Yürüme bozukluğu değerlendirmek için üç boyutlu yürüyüş klinik yönelik analiz yöntemi

Bu çalışmada, rehabilitasyon kliniğinde gerçekleştirilmek üzere tasarlanmıştır, bir klinisyen dostu üç boyutlu yürüyüş analizi yöntemi gösterilir. Yöntem bir basitleştirilmiş ölçüm yöntemi ve sonuçlarının klinisyenler anlaşılmasını kolaylaştırmak için sezgisel rakamlar oluşur.

Üç boyutlu yürüyüş analizi (3DGA) hareket bozuklukları nedeniyle yürüyüş anormallik değerlendirilmesi için yararlı bir klinik aracı olarak gösterilir. Ancak, 3DGA gerçek kliniklerde kullanımı nadir kalır. Olası nedenler zaman alan ölçüm sürecini ve sık sık çok sayıda grafikler kullanarak sunulmaktadır ölçüm sonuçları anlama zorlukları. Burada 3DGA klinik kullanımını kolaylaştırmak için geliştirilen bir klinisyen dostu 3DGA yöntem mevcut. Bu yöntem, Basitleştirilmiş hazırlık ve klinik ayarları ve sezgisel sonuçları sunum sonuçları klinisyenler anlaşılmasını kolaylaştırmak için kısa zaman diliminde yapılan ölçüm işlemleri oluşur. Hızlı, Basitleştirilmiş ölçüm yordam en az işaretleri kullanımı ve hasta bir koşu bandı üzerinde ölçümü elde edilir. Klinisyen anlama kolaylaştırmak için sonuçları klinisyenler bakış açısı dayalı rakamlar sunulur. Bütünsel bir bakış açısıyla tüm işaretleri yörüngeleri gösteren bir Lissajous genel bakış resim (LOP), yürüyüş kalıplarının sezgisel anlaşılmasını kolaylaştırmak için kullanılır. Klinisyenler perspektiflerde yürüyüş değerlendirme ve standart sağlıklı deneklerin verileri kullanarak dayanır, anormal yürüyüş desen endeksi, İnmeli Hastalarda tipik anormal yürüyüş kalıplarının ölçüde değerlendirmek için kullanılır. Nasıl hastalar ayak izni elde etmek için normal ve telafi edici stratejileri güvenilir gösteriyor, ayak izni strateji analizini gösteren bir grafik de sunulmaktadır. Bu yöntemler 3DGA klinik ayarları uygulanması kolaylaştırmak ve daha fazla ölçüm stratejileri klinisyen'ın bakış açısından gelişimi teşvik.

Önceki çalışmalar üç boyutlu yürüyüş analizi (3DGA) yürüyüş değerlendirme Kontur^1,2,3sonra kullanışlılığı göstermiştir. Çalışmalar yüksek kaliteli hareket analiz sistemleri ile insan yürüyüş kalıpları, sadece sağlıklı olanların aynı zamanda bu kontur veya serebral palsi^4,5 gibi çeşitli hareket bozuklukları nedeniyle önemli ölçüde içgörü sağladı . Anlayış patoloji, hastaların tedavi planlama veya tüm 3DGA⁶ile terfi müdahale etkileri izleme için önce değerlendirilmesi. Ayrıca, birkaç son yıllarda yapılan çalışmalarda Rehabilitasyon Eğitim^7,8için bir kılavuz sağlamak için 3DGA potansiyelini göstermiştir.

Ancak, 3DGA günlük klinik pratikte kullanımı hala sınırlıdır. Önemli konulardan biri onun zaman alan bir süreçtir. Yaygın olarak kullanılan yürüyüş analizi^9,10,11 ' marker setleri tüm vücut ölçümü için 30'dan fazla işaretleri oluşur. Bu marker setleri bacak ve gövde hareketinin çok kesin tahmin etkinleştirin. Bu, genellikle sınırlı bir geçit yerleştirilen kameralar tarafından yakalanan adım sayısını verilerden yapılan analiz, doğruluk için katkıda bulunur. Ancak, bu zaman alıcı bir hazırlık ve ölçüm işlemleri, hangi 3DGA günlük klinik pratikte kullanımını engellemektedir gerektirir.

3DGA bir klinik ortamda kullanmanın başka bir dezavantajı¹²sağlanan sonuçları yorumlamak zor olabilir olmasıdır. 3DGA sonuçlarını yaygın ortak açıları ve deplasman vücut parçaları gibi parametreleri gösteren grafikler gösterilmektedir. Ancak, rehabilitasyon klinikler değerlendirilmesinde yürüyüş sadece vücut parçaları da bütünsel hareket desenler ama hareketin değerlendirme içerir. İkinci sadece bu parametreler arasındaki ilişkileri değerlendirmek tarafından anlaşılabilir ve yaparken de dahil zorluk, böylece klinisyenler 3DGA kullanmak daha az istekli yapar.

Bu sorunları çözmek ve rehabilitasyon Kliniği 3DGA kullanımını kolaylaştırmak için basit ve sezgisel ölçüm yöntemi 3DGA için teklif ediyorum. Ölçüm yöntemi aşağıdakilerden oluşur: (1) basitleştirilmiş bir marker ile 12 işaretleri; ayarla (2) hastaların koşu bandı üzerinde ölçüm; (3) bir sezgisel bütünsel figürü yürüyüş desenler; (4) anormal yürüyüş desen endeksleri klinik gözlem doğrulanmış; ve yürüyüş strateji özelliklerinden (5) görselleştirme. Bu çalışmada gösterildiği Protokolü tıbbi etik Komitesi kurumun kuralları izler.

1. hazırlık

Not: Oniki işaretleri, aşağıda açıklandığı şekilde seti basitleştirilmiş bir işaretleyici burada önerilen ölçüm yöntemi kullanır. Hazırlık, dahil olmak üzere tüm ölçüm işlemi 20 dk içinde gerçekleştirilebilir. Bu protokol gerçek klinik ayarları için fizibilite önceki çalışmalar^{13,14,15,16,17}' doğrulandı.

1. Üretici protokolüne göre kalibrasyon işlemi gerçekleştirin.
2. Hastalar kolay uyum, çok sıkı legwear, giymek için talimat ve renkli işaretleyicileri hastaya aşağıda açıklandığı şekilde yerleştirin.
   1. Hastanın vücut üzerinde aşağıdaki noktalarda yer işaretleri (30 mm çapında): acromia, kalça (noktasındaki bir üçüncü büyük trochanter şeklinden daha büyük her trochanter anterior her üstün iliyak omurga katılmadan bir çizgi boyunca femur), (diz Her lateral epicondyle femur ön-arka çapı midline), ayak bilekleri (lateral malleoli), ayak (beşinci metatarsal başları) ve iliyak armalar (kalça geçen bir dikey çizgi her iliyak kret konumda).

2. ölçüm

1. Koşu bandı hızını ayarlamak ve yürüyüş desenleri ölçün.
   1. Hastanın 10 m yürüyüş testi gerçekleştirmek için talimat.
   2. Subjektif rahat yürüyüş hızını ayarlar. Set, %70 üzerinden başlayan koşu bandı hız yere yürüyüş ve yavaş yavaş artan rahat yürüyüş bulmak için hız, hız koşu bandı üzerinde.
   3. Yürüyüş ölçmek. Tek bir oturum için 20 sürer s. Eğer farklı koşullar (örn. yürüyüş hızı, Ortez vb.) karşılaştırıldığında, birkaç oturum gerçekleştirmek gerekir. Bu durumda, oturumlar arasında 1 dakika dinlenmek hastalarım var.
      Not: her ne kadar 3DGA sistemleri ile kızılötesi kameralar 3DGA araştırmalarda yaygın olarak kullanılır, video tabanlı hareket analiz sistemi Basitleştirilmiş (Örnekleme Frekansı: 60 Hz; örneğin, Kinematracer) Bu protokol için kalibrasyon süreci kısaltmak için kullanılır.

3. veri analizi

1. Zaman-mesafe faktörler
   Not: Zaman-mesafe yürüyüş analizi çalışmalarda kullanılan ortak ve temel parametrelerini parametreleridir. Ayak ilk kişi ve ayak-off olayların otomatik olarak ayak ve ayak bileği marker yörüngeleri üzerinde alınarak sistemi tarafından belirlenir.
   1. Adım algılama hataları önlemek için iki deneyimli fiziksel zamanlama doğruluğunu denetlemek ve adım zamanlama hatalar varsa ayarlamak terapistler var.
   2. Bu algılanan adım zamanlamaları, aşağıdaki Hesapla:
   3. Cadence (adımları/dak) hesaplamak 60 × 2 = / SC (s)
   4. Adım uzunluğu (m) hesaplamak = GS (m/s) × SC (s) + (ayak bileği işaret aynı tarafta temas ayak ayak kişiden deplasman)
   5. Adım uzunluğu (m) hesaplamak = GS (m/s) × (bir tarafın diğer tarafın iletişim ayak ayak kişiden saat) + (bir yan ve diğer yan ayak iletişim ayak bileği konumunu ortalama farkı)
   6. Adım genişliği (m) hesaplamak Çift Kişilik duruş aşamasında her iki ayak bileği işaretçileri arasındaki ortalama yanal mesafe =
   7. Çift Kişilik duruş süresi hesaplama: iki kez bir yürüyüş döngüsü sırasında; görüntülenir Çift Kişilik duruş aşama toplamı bir tarafı ayak temas ve diğer tarafta sonraki ayağını arasındaki süre.
   8. Tek duruş süresi hesaplama: ayağını ve sonraki ayak arasındaki ortalama süre karşı tarafta başvurun.
      Not: SC (adım döngüsünde): aynı tarafta topuk temas için bir tarafın topuk kişiden ortalama süre. ** GS (yürüme hızı)
2. Lissajous genel bakış resim (LOP)
   Not: Eğik marker ortak yörüngeleri büyük eklemler üzerinde anlayış rehabilitasyon hastaların bütünsel yürüyüş desenler¹⁴ kolaylaştırmak amacı ile oluşan bir rakam olarak tasarlanmıştır (bkz. şekil 1).
   1. Eğik yörüngeleri on işaretleri ve sanal ağırlık merkezi (COG) koordinatlarını, yatay (x-y), sagittal (y-z) ve koronal (z-x) uçaklar (x: sol/sağ, y: ön/arka, z: Çift/aşağı) oluşturmak.
      1. LOP yazılımı ile çizin veya bir scatterplot oluşturmak yoluyla bu elektronik tablo yazılımı tüm işaretleyicileri hareket alanı kapsamaktadır. Aşağıdaki gibi olması için her vücut segment hypothesizing tarafından sanal COG hesaplamak: gövde, 0.66; uyluk, 0,1; alt uyluk, 0,05; ve ayak, 0.02. Daha sonra COG segmentleri kompozisyon merkezi olarak hesaplayın.
   2. Her işaretçisi, her yürüyüş döngüsü için üç bileşenden (x, y ve z) için ham verileri ayıklamak, bunlar yürüyüş döngüsü tarafından normalleştirmek ve değerlerin ortalamasını. Ortalama değerleri, x - ve y-bileşenlerinin sanal COG 0 olarak ayarlayın ve referansları olarak bunlar x - ve y-bileşenleri için işaretleri kullanın.
3. Anormal yürüyüş Endeksi Hesaplama hemiparezi yürüyüş için
   Not: Birkaç ortak yürüyüş desen özellikleri hemiparezi yürüyüş kalp krizi olduğu bilinmektedir. Bu kalça yürüyüş, sirkumdiksiyon ve gövde¹⁸yanal üst karakter içerir. Endeksleri anormal yürüyüş desenler için bu yürüyüş desenleri^13,16,17kapsamını ölçmek için geliştirilmiştir. Bugüne kadar on anormal Endeksi (HIP hiking, sirkumdiksiyon, ön ayak iletişim, kalça, aşırı kalça dış rotasyon, bagajı yetersiz diz etkilenmemiş yan, diz ekstansiyon itme, esnek-diz yürüyüş üzerinde aşırı yanal kayma retropulsion yürüyüş fleksiyon salıncak faz ve medial kırbaç sırasında) bildirilmiştir. Formül her dizin için tablo 1'de gösterilen.
   1. Endeksleri formüllerine göre ham değerini hesaplamak. Örneğin, dizini Kalça eklemi işaretçiyi salıncak aşamasında z koordinatını maksimum değerini ve kontralateral Kalça eklemi marker için ortalama düzeltilmiş, eşzamanlı z koordinatlarını arasındaki fark olarak kalça yürüyüş için satır değeri hesaplamak -sol fark z koordinatını Çift Kişilik destek aşamasında.
   2. Sapma puanı hesaplamak (t-score) sağlıklı deneklerin ölçüm verilere dayalı. Standart puanı aşağıdaki gibi hesaplar: T = 50 + 10 × (X−µ) / δ (T: sapma puanı; X: tek tek veri; μ: sağlıklı deneklerin; satır değeri demek δ: Standart sapma).
4. Toe izni strateji analizini
   Not: Stratejileri salıncak sırasında ayak izni için sağlıklı ve alt ekstremite taraflidir olan hastalar arasında büyük ölçüde değişir. Sağlıklı bireylerde ayak izni, leğen kemiği veya gövde en az hareketiyle kısalma uzuv elde edilir. Öte yandan, taraflidir hastalarla aynı derecede onların bacaklarda kısaltmak değil. Pelvik tilt veya sirkumdiksiyon de etkiler gibi bu hastalar için elde edilen telafi stratejileri izni¹⁹ayak parmağı. Bu analizde, ayak izni orta salıncak, yüksekliği iki bölüme ayrılmıştır: kısalma limb tarafından elde dikey kazanç ve ayak izni doğrudan etkileyen telafi edici hareketler tarafından elde. Ayak izni (dikey bileşeni, pelvik arızanın, kalça kaçırma, kısalma ve atlama bacak) oluşturan bileşenler aşağıda açıklandığı şekilde hesaplanır.
   1. Z koordinatını beşinci metatars başının üzerinden toplam ayak izni ayak izni dizini olarak hesaplayın.
   2. Bacak kalça ve beşinci metatars başı arasındaki mesafe değişikliği z koordinatını olarak kısalma dikey bileşeni hesaplayın.
   3. Dikey bileşen telafi hareketinin üç alt bileşenleri, aşağıdaki gibi toplayarak hesaplayabilirsiniz.
      1. Pelvik arızanın dikey bileşeni Yükseklik (z-ekseni) kalça işaretleri arasındaki fark olarak hesaplar.
      2. Kalça ve beşinci metatars başı ve kaçırma açıları arasındaki mesafe olarak kalça kaçırma dikey bileşeni hesaplayın. Bu Eğer herhangi bir değişiklik alt bacak uzunluğu ayak kalça kaçırma sonucu olarak taşınmış olması yukarı doğru mesafe yansıtır.
      3. Orta duruşu ve orta salıncak²⁰arası z koordinatını kontralateral kalça değişikliği üzerinden atlama dikey bileşeni hesaplayın.

