הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מחקר זה מציג ארגז כלים המשלב טכנולוגיות לכידת תנועה לניתוח אותות קינמטיים וכימות דפוסים קואורדינטיביים של כל הגוף באמצעות גרפים זווית-זווית. ארגז הכלים תוכנן להתגבר על אתגרים של מערכות מסורתיות מבוססות סימנים, ותומך בגמישות בסביבות מחקר, קליניות ושטח, ומקדם טיפול אישי והערכות פונקציונליות לילדים עם מוגבלויות מוטוריות.
מערכות לכידת תנועה תלת-ממדיות המבוססות על סימנים הן הסטנדרט הזהב להערכת דפוסי קינמטיקה בתנועה אנושית, ומספקות כימות מדויק של מיקומי הקטעים והמפרקים. עם זאת, מערכות מסורתיות מבוססות סימנים מציבות מספר אתגרים, במיוחד עבור ילדים עם מוגבלויות נוירולוגיות וחריגות עיבוד חושיות, כמו אלו שנצפו אצל ילדים עם שיתוק מוחין. אתגרים אלו מעכבים את השימוש בסמנים קינמטיים ומגבילים ניתוחים מפורטים של דפוסי תנועה. התקדמות אחרונה במערכות לכידת תנועה ללא סימן המשתמשות בהערכת תנוחה אנושית מבוססת למידה עמוקה אפשרה לנו לחקור חלופות חסכוניות למערכות אופטיות מסורתיות ולגישות עיבוד הנתונים שבאו אחריהן. פותח ארגז כלים משולב, ששילב טכנולוגיות לכידת תנועה מרובות: ציוד קינמטי מחקרי, אשכולות קינמטיים, יחידות מדידה אינרציאליות, מערכות תלת-ממדיות (3D) ללא סימנים, ומערכות דו-ממדיות (2D) ללא סימנים עם מצלמות מסחריות זמינות (באמצעות MediaPipe). למחקר הנוכחי, אנו מציגים את התוצאות של לכידת תנועה מבוססת סמן תלת-ממדי לעומת לכידת תנועה דו-ממדית ללא סימנים, הבעיה המרכזית המתמשכת במחקרים ביומכניים של נבדקים אנושיים, כדי לתאר דפוסים קואורדינטיביים באמצעות גרפים זווית-זווית של הירך והברך. גישת הציקלוגרמה נבחרה משום שהיא מציעה מדד חזק ומסגרת ניתנת לפרשנות לניתוח קואורדינציה באמצעות תנועה מקושרת בין מקטעי גוף. שני ילדים מתפתחים באופן טבעי ושני ילדים עם שיתוק מוחין ביצעו דפוס תנועה פונקציונלי, משימת הישיבה לעמוד. הממצאים כאן הראו את ההיתכנות של שילוב מערכות רב-מודליות לניתוחים קינמטיים, ומספקים גמישות למחקר ולסביבות קליניות. יתרה מזאת, הגישה החדשה בקוד פתוח המוצגת בעבודה זו מתמודדת עם האתגרים שמציבים אוכלוסיות מטופלות רבות המתמודדות עם בעיות עיבוד חושי, ומאפשרת תוכנית טיפול מתקדמת ומותאמת אישית.
הערכות לכידת תנועה קינמטית תלת-ממדית הציעו מידע אמין בכימות דפוסי תנועה צפויים וחריגים. מידע כזה חיוני בתכנון תוכניות שיקום1 ובקביעת גישות בטיחות למעורבות מטופלים בציוד קליני (למשל, 2,3). כאשר מדובר בילדים עם מוגבלויות נוירולוגיות, הערכות קינמטיות אלו יכולות לספק טיפול משופר על ידי טיפול בשינויים בדפוסי הקואורדינציה במשימות פונקציונליות מובחנות כגון הליכה4, משימת ישיבהלעמוד 5, והגפה העליונה שהגעהלרמה 6.
