Propuesta para la implementación de un prototipo de interfaz apoyada por tecnologias de información para ayudar a pacientes cuadripléjicos o con algún grado de invalidez

Abstract

Resumen Propósito: Implementar una interfaz digital rastreadora del movimiento ocular a bajo costo y conectado a un computador, para posibilitar o facilitar la comunicación de pacientes con cuadriplejias o algún grado de discapacidad, para el manejo de tareas básicas en un computador, control de dispositivos eléctricos e interacción de los pacientes con el mundo exterior. Metodología: El presente estudio observacional fue realizado con una muestra de 23 participantes con edades entre 18 y 67 años para observar la adaptación y curva de aprendizaje después de tres intentos para utilizar aplicaciones de Windows y también controlar el encendido y apagado de varios electrodomésticos. Para simular la restricción de estos pacientes cuadripléjicos se les colocó un cuello ortopédico rígido tipo Thomas. De esta manera los participantes se mantenían en una posición fija y para poder utilizar el computador, solamente podían hacer uso del movimiento de sus ojos. Al inicio se les calibró el eye-tracker según su fisionomía, se les instruyó sobre lo básico en la utilización de esta aplicación y se les permitió realizar intentos de práctica, seguidamente se registró su experiencia midiendo el tiempo o velocidad, calificando la precisión y dificultad para crear, confeccionar, enviar y recibir un correo electrónico, utilizar el navegador para buscar un tema de interés y leerlo, realizar una llamada telefónica con el sistema Skype para llamadas y finalmente utilizar la interfase Arduino para controlar el encendido y apagado de electrodomésticos de uso cotidiano, para estas pruebas se utilizó una lámpara, un radio y un ventilador. Se utilizaron pruebas de ANOVA factorial de medidas repetidas (4 tareas x 3 intentos) para estudiar las variables de tiempo para completar la tarea, percepción de dificultad y precisión en el cumplimiento de la tarea. Se realizaron pruebas post hoc de Bonferroni cuando la interacción de la ANOVA fue significativa. Se estableció la significancia estadística en p < 0.05. Resultados: Se encontró una interacción significativa entre las tareas y los intentos en los tiempos promedio (p < 0.001, η2 = 20.5). Dentro de cada tarea, el tiempo para completar la tarea disminuyó significativamente (p < 0.05) del primer al segundo intento, y del segundo al tercer intento. También hubo una reducción significativa del tiempo (p < 0.05) entre el primer y tercer intento en cada tarea. La tarea más rápida de completar fue el On/Off Lámpara-ventilador-radio, seguida de Skype, Navegador y el vi E-mail (p < 0.05). Se encontró una interacción significativa entre las tareas y los intentos en la percepción de dificultad promedio (p < 0.001, η2 = 18.1). Dentro de cada tarea, la dificultad para completar la tarea disminuyó significativamente (p < 0.05) del primer al segundo intento, y del segundo al tercer intento. También hubo una reducción significativa de la dificultad (p < 0.05) entre el primer y tercer intento en cada tarea. La tarea con menor dificultad fue el On/Off Lámpara-ventilador-radio, seguida de Skype, Navegador y el E-mail. Al comparar las tareas entre sí, hubo diferencias entre E-mail y Skype (p = 0.006), y entre E-mail y On/Off Lámpara-ventilador-radio (p = 0.006). No se encontró una interacción significativa entre las tareas y los intentos en la precisión promedio (p = 0.186, η2 = 6.3). Se encontraron efectos principales significativos para la tarea (p < 0.001, η2 = 36.4) e intentos (p < 0.001, η2 = 76.2). Al comparar las tareas entre sí, hubo diferencias entre E-mail y Skype (p < 0.001) y entre E-mail y On/Off Lámpara-ventilador-radio (p = 0.006). La precisión fue mayor en el tercer intento (M = 4.90 ± 0.04 pts.), luego en el segundo (M = 4.28 ± 0.09 pts.), y finalmente en el primero (M = 3.63 ± 0.15 pts.). El análisis post hoc de Bonferroni indicó que las diferencias promedio entre los tres intentos fueron estadísticamente significativas entre sí (p < 0.001). Conclusión: fue posible probar y demostrar la eficiencia y eficacia del dispositivo de asistencia. Además, de su fácil y práctico manejo. Es de un precio muy accesible para el usuario, sobre todo porque el software está incluido en el mismo Windows y no requiere contratar un programador. Por todas estas ventajas, se recomienda su utilización en instituciones públicas y privadas para brindar a los pacientes cuadripléjicos o con algún grado de restricción motora o verbal, una oportunidad para que puedan desarrollar una mayor autonomía de sus cuidadores y, por ende, mejorar su autoestima al realizar sus propias tareas e incorporarse de nuevo a la sociedad como personas activas y productivas. Palabras claves: Asistencia tecnológica para pacientes cuadripléjicos, Interfase tecnológica Eyepoint, Medicina y Tecnología para asistencia a pacientes, Arduino e interfaces tecnológicas para pacientes, Dispositivos de rastreamiento del movimiento ocular en Windows para interfases tecnológicas para pacientes.

