DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA TRIDIMENSIONAL PARA AUXILIO NO TRATAMENTO
DE PACIENTES COM PARALISIA CEREBRAL
Alessandra Bussador1, Jorge Aikes Junior1, L´ıvia Willemann Peres2,
Felipe C´esar da Costa Calori1,Jo˜ao Vitor Lucas Pinotti1, Jos´e Leandro Porto Targ˜ao1, Leonardo Diniz de Lima1, Rafael Augusto Alflen1
1Curso de Ciˆencia da Computac¸˜ao da Faculdade Anglo-Americano Av. Paran´a - 5661 - Vila A – Foz do Iguac¸u – PR – Brazil
2Curso de Fisioterapia da Faculdade Anglo-Americano
{alessandra, livia}@anglofoz.com.br,jorgeaikes@gmail.com, {felipecalori92,roxdrumer}@gmail.com,
{jlptargao, leo diniz , rafaelalflen}@hotmail.com
Abstract. The Game Therapy, use of games on treatments is becoming more present, so that it is increasingly common to hear about treatments that use games. The physical therapy sessions for patients with cerebral palsy can be- come repetitive and hence tiresome. Thus the Game Therapy can bring a new cheer sessions. This project aims to build a game that assists physical therapists Durantes physical therapy sessions for patients with cerebral palsy, so that the game adapts to the movements performed during the sessions, facilitating the work of the physiotherapist.
Resumo. A Gameterapia, utilizac¸˜ao de jogos em tratamentos, est´a se tornando cada vez mais presente, de modo, que est´a cada vez mais comum ouvir sobre tratamentos que utilizam jogos. As sess˜oes de fisioterapia para pacientes com paralisia cerebral pode ser tornar repetitiva e, consequentemente, cansativa.
Dessa forma a Gameterapia pode trazer um novo est´ımulo as sess˜oes. Este pro- jeto visa construir um jogo que auxilie os fisioterapeutas durantes as sess˜oes de fisioterapia de pacientes com paralisia cerebral, de modo que o jogo se adapte aos movimentos executados durante as sess˜oes, facilitando o trabalho do fisio- terapeuta.
1. Introduc¸˜ao
A paralisia cerebral (PC) ´e um termo utilizado para denominar um grupo de condic¸˜oes caracterizadas essencialmente por disfunc¸˜oes motoras, muitas vezes associadas a d´eficits sensoriais e cognitivos, decorrente de uma les˜ao n˜ao-progressiva, mas mut´avel, do enc´efalo durante o seu desenvolvimento e maturac¸˜ao estrutural e funcional, uma les˜ao no sistema nervoso durante o nascimento e nos primeiros meses de lactˆancia podendo ocasionar dist´urbios da postura e do movimento.
As alterac¸˜oes e o grau de acometimento dependem das ´areas do Sistema Ner- voso Central afetadas e da extens˜ao da les˜ao, sendo que, normalmente, se manifestam
com padr˜oes espec´ıficos de postura e de movimentos que podem comprometer o desem- penho funcional das crianc¸as [Mancini et al. 2004]. Os dist´urbios motores podem estar associados a outros comprometimentos como alterac¸˜oes visuais, epilepsia, desnutric¸˜ao, comprometimento cognitivo, transtorno de comportamento, alterac¸˜oes na linguagem, no aprendizado [Fernandes et al. 2007].
No que se refere `a distribuic¸˜ao da topografia da les˜ao, a PC do tipo esp´astica pode ser: Quadripar´etica (quatro membros acometidos), dipar´etica (os membros superiores menos acometidos que os inferiores) ou hemipar´etica (acometendo o membro superior e inferior de um hemicorpo) [Levitti 2001].
A diparesia ocorre em 10 a 30% dos pacientes com PC, e trata-se de um com- prometimento dos membros inferiores, comumente evidenciando uma acentuada hiper- tonia dos adutores, que configura em alguns doentes o aspecto semiol´ogico denominado s´ındrome de Little (postura com cruzamento dos membros inferiores e marcha “em te- soura”). H´a diferentes gradac¸˜oes quanto `a intensidade do dist´urbio, podendo ser pouco afetado, tendo recuperac¸˜ao e bom progn´ostico, adaptando-se `a vida di´aria, enquanto ou- tros n˜ao evoluem para um progn´ostico satisfat´orio, apresentando graves limitac¸˜oes funci- onais [LIANZA and BARON 2004].
