Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Made available in DSpace on 2018-08-01T21:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10494_Dissertação_Janaína de Oliveira Muniz Lya20161207-100624.pdf: 2675018 bytes, checksum: 05f85ff8275c9d5d19286a82ce1a2cb6 (MD5) Previous issue date: 2016-11-17 / Incapacidades motoras são os sintomas mais comuns após o Acidente Vascular Cerebral (AVC). Quando os membros inferiores são afetados, a realização de atividades da vida diária fica comprometida. Um desenvolvimento recente no campo da reabilitação é o uso de jogos sérios utilizando em ambientes virtuais (AV), e sensores de movimento associados ao biofeedback sEMG. Por meio deste biofeedback, os sinais mioelétricos do músculo são convertidos em informações visuais e sonoras, permitindo ao paciente controlar sua atividade muscular. O objetivo deste trabalho é conceber e avaliar uma tecnologia assistiva (TA), na forma de jogos sérios, focada na reabilitação de membros inferiores de voluntários pós-AVC. A TA é composta por AVs, e por sensores de movimento e de eletromiografia de superfície (sEMG). O sistema foi desenvolvido levando-se em consideração as limitações funcionais e habilidades residuais do público alvo, buscando criar um ambiente motivador e de fácil uso. A TA é capaz de fornecer um biofeedback em tempo real, mostrando na tela do AV o nível de ativação muscular do usuário. Os AVs desenvolvidos têm como objetivo motivar os voluntários, a fim de que realizem movimentos de levantar-se/sentar-se e extensão/flexão de joelho. Para avaliar o sistema foram realizados testes com nove voluntários pós-AVC. Os resultados das avaliações, feitas por meio das métricas System Usability Scale (SUS), Goal Attainment Scale (GAS) e Questionário de Avaliação do Ambiente Virtual (QAAV), revelaram que o sistema foi bem avaliado pelos voluntários, ressaltando-se alguns pontos a serem melhorados nas próximas versões do sistema. Adicionalmente, uma análise feita nos sinais mioelétricos e amplitude dos movimentos revelou que o sistema foi eficiente no que se propôs a realizar. Palavras-chave: acidente vascular cerebral, jogos sérios, reabilitação, biofeedback, eletromiografia e ambientes virtuais.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2012

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Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2335_1.pdf: 6419973 bytes, checksum: d1b33df0a8c1608815599b4e41d2c16a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Um campo promissor na pesquisa de Inteligência Artificial é a modelagem de agentes inteligentes credíveis com estilos de interação, percepção, raciocínio e ação, determinados por suas personalidades. Estes agentes, chamados de Atores Sintéticos (AS), aumentam a motivação e engajamento do usuário. Em particular, os jogos sérios que têm por objetivo a aprendizagem, podem se beneficiar grandemente da abordagem de AS. Isto se dá porque estes jogos são altamente interativos, e a credibilidade dos seus personagens, no que diz respeito à coerência e à coesão de comportamentos, é essencial para o sucesso do jogo, principalmente quando se trata do treinamento de habilidades comportamentais (i.e. aprendizagem sobre liderança). O uso de AS nesses ambientes poderá adicionar maior realismo, oferecendo ao jogador um ambiente mais rico em experimentação e aprendizagem. Contudo, este novo contexto de aplicação também adiciona novos desafios no desenvolvimento dos AS, como: simplicidade no projeto, realismo e consistência de comportamento e interação de grupo. Nenhum modelo de AS disponível atende a esses requisitos. Este trabalho avalia a aplicabilidade dos AS como personagens de Jogos Sérios (JS). O trabalho também propõe uma abordagem original para melhor adequar os AS aos JS, utilizando teorias encontradas na Psicologia Organizacional, que estudam o comportamento de equipes de trabalho, característica comumente exigida nos Jogos Sérios. Neste contexto é desenvolvido um modelo de AS denominado X-PcSA, que é a base de desenvolvimento dos personagens do jogo sério Virtual Team que tem como intuito capacitar Gerentes de Projetos de Software em Gestão de Pessoas. Um experimento preliminar com o uso dos AS no jogo já demonstrou resultados significativos em termos de realismo, consistência comportamental e simplicidade. Demonstrou também maior potencial para simular situações de dinâmica de equipe entre os personagens, de modo a proporcionar ao jogador reflexões críticas sobre o trabalho em equipe