Burada sunulan yöntem yürüyüş bozuklukları olan hastalarda değerlendirmek için kullanılır. Çözümleme sonuçlarını Şekil 2, şekil 3ve şekil 4sunulmaktadır. Bu rakamlar hemiparezi ve sağlıklı kontrol Basitleştirilmiş 3DGA sonuçlarını göstermek. Şekil 2 bir temsilcisi LOP bir kontur hastanın komple yürüyüş desen gösterir. Bu hastada sirkumdiksiyon, kalça yükseklik ve gövde yanal hareketi gibi tipik yürüyüş desenleri tespit edildi. Şekil 3 bir radar grafik gösteren inme hastalarında anormal yürüyüş dizin (sapma puanı) olduğunu. İnmeli Hastalarda bu hareketleri daha sağlıklı standart daha büyük olduğunu belirten sirkumdiksiyon ve kalça yükseklik standart puanları yüksekti. Son olarak, şekil 4 ayak izni stratejileri bir inme hasta ve yaş eşlemeli sağlıklı aktörü gösteren bir grafik olduğunu. Sağlıklı konu ayak izni genellikle kısalma, kontur hastada pelvik arızanın gibi telafi edici hareketler ağırlıklı olarak elde edilir, ancak ve atlama limb tarafından sağlanır.

Şekil 1: üç isimlerinden oluşan Lissajous genel bakış resim (LOP): (A) sagittal düzlem, (B) koronal uçak ve (C) yatay düzlemde. Her yörünge ortak işaretleri ortalama yürüyüş döngüsü hareketleri gösterir ve ağırlık merkezi olan. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Resim 2: Lissajous genel bakış resmi (LOP) bir temsilci inme hasta: (A) sagittal düzlem, (B) koronal uçak ve (C) yatay düzlemde. Gövde hareketi (beyaz ok), kalça (siyah ok) hiking artmış ve sirkumdiksiyon (gri ok) bütünsel bir genel bakış LOP kullanarak gözlendi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: Radar grafik anormal yürüyüş endeksi. Sağlıklı deneklerin Puan ortalaması 50'ye ayarlanmıştır. Yüksek bir standart puanı yüksek anormallik temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4: ayak sağlıklı bir konu vs bir kontur hastada izni stratejileri gösteren grafik. Telafi edici hareketler (kalça yürüyüş, kalça kaçırma ve atlama) de ayak izni kontur hastada etkiler ise ayak izni yalnızca uzuv sağlıklı konu kısalma elde edilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Tablo 1: Formüller anormal yürüyüş kalıpları için

Geçerli rapordaki bir basitleştirilmiş 3DGA yöntemi önerilmiş. Bu sistem günlük uygulamada kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve Basitleştirilmiş ölçüm yöntemi ve sonuçlarının klinisyen dostu tanıtım içerir.

Birkaç önceki rapor-si olmak kullanılmış 3DGA ve insan yürüyüş temel bir bilgi daha önce kurulan²¹olmuştur. 3DGA rehabilitasyon klinikler, örneğin, yürüyüş bozuklukları, tedavi planlama veya müdahale etkileri izleme kullanılacak patoloji anlayışı geliştirerek katkıda potansiyeline sahiptir. Ancak, rehabilitasyon klinikler 3DGA kullanımı oldukça düşüktür. 3DGA klinik ayarları'nda kullanmak için birkaç olası engeller vardır. Araştırma temelli 3DGA önemli hazırlık süresi genellikle gerektirdiği gereken süreyi büyük olasılıkla büyük bir engel olduğunu (i.e., sistem ve montaj işaretleri kalibrasyon için). Sonuçları yorumlama zor olabilir başka bir konudur. Yürüyüş bozuklukları genellikle birkaç hareket anormallikler oluşturan ve çeşitli grafikler çözümlemesinden anlama deneyim gerektirir. Klinik fizibilite açısından analiz sistemleri Basitleştirilmiş yöntem ve sezgisel veri sunumu yararlı olacaktır.

Varolan analiz yöntemleri yüksek ölçüm hassasiyeti takibi ile ilgili gerçekleştirmek için gereken önemli hazırlık süresi. Ancak, yürüme bozukluğu olan hastaların hareket hızı sınırlıdır ve günlük rehabilitasyon uygulamada biz bu düzeyde doğruluk gerektirmeyebilir. Geçerli yöntemde, protokol basitleştirilmiştir ve hareketi ile hastaların değerlendirilmesinde gereksinimleri Bakımı bozuklukları¹³ iken bu günlük pratikte rehabilitasyon fizibilite için kısa olmalıdır bir zaman diliminde gerçekleştirilir ^{, 15 , 16 , 17}.

Etkin yöntem içinde klinik sonuçlar sunum yöntemini karşılamaktadır. Rehabilitasyon kliniklerinde terapistler genellikle bütünsel yürüyüş desenleri değerlendirerek başlar. LOP klinisyenler bütünsel yürüyüş desenleri sezgisel bir temsilcisi tasvir kullanarak değerlendirmek yardımcı olmak için tasarlanmıştır (i.e., bir rakam) hangi işaretleyicisinde yörüngeleri gerçek konumsal ilişkileri göre yerleştirilir. Burada kullanılan anormal yürüyüş endeksleri gelişimi de klinik deneyime dayalı. Endeksleri geliştirilmiştir kontur hastalarda gözlenen klinik olarak ortak anormal yürüyüş kalıpları kapsamını ölçmek için ve tüm dizinleri eşzamanlı müddətləri klinik gözlem yolu ile fiziksel terapistler¹³tarafından^, teyit edilmiştir ^15,16.