A quadriparesia esp´astica ´e a forma mais grave de PC e acomete os lactentes a termo, que em geral s˜ao pequenos, afetando todo o corpo da crianc¸a, no entanto sua identificac¸˜ao precoce encontra-se prejudicada, j´a que geralmente, uma importante hipo- tonia antecede o quadro de espasticidade. Os tetrapar´eticos apresentam alterac¸˜ao global de tˆonus muscular, diminuic¸˜ao da motricidade espontˆanea e da mobilidade articular, pro- piciando o surgimento de deformidades [LEITE and PRADO 2004].
A intervenc¸˜ao fisioterapˆeutica em neurologia infantil ´e frequentemente condu- zida a partir da relac¸˜ao entre a postura e o movimento da crianc¸a. O controle postural
´e respons´avel pela resistˆencia `a ac¸˜ao da gravidade e pela manutenc¸˜ao do equil´ıbrio do corpo durante os movimentos volunt´arios que exigem estabilidade de membros, tronco e corpo [Campos and Santos 2005].
O atendimento fisioterapˆeutico sempre deve levar em considerac¸˜ao as etapas do desenvolvimento motor normal, utilizando v´arios tipos de estimulac¸˜ao sensitiva e senso- rial, haja vista que este tipo de desenvolvimento depende da tarefa e das exigˆencias do ambiente, havendo, portanto, a necessidade de manter estreitas relac¸˜oes com o desenvol- vimento visual, cognitivo e da fala. Dessa forma, o comportamento da crianc¸a se modi- fica, tornando-se mais intencional `a medida que se processa a maturac¸˜ao do seu sistema nervoso [Shepherd 1996].
A fisioterapia parte do conceito que o c´erebro ´e capaz de alterar sua estrutura e func¸˜ao atrav´es da neuroplasticidade e aprendizado motor, encontrando formas alterna- tivas para movimentos mais eficientes. As experiˆencias ambientais desempenham um func¸˜ao importante na formac¸˜ao de redes neurais. Esse processo, entretanto, ´e definido pelo potencial neurol´ogico de cada crianc¸a. Crianc¸as com les˜ao cerebral podem encontrar meios alternativos para realizar func¸˜oes motoras de acordo com seu potencial. Posturas diferentes e movimentos adaptativos podem proporcionar maior estabilidade e funciona- lidade, com menor gasto energ´etico, sendo assim, a intervenc¸˜ao deve objetivar a melhora de desempenho da crianc¸a nas atividades de vida di´aria - AVDS [BRAGA & JUNIOR,
2008].
Muitas vezes sess˜oes de fisioterapia podem ser consideradas repetitivas ou mon´otonas do ponto de vista do paciente. A gameterapia ajuda a mudar esse cen´ario, uma vez que chama a atenc¸˜ao, pelo fato de trabalhar com meio interativos que visam uma abordagem l´udica.
A interac¸˜ao entre os jogos e a fisioterapia pode ser realizada atrav´es de v´arios consoles, por´em, o mais importante ´e o poder de trazer um ˆanimo a mais para as sess˜oes de fisioterapia, principalmente para as crianc¸as, que se divertem enquanto se reabilitam.
Dessa maneira, a gameterapia tem trazido grande ajuda para o fisioterapeuta, pois se tem mais um incentivo para que o paciente comparec¸am para as sess˜oes.
2. O Projeto
O projeto tem como objetivo base desenvolver uma plataforma tridimensional que auxi- lie o fisioterapeuta durante as sess˜oes de fisioterapia de pacientes com paralisia cerebral.
Em outras palavras o projeto pretende desenvolver um jogo que ser´a utilizado pelo fisio- terapeuta durante as sess˜oes de fisioterapia, de modo que as sess˜oes possam trazer novo estimulo durante o tratamento do paciente.
J´a n˜ao ´e t˜ao raro o uso de jogos durante o tratamento fisioterapˆeutico. Entretanto, os fisioterapeutas devem adaptar o jogo `as sess˜oes, ou seja, os movimentos desejados devem ser adaptados dentro o jogo, ou encontrar algum jogo que se adapte as sess˜oes de fisioterapia.
A proposta do jogo desenvolvido ´e se adaptar aos movimentos desejados pelo fisioterapeuta, de modo a facilitar as sess˜oes de fisioterapia.
