Interface computacional 3D para biofeedback multimodal em tempo real / 3D computer interface for real time multimodal biofeedback

RESUMO

Este artigo descreve o projeto de um sistema computacional em tempo real para biofeedback multimodal. As informações biológicas ou psico-fisiológicas do paciente são detectadas por sensores específicos e processadas para prover feedback visual, por meio de ambientes virtuais tridimensionais e feedback auditivo. O dispositivo foi projetado para coleta e tratamento de seis sinais distintos EMG, EEG, GSR, temperatura, frequência cardíaca e frequência respiratória. O aplicativo de software foi projetado em linguagem Visual C++ e utiliza técnicas de programação concorrente para permitir o tratamento adequado de todas as ações em tempo real. Os ambientes virtuais foram criados no software 3D Studio Max® e renderizados utilizando os recursos da biblioteca gráfica DirectX® da Microsoft Corp. O sistema desenvolvido resultou, conforme relatos dos voluntários, em sessões agradáveis e interessantes, que permitiam a escolha de diferentes tipos de ambientes virtuais capazes de se adequar às necessidades individuais. Todos os dados coletados durante as sessões de biofeedback são armazenados em um banco de dados específico, possibilitando a geração de relatórios para o terapeuta e permitindo o acompanhamento da evolução dos pacientes ao longo do tratamento. O sistema possui potencialidade para utilização como apoio ao tratamento de diversas patologias e disfunções, como demonstrado pelos experimentos realizados nas diferentes modalidades de biofeedback. Com este trabalho, os autores esperam ainda contribuir para o desenvolvimento de know-how nacional na área, à medida que disponibilizam técnicas avançadas para produção de hardware e software aplicáveis a tratamentos em biofeedback multimodal.

ABSTRACT

This article describes the design of a real-time multimodal biofeedback system. Biological or psycho-physiological information from the patients are detected by specific sensors and processed to provide visual feedback, by means of three-dimensional virtual environments and auditory feedback. The device has been designed to capture up to six biomedical signals EMG, EEG, GSR, temperature, heart rate and respiratory rate. The software was designed using Visual C++ and uses concurrent programming techniques to allow proper treatment of all actions in real time. The virtual environments have been created with 3D Studio Max® and rendered using the resources of the DirectX® graphics library from Microsoft Corp. The developed system resulted, according to reports from volunteers, in enjoyable and interesting sessions, allowing the selection of different types of virtual environments able to adapt to individual needs. All data collected during the biofeedback sessions are stored in a specific database, allowing the generation of reports to the therapist and enabling him to monitor the progress of the patients throughout the treatment. The system has great potential to be uses as a supporting tool for the treatment of various diseases and disorders, as demonstrated by experiments performed on different types of biofeedback. Also, with this work, the authors hope to contribute to the further development of national expertise in the area, as they provide advanced techniques for the production of hardware and software applied to multimodal biofeedback treatments.