A utilização de jogos sérios em muitas atividades, incluindo casos de saúde, como o processo de reabilitação motora, tem demonstrado resultados satisfatórios que encorajam o desenvolvimento de novas aplicações neste cenário. Jogos podem tornar tais atividades mais interessantes e divertidas para os pacientes, como também auxiliar as etapas do processo de reabilitação. Nestas aplicações, estratégias que visam a manutenção do nível de motivação do usuário durante a utilização são muito importantes. Assim, esta pesquisa investiga a adaptação de contexto em jogos sérios com a utilização de técnicas de Computação Afetiva. A proposta consiste em um framework que torna mais baixo ao programador o custo de implementação da adaptação afetiva em jogos e permite que o fisioterapeuta configure as adaptações que serão executadas no jogo conforme o perfil dos pacientes. Com o intuito de verificar a viabilidade da proposta, dois jogos para reabilitação motora e uma versão do framework foram implementados, permitindo a realização de experimentos com programadores, fisioterapeutas e pacientes. Os resultados obtidos permitem concluir que a abordagem proposta tende a proporcionar grande impacto social e tecnológico / The use of serious games in many activities, including health cases, like the motor rehabilitation process, has demonstrated results that encourage the development of new applications in this scenario. These activities can be more interesting and funnier by using games, as well as help the patients to execute the steps of the rehabilitation process. In these applications, strategies to maintain the user\'s motivation level during the game are very important. Thus, in this research, we investigated the context adaptation on serious games using techniques of Affective Computing. The proposal consists of a framework that makes the cost of implementing affective adaptation in games lower to programmers and allows the physiotherapists to configure the adaptations that will be executed in the game, according to the profile of the patients. In order to verify the feasibility of the proposal, two games for motor rehabilitation and a version of the framework were implemented, allowing the realization of experiments with programmers, physiotherapists, and patients. The results obtained allow us to conclude that the proposed approach tends to provide great social and technological impact

O Acidente Vascular Cerebral (AVC) é uma das maiores preocupações da saúde no mundo, sendo a segunda maior causa de morte no mundo e a terceira maior de incapacitação. Sendo a cognição uma das capacidades que são afetadas pelo AVC, é comum o uso de exames para verificar em que nível de estado mental o paciente se encontra. Os pacientes que apresentam incapacidades passam por um longo e complexo programa de reabilitação. Esses indivíduos tornam-se limitados na realização das Atividades de Vida Diárias (AVDs), como caminhar, devido a problemas envolvendo alterações da motricidade em um lado do corpo. O tornozelo é uma articulação importante pois está diretamente ligada à capacidade de caminhar e se manter em pé. Existem diversos exames cognitivos e motores para avaliar o dano causado aos indivíduos, bem como sua melhora ao longo da terapia, porém a área da saúde carece de ferramentas que possam unir a avaliação com os recursos de reabilitação. Portanto, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um jogo voltado para reabilitação motora para o membro inferior e cognitiva para pessoas que sofreram AVC baseado em um exame de análise cognitiva e interface com temática familiar, utilizando um mecanismo projetado especificamente para reabilitação de tornozelo. O principal objetivo deste projeto é desenvolver um jogo que o desempenho do jogador se correlacione com o desempenho do mesmo no Addenbrooke\'s Cognitive Examination Revised (ACE-R). Pensando no público de maior incidência do AVC, o jogo tem uma temática de familiaridade visando a fácil identificação e imersão do indivíduo no processo de reabilitação, para esse fim foi desenvolvido um jogo baseado em cartas de baralho. Dessa forma o projeto focou em três frentes principais: a articulação a ser reabilitada, a patologia e o perfil de usuário. Este trabalho seguiu uma metodologia para seu desenvolvimento desde a fase de estratégia, especificações e planejamento, concepção e homologação. Os resultados se mostraram satisfatórios dentro dos objetivos estabelecidos dando abertura para diversas frentes de estudo em relação a desenvolvimento de jogos, imersão e desempenho de indivíduos em jogos virtuais, cinemática do tornozelo e níveis cognitivos. Este trabalho também pode ser utilizado como guia para novos desenvolvimentos de jogos sérios integrado com mecanismos robóticos para reabilitação. / The Cerebrovascular Accident (CVA) or Stroke is one of the greatest health concerns in the world, being the second largest cause of death in the world and the third largest cause of disability. Since cognition is one of the capacities that are affected by stroke, it is common to use tests to find out what level of the patient\'s mental state is. Patients with disabilities experiences need a long and complex rehabilitation program. They become limited in performing Daily Life Activities (DLA), such as walking, due to problems involving the movement alterations in one body\'s side. The ankle is directly linked to to walk and stand ability. There are several cognitive and motor tests to evaluate the damage caused to subjects, as well as their improvement throughout therapy, but the health care area lacks tools that can integrate the evaluation with the rehabilitation tools. Therefore, this project aims to develop an ankle rehabilitation game for people who have suffered from stroke, based on a cognitive analysis examination that has interface with family thematic, using a mechanism designed specifically for ankle rehabilitation. The main goal of this project is to develop a specifically game that correlates with Addenbrookes Cognitive Examination (ACE-R). Thinking about the audience of higher incidence of CVA, the game will have a familiar theme for the easy identification and immersion of the individual in the rehabilitation process, for this purpose a game based on playing cards was developed. In this way the project was focused on three main fronts: the articulation, the pathology and the user\'s profile. This work followed a methodology to be developed since its strategy, specifications and planning, conception, testing and homologation. The results proved to be satisfactory within the stated objectives, opening up several study fronts in relation to game development, immersion and performance of individuals in virtual games, ankle kinematics and cognitive levels. This work also can be used as a guide for new serious game development integrated with robotic mechanisms for rehabilitation.