3. Desenvolvimento do Prot´otipo
Neste projeto ser´a utilizada a ferramenta Unity 3D1 juntamente com o Kinect2 para a elaborac¸˜ao de um jogo que servir´a de auxilio na fisioterapia de pacientes com paralisia cerebral.
O Unity3D ´e uma ferramenta muito utilizada no desenvolvimento de ambientes gr´aficos, tanto para jogos, como para animac¸˜oes. Com ele ´e poss´ıvel trabalhar com ambi- entes 2D (bidimensional - 2 Dimens˜oes) e/ou 3D (tridimensional - 3 Dimens˜oes).
Para o desenvolvimento de ambientes ´e poss´ıvel utilizar algumas linguagens de programac¸˜ao: Boo, C]e JavaScript. Para isso Unity 3D possui um editor integrado para a manipulac¸˜ao de scripts, o MonoDevelop [Ramos and Francesconi 2012].
Tamb´em ´e poss´ıvel importar modelos 2D/3D de outros softwares, como o Blen- der3 ou Est´udio Max4. Entre as principais extens˜oes suportadas est˜ao: .fbx, .max, .3ds, .obj e .dexf.
A interface do Unity3D ´e simples e de f´acil uso, de tal forma que facilita o desen- volvimento de jogos ou animac¸˜oes. Dentro da interface ele possui v´arias janelas, chama-
1http://unity3d.com/pt/
2http://www.microsoft.com/en-us/kinectforwindows/
3http://www.blender.org/
4http://www.autodesk.com/products/autodesk-3ds-max/overview
das deviews, sendo que cada um atende um prop´osito diferente. A figura 1 demonstra uma interface do Unity3D.
Figura 1. Exemplo de interface do Unity 3D .
O Kinect ´e um sensor de reconhecimento de movimentos tridimensionais proje- tado, primeiramente, para o console Xbox 3605. Atualmente pode ser utilizado junto com um computador, uma vez que a Microsoft liberou aApplication Programming Interface? Interface de Programac¸˜ao de Aplicativo (API) - para que isso fosse poss´ıvel [Flores 2011].
O Kinect foi desenvolvido pela empresa PrimeSense6e conta com sensores de cor e profundidade, al´em de sensores infravermelhos. O hardware do Kinect ´e composto por:
cˆamera VGA (Video Graphics Array- Padr˜ao de Disposic¸˜ao Gr´afica para V´ıdeo) colorida, sensor infravermelho e Microfone multi-matriz, utilizado tanto para localizar o jogador como para comando de voz [Cargnin 2012].
Para a se comecar a realizar um prot´otipo, foram realizadas duas visitas, uma a Cl´ınica Escola da Faculdade UDC Anglo-Americano e ou a ACDD (Associac¸˜ao Crist˜a do Doente e Deficiente). Durante as visitas foi elaborado um protocolotestes com o Kinect, ode o equipamento deve estar a 1,80 metro de distˆancia do usu´ario e estar posicionado na altura do t´orax do mesmo. Este protocolo pode ser observado na Figura 2.
Figura 2. Figura explicando o protocolo para utilizac¸ ˜ao do Kinect.
Assim, os objetivos da visita foram encontrados de maneira satisfat´oria, uma vez que definiu-se os padr˜oes m´ınimos de altura para a detecc¸˜ao de movimentos, elaborac¸˜ao de um protocolo de distˆancia e altura dos sensores para uma captura de movimentos de
5http://www.xbox.com/pt-BR/Home-20
6http://www.primesense.com/
qualidade adequada, e para saber qual a interferˆencia que equipamentos, como o parapo- dium, poderia causar.
O prot´otipo que est´a sendo desenvolvido envolver´a a criac¸˜ao de um jogo que con- siste no estouro de bolhas. O jogo contar´a com um menu principal que ira conter os jogos desenvolvidos e informac¸˜oes b´asicas dos jogos, como cr´editos e detalhes do desenvolvi- mento. Para cada jogo existir´a um menu secund´ario no qual ´e poss´ıvel escolher o n´ıveis de dificuldade.
Ele possuir´a diferentes n´ıveis, por exemplo o n´ıvel 1 ter´a uma bolha, o n´ıvel 2 ter´a 3 uma bolha se mexendo, e assim gradativamente at´e que alcance um objetivo. Al´em disso contar´a com um n´ıvel ´unico, onde o usu´ario definir´a no in´ıcio em qual velocidade as bolhas subir˜ao, a quantidade de bolhas e o tamanho das mesmas.
