שיטת ניתוח הילוך תלת מימדי מונחה קליניים להערכת הפרעה בהליכה

במחקר זה, שיטת ניתוח הילוך תלת מימדי המטפל ידידותי, אשר תוכנן להתבצע במרפאה לשיקום, מוצג. השיטה מורכבת שיטת מדידה פשוטה ודמויות אינטואיטיבי כדי להקל על ההבנה clinicians' של התוצאות.

ניתוח הילוך תלת-ממדי (3DGA) מוצג להיות כלי קליני שימושי עבור הערכת הילוך חריגות עקב הפרעות תנועה. עם זאת, השימוש 3DGA במרפאות בפועל עדיין נדיר. סיבות אפשריות יכולות לכלול את תהליך המדידה גוזלת זמן וקשיים בהבנת תוצאות המדידה, אשר לעיתים קרובות מוצגים באמצעות מספר רב של גרפים. כאן אנו מציגים שיטה ידידותית המטפל 3DGA שפותחו כדי להקל על השימוש הקליני של 3DGA. שיטה זו מורכבת תהליכי מדידה שיכולים להתבצע תוך פרק זמן קצר ב הגדרות קליניים והצגת תוצאות אינטואיטיבי כדי להקל על ההבנה clinicians' של תוצאות והכנה פשוטה. ההליך מהירה, פשוטה המדידה מושגת על ידי שימוש מינימלי סמני ומדידה של חולים על הליכון. כדי להקל על המטפל הבנה, התוצאות מוצגים דמויות בהתבסס על פרספקטיבה clinicians'. תמונה Lissajous סקירה (לגזום), אשר מציג את מסלולים של כל הסמנים בראייה ההוליסטית, משמש כדי להקל על ההבנה האינטואיטיבית של דפוסי ההליכה. מדדי תבנית הליכה לא רגילה, אשר מבוססים על פרספקטיבות clinicians' בתחום הילוך הערכה מתוקננת באמצעות הנתונים של הנבדקים בריא, משמשים כדי להעריך את היקף אופייני הילוך חריגה דפוסים לחולי שבץ. גרף המתאר את הניתוח של האסטרטגיה סיווג הבוהן, המתאר כמה חולים להסתמך על אסטרטגיות פיצוי רגיל כדי להשיג אישור הבוהן, מוצג גם. שיטות אלה יכול להקל על מימוש 3DGA בהגדרות קליני, נוספת לעודד פיתוח של אסטרטגיות מדידה מנקודת המבט של המטפל.

מחקרים קודמים הראו את התועלת של ניתוח הילוך תלת-ממדי (3DGA) על ההערכה של דהירה לאחר שבץ^1,2,3. מחקרים עם מערכות ניתוח תנועה באיכות גבוהה סיפקו ניכר תובנה דפוסי ההליכה האנושית, לא רק של אלה של הנבדקים בריא אבל גם אלה בשל הפרעות תנועה שונים כגון שבץ מוחי או שיתוק מוחין^4,5 . הבנת פתולוגיה, הערכת חולים לפני הטיפול בתכנון, או פיקוח על התערבות אפקטים יכול כל יקודם עם 3DGA⁶. נוסף, מספר מחקרים אחרונים הראו את הפוטנציאל של 3DGA כדי לספק מדריך עבור הדרכה שיקומית^7,8.

עם זאת, השימוש 3DGA הקלינית יומי הוא עדיין מוגבל. אחד הנושאים העיקריים הוא התהליך זמן רב שלה. סמן ערכות נפוץ והרצתי ניתוח^9,10,11 מורכב יותר מ-30 סמני למדידה לכל הגוף. ערכות סמן אלה מאפשרות אומדן מדויק מאוד תנועת הגפיים ואת המטען. זה תורם לדיוק של הניתוח, אשר נעשית בדרך-כלל מן הנתונים של מספר מצומצם של צעדים תילכד על ידי מצלמות ממוקמים סביב שביל. עם זאת, הדבר דורש הכנה גוזלת זמן ותהליכים מדידה, אשר פוגעת השימוש 3DGA יומי הקלינית.

