Eine objektive und kinderfreundlichen Bewertung der Arm-Funktion mithilfe eines 3-d-Sensors

Das übergeordnete Ziel dieses kindgerechten Gaming-Tests, der auf einem kommerziell erhältlichen, digitalen 3-D-Sensor basiert, ist es, die Funktion der oberen Extremitäten für klinische Studien objektiv zu beurteilen. Diese Methode kann wichtige Informationen liefern, z. B. wie sich die Muskelfunktion bei vielen neuromuskulären Erkrankungen verändert hat. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die Bewertung objektiv und quantitativ mit hoher Auflösung ist.

Die Auswirkungen der Art und Weise, wie sich unsere Methode auf die Messung des Krankheitsverlaufs der spinalen Muskelatrophie ausdehnt, da Kinder in der klinischen Standardbewertung oft schlecht abschneiden. Obwohl unser entwickelter Test Einblicke in die Bewegung der oberen Gliedmaßen geben kann, kann die gleiche Technik auch auf andere motorische Symptome wie Ganzkörpergang und Gleichgewichtsanalyse angewendet werden. Die Idee zu dieser Methode hatten wir zum ersten Mal, als wir ein Brainstorming über die Möglichkeit von Gamification im Bereich der Bewertung der Arzneimittelwirkung durchführten.

Die Demonstration dieser Methode ist breiter, da sie einen aussagekräftigen Einblick in die Dynamik des Spiels bietet und eine sehr schnelle Möglichkeit ist, das Setup zu verstehen. Ulrike Bonati, Ärztin des Universitätsspitals Basel, an dem die Studie durchgeführt wurde, und eine gesunde Freiwillige, die ebenfalls an der Studie teilgenommen hat, wird das Verfahren vorführen. Installieren Sie zunächst die 3D-Sensortreiber und die Wardrobe-Spielanwendung auf dem Testcomputer.

Stellen Sie dann den Computer auf einen Tisch mit einer Höhe von 0,5 bis einem Meter. Platzieren Sie das 3D-Gerät auf dem Tisch, ausgerichtet in der Mitte des Computers, und passen Sie den Winkel des 3D-Sensors nach Bedarf an, um das Motiv korrekt zu erfassen. Verbinden Sie anschließend den 3D-Sensoradapter mit den entsprechenden Kabeln mit dem Computer, dem 3D-Sensor und dem Netzteil.

Stellen Sie zum Schluss einen verstellbaren Stuhl etwa zwei Meter vom Tisch entfernt auf. Bevor Sie mit dem Test beginnen, starten Sie den Computer, stellen Sie die Lautstärke ein und stellen Sie sicher, dass eine Internetverbindung besteht, um eine automatische Datenübertragung zu ermöglichen. Weisen Sie als Nächstes den Probanden an, sich auf den Stuhl zu setzen und die Anwendung auf dem Computer zu starten.

Geben Sie dann auf der ersten Seite die eindeutige Betreff-ID ein. Klicken Sie auf den Start-Button, um die Seite mit dem Garderobenspiel aufzurufen. Die auf dem Bildschirm sichtbare Skelettfigur stellt den Körper des Motivs vor einem großen virtuellen Kleiderschrank dar.

Weisen Sie die Person an, mit den Armen zu winken und andere Bewegungen auszuführen, bis der 3D-Sensor die Person erfasst. Der 3-D-Sensor verwendet Infrarot, um den menschlichen Körper zu erkennen, so dass die Figur des Skeletts bei direkter oder starker Sonneneinstrahlung verzerrt oder sogar nicht zu sehen sein kann. Lesen Sie die auf dem Bildschirm angezeigten Anweisungen und passen Sie die Position des Motivs an, bis die Anweisungen in grüner Schrift angezeigt werden.

Klicken Sie auf den Trainings-Button, um die Trainingseinheit ohne Datenaufzeichnung zu starten. Lassen Sie das Subjekt den Anweisungen auf dem Bildschirm folgen und führen Sie die Armbewegungen aus, wie es das Garderobenspiel verlangt. Zuerst wird der Proband gebeten, einen seiner Arme auszustrecken, um ein flackerndes, virtuelles Objekt zu erreichen und dann zu greifen.

Als nächstes wird der Proband angewiesen, denselben Arm zu beugen und die angegebenen Punkte an seinem Körper zu berühren, um das virtuelle Objekt zu platzieren. Wenn das Subjekt aufgrund unzureichender Muskelfunktion nicht in der Lage ist, ein Objekt zu erreichen oder zu platzieren, wird dieses Objekt nach 12 Sekunden automatisch vom Programm übersprungen. Alternativ kann der Bediener eine Taste drücken, um das Objekt zu überspringen.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Start, um mit der Aufnahme des Motivs zu beginnen, während es die Armbewegungen erneut ausführt. Nach vier Minuten endet das Spiel automatisch, wenn der Proband nicht in der Lage ist, die Reihe von Armbewegungen zu beenden. Nachdem das Spiel beendet ist, erscheint ein Spinnendiagramm, das die Gelenkbereiche des Motivs anzeigt.

Klicken Sie abschließend auf die Schaltfläche Ende, um das Spiel zu beenden. Die Spuren von neun Oberkörperpunkten wurden aufgezeichnet, während die Probanden Armbewegungen im Rahmen des Garderobenspiels zur Beurteilung der Armfunktion ausführten. In dieser Abbildung sind die räumlichen Positionen von neun Körperpunkten für einen Patienten mit spinaler Muskelatrophie im Zeitverlauf mit denen einer gesunden Kontrollgruppe verglichen.

Im Vergleich dazu hatte die Kontrollperson relativ weniger Kopf-, Hals- und Rumpfbewegungen als der Patient. Informationen, die aus den mit dieser Methode erhaltenen 3D-Rohdaten extrahiert werden, könnten verwendet werden, um die Bewegung eines einzelnen Patienten über mehrere Testrunden hinweg zu vergleichen. Hier sehen Sie ein segmentiertes Diagramm der Ellenbogenstreckung und der Ellenbogenbeugephasen aus zwei Runden.

Die Flugbahn bleibt in beiden Runden konstant, mit einer bemerkenswerten Überreichweite für die drei unteren Objekte für beide Hände. Unterschiede zwischen der rechten und linken Hand eines einzelnen Patienten wurden ebenfalls gemessen. Wie in dieser Abbildung gezeigt, gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der rechten und linken Hand eines einzelnen Patienten.

Informationen, die aus den 3D-Rohdaten extrahiert wurden, verdeutlichten auch Unterschiede zwischen einzelnen Probanden. Offensichtliche Unterschiede innerhalb des Probanden wurden bei den Rumpfkompensationsbewegungen zwischen Patient zwei und Patient drei beobachtet. Bemerkenswerte Unterschiede wurden auch in der medianen Handgeschwindigkeit zwischen Patient eins und Patient drei festgestellt.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie dieses Garderobenspiel einrichten und ausführen, um objektive Informationen über die Armfunktion zu erhalten. Sobald dieser Test gemeistert ist, kann er bei richtiger Durchführung in fünf Minuten durchgeführt werden. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Tests durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, z. B. zur Muskelausdauer.

Wenn Sie dieses Verfahren ausprobieren, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass eine richtige Übereinstimmung zwischen dem Testdesign und den Fähigkeiten des Patienten der Schlüssel zum Erfolg ist. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der klinischen Biomarker, um andere digitale Geräte zur Messung des Behandlungsnutzens und des Krankheitsverlaufs zu erforschen.