 5 minutos iniciais para aferição de sinais vitais, seguidos de 15 minutos de treinamento com o jogo desenvolvido.

No primeiro dia de intervenção, cada participante realizou uma primeira tentativa do jogo com objetivo de se adaptar e se ambientar à tarefa. Dessa forma, o tempo de prática e registro do desempenho do participante foi contabilizado a partir da segunda tentativa do jogo. Intervalos para repouso e aferição de sinais ocorreram de acordo com a necessidade individual do paciente.

Os pacientes que foram alocados no grupo controle receberam uma cartilha com exercícios para equilíbrio baseado no protocolo OTAGO (66) (Anexo IV) e foram contactados por telefone, uma vez na primeira semana e uma segunda vez na semana seguinte, para serem incentivados a realizarem os exercícios da cartilha com a mesma frequência que os participantes do grupo experimental realizaram a intervenção com o jogo. Além dos protocolos de avaliação descritos, os participantes do grupo experimental responderam ao questionário System Usability Scale (Anexo V), no último dia de intervenção com o intuito de investigar a usabilidade do jogo sob o ponto de vista do paciente.

4.5 Análise dos dados

A análise dos dados será dividida por artigos, de acordo com a apresentação dos resultados:

(Artigo 01): Effectiveness of exergames for improving mobility and balance in older adults: A systematic review

Dada a considerável heterogeneidade metodológica dos estudos incluídos, alguns deles não puderam ser analisados meio de metanálise, portanto, os resultados foram inicalmente apresentados por uma síntese descritiva. A síntese descritiva foi realizada por dois revisores (TP e CM) e foi apresentada em tabelas de caracterização considerando a estratégia PICO. Para os estudos que foram incluídos na meta-análise foi utilizada a média da diferença para o teste TUG e Berg Balance Scale (95%IC) e média da diferença padronizada para a

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44 oscilação do Centro de Pressão. Utilizamos o software Review Manager 5.3 para calcular os efeitos do tratamento. A heterogeneidade dos resultados dos ensaios foi calculada com a aplicação do teste Chi² (com um valor de P de 0,10 para indicar significância estatística) e com a aplicação da estatística I². Consideramos a estatística I² com valor de 50% um nível moderado de heterogeneidade. Os dados foram apresentados gráficos de floresta, considerando um modelo de efeito fixo para determinar os efeitos da intervenção.

(Artigo 02): Development of a serious game (VirtualTer) for postural balance rehabilitation A estatística descritiva foi utilizada para caracterizar a amostra por meio das medidas de tendência central e dispersão. Os dados referentes ao desenvolvimento do jogo foram apresentados de forma descritiva em sessões subdividas em: game narrative and navegation; exergaming: stationary walk and steps overcoming; exergaming: lateral reaching; game feedbacks and game progression.

(Artigo 03): VirtualTer: Digital serious game validity strategies for rehabilitation of postural balance in older adults.

Os dados foram armazenados e analisados pelo programa Statistical Package for the Social Sciences – SPSS. A estatística descritiva foi utilizada para caracterizar a amostra. Foram considerados válidos, os itens do instrumento intitulado “Domínio de Validação de Conteúdo do VirtualTer” com mais de 80% de concordância entre os juízes (Índice de Validade de Conteúdo (IVC) ≥ 0,8 (67). Para calcular o IVC de cada dimensão do instrumento, foi realizado a soma de todas as respostas obtidas categorizadas em 3 e 4 e divisão do resultado pelo número total de respostas (67,68), de acordo com a fórmula a seguir:

𝐼𝑉𝐶 = 𝑁º 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎𝑠 3 𝑒 4 ÷ 𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎𝑠

Foi utilizado o teste exato de distribuição binominal para estimar a confiabilidade estatística do IVC de cada item. O coeficiente de Alpha de Cronbach foi aplicado para análise da consistência interna da opinião dos juízes em cada dimensão com um valor mínimo aceitável de 0,7 (67). Foi realizada a análise descritiva das sugestões e comentários dos juízes de modo a nortear as adequações necessárias para aperfeiçoamento do jogo.

(Artigo 04): A pilot two-week randomized controlled trial with a serious game for postural balance training: VirtualTer: