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User-centered development of a personalized adaptive mirror therapy for upper-limb post-stroke rehabilitation using virtual reality and myoelectric control

De Pasquale, Paolo und De Bartolo, Daniela und Russo, Marta und Berger, Denise J. und Maselli, Antonella und Borzelli, Daniele und Colamarino, Emma und Mattia, Donatella und Nissler, Christian und Nowak, Markus und Falomo, Elena und Soto Morras, Javier und Schiller, Moco Raffael und Castellini, Claudio und Morone, Giovanni und d'Avella, Andrea (2025) User-centered development of a personalized adaptive mirror therapy for upper-limb post-stroke rehabilitation using virtual reality and myoelectric control. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 13. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/fbioe.2025.1655416. ISSN 2296-4185.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2025.1655416

Kurzfassung

Introduction: Cerebral stroke often results in significant motor deficits, including contralateral hemiparesis of the upper limb. Rehabilitation protocols with high-intensity and task-specific exercises can improve these deficits. Recent technological advancements in virtual reality (VR), myoelectric control, and exergames may be exploited to enhance rehabilitation effectiveness. However, novel rehabilitation approaches combining these novel methodologies have rarely been developed with the active involvement of both therapists and patients. Methods: An interdisciplinary team developed a novel system, Validation of the Virtual Therapy Arm (VVITA), for post-stroke upper-limb rehabilitation combining VR, myoelectric control, and exergames using a user-centered design (UCD) approach. The VVITA hardware includes a head-mounted VR display, motion tracking devices integrated in the VR system, and wireless armbands to record electromyographic (EMG) signals, providing an interactive virtual environment for immersive rehabilitation exercises implementing a virtual mirror therapy. Assistance and task difficulty are adjusted dynamically based on patient performance, promoting active participation and motor learning. Results: The development process involved iterative phases, involving focus groups with stroke patients, therapists, and researchers. A pilot study with four stroke survivors assessed the system's feasibility, demonstrating its potential for personalized and adaptive rehabilitation. Conclusion: The VVITA system enhances mirror therapy by integrating VR and myoelectric control, providing a tailored approach to upper-limb post-stroke rehabilitation. The UCD approach ensured the system met patient and therapist needs, showing promise for improving motor recovery and rehabilitation outcomes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221694/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:User-centered development of a personalized adaptive mirror therapy for upper-limb post-stroke rehabilitation using virtual reality and myoelectric control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
De Pasquale, PaoloIRCCS Centro Neurolesi Bonino PulejoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Bartolo, DanielaIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Russo, MartaIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Berger, Denise J.IRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maselli, AntonellaIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borzelli, DanieleIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Colamarino, EmmaIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mattia, DonatellaIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nissler, ChristianChristian.Nissler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4361-9041NICHT SPEZIFIZIERT
Nowak, Markusmarkus.nowak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Falomo, ElenaNEEEU Spaces GmbH, BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Soto Morras, JavierNEEEU Spaces GmbH, BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schiller, Moco RaffaelNEEEU Spaces GmbH, BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Castellini, ClaudioClaudio.Castellini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7346-2180201730589
Morone, GiovanniIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
d'Avella, AndreaIRCCS Fondazione Santa LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 August 2025
Erschienen in:Frontiers in Bioengineering and Biotechnology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3389/fbioe.2025.1655416
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:2296-4185
Status:veröffentlicht
Stichwörter:stroke rehabilitation, machine learning, usability
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Mensch-Maschine Interaktion, R - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Leitungsbereich
Hinterlegt von: Castellini, Dr. Claudio
Hinterlegt am:07 Jan 2026 23:36
Letzte Änderung:07 Jan 2026 23:36

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