חיסרון נוסף לשימוש 3DGA בסביבה קלינית הוא שזה יכול להיות קשה לפרש את התוצאות סיפק¹². התוצאות של 3DGA בדרך כלל מוצגים בגרפים המתארים פרמטרים כגון זוויות משותפת ותזוזה של חלקי גוף. עם זאת, הילוך הערכה בתחום המרפאות שיקום כרוכה לא רק הערכת התנועה של חלקי גוף אבל דפוסי תנועה הוליסטית גם. האחרון יכול להיות מובן רק על-ידי הערכת את קשרי הגומלין בין הפרמטרים האלו, ואת הקושי מעורב עושה עושה אז קלינאים פחות מוכן לשימוש 3DGA.

כדי לטפל בבעיות אלה להקל על השימוש 3DGA במרפאה לשיקום, אנו מציעים שיטת מדידה פשוטה ואינטואיטיבית עבור 3DGA. שיטת המדידה מורכב מהפעולות הבאות: (1) סמן מפושטת עם סמנים 12; (2) מדידה של חולים על ההליכון; (3) אינטואיטיבי הוליסטית דמות דפוסי ההליכה; (4) הילוך חריגה דפוס מדדי חוקיותה תצפיות קליניות; (5) גיאומטרי של התכונות של דהירה אסטרטגיה פרוטוקול המוצגים במחקר זה עוקב אחר הקווים המנחים של ועדת האתיקה הרפואית של המוסד.

1. הכנה

הערה: שיטת המדידה המוצע במסמך זה מנצל סמן מפושטת להגדיר בהיקף של 12 סמנים, כמתואר להלן. ניתן לבצע את תהליך המדידה כולו, כולל הכנה, בתוך 20 דקות. הכדאיות של פרוטוקול זה בהגדרות קליני אמיתי אומת הקודם מחקרים^{13,14,15,16,17}.

1. לבצע את תהליך כיול לפי הפרוטוקול של היצרן.
2. להדריך מטופלים ללבוש התאמה קלה, צמוד הנימוסית, ומניחים את סמנים צבעוניים על המטופל, כמתואר להלן.
   1. במקום סמני (30 מ מ קוטר) בגיל לנקודות הבאות על הגוף של המטופל: acromia, ירכיים (בנקודות לשליש של הדרך הירך של עצם הירך לאורך קו צירוף כל הכסל הקדמי עם כל הירך), ברכיים (על האמצע של הקוטר הקדמי-את ישבנה של כל הרוחבית של עצם הירך), קרסוליים (malleoli לרוחב), בהונות (החמישי metatarsal ראשים) ו- iliac crests (במיקום של כל האגן על קו אנכי עובר דרך הירכיים).

2. מדידה

1. להגדיר את המהירות של הליכון ולמדוד את דפוסי ההליכה.
   1. להנחות את המטופל לביצוע המבדק הליכה 10 מ'.
   2. הגדר את מהירות ההליכה נוחה סובייקטיבי. להגדיר את המהירות על ההליכון, החל מ- 70% מעל הקרקע ההליכה בהדרגה הגדלת המהירות, למצוא את ההליכה נוחה מהירות על ההליכון.
   3. למדוד הליכה. עבור טיפול אחד לוקח 20 s. אם התנאים שונים (למשל. מהירות הילוך, י ועוד.) צריכים להשוות, לבצע מספר מפגשים. במקרה כזה, יש מטופלים לנוח במשך 1 דקה בין ההפעלות.
      הערה: למרות 3DGA מערכות עם מצלמות אינפרא אדום משמשים במחקר 3DGA, מבוססי-וידאו פשוטה מערכת ניתוח תנועה (תדר הדגימה: 60 הרץ; למשל, Kinematracer) משמש זה פרוטוקול לקצר את תהליך הכיול.

