Mouvement recyclage en utilisant rétroaction en temps réel de la performance

Résumé

Recyclage modèles de mouvement anormal suite d'une blessure ou d'une maladie est un élément clé de la réadaptation physique. Les progrès technologiques récents ont permis une évaluation précise du mouvement au cours d'une variété de tâches, avec une quantification quasi instantanée des résultats. Cette offre de nouvelles possibilités de modification des habitudes de déplacement défectueuses en temps réel.

Résumé

Toute modification du mouvement - en particulier les modèles de mouvement qui ont été perfectionnées au fil des ans - nécessite une nouvelle organisation des schèmes moteurs responsables de la gestion de la performance du mouvement. Cet apprentissage moteur peut être renforcée par un certain nombre de méthodes qui sont utilisées dans la recherche et les milieux cliniques semblables. En règle générale, la rétroaction verbale des performances en temps réel ou la connaissance des résultats suivants mouvement est couramment utilisée en clinique comme un moyen préliminaire d'inculquer l'apprentissage moteur. Selon les préférences du patient et le style d'apprentissage, la rétroaction visuelle (par exemple par l'utilisation d'un miroir ou différents types de vidéo) ou des conseils proprioceptive utilisant tactile thérapeute, sont utilisés pour compléter les instructions verbales de la part du thérapeute. En effet, une combinaison de ces formes de rétroaction est monnaie courante dans le milieu clinique pour faciliter l'apprentissage moteur et d'optimiser les résultats.

En laboratoire, le mouvement quantitativeanalyse a été un pilier dans les paramètres de recherche afin de fournir une analyse précise et objective d'une variété de mouvements de populations saines et blessés. Bien que les mécanismes réels de capturer les mouvements peuvent différer, tous les systèmes actuels d'analyse du mouvement repose sur la capacité à suivre le mouvement des parties du corps et les articulations et d'utiliser des équations du mouvement établies pour quantifier les schémas de mouvements clés. En raison de limitations dans l'acquisition et la vitesse de traitement, l'analyse et la description des mouvements a toujours été déconnecté après la fin d'une session de test donné.

Ce document mettra en évidence un nouveau supplément à des techniques standard d'analyse du mouvement qui repose sur l'évaluation quasi instantanée et la quantification des habitudes de déplacement et l'affichage des caractéristiques des mouvements spécifiques au patient au cours d'une séance d'analyse du mouvement. En conséquence, cette nouvelle technique peut fournir une nouvelle méthode de prestation des commentaires qui présente des avantages over actuellement utilisé des méthodes de rétroaction.

Introduction

Toute modification significative de la structure neuromusculaire ou musculo-squelettiques du membre inférieur auront probablement un impact sur les caractéristiques du mouvement et de la fonction physique associé. En conséquence, l'amélioration de la fonction physique est un résultat important de toute intervention de réhabilitation. Normales des mouvements répétitifs comme la marche sont généralement régis par des programmes moteurs qui contiennent les informations de contrôle nécessaires pour activer les muscles nécessaires à l'intensité et à la période ^1. Ces programmes moteurs sont nécessaires pour améliorer l'automaticité de mouvement, réduisant ainsi la quantité de contrôle consacrée aux mouvements et permet d'attention soit accordée à d'autres tâches de niveau supérieur. Toutefois, étant donné le rôle des programmes moteurs en mouvement et le fait que ces programmes sont affinés pendant un certain nombre d'années, l'évolution des performances mouvement après une blessure ou d'une maladie est une entreprise difficile.

Traditionnellement, le mouvement de reconversion Interventions ont été fondées sur la rétroaction de performance suffisant mouvement pour s'assurer que la nouvelle information est intégrée dans le programme moteur nouveau et en évolution. Des approches simples, mais efficaces, notamment rétroaction verbale des instructions globales (par exemple, «plier plus", "gardez votre genou droit») ainsi que des mécanismes de rétroaction visuelle telle que l'utilisation d'un miroir ou d'un enregistrement vidéo. Bien que ces stratégies indirectes sont utiles, surtout dans les milieux cliniques avec des ressources limitées, ils sont limités par leur difficulté à fournir des mesures distinctes et quantifiables des variables de mouvement. En conséquence, complétant ces techniques avec d'autres méthodes plus directes de rétroaction sera probablement améliorer le moteur ré-apprentissage souhaité.

Il est acceptée dans les milieux de la recherche clinique et que la fourniture d'évaluations de résultats quantifiables discrets, des caractéristiques de mouvement peut améliorer les performances lors d'un mouvement retraini intervention ng. Par exemple, instantanée rétroaction visuelle ou auditive de l'intensité de l'activation des muscles en utilisant des dispositifs de biofeedback électromyographique est devenu un pilier dans la réhabilitation du mouvement, en particulier chez les personnes ayant subi un AVC ^2-3, paralysie cérébrale ⁴ ou hémiplégie chronique ^5. En revanche, les évaluations de cinématique du mouvement (angles des articulations et du segment) s'est avéré être moins utilisés en raison d'une difficulté d'évaluer et de mesurer ces résultats rapidement et avec précision. En effet, bien que quantitative, à partir des laboratoires d'analyse des caractéristiques de mouvement en bonne place dans la recherche biomécanique et a commencé à être incorporé dans le milieu clinique, la grande majorité de l'utilisation de l'analyse du mouvement est réservé pour des analyses hors ligne après le test. Cependant, il ya un nombre croissant d'études dans la littérature qui utilisent les nouvelles technologies pour fournir des commentaires sur les mesures démarche comme un moyen d'améliorer l'efficacité du mouvement de recyclage ^6.

ve_content "> Une pathologie qui est actuellement à l'étude pour l'utilisation des capacités de biofeedback en temps réel intégrées aux systèmes standard d'analyse du mouvement est l'arthrose du genou (OA). Des études récentes ont utilisé des informations en temps réel de la cinématique de démarche visant spécifiquement à réduire la charge en passant par l'articulation du genou, quantifiée en utilisant le moment d'adduction du genou externe -. facteur de risque reconnu pour la progression de l'arthrose ⁷ Par exemple, des études ont utilisé en temps réel biofeedback des grandeurs de ⁸ Angle cuisse ou ^9-10 angle du tronc Hunt et al ¹¹ a fourni un. affichage en temps réel de l'angle du tronc devant les participants lors de la marche et les essais ont montré la possibilité d'augmenter le tronc maigre exposée dans une session de formation unique, avec des réductions accompagnés de grandeurs moment d'adduction du genou. En revanche, Barrios et al ⁸ a mené une session de huit intervention démarche de recyclage porté sur la modification dynamique du genou plan frontalangle pendant attitude et a montré des réductions significatives des valeurs de moment d'adduction du genou après l'intervention d'un mois par rapport à la valeur initiale. Ces études, et des études similaires, se sont appuyés sur la capacité de mesurer, d'analyser et d'afficher la variable d'intérêt pour le patient sur une base continue. Cette zone en plein essor de la recherche a des implications cliniques pour les patients atteints de diverses pathologies que les caractéristiques du mouvement d'impact. En utilisant des exemples de modifications cinématiques pertinents à l'arthrose (OA) du genou, le but de cet article est de décrire les méthodes nécessaires pour effectuer une intervention mouvement de reconversion en temps réel en utilisant le biofeedback des performances de marche.

Protocole

1. Préparation du système

1. Effacer le volume de capture de tout matériau réfléchissant qui peut être observé par la caméra. Cela diminue les chances de réelles peau à base de marqueurs soient confondues avec les marqueurs de fond stationnaires pendant les essais mouvement et améliore la précision globale de la session.
2. Calibrer les caméras en visant toutes les caméras sur les marqueurs fixes à des positions fixes dans le laboratoire. Étendre l'étalonnage statique des mouvements dynamiques à l'aide de marqueurs mobiles placés à des distances connues. Soyez sûr de couvrir le plus de volume de capture possible afin d'optimiser l'étalonnage.
3. Organiser tous les matériaux (marqueurs réfléchissants, appareils de mesure, etc) qui seront utilisés pour la préparation du patient. Ceci améliore l'efficacité lors des essais et réduit la charge du patient.

2. Préparation du patient

1. Exposer comme peau au maximum sur les joints et les segments de corps destiné à être mesuré. Réduire au minimum le amount de vêtements amples et veiller à ce que les morceaux de vêtements qui peuvent interférer avec la capacité des caméras pour visualiser les marqueurs réfléchissants sont limitées. Cela peut être fait en utilisant du ruban ou des clips. Chaque fois que possible, faire en sorte que les marqueurs sont fixés directement sur la peau.
2. Préparer la peau pour la fixation du marqueur. Le rasage ou l'abrasion de la zone peut être nécessaire dans les cas où les cheveux sont présentes ou quand la surface de la peau est trop grasse ou en sueur. Essuyer la zone claire à l'aide d'alcool à friction ou un liquide similaire peut être utile. Ces étapes sont importantes pour optimiser l'adhésion entre le marqueur et la peau, et pour empêcher des marqueurs de tomber.
3. Palper pour les principaux repères anatomiques fondés sur le marqueur prêt à être utilisé. Marquage de la peau au niveau du repère réelle d'améliorer la précision de placement de marqueur et fournir les informations nécessaires en cas de marqueurs tombent lors de l'évaluation.
4. Marqueurs réfléchissants apposer sur les repères anatomiques en fonction de laCaractéristiques de l'ensemble de marqueurs. La plupart des ensembles de marqueurs comprendra un minimum de 12-15 marqueurs placés bilatéralement sur les membres inférieurs et les divers repères anatomiques de la partie supérieure du corps. Il est important de noter que la capacité à recréer le mouvement du squelette réelle dépendra de la mise en place de la peau à base de marqueurs. En tant que tel, une attention particulière doit être faite pour déterminer le modèle biomécanique à utiliser.
5. Prendre des mesures pour d'importantes données anthropométriques, si nécessaire. Selon le modèle biomécanique, ces données peuvent être nécessaires pour calculer la longueur du segment, les positions des centres communs de rotation, et l'ensemble des propriétés d'inertie des segments mobiles et des membres pendant le traitement hors ligne des données biomécaniques.