למרות שהערכות קינמטיות תלת-ממדיות (3D) נחשבות לסטנדר....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה נערך כסדרת מקרים, תוך שימוש בתוצאות מייצגות מארבעה ילדים כדי להוכיח את היתכנות הפרוטוקול במקום הסקה סטטיסטית. שני ילדים מתפתחים בדרך כלל (זכר בן 4, 100 ס"מ, 14.5 ק"ג; זכר בן 10, 144 ס"מ, 40.8 ק"ג) ושני ילדים עם שיתוק מוחין, מערכת סיווג תפקוד מוטורי גס III (נקבה, בת 4, 93 ס"מ, 13.8 ק"ג; זכר בן 4, 102 ס"מ, 16.7 ק"ג) השתתפו במחקר זה. הורים/אפוטרופוסים חוקיים וילדים נתנו הסכמה/הסכמה מדעת לפני ההשתתפות, בהתאם לפרוטוקול המחקר המאושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית שלנו (IRB-FY2024-33).
הערה: בעוד שפרוטוקול זה מתאר נהלים הן למערכות לכידת תנועה מבוססות סמן תלת-ממדי והן למערכות לכידת תנועה ללא סימן דו-ממדי, מוקד המחקר הוא ביישום הגישה הדו-ממדית....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ארגז הכלים בקוד פתוח מבוסס פייתון כמת בהצלחה דפוסי תיאום ירך-ברך הן ממערכות מבוססות סימן והן ממערכות ללא סימן בקרב משתתפים ילדים במהלך משימת הישיבה לעמידה. כדי לספק השוואה כמותית לצד הציקלוגרמות הוויזואליות, מוצגים מדדי סיכום מרכזיים (טווח תנועת הירך והברך) לניסויים המייצגים בטבלה 1. גרפים של זווית-זווית מייצגים מילדים מתפתחים באופן טיפוסי (איור 4A,B) מציגים פרופילי תיאום מהמערכת ללא סימנים, שהתאימו במידה רבה לאלו שהתקבלו מהלכידת תנועה תלת-ממדית המבוססת על ס.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטרת העבודה הייתה להדגים את היתכנות ויישום של ארגז כלים רב-מודלי בקוד פתוח, המסוגל לשלב מערכות לכידת תנועה מבוססות סימנים וללא סימנים לניתוח תיאום גוף מלא באוכלוסיות ילדים. ביישומים מייצגים, הפרוטוקול הצליח לייצר ציקלוגרמות ירך-ברך שהיו ניתנות להשוואה בין מערכות מבוססות סמן למערכות ללא סימנים בילדים המתפתחים באופן טבעי, תוך הדגשת דמיון ואי-התאמות אצל ילדים עם שיתוק מוחין כאשר תנועות יצאו מהמישור הסגיטלי (למשל, סיבוב רוחבי של הגוף). בדקנו בכוונה את ארגז הכלים בשתי סדרות מקרים פדיאטריים, מ.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
ברצוננו להודות לתמיכה הכספית שניתנה (לחוקר הראשי: סזאר) על ידי מענק מחקר פיזיותרפיה לילדים לשנת 2023 מקרן מחקר הפיזיותרפיה, קרן החדשנות למחקר MedNexus, ומענק המכון הלאומי לבריאות הילד ופיתוח האדם ע"ש יוניס קנדי שרייבר (1R03HD114548-01).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מצלמת FLIR Blackfly | FLIR Systems | דגם: BFS-U3-200S6C-C | משמש ללכידת תנועה דו-ממדית ללא סימנים (50 הרץ, 1980& 1200 פיקסלים) |
| מצלמת Hikvision PoE | Hikvision | לא זמין | הקלטת וידאו חלופית ללכידה דו-ממדית ללא סימנים |
| טריגר חומרה של LockLab | ויקון | LockLab | משמש לסנכרון זמני |
| מצלמת Logitech C920 | לוג'יטק | מצלמת רשת HD Pro C920 | מצלמת צרכנים חלופית ללכידה ללא סימנים |
| מדיה-פייפ | מחקר גוגל | v0.10.21 | משמש להערכת תנוחה דו-ממדית בזמן אמת. זמין אונליין בכתובת https://ai.google.dev/edge/mediapipe/solutions/guide |
| תוכנת OpenPose | קהילת אוניברסיטת קרנגי מלון / OpenPose | גרסה 1.7.0 | משמש להערכת תנוחה דו-ממדית בזמן אמת |
| דגם גוף מלא של Plug-in Gait | ויקון | מודל סטנדרטי | משמש כמודל ביומכני למיקום סמנים אנטומיים |
| מצלמות ורו אינפרא-אדום | ויקון | סדרת ורו | משמש ללכידת תנועה מבוססת סימנים תלת-ממדיים (100 הרץ) |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.