תנועת סבה באמצעות משוב בזמן אמת של ביצועים
17 בינואר 2013
דפוסי תנועה חריגה סבה לאחר פציעה או מחלה הוא מרכיב מרכזי בשיקום פיזי. התקדמות בטכנולוגיה התירה הערכה מדויקת של תנועה במגוון רחב של משימות, עם כימות מיידיות קרובות של תוצאות. זה מספק הזדמנויות חדשות לשינוי של דפוסי תנועה שגויים בזמן אמת.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לאסוף, לנתח ולהציג נתוני תנועה אנושיים רלוונטיים בזמן הקצר ביותר האפשרי. זה מושג על ידי ביצוע תחילה של מפגש ניתוח תנועה בסיסי לקביעת מאפייני תנועה נורמליים. השלב השני הוא לקבוע איזה מאפיין תנועה ישתנה על סמך ניתוח מאפיינים נורמליים.
לאחר מכן נערכים ניסויי שינוי תנועה, הכוללים הצגת נתוני תנועה בזמן אמת בשילוב עם יעד המתאר את כמות השינוי שיש להשיג. השלב האחרון הוא לקבוע את האפקטיביות של התנועה המותאמת על סמך תוצאות שנקבעו מראש ולתכנן את המפגשים הבאים המתאימים. בסופו של דבר, שינוי תנועה בזמן אמת משמש כדי לספק שיטה מהירה ומדויקת לשינוי פרמטרי תנועה.
היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני ניתוח תנועה סטנדרטי הוא שאין עיכוב בין איסוף וניתוח הנתונים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הפרעות התנועה, כגון אילו טכניקות לשינוי תנועה הן האפשריות ביותר ואילו יעילות ביותר לשיקום התפקוד. מי שמדגים את ההליך יהיה ג'וד, סטודנט לתואר שני מהמעבדה כדי להתחיל בהכנת המערכת לפרוטוקול זה, ראשית, נקה את נפח הלכידה של כל חומר רפלקטיבי שעשוי להיצפה על ידי המצלמות.
זה מקטין את הסיכוי שסמנים מבוססי עור אמיתיים יתבלבלו עם סמני רקע נייחים במהלך הבדיקה, ומשפר את הדיוק הכולל של הפגישה. לאחר מכן, כייל את המצלמות על ידי כיוון כל המצלמות על סמנים נייחים במיקומים קבועים בתוך המעבדה. לאחר מכן הרחב את הכיול הסטטי לתנועות דינמיות באמצעות סמנים נעים הממוקמים במרחקים ידועים.
הקפד לכסות כמה שיותר מנפח הלכידה כדי לייעל את הכיול. כעת, ארגן את כל החומרים, כולל סמנים מחזירי אור ומכשירי מדידה שישמשו להכנת המטופל. זה משפר את היעילות במהלך הבדיקה ומפחית את עומס המטופל כדי להתחיל בהכנת המטופל ראשית, יש לחשוף כמה שיותר עור על המפרקים וחלקי הגוף המיועדים למדידה.
צמצם את כמות הבגדים הרפויים והשתמש בסרט או קליפסים כדי להגביל כל פריט לבוש שעלול להפריע ליכולת של המצלמות לדמיין את הסמנים הרפלקטיביים. לאחר מכן, להיצמדות מקסימלית בין הטוש לעור, נגב את האזור נקי. שימוש באלכוהול משפשף.
כעת מישוש את ציוני הדרך האנטומיים העיקריים על סמך הסמן שנקבע לשימוש. סימון העור בנקודת הציון בפועל ישפר את הדיוק למיקום הסמן ויספק מידע הדרוש למקרה שהסמנים נופלים. במהלך ההערכה, הצמד את הסמנים הרפלקטיביים מעל ציוני הדרך האנטומיים בהתאם למפרט של ערכת הסמנים.
רוב ערכות הסמנים יכללו מינימום של 12 עד 15 סמנים המונחים באופן דו-צדדי מעל הגפיים התחתונות וציוני דרך אנטומיים שונים של פלג הגוף העליון. חשוב לציין כי היכולת לשחזר תנועת שלד בפועל תהיה תלויה במיקום של סמנים מבוססי עור. ככזה, יש לשקול היטב בעת קביעת המודל הביומכני לשימוש.