Abstract Purpose: To implement a low-cost digital eye movement tracker interface connected to a computer, to enable or facilitate the communication of patients with quadriplegia or some degree of disability, for the management of basic tasks on a computer, control of electrical devices, and interaction of patients with the outside world. Methodology: The present observational study was carried out with a sample of 23 participants aged between 18 and 67 years to observe the adaptation and learning curve after three attempts to use Windows applications and also control the on and off of various household appliances. To simulate the restriction of these quadriplegic patients, a rigid Thomas-type neck brace was placed. In this way, the participants were kept in a fixed position, and in order to use the computer, they could only make use of the movement of their eyes. In the beginning, the eye-tracker was calibrated according to their physiognomy, they were instructed on the basics of using this application and allowed to make practice attempts, then their experience was recorded by measuring time or speed, rating the precision and difficulty of creating, make, send and receive an email, use the browser to search for a topic of interest and read it, make a phone call with the Skype system for calls and finally use the Arduino interface to control the on and off of everyday appliances, a lamp, a radio, and a fan were used for these tests. Repeated measures factorial ANOVA tests (4 tasks x 3 attempts) were used to study the variables of time to complete the task, perception of difficulty, and precision in task completion. Bonferroni post hoc tests were performed when the ANOVA interaction was significant. Statistical significance was established at p < 0.05. Results: A significant interaction between the tasks and the attempts was found in the average times (p < 0.001, η2 = 20.5). Within each task, the time to complete the task decreased significantly (p < 0.05) from the first to the second attempt, and from the second to the third attempt. There was also a significant reduction in time (p < 0.05) between the first and third attempts on each task. The fastest task to complete was the On/Off Lamp-fan- radio, followed by Skype, Browser, and E-mail (p < 0.05). A significant interaction between tasks and attempts was found in the perception of average difficulty (p < 0.001, η2 = 18.1). Within each task, the difficulty in completing the task decreased significantly (p < 0.05) from the first to the second attempt, and from the second to the third attempt. There was also a significant reduction in difficulty (p < 0.05) between the first and third

attempts at each task. The task with the least difficulty was the On/Off Lamp-fan-radio, followed by Skype, Navigator, and E-mail. When comparing the tasks with each other, there were differences between E-mail and Skype (p = 0.006), and between E-mail and On/Off Lamp-fan-radio (p = 0.006). No significant interaction between tasks and attempts was found in mean precision (p = 0.186, η2 = 6.3). Significant main effects were found for task (p <0.001, η2 = 36.4) and attempts (p < 0.001, η2 = 76.2). When comparing the tasks with each other, there were differences between E-mail and Skype (p < 0.001) and between E-mail and On/Off Lamp-fan-radio (p = 0.006). The precision was higher in the third attempt (M = 4.90 ± 0.04 pts.), Then in the second (M = 4.28 ± 0.09 pts.), and finally in the first (M = 3.63 ± 0.15 pts.). Bonferroni’s post hoc analysis indicated that the average differences between the three attempts were statistically significant from each other (p < 0.001). Conclusion: it was possible to test and demonstrate the efficiency and effectiveness of the assistive device. In addition, it is easy and practical handling. It is very affordable for the user, especially since the software is included in Windows itself and does not require hiring a programmer. Due to all these advantages, its use is recommended in public and private institutions to provide quadriplegic patients or patients with some degree of motor or verbal restriction, an opportunity for them to develop greater autonomy from their caregivers and, therefore, improve their self-esteem by performing their own tasks and rejoining society as active and productive people. Keywords: Technology Assist for Quadriplegic Patients, Eyepoint Technology Interface, Medicine and Technology for Patient Assist, Arduino and Technology Interfaces for Patients, Eye-tracking and Windows Interfaces Technology for Quadriplegic Patients assist.