O prot´otipo sera testado com crianc¸as tendo como os seguintes requisito m´ınimos :
• Altura de aproximadamente 1 (um) metro;
• Realizar movimento m´ınimos;
• Ter autorizac¸˜ao de seus respons´aveis para realizac¸˜ao da atividade
• Ter algum tipo de paralisia cerebral;
3.1. Interfaces do Prot´otipo
O prot´otipo em desenvolvimento possui algumas cenas, que, ap´os a resoluc¸˜ao de peque- nos ”bugs”, poder˜ao ser testadas com as crianc¸as. Dentre as interfaces em faze de t´ermino pode-se listar: primeiro n´ıvel do jogo das bolhas, que cont´em apenas uma bolha para ser estourada - jogo nomeado como jogo de bolhas 1 (JB1) para este artigo; n´ıvel dinˆamico do jogo das bolhas, no qual o usu´ario escolhe a velocidade com que as bolhas sobem, quantas bolha ir˜ao subir e qual ser´a seu tamanho -jogo nomeado como jogo de bolhas 2 (JB2) para este artigo; cena do menu inicial; e cena dos cr´editos.
O jogo JB1 ainda contar´a com mais trˆes ou quatro n´ıveis, os quais ir˜ao variar na velocidade da bolha e quantas bolhas a cena ter´a.
Oo jogos JB1 e JB2 ainda contam com um sistema de placar, o qual conta quantas bolhas foram pegas e, no caso do JB2, quantas bolhas n˜ao foram.
A Figuras 3, 4, 5 e 6 demonstram as interfaces do prot´otipo em desenvolvimento.
Figura 3. Interface do Jogo JB1.
Figura 4. Interface do Jogo JB2.
Figura 5. Interface de Menu.
Figura 6. Interface dos Cr ´editos.
4. Conclus˜ao
O prot´otipo est´a em fase de t´ermino, onde est˜ao sendo realizados alguns ajustes, na quest˜ao de est´etica do software e problemas com a implementac¸˜ao das regras, como definic¸˜ao de n´ıveis e como ser´a a mudanc¸a de um n´ıvel para outro.
Ap´os o t´ermino do prot´otipo, ser˜ao realizados testes, para se obter uma avaliac¸˜ao do mesmo, de modo que ser´a analisado se esta apto ou n˜ao para ser utilizado durante as sess˜oes de fisioterapia e quais os pontos a serem melhorados dentro do prot´otipo.
Com a finalizac¸˜ao do prot´otipo ser˜ao escolhidos os pacientes que participar˜ao do projeto, dando in´ıcio a pesquisa para se saber se o projeto ir´a auxiliar os fisioterapeu- tas durante as sess˜oes de fisioterapia de pacientes com paralisia cerebral, ou seja, ser´a analisado se a plataforma elaborada ser´a de grande ajuda aos fisioterapeutas.
Conclui-se ent˜ao que o projeto est´a na parte de finalizac¸˜ao do prot´otipo, par- tindo para a fase de testes, onde ser´a realizada a avaliac¸˜ao do prot´otipo, para as devidas
mudanc¸as.
Referˆencias
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Fernandes, A. C., Ramos, A. C. R., Casalis, M. E. P., and K., H. S. (2007). O Tratamento da Paralisia Cerebral e do Retardo Motor.
Flores, L. E. V. (2011). Aplicativo para Detecc¸˜ao de Movimentos para Reabilitac¸˜ao Fisi- oterapia Utilizando Microsoft Kinect.
LEITE, J. M. and PRADO, F. G. (2004). Paralisia cerebral: aspectos fisioterapˆeuticos e cl´ınicos.
Levitti, S. (2001). O Tratamento da Paralisia Cerebral e do Retardo Motor.
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Mancini, M. C., Alves, A. C. M., Scharper, C., Figueiredo, E. M., Sampaio, R. F., Coelho, Z. A. C., and Tirado, M. G. A. (2004). Gravidade Da Paralisia Cerebral E Desempenho Funcional. Revista BRasileira de Fisioterapia, 8(3):253–260.
Ramos, A. D. E. O. and Francesconi, D. (2012). Desenvolvimento De Um Jogo De Estrat´egia Em Tempo Real.
Shepherd, R. (1996). Fisioterapia em Pediatria. S˜ao Paulo, 3 edition.
