Watch Your Back: Development and Usability of a Visual Feedback System for People with Low Back Pain – A Single Subject Usability Study

Abstract

Background To find effective treatments for low back pain remains a major challenge in physical therapy. Numerous treatment methods currently exist, but the use of real-time visual feedback is a promising new therapeutic approach. The opportunities for its implementation and use require further research.

Objective To develop a video-supported system for visual feedback and to test its usability.

Method The prototype of a video-based system for visual feedback was developed and tested on a person with persistent unspecific lumbar back pain. The system was evaluated through an interview with the subject and the system usability scale (SUS).

Results The subject was optimistic about the system’s functionality. He was astonished to see his own back while moving, which triggered positive emotions. He also found the apparatus comfortable to wear. The system achieved a value of 77.5 out of 100 on the SUS, which represents good usability.

Conclusion By means of technical adjustments to avoid a delay in transmission and an exact positioning of the monitor, further improvements in the usability can be achieved. More research will be required to evaluate the efficacy of the developed system in the treatment of lumbar back pain.

Zusammenfassung

Hintergrund Es ist eine große Herausforderung in der Physiotherapie, wirksame Behandlungen gegen Schmerzen im unteren Rückenbereich zu finden. Es gibt bereits zahlreiche Behandlungsmethoden, der Einsatz von visuellem Echtzeit-Feedback ist ein vielversprechender neuer Therapieansatz. Möglichkeiten zur Implementierung und Anwendung dieser Therapie bedürfen jedoch weiterer Forschung.

Ziel Entwicklung eines videogestützten Systems für visuelles Feedback und Testung von dessen Anwendbarkeit.

Methode Der Prototyp eines videogestützen Systems für visuelles Feedback wurde mithilfe einer Person mit persistierenden unspezifischen lumbalen Rückenschmerzen entwickelt und an dieser getestet. Das System wurde durch eine Befragung der Testperson und die System Usability Scale (SUS) evaluiert.

Ergebnisse Die Testperson war der Funktionalität des Systems gegenüber optimistisch eingestellt. Er war erstaunt, seinen eigenen Rücken zu sehen, während er sich bewegte, was bei ihm positive Gefühle auslöste. Außerdem empfand er das Gerät angenehm zu tragen. Das System erreichte einen Wert von 77,5 von 100 auf der SUS, was eine gute Benutzerfreundlichkeit darstellt.

Schlussfolgerung Durch technische Anpassungen zur Vermeidung einer Übertragungsverzögerung und einer exakten Positionierung des Monitors können weitere Verbesserungen bei der Bedienbarkeit erreicht werden. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Wirksamkeit des entwickelten Systems bei der Behandlung von lumbalen Rückenschmerzen zu evaluieren.

Key words

back pain - visual feedback - physical therapy modalities - rehabilitation - musculoskeletal pain

Schlüsselwörter

Rückenschmerz - visuelles Feedback - Physiotherapiemodalitäten - Rehabilitation - muskuloskelettaler Schmerz