3. Analyse du mouvement et de livraison de rétroaction en temps réel

1. Avoir le stand sujet au centre du volume de capture pour un premier essai statique d'une durée d'environ 3 sec. Ce procès est nécessaire pour s'assurer que tous pertinentes marqueurs sont visibles et de calculer les orientations sectorielles.
2. En utilisant le logiciel de collecte de données, l'étiquette de tous les marqueurs, le cas échéant et de créer un modèle spécifique aux caractéristiques anthropométriques de l'individu. Matching placement marqueur à la taille corporelle individuelle permettra d'améliorer le suivi en temps réel et l'analyse des données. Il est particulièrement important de créer un modèle de mouvement qui peut incorporer des licenciements de positionnement marqueur. Dans les cas où l'occlusion marqueur ou de débarquement a lieu, la possibilité d'utiliser des positions de marqueurs supplémentaires le cas échéant pour produire la caractéristique cinématique appropriée et maintenir affichage en temps réel, sans ruptures dans les données.
3. Effectuer un essai d'analyse initiale du mouvement qui dure de 10-30 sec. Ceci est nécessaire pour obtenir des données de base et peut également être utilisé en tant que le premier mécanisme de rétroaction de résultats pour le patient. Consultation avec le patient en ce qui concerne les conclusions pertinentes est important pour aider à la lear moteurNing nécessaire lors de la production de nouveaux modèles de mouvement.
4. Avoir le thérapeute expliquer le but de la modification de mouvement destiné. Cela devrait inclure à la fois des justifications biomécaniques et cliniques pour la modification et la façon dont elle est unique à la pathologie donnée. Démonstration de la modification par le mouvement thérapeute permettra d'améliorer l'apprentissage moteur par le patient. La modification mouvement sera généralement déterminé en fonction de la présentation biomécanique et clinique du patient pendant le traitement, ou la question de recherche à examiner si seules fins de recherche.
5. Commencez la session mouvement de reconversion. Si vous utilisez un tapis roulant, permettre à la personne de choisir leur propre vitesse préférée et de fournir un couple de minutes pour atteindre un état d'équilibre. Cela permet également au patient de devenir à l'aise avec le matériel, dispositif expérimental et le protocole.
6. Fournir une rétroaction au patient pendant l'exécution du mouvement. Cela peut prendre la forme d'un grand nombre difapproches différentes, et la combinaison de ceux-ci est bénéfique pendant la formation initiale. Commencez avec des méthodes moins techniques comme la rétroaction verbale et le progrès en temps réel biofeedback. L'utilisation de biofeedback en temps réel devraient toujours inclure un affichage clair d'une durée maximale d'un variable de résultat à la fois.
7. Prévoir suffisamment de temps pour le patient à pratiquer ce nouveau mouvement. Apprentissage efficace du moteur n'est pas atteint instantanément. Au lieu de cela, la pratique constante des nouvelles caractéristiques du mouvement aidera à assurer re-formulation du programme moteur responsables de ce mouvement. Une intervention typique de recyclage peut exiger 8-10 sessions de formation ciblés, d'une durée comprise entre 30 et 60 min.

4. Patient Compte-rendu des séances de formation ultérieures

1. Discutez des résultats importants et les résultats de la session avec le patient. Parmi les facteurs importants pour se concentrer sur devrait inclure variabilité de la performance, le respect de la modif mouvement prescritication et une description plus détaillée de la justification et de l'importance de la modification.
2. Obtenir l'entrée en ce qui concerne la session à partir du patient. Étant donné que les préférences de chaque patient sera probablement différente, il peut être nécessaire de modifier la prestation de l'intervention pour un individu donné. Ceux-ci devraient être identifiés tôt pour optimiser l'efficacité.
3. Déterminer le plan des sessions de formation suivantes, si nécessaire. Si une intervention multi-session est choisie, des sessions de formation ultérieures devraient utiliser une approche de rétroaction fanées pour favoriser l'apprentissage moteur. Offrent moins de commentaires généraux et alternent entre des blocs de temps de réaction et aucun retour dans les futures sessions.

Résultats

Un exemple d'une session unique mouvement de reconversion en se concentrant sur ​​l'angle du tronc latérale accrue maigre chez un patient atteint d'arthrose du genou est montré dans la figure 2. Après environ 15 min de la formation à l'aide d'une combinaison de la rétroaction verbale et miroir basée sur la performance, le patient a reçu des données en temps réel relatives à la quantité de flexion du tronc latéral. Formation avec cette méthode poursuivie pendant encore 10 min. Au cours normaux (non modif...

Discussion

Rétroaction en temps réel de la performance lors de mouvements comme la marche peut être un complément utile aux approches standard d'analyse du mouvement. Bien que, dans ses débuts, la recherche sur les modifications de mouvement spécifiques et discret bénéficiera certainement de la capacité de produire la modification souhaitée avec précision et en temps réel. Par exemple, si le patient a besoin d'une certaine quantité de mouvement modification, ce montant peut être mesurée et fournie pendant le mouvement réel...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Nom du réactif	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires (optionnel)
Marqueurs réfléchissants	Conception 3x3		12 mm de diamètre
Disques de bandes de marquage	Lentilles Discount	TD-22 Collar électrode, 8 mm	Conçu comme c'est l'usage colliers électrodes
Caméras d'analyse du mouvement	Motion Analysis Corporation
Biofeedtrak	Motion Analysis Corporation
Matlab	The Mathworks