בצע מדידות לנתונים אנתרופומטריים חשובים במידת הצורך. בהתאם למודל הביומכני, ייתכן שיהיה צורך בנתונים אלה כדי לחשב אורכי מקטעים, מיקומים של מרכזי סיבוב משותפים ותכונות אינרציאליות כוללות של המקטעים והגפיים הנעים במהלך עיבוד לא מקוון של נתוני ביומכניקה. כדי להתחיל בניתוח תנועה ומתן משוב בזמן אמת, ראשית, בקש מהנבדק לעמוד באמצע עוצמת הקול של הלכידה לניסוי סטטי ראשוני שנמשך כשלוש שניות.
ניסוי זה הכרחי כדי להבטיח שכל הסמנים הרלוונטיים גלויים ולחשב את כיווני המקטעים. כעת, באמצעות תוכנת איסוף הנתונים, תייגו את כל הסמנים בהתאם לצורך, וצרו תבנית ספציפית למאפיינים האנתרופומטריים של האדם. טוש תואם.
מיקום לגודל הגוף האישי ישפר את המעקב והניתוח בזמן אמת של נתונים. חשוב במיוחד ליצור מודל תנועה שיכול לשלב יתירות של מיקום הסמן. לאחר מכן, בצע כמה ניסויי ניתוח תנועה ראשוניים.
זה נדרש כדי להשיג נתונים בסיסיים ויכול לשמש גם כמנגנון הראשון של מתן משוב על התוצאות למטופל. בקש מהמטפל להסביר את מטרת שינוי התנועה המיועד. זה צריך לכלול גם רציונלים ביומכניים וגם קליניים לשינוי וכיצד הוא ייחודי לפתולוגיה הנתונה.
הדגמה של שינוי התנועה על ידי המטפל תשפר את הלמידה המוטורית על ידי המטופל. שינוי התנועה ייקבע בדרך כלל על סמך ההצגה הביומכנית והקלינית של המטופל במהלך הטיפול או שאלת המחקר שיש לבחון. אם למטרות מחקר בלבד.
כעת התחילו את אימון התנועה מחדש. אם משתמשים בהליכון, התאימו את המהירות ככל האפשר למהירות ההליכה שבחר המטופל על קרקע ישרה, וספקו כמה דקות כדי להגיע להליכה במצב יציב. זה גם מאפשר למטופל להכיר ולהרגיש בנוח עם מערך הניסוי והפרוטוקול של הציוד.
לספק משוב למטופל במהלך ביצוע התנועה. התחל בשיטות פחות טכניות, כגון משוב מילולי, ולאחר מכן התקדם לביופידבק בזמן אמת. ביופידבק בזמן אמת צריך לכלול תצוגה ברורה של מקסימום משתנה תנועה אחד בכל פעם.
שילוב של הגישות הללו מועיל באימונים מוקדמים. ספקו למטופל מספיק זמן לתרגל את התנועה החדשה. למידה מוטורית יעילה אינה מושגת באופן מיידי.
במקום זאת, תרגול מתמיד של מאפייני התנועה החדשים יסייע להבטיח ניסוח מחדש של התוכנית המוטורית האחראית לאותה תנועה. התערבות אימון מחדש טיפוסית עשויה לדרוש שמונה עד 10 מפגשי אימון ממוקדים שכל אחד מהם נמשך בין 30 ל-60 דקות. לבסוף, בצע כמה ניסויי ניתוח תנועה מעקב מההליכון.
זהו שלב חשוב כדי לקבוע אילו השפעות שימור מיידיות התרחשו כתוצאה מהאימון. ניתן להשתמש בנתונים אלה גם לניתוח מעמיק יותר של מאפייני התנועה במצב לא מקוון. לאחר הפגישה.
במהלך התחקיר, שוחחו עם המטופל על הממצאים והתוצאות החשובות של הפגישה. גורמים חשובים להתמקד בהם צריכים לכלול שונות וביצועים, הקפדה על שינוי התנועה שנקבע ותיאור נוסף של הרציונל והחשיבות של השינוי. כמו כן, קבל משוב לגבי הפגישה מהמטופל.
בהתחשב בכך שהעדפותיו של כל מטופל ככל הנראה יהיו שונות, ייתכן שיהיה צורך לשנות את מתן ההתערבות עבור אדם נתון. יש לזהות את ההעדפות הללו מוקדם כדי לייעל את היעילות. לבסוף, קבע את התוכנית למפגשי ההדרכה הבאים במידת הצורך, אם נבחרה התערבות מרובת מפגשים.
מפגשי האימון הבאים צריכים להשתמש בגישת משוב דהויה כדי לשפר את הלמידה המוטורית, לספק פחות משוב כללי ולסירוגין בין בלוקי זמן של משוב וללא משוב במפגשים עתידיים. כאן אנו רואים זווית נטייה לרוחב של תא המטען במהלך ניסוי הליכה רגיל וניסוי שבו המטופל קיבל הוראה להשיג כמות מקסימלית של נטיית תא המטען לרוחב של כשש מעלות. הנתונים המתוארים הם ממחזור הליכה יחיד שבו 0% הוא מגע ראשוני של גפה אחת ו-100% הוא בוהן מאותה איבר.
ניתן לראות את ההשפעות הנובעות מכך על עומס מפרקי הברך כאן. הדפוס הכללי של תנועת מפרק הברך והעומס שלאחר מכן בתוך המפרק לא היה שונה באופן ניכר בין הניסויים הרגילים והמותאמים. במקום זאת, הגודל הצטמצם לאורך כל הדרך.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד לבצע מפגש ניתוח תנועה סטנדרטי ולהשלים אותו עם היכולת לספק מידע ביצועים בזמן אמת בחזרה למטופל.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה דן בנוהל לאימון מחדש של דפוסי תנועה חריגים בעקבות פגיעה או מחלה, תוך דגש על ניתוח ושינוי של התנועה בזמן אמת. הגישה רותמת טכנולוגיה כדי לספק משוב מיידי, ובכך משפרת את תוצאות השיקום.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- שיקום פיזי
- הפרעות תנועה
רקע
- אימון מחדש של התנועה חיוני להחלמה לאחר פגיעה.
- התקדמויות טכנולוגיות מאפשרות ניתוח נתונים בזמן אמת.
- הבנת מאפייני תנועה נורמליים היא קריטית לשיקום יעיל.
- משוב בזמן אמת יכול לשפר משמעותית את הלמידה המוטורית.
מטרת המחקר
- לאסוף ולנתח נתוני תנועה אנושית ביעילות.
- לשנות מאפייני תנועה בהתבסס על ניתוח קו הבסיס.
- להעריך את יעילותם של שינויי התנועה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- ניתוח תנועה בסיסי לקביעת מאפיינים נורמליים.
- משוב בזמן אמת במהלך ניסיונות לשינוי תנועה.
- שימוש במסמנים רפלקטוריים ללכידת תנועה מדויקת.
- הכנת המטופל וכיול הציוד להשגת תוצאות אופטימליות.
תוצאות עיקריות
- משוב מיידי משפר את תהליך האימון מחדש.
- איסוף נתונים בזמן אמת משפר את הדיוק של ניתוח התנועה.
- טכניקות שינוי יעילות יכולות להחזיר את התפקוד אצל מטופלים.
- מיקום מדויק של המרקרים הוא קריטי למידול ביומכני מדויק.
מסקנות
- שינוי תנועה בזמן אמת הוא טכניקת שיקום מבטיחה.
- תרגול מתמיד חיוני ללמידה מוטורית יעילה.