3. ניתוח נתונים

1. זמן-המרחק גורמים
   הערה: זמן-המרחק הפרמטרים הם פרמטרים הנפוצות בשימוש במחקרים ניתוח הילוך. האירועים של הרגל הראשונית אנשי קשר ורגל-לא נקבעות באופן אוטומטי על ידי מערכת המבוססת על מסלולים סמן הבוהן והקרסול.
   1. כדי למנוע טעויות בזיהוי שלב, יש שני מנוסים פיזיותרפיסטים לאמת את הדיוק של תזמון וכוונן אותו אם קיימות שגיאות בתזמון שלב.
   2. מ תזמונים אלה שזוהו צעד, לחשב את הפעולות הבאות:
   3. לחשב קדנס (שלבים/דקה) = 60 × 2 / SC (s)
   4. חישוב אורך צעד (ז) = GS (m/s) × SC (s) + (המנוע של הקרסול סמן ממגע רגל רגל מגע באותו הצד)
   5. לחשב אורך צעד (ז) = GS (m/s) × (הזמן ממגע הרגל של צד אחד רגל קשר של הצד השני) + (ההבדל הממוצע במיקום קרסול הרגל קשר לצד אחד ולא לצד השני)
   6. חישוב רוחב שלב (ז) = המרחק לרוחב הממוצע בין שני הסמנים הקרסול במהלך שלב העמידה כפול
   7. לחשב את משך זמן של עמידה כפול: הסכום של שלב העמידה זוגי המופיע פעמיים במהלך מחזור הילוך; הזמן בין מגע כף הרגל של צד אחד, לאחר מכן ברגל בצד השני.
   8. לחשב משך יחיד העמידה: הזמן הממוצע בין הרגל את הרגל לאחר מכן פנה בצד הנגדי.
      הערה: SC (שלב מחזור): הזמן הממוצע ממגע העקב של צד אחד עקב הקשר באותו הצד. * * GS (מהירות הילוך)
2. התמונות Lissajous סקירה (לגזום)
   הערה: LOPs מתוכננים כדמות המורכב סמן מסלולים משותפת על המפרקים הגדולים במטרה להקל על ההבנה שיקום המטופלים הילוך הוליסטית דפוסי¹⁴ (ראה איור 1).
   1. ליצור LOPs של מסלולים בקואורדינטות של סמנים 10, מרכז הכובד וירטואלי (שן) אופקי (x-y), הווריד (y-z), וכן מטוסים הפרונטליים (z-x) (x: ימין/שמאל, y: קדמית/אחוריים, z: סופריור/נחות).
      1. לצייר את לגזום עם התוכנה או על-ידי בניית scatterplot שמכסה את טווח תנועה של כל הסמנים על תוכנת הגיליון האלקטרוני. לחשב את קוג וירטואלי על-ידי hypothesizing כל אחד מהמקטעים הגוף יהיה כדלקמן: תא המטען, 0.66; הירך, 0.1; הירך התחתונה, 0.05; הרגל, 0.02. לאחר מכן, לחשב קוג כמרכז קומפוזיציה המקטעים.
   2. ב כל סמן, לחלץ נתונים גולמיים עבור שלושת המרכיבים (x, y ו- z) עבור כל מחזור הילוך, לנרמל את אלה עד מחזור הילוך, ממוצע של הערכים. מוגדר רשע ערכים של x - ו y-מרכיבי קוג וירטואלי 0 ולהשתמש אלה גם הפניות עבור x - ו y-הרכיבים של הסמנים.
3. חישוב מדד הילוך חריגה עבור Hemiparetic הילוך