Orientador: José Remo Ferreira Brega / Resumo: Atualmente, existem os chamados jogos sérios que foram desenvolvidos para servirem, não só para diversão, mas também como ferramenta de aprendizagem sobre a temática saúde e auxiliarem em tratamentos médicos. Em busca de uma metodologia para o desenvolvimento dessa ferramenta, foi realizada uma Revisão Sistemática da Literatura para determinar a eficácia dos jogos sérios na área da saúde, por meio da utilização de técnicas e especificações para o desenvolvimento dos jogos. Também é verificada a utilização da Realidade Virtual como ferramenta para proporcionar imersão e interatividade entre jogo e jogador. Com base nisso, é apresentado um jogo sério cujo nome é Kimotopia, e que foi especificado, implementado, testado e avaliado. O jogo é destinado à crianças com câncer e contém características que auxiliam os jogadores no ganho de conhecimento sobre sua condição e os procedimentos médicos necessários. O jogo é composto por dois módulos principais que auxiliarão na aplicação das técnicas e especificações: módulo aplicador e módulo jogador. Além disso, o jogo foi estruturado sobre um módulo de rede responsável por uma conexão local e um banco de dados para armazenamento de informações sobre os jogadores. Para o conhecimento e a aprendizagem, o jogo foi estruturado em três fases que remetem às atividades cotidianas no ambiente hospitalar. São elas: medicação, alimentação e higiene. Assim, a finalidade é mostrar aos jogadores a importância dessas atividades no tratamento da doença... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

A utilização de jogos sérios em muitas atividades, incluindo casos de saúde, como o processo de reabilitação motora, tem demonstrado resultados satisfatórios que encorajam o desenvolvimento de novas aplicações neste cenário. Jogos podem tornar tais atividades mais interessantes e divertidas para os pacientes, como também auxiliar as etapas do processo de reabilitação. Nestas aplicações, estratégias que visam a manutenção do nível de motivação do usuário durante a utilização são muito importantes. Assim, esta pesquisa investiga a adaptação de contexto em jogos sérios com a utilização de técnicas de Computação Afetiva. A proposta consiste em um framework que torna mais baixo ao programador o custo de implementação da adaptação afetiva em jogos e permite que o fisioterapeuta configure as adaptações que serão executadas no jogo conforme o perfil dos pacientes. Com o intuito de verificar a viabilidade da proposta, dois jogos para reabilitação motora e uma versão do framework foram implementados, permitindo a realização de experimentos com programadores, fisioterapeutas e pacientes. Os resultados obtidos permitem concluir que a abordagem proposta tende a proporcionar grande impacto social e tecnológico / The use of serious games in many activities, including health cases, like the motor rehabilitation process, has demonstrated results that encourage the development of new applications in this scenario. These activities can be more interesting and funnier by using games, as well as help the patients to execute the steps of the rehabilitation process. In these applications, strategies to maintain the user\'s motivation level during the game are very important. Thus, in this research, we investigated the context adaptation on serious games using techniques of Affective Computing. The proposal consists of a framework that makes the cost of implementing affective adaptation in games lower to programmers and allows the physiotherapists to configure the adaptations that will be executed in the game, according to the profile of the patients. In order to verify the feasibility of the proposal, two games for motor rehabilitation and a version of the framework were implemented, allowing the realization of experiments with programmers, physiotherapists, and patients. The results obtained allow us to conclude that the proposed approach tends to provide great social and technological impact