Publikationsverlauf

Eingereicht: 18. März 2021

Angenommen: 03. November 2021

Artikel online veröffentlicht:
20. Januar 2022

• References

• 1 Global Burden of Disease (GBD), Ed. Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 328 diseases and injuries for 195 countries, 1990–2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet 2017; 390: 1211-1259 DOI: 10.1016/S0140-6736(17)32154-2.
• 2 Hartvigsen J, Hancock MJ, Kongsted A. et al. What low back pain is and why we need to pay attention. Lancet 2018; 391: 2356-2367 DOI: 10.1016/S0140-6736(18)30480-X.
• 3 Hestbaek L, Leboeuf-Y de C, Manniche C. Low back pain: what is the long-term course? A review of studies of general patient populations. Eur Spine J 2003; 12: 149-165 DOI: 10.1007/s00586-002-0508-5.
• 4 O’Sullivan P. Diagnosis and classification of chronic low back pain disorders: maladaptive movement and motor control impairments as underlying mechanism. Man Ther 2005; 10: 242-255 DOI: 10.1016/j.math.2005.07.001.
• 5 Airaksinen O, Brox JI, Cedraschi C. et al. European guidelines for the management of chronic nonspecific low back pain. Chapter 4. Euro Spine J 2006; 15: 192-300 DOI: 10.1007/s00586-006-1072-1.
• 6 Jull GA, Richardson CA. Motor control problems in patients with spinal pain: a new direction for therapeutic exercise. J Manipul Phys Ther 2000; 23: 115-117 DOI: 10.1016/S0161-4754(00)90079-4.
• 7 Moseley GL. Innovative treatments for back pain. Pain 2017; 158: 2-10
• 8 Risch SV, Norvell NK, Pollock ML. et al. Lumbar strengthening in chronic low back pain patients. Physiologic and psychological benefits. Spine 1993; 18: 232-238
• 9 Stankovic A, Lazovic M, Kocic M. et al. Lumbar stabilization exercises in addition to strengthening and stretching exercises reduce pain and increase function in patients with chronic low back pain: randomized clinical open-label study. Turkish J Phys Med Rehab 2012; 58: 177-183 DOI: 10.4274/tftr.2243.
• 10 Robinson MJ, Edwards SE, Iyengar S. et al. Depression and pain. Front Biosci (Landmark Ed) 2009; 14: 5031-5051 DOI: 10.2741/3585.
• 11 Wand BM, Tulloch VM, George PJ. et al. Seeing it helps: movement-related back pain is reduced by visualization of the back during movement. Clinical J Pain 2012; 28: 602-608 DOI: 10.1097/AJP.0b013e31823d480c.
• 12 Wand BM, Parkitny L, O’Connell NE. et al. Cortical changes in chronic low back pain: current state of the art and implications for clinical practice. Man Ther 2011; 16: 15-20 DOI: 10.1016/j.math.2010.06.008.
• 13 Daffada PJ, Walsh N, McCabe CS. et al. The impact of cortical remapping interventions on pain and disability in chronic low back pain: a systematic review. Physiotherapy 2015; 101: 25-33 DOI: 10.1016/j.physio.2014.07.002.
• 14 Kregel J, Meeus M, Malfliet A. et al. Structural and functional brain abnormalities in chronic low back pain: A systematic review. Semin Arthritis Rheum 2015; 45: 229-237 DOI: 10.1016/j.semarthrit.2015.05.002.
• 15 Wittkopf PG, Lloyd DM, Johnson MI. The effect of visual feedback of body parts on pain perception: A systematic review of clinical and experimental studies. Eur J Pain 2018; 22: 647-662 DOI: 10.1002/ejp.1162.
• 16 Heinrich M, Steiner S, Bauer CM. The effect of visual feedback on people suffering from chronic back and neck pain – a systematic review. Physiother Theory Pract 2020; 36: 1220-1231 DOI: 10.1080/09593985.2019.1571140.
• 17 Link P. Agile Methoden im Produkt-Lifecycle-Prozess – Mit agilen Methoden die Komplexität im Innovationsprozess handhaben. In: Schoeneberg K-P, Hrsg. Komplexitätsmanagement in Unternehmen: Herausforderungen im Umgang mit Dynamik, Unsicherheit und Komplexität meistern. Wiesbaden: Springer; 2014: 65-902 DOI: 10.1007/978-3-658-01284-7_5
• 18 Childs JD, Piva SR, Fritz JM. Responsiveness of the numeric pain rating scale in patients with low back pain. Spine 2005; 30: 1331-1334 DOI: 10.1097/01.brs.0000164099.92112.29.
• 19 Freynhagen R, Baron R, Gockel U. et al. painDETECT: a new screening questionnaire to identify neuropathic components in patients with back pain. Curr Med Res Opin 2006; 22: 1911-1920 DOI: 10.1185/030079906X132488.
• 20 Mannion AF, Junge A, Fairbank JCT. et al. Development of a German version of the Oswestry Disability Index. Part 1: cross-cultural adaptation, reliability, and validity. Europ Spine J 2006; 15: 55-65 DOI: 10.1007/s00586-004-0815-0.
• 21 Rusu AC, Kreddig N, Hallner D. et al. Fear of movement/(Re)injury in low back pain: confirmatory validation of a German version of the Tampa Scale for Kinesiophobia. BMC Musculoskelet Disord 2014; 15: 280 DOI: 10.1186/1471-2474-15-280.
• 22 Nilges P, Essau C. Die Depressions-Angst-Stress-Skalen. Der DASS – ein Screeningverfahren nicht nur für Schmerzpatienten. Schmerz 2015; 29: 649-657 DOI: 10.1007/s00482-015-0019-z.
• 23 Rummel B. System Usability Scale – jetzt auch auf Deutsch. SAP User Experience Community. SAP; 2015. Im Internet (Stand: 08.11.2021): https://blogs.sap.com/2016/02/01/system-usability-scale-jetzt-auch-auf-deutsch/
• 24 Bangor A, Kortum PT, Miller JT. An Empirical Evaluation of the System Usability Scale. Inter J Human Comp Interact 2008; 24: 574-594 DOI: 10.1080/10447310802205776.
• 25 Vasavada AN, Li S, Delp SL. Influence of Muscle Morphometry and Moment Arms on the Moment-Generating Capacity of Human Neck Muscles. Spine 1998; 23: 412-422 DOI: 10.1097/00007632-199802150-00002.
• 26 Lavoie R, Main K, King C. et al. Virtual experience, real consequences: the potential negative emotional consequences of virtual reality gameplay. Virtual Reality 2021; 25: 69-81 DOI: 10.1007/s10055-020-00440-y.
• 27 LaViola JJ. A discussion of cybersickness in virtual environments. SIGCHI Bull 2000; 32: 47-56 DOI: 10.1145/333329.333344.
• 28 Darnall BD, Krishnamurthy P, Tsuei J. et al. Self-Administered Skills-Based Virtual Reality Intervention for Chronic Pain: Randomized Controlled Pilot Study. JMIR Format Res 2020; 4: e17293 DOI: 10.2196/17293.