   הערה: מספר דפוסי ההליכה הנפוצות ידועים להיות תכונות של hemiparetic הילוך לאחר שבץ. אלה כוללות טיולי הליכה היפ, circumduction ו- shift לרוחב המטען¹⁸. מדדי לחידושים הילוך חריגה פותחו כדי לכמת את מידת אלה הילוך דפוסי^13,16,17. עד כה, עשר חריגה הליכה מדדי (הירך טיולי הליכה, circumduction, קשר קדמת כף הרגל, retropulsion של הירך, מוגזם היפ סיבוב חיצוני, shift לרוחב מוגזמת של המטען על הצד מעושה, פושט הברך דחף, הילוך בברך מכופפת, הברך לא מספיק כיפוף במהלך שלב הסווינג ואת השוט המדיאלי) דווחו. הנוסחה לחישוב מדד כל מוצג בטבלה 1.
   1. לחשב את הערך raw של המדדים לפי הנוסחאות. לדוגמה, לחשב את הערך raw של המדד לטיולים הירך כמו ההבדל בין הערך המרבי של קואורדינטת z של דה מרקר מפרק הירך במהלך השלב המכריע z-הקואורדינטה בו-זמניות של דה מרקר מפרק הירך contralateral, מתוקנות על הממוצע משמאל הפרשי הקואורדינטה z במהלך שלב התמיכה כפול.
   2. לחשב את הציון סטיית (t-ציון) בהתבסס על נתוני המדידה של הנבדקים בריא. לחשב את הציון מתוקננת כדלקמן: T = × 50 + 10 (X−µ) / אלפא (t: סטיית ציון; X: נתונים נפרדים; ממוצע: כלומר ערך שורה של נושאים בריא; אלפא: סטיית תקן).
4. ניתוח של הבוהן סיווג אסטרטגיה
   הערה: אסטרטגיות לאישור הבוהן במהלך הנדנדה להשתנות במידה רבה בין לנסיינים בריאים וחולים עם paresis האיבר התחתון. במקצועות בריאות, סיווג הבוהן מושגת על ידי איבר קיצור, עם תנועות מינימליות של האגן או המטען. מצד שני, חולים עם paresis לא יכול לקצר את איברי גופם באותה מידה. עבור חולים אלו, אסטרטגיות פיצוי שהתקבל כגון באגן או circumduction להשפיע גם טו סיווג¹⁹. ניתוח זה, הגובה של הבוהן סיווג על הנדנדה באמצע מחולק לשני חלקים: את רווח אנכי מושגת על ידי קיצור גפה וכי המופקים באמצעות תנועות פיצוי, אשר משפיעים ישירות על הבוהן סיווג. הרכיבים המרכיבים הבוהן סיווג (אנכי רכיב של האיבר קיצור, obliquity האגן, הירך חטיפה, מקומר) מחושבים כמתואר להלן.
   1. לחשב את הבוהן הכולל אישור הקואורדינטה z של הראש metatarsal החמישי כמו אינדקס סיווג הבוהן.
   2. חישוב הרכיב האנכי של האיבר לינוק כמו הקואורדינטה z של שינוי המרחק בין הירך לבין ראש metatarsal החמישי.
   3. לחשב את הרכיב האנכי של תנועת לתת פיצוי על-ידי סיכום שלושת רכיבי משנה, כדלקמן.
      1. לחשב את הרכיב האנכי של obliquity האגן כהפרש בגובה סמני היפ (z-קואורדינטות).
      2. לחשב את הרכיב האנכי של חטיפת הירך כמו המרחק בין הירך לבין ראש metatarsal החמישי ואת הזוויות החטיפה. זה משקף את המרחק כלפי מעלה הרגל עוברים בעקבות החטיפה היפ שלא היו שום שינוי אורך האיבר התחתון.
      3. לחשב את הרכיב האנכי של קמרונות משינוי ב- z-קואורדינטות של הירך contralateral בין עמדה באמצע ומתח באמצע²⁰.