- מחקרים עתידיים צריכים לבחון את ההיתכנות של טכניקות שינוי שונות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מערכות למשוב תנועה בזמן אמת נותנות מענה לפער קריטי במחקרי למידה מוטורית, על ידי כך שהן מאפשרות כימות וויזואליזציה מיידיים של פרמטרי תנועה במהלך הביצוע. יכולת זו תומכת בבדיקת השערות בשיקום נוירו-שרירי באמצעות אספקת נתונים אובייקטיביים בעלי רזולוציית זמן על יעילותן של התערבויות לשינוי תנועה. עבור מו"פ בביופארמה, מערכות אלו מציעות כלי להסרת סיכונים מכניסטיים להערכת תרופיתים המכוונים למערכת העצבים המרכזית (CNS), שבהם תוצאים מוטוריים תפקודיים משמשים כסמנים ביולוגיים תרגומיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בדיקה של השערות טיפוליות הקשורות לתפקוד מעגלים מוטוריים באמצעות נקודות סיום כמותיות של תנועה.
- ערך תפעולי: מספק מדדים אובייקטיביים וניתנים לשחזור להערכת מעורבות המטרה (target engagement) במודלים פרה-קליניים של הפרעות תנועה.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- ערך מדעי: תומך בפיתוח של בדיקות מבוססות-תנועה עם קריאות בזמן אמת לסריקת תרכובות במודלים של מחלות נוירודגנרטיביות.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של כימות פרמטרי תנועה, המפחיתה שונות במחקרים פרה-קליניים ארוכי טווח.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: מגשר בין שלבי הגילוי לשלבים הפרה-קליניים על ידי תיקוף של סמני תנועה (biomarkers) במערכות רלוונטיות למחלה לפני התערבות טיפולית.
- ערך תפעולי: מקל על אפיון תגובה למנה של תרכובות המשפיעות על ביצועים מוטוריים באמצעות לולאות משוב מיידיות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
שיטה זו משתלבת ברצף הגילוי על ידי כך שהיא מאפשרת תיקוף של מטרות בשלב מוקדם באמצעות הערכה תפקודית של התנועה, מספקת מידע לזיהוי מובילים בתוכניות נוירו-מוסקולריות, ותומכת בהערכה פרה-קלינית של השפעות חוסכות תנועה.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת היפותזות של מטרים המעורבים במסלולי בקרה מוטורית באמצעות פנוטיפיקה כמותית של תנועה.
- סריקה: מספק מדדי תנועה הניתנים לשחזור ומוכנים לבדיקה, החיוניים להערכה מדויקת של תרכובות.
- אנליטיקה: מייצר נתוני סדרות זמן של זוויות מפרקים ודפוסי עומס, המאפשרים השוואה סטטיסטית בין מצבים לפני ואחרי התערבות.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם מאמצי תיקוף של סמנים ביולוגיים על ידי אספקת מדדים תפקודיים המתואמים עם סולמות מוטוריים קליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: מקים פלטפורמה סטנדרטית עבור צוותים רב-תחומיים להערכת בטיחות ויעילות מוטורית על פני מודליות טיפוליות שונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתיקוף המטרה על ידי הפחתת העמימות בפירוש הפנוטיפ המוטורי.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות והניתנות להרחבה של ניתוח התנועה בין אתרים ומחקרים שונים.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות של המשך או עצירה (go/no-go) על ידי אספקת מדדים תפקודיים מוקדמים המפחיתים את הסיכון לכשל קליני בשלבים מאוחרים יותר.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכון של תוכניות למערכת העצבים המרכזית (CNS) בהתבסס על יכולת התרגום של תוצאות מוטוריות כמותיות.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בביומכניקה, מערכות לכידת תנועה ועקרונות למידה מוטורית.
- תלוי במערכות מצלמות במהירות גבוהה, סמני השתקפות ותוכנה לעיבוד נתונים בזמן אמת.
- מחייב סטנדרטיזציה רב-תחומית בין צוותי מדעי המוח, שיקום ומדעי הנתונים.
- התאמה בין מערכות מודל שונות דורשת תיקוף של מיקומי הסמנים והנחות המידול הביומכני.
- מגבלות מעשיות כוללות את זמן ההקמה, עייפות הנבדק במהלך מפגשים ממושכים והפרעות סביבתיות למעקב האופטי.