Klinik deneyimleri yansıtıyordu bir objektif değerlendirme yöntemi olmanın yanı sıra, önerilen yöntem ideal yeni rehabilitasyon stratejiler geliştirilmesine katkıda bulunacaktır. Ayak izni stratejileri analiz geleneksel klinik değerlendirme gider ve hedeflenen rehabilitasyon tedavi planlama için katkıda bulunmak için bir potansiyele sahiptir. Önerilen yöntem ve analiz klinisyenler rehabilitasyon için iki hedefi ile sunulur; ayak temizlik ve onu elde etmek için tazminat kapsamını ölçüde. Kendi içinde ayak izni artan güvenli yürüyüş için önemlidir; Ancak, tazminat azaltılması da yürüyüş etkinliği²²artırabilir. Geçerli yöntemde, klinisyenler erişim güvenli yürüme bilgi endeksi olarak her iki kümesi için olurdu ve Emanet ve yürüyüş verimliliğini artırmak için rehabilitasyon stratejileri geliştirmek için katkıda bulunabilir yürüyen verimliliği hedefleyen Rehabilitasyon hastalar.

Yukarıda belirtilen nitelikleri göz önüne alındığında, bu ölçüm ve analiz yöntemi yürüyüş desenleri rehabilitasyon hastalarda değerlendirmek için objektif bir yöntemle sağlayarak 3DGA rehabilitasyon Kliniği kullanımını kolaylaştırabilir. Ayrıca, rehabilitasyon alanında müdahale kalitesinin daha da iyileştirilmesi için katkıda bulunabileceğini klinikte kullanılan sıradan ölçekler müdahalenin etkisinin daha doğru tahmin sağlayabilir.

Bu çalışmada sınırlamalar değildi. İşaretleri ve nispeten düşük örnekleme oranı azaltılmış sayısı göz önüne alındığında, bu sistemdeki ölçüm doğruluğunu varolan sistemlerine göre sınırlı olabilir. Bu olanlar spor uzmanları gibi hızlı hareketleri analiz ederken göz önünde bulundurarak bir kritik olabilir. Özellikle, ortak açıları veya eklem hareketleri değerlendirirken, Bu yöntemde kullanılan Basitleştirilmiş işaretçisi küme doğru tahmin ortak pozisyonlar için yetersiz olabilir. Buna göre serebral palsi cerrahi, planlama için çözümlemesi gibi eklem hareketi vurgulayan analiz da bu Basitleştirilmiş sistem ile sınırlı olabilir. Her ne kadar sistem klinik değerlendirme tarafından doğrulandı, bu yöntemin psikometrik özellikleri altın standart yöntem ile karşılaştırıldığında henüz tanımlanmadı. Teknik sınırlamalar daha fazla gelecek çalışmalarda onaylanması.

Ancak, yürüyüş bozuklukları olan hastalarda, hareket hızı sınırlıdır ve performans farklılıkları olan sağlıklı bireylerde karşılaştırıldığında belirgindir. Bu nedenle, günlük uygulamada, mevcut yöntemler tarafından sağlanan doğruluk düzeyine gerektirmeyebilir. Ayrıca, Bu yöntemde, sonuçları ölçme Cross'taki yürüyüş en geleneksel yöntemlerle uzun bir 20 s ölçüm süresi için bir ortalama yürüyüş desen olarak sunulur. Bu özellik doğruluk ve güvenilirlik ölçü geliştirmek.

Bu çalışmada, sonuca Basitleştirilmiş ve sezgisel 3DGA yöntem kullanılmaya başlandı. 3DGA rehabilitasyon klinikler kalitesini artırma içinde kullanımını kolaylaştırmak için bir klinik olarak uygun ölçüm yöntemi geliştirilmelidir. Burada tanıtılan klinisyen dostu yöntemi klinik olarak uygun ölçüm modellerin daha da geliştirilmesi ve 3DGA her gün rehabilitasyon klinikler içinde uygulanması teşvik olabilir.

Yazarlar ifşa gerek yok.

Bu çalışmada Fujita Sağlık Üniversitesi [Grant numarası 2015100341] tarafından finanse edildi.