השיטה המובאת במסמך זה משמש כדי להעריך בחולים עם הפרעות בהליכה. התוצאות של הניתוח מוצגים באיור 2, איור 3ו- 4 איור. הנתונים האלה מראים תוצאות 3DGA מפושטת של המטופל עם hemiparesis, פקד בריא. איור 2 מציג לגזום נציג של תבנית ההליכה המלא של חולה השבץ. אצל החולה הזאת, נצפו דפוסי ההליכה טיפוסית כגון circumduction, גובה הירך עורק תנועה לרוחב. איור 3 הוא הילוך חריגה מכ ם התרשים מראה חולי שבץ אינדקס (סטיית ניקוד). ציונים מתוקננת של העלאת circumduction ובירך היו גבוהות, המציין כי תנודות אלה בחולי שבץ היו הרבה יותר גדולה מאשר התקן של הנבדקים בריא. לבסוף, איור 4 היא גרף המתאר הבוהן אסטרטגיות סיווג של חולה השבץ, נושא בריא תואם גיל. בנושא בריאות, הבוהן סיווג מושגת בדרך כלל על ידי האיבר קיצור, ואילו אצל המטופל שבץ, זה מושגת בעיקר על ידי תנועות לפיצוי כגון obliquity האגן, מקומר.

איור 1: Lissajous סקירה על התמונות (לגזום) בהיקף של שלוש דמויות: (א) sagittal המטוס, המטוס הילתית (B) ו (ג) אופקיות. כל מסלול מציגה את התנועות הילוך בממוצע-מחזור של סמנים משותפים, שיערו מרכז הכובד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2: Lissajous סקירה על התמונות (לגזום) של חולה שבץ נציג: (א) sagittal המטוס, המטוס הילתית (B) ו (ג) אופקיות. גדל עורק תנועה (חץ לבן), היפ טיולי הליכה (חץ שחור), circumduction (חץ אפור) נצפו מתוך מבט הוליסטי באמצעות לגזום. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3: תרשים מכ ם של מדדי הילוך חריגה. הציון הממוצע של הנבדקים בריא נקבע על 50. ציון תקן גבוה מייצג חריגות גבוהות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 4: גרף המציג את הבוהן אסטרטגיות אישור לחולה שבץ לעומת נושא בריא. סיווג הבוהן מושגת אך ורק על ידי איבר קיצור בנושא בריאות, ואילו תנועות לתת פיצוי (טיולים היפ היפ החטיפה, קמרונות) להשפיע גם על הבוהן סיווג אצל המטופל שבץ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

טבלה 1: נוסחאות עבור תבניות הליכה לא רגילה

בדו ח הנוכחי, הוצע שיטה פשוטה 3DGA. מערכת זו נועדה לשמש תרגול יום יומי כולל שיטת מדידה פשוטה ומצגת המטפל ידידותי של תוצאות.

מספר דיווחים קודמים השתמשו 3DGA והוא ידע בסיסי של דהירה אנושיים שנוצרו קודם לכן²¹. 3DGA יש פוטנציאל לתרום לשיקום מרפאות, לדוגמה, על ידי שיפור ההבנה של הפתולוגיה של הפרעות בהליכה, לשימוש בתכנון הטיפול, או פיקוח על התערבות אפקטים. עם זאת, השימוש 3DGA במרפאות השיקום נשאר נמוך למדי. ישנם מספר המחסומים אפשרי על השימוש 3DGA בהגדרות קליניים. הזמן הנדרש הוא כנראה אחד המכשולים העיקריים, כמו מחקר המבוסס על 3DGA בדרך כלל דורש זמן הכנה רב (כלומר., לצורך כיול של המערכת הרכבה סמנים). בעיה נוספת היא כי פרשנות תוצאות יכול להיות מאתגר. הפרעות בהליכה בדרך כלל מהווים מספר הפרעות התנועה, הבנה הגרפים השונים המתבררת מניתוח הדורש ניסיון. מבחינת היתכנות קליני, ניתוח מערכות עם שיטות מפושטת והצגת נתונים אינטואיטיבי יהיה מועיל.

הכנה משמעותית את הזמן הנדרש לביצוע ניתוח קיימות שיטות קשורה המרדף של דיוק מדידה גבוהה. עם זאת, מהירות התנועה של חולים עם הפרעות בהליכה מוגבל, בתרגול שיקום בחיי היומיום אנחנו לא דורשים רמת הדיוק הזו. בשיטה הנוכחית, הפרוטוקול בצורה פשוטה יותר, ניתן לבצע גם פרק זמן זה צריך להיות קצר מספיק עבור היתכנות מדי יום שיקום בפועל תוך שמירה על הדרישות להערכת חולים עם תנועה והפרעות^{13 , 15 , 16 , 17}.

בשיטה הנוכחית, השיטה של תוצאות המצגת עומדת בדרישות קליניים. במרפאות השיקום, מטפלים מתחילים בדרך כלל על-ידי הערכת דפוסי ההליכה הוליסטית. לגזום נועד לסייע קלינאים הערכת דפוסי ההליכה הוליסטית אינטואיטיבית באמצעות תיאור נציג (כלומר., דמות) מרקר אשר ממוקמים מסלולים על פי קשרים מיקומיים בפועל. הפיתוח של מדדי הליכה לא רגילה, הסעיפים התבססה גם על ניסיון קליני. מדדי פותחו כדי לכמת את מידת דפוסי הילוך חריגה קלינית נפוצה אצל חולים שבץ, אימותים בו-זמניות של כל מדדי אושרו באמצעות תצפיות קליניות על ידי פיזיותרפיסטים^{13, 15,16}.

בנוסף להיותה שיטת הערכה אובייקטיבית את משקפת ניסיון קליני, השיטה המוצעת יתרום באופן אידיאלי לפיתוח אסטרטגיות חדשות שיקום. הניתוח של הבוהן סיווג אסטרטגיות מעבר הערכה קלינית קונבנציונלי ויש לו פוטנציאל לתרום לתכנון של טיפולי שיקום יישוב. השיטה המוצעת, ניתוח, קלינאים מוצגים עם שתי מטרות לשיקום; מידת הסיווג הבוהן ואת מידת הפיצוי כדי להשיג את זה. כשלעצמו, הגדלת סיווג הבוהן חשובה להליכה בטוחה; עם זאת, הפחתת הפיצוי עשוי גם לשפר את יעילות הליכה²². בשיטה הנוכחית, קלינאים שתהיה לי גישה שני מערכי מידע כמו המדדים של הליכה בטוחה, יעילות הליכה, אשר עשוי לתרום בפיתוח ממוקד שיקום אסטרטגיות כדי לשפר את הבטיחות והיעילות של הליכה שיקום חולים.

בהינתן התכונות הנ ל, שיטה זו מדידה וניתוח יכול להקל את השימוש 3DGA במרפאה לשיקום על-ידי מתן שיטה אובייקטיבית עם אשר להעריך את דפוסי ההליכה בחולים שיקום. יתר על כן, זה עשוי לאפשר הערכה מדויקת יותר של השפעת התערבות יותר של סולמות רגילים להשתמש במרפאה, אשר יכול לתרום לשיפור נוסף של התערבות איכות בתחום שיקום.

מחקר זה לא היה ללא מגבלות. בהתחשב מספר מופחת של סמנים, קצב הדגימה נמוך יחסית, דיוק המדידה במערכת זו עלולה להיות מוגבלת בהשוואה למערכות קיימות. זה עשוי להיות שיקול מכריע בעת ניתוח תנועות מהירות כמו אלה של אנשי מקצוע ספורט. בפרט, בעת הערכת זוויות משותפת או תנועות משותפת, ערכת סמן מפושטת בשימוש בשיטה זו ייתכן מספיקות לאמוד במדויק עמדות משותפות. לפיכך, ניתוח אשר שם דגש על תנועת משותף, כגון הניתוח לתכנון הניתוח מוחין, יכול להיות גם מוגבלת למערכת פשוטה זו. למרות המערכת אומתה על ידי ההערכה הקלינית, המאפיינים פסיכומטרי של שיטה זו יש עדיין לא הוגדר לעומת השיטה תקן הזהב. המגבלות הטכניות כדאי לאשר עוד יותר במחקרים עתידיים.

עם זאת, בחולים עם הפרעות בהליכה, מהירות תנועה מוגבל, ההבדלים בביצועים ניכרות בהשוואה לנסיינים בריאים. לכן, בתרגול יומיומי, אנחנו שאינם מחייבים את רמת הדיוק המסופקים על ידי שיטות קיימות. עוד, בשיטה זו, התוצאות מוצגים כמו תבנית ההליכה בממוצע לתקופה 20 s מדידה, וזה יותר מזה של שיטות קונבנציונליות ביותר של דהירה שבמפלס הקרקע מדידה. תכונה זו יכולה לשפר את הדיוק והאמינות של המדידה.

לסיכום, במחקר זה, הוצג שיטה פשוטה ואינטואיטיבית 3DGA. כדי להקל על השימוש 3DGA לשיפור האיכות של שיקום מרפאות, לפתח שיטת מדידה ריאלי קלינית. השיטה המטפל ידידותי הציג כאן עשוי לעודד פיתוח נוסף של מודלים מדידה ריאלי קלינית, יישום 3DGA במרפאות השיקום מדי יום.

המחברים אין לחשוף.

מחקר זה מומן על ידי אוניברסיטת בריאות פוציסטו [גרנט מספר 2015100341].