Una valutazione obiettiva e bambino-amichevole della funzione di braccio usando un sensore 3D

L'obiettivo generale di questo test di gioco a misura di bambino, basato su un sensore 3D digitale disponibile in commercio, è quello di valutare oggettivamente la funzione dell'arto superiore per gli studi clinici. Questo metodo può fornire informazioni chiave come ad esempio come è cambiata la funzione muscolare per molte malattie neuromuscolari. Il vantaggio principale di questa tecnica è che la valutazione è oggettiva e quantitativa con un'alta risoluzione.

Le implicazioni di come il nostro metodo si estende per misurare la progressione della malattia dell'atrofia muscolare spinale perché i bambini spesso ottengono scarsi risultati nella valutazione clinica standard. Sebbene il nostro test possa fornire informazioni sul movimento degli arti superiori, la stessa tecnica può essere applicata anche ad altri sintomi motori come l'andatura di tutto il corpo e l'analisi dell'equilibrio. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo per la prima volta quando stavamo facendo un brainstorming sulla possibilità di gamification nell'area della valutazione dell'effetto dei farmaci.

La dimostrazione di questo metodo è più ampia perché fornisce una visione significativa della dinamica del gioco ed è un modo molto veloce per comprendere l'impostazione. A dimostrare la procedura sarà Ulrike Bonati, il medico dell'Ospedale universitario di Basilea dove è stato condotto lo studio e una volontaria sana che ha partecipato allo studio. Per iniziare, installare i driver del sensore 3D e l'applicazione del gioco del guardaroba nel computer di test.

Quindi posizionare il computer su un tavolo con un'altezza compresa tra 0,5 e un metro. Posizionare il dispositivo 3D sul tavolo, allineato con il centro del computer, e regolare l'angolazione del sensore 3D in base alle esigenze per acquisire correttamente il soggetto. Collegare quindi l'adattatore del sensore 3D al computer, al sensore 3D e all'alimentatore utilizzando i rispettivi cavi.

Infine, posiziona una sedia regolabile a circa due metri di distanza dal tavolo. Prima di iniziare il test, avviare il computer e regolare il volume e assicurarsi che Internet sia connesso per consentire la trasmissione automatica dei dati. Quindi, chiedi al soggetto di sedersi sulla sedia e avviare l'applicazione sul computer.

Quindi inserisci l'ID soggetto univoco nella prima pagina. Clicca sul pulsante di avvio per entrare nella pagina con il gioco del guardaroba. La figura dello scheletro visibile sullo schermo rappresenta il corpo del soggetto davanti a un grande armadio virtuale.

Chiedi al soggetto di agitare le braccia ed eseguire altri movimenti finché il sensore 3D non cattura il soggetto. Il sensore 3D utilizza gli infrarossi per rilevare il corpo umano, quindi se la stanza è esposta a luce solare diretta o forte, la figura dello scheletro potrebbe essere distorta o addirittura non essere vista. Leggere le istruzioni visualizzate sullo schermo e regolare la posizione del soggetto fino a quando le istruzioni non vengono visualizzate in un carattere verde.

Fare clic sul pulsante del treno per iniziare la sessione di allenamento senza registrare i dati. Consenti al soggetto di seguire le istruzioni fornite sullo schermo ed eseguire i movimenti delle braccia come richiesto dal gioco del guardaroba. In primo luogo, al soggetto verrà chiesto di estendere una delle sue braccia per raggiungere e poi afferrare un oggetto virtuale tremolante.

Successivamente, al soggetto verrà chiesto di flettere lo stesso braccio e toccare i punti indicati sul proprio corpo per posizionare l'oggetto virtuale. Quando il soggetto non è in grado di raggiungere o posizionare un oggetto a causa di una funzione muscolare insufficiente, tale oggetto verrà automaticamente saltato dopo 12 secondi dal programma. In alternativa, l'operatore può premere un pulsante per saltare l'oggetto.

Fare clic sul pulsante di avvio per iniziare a registrare il soggetto mentre esegue nuovamente i movimenti del braccio. Dopo quattro minuti, il gioco terminerà automaticamente se il soggetto non è in grado di completare la serie di movimenti del braccio. Al termine del gioco, apparirà un grafico a ragno che indica le gamme articolari del soggetto.

Infine, fai clic sul pulsante di fine per uscire dal gioco. Le tracce da nove punti della parte superiore del corpo sono state tracciate mentre i soggetti eseguivano movimenti delle braccia come parte del gioco del guardaroba, la valutazione della funzione delle braccia. In questa figura, le posizioni spaziali di nove punti del corpo sono tracciate nel tempo per un paziente con atrofia muscolare spinale rispetto a quelle di un controllo sano.

In confronto, il soggetto di controllo aveva relativamente meno movimento della testa, del collo e del busto rispetto al paziente. Le informazioni estratte dai dati 3D grezzi ottenuti utilizzando questa metodologia potrebbero essere utilizzate per confrontare il movimento di un singolo paziente in più cicli di test. Qui è mostrato un grafico di traccia a mani segmentate delle fasi di estensione del gomito e flessione del gomito da due round.

La traiettoria rimane costante in entrambi i round con un notevole sbraccio per i tre oggetti inferiori per entrambe le mani. Sono state misurate anche le differenze tra la mano destra e quella sinistra di un singolo paziente. Come mostrato in questa figura, non c'era alcuna differenza significativa tra la velocità della mano destra e quella sinistra di un singolo paziente.

Le informazioni estratte dai dati 3D grezzi hanno anche chiarito le differenze tra i singoli soggetti. Evidenti differenze intra-soggetto sono state osservate nei movimenti di compensazione del tronco tra il paziente due e il paziente tre. Notevoli differenze sono state rilevate anche nella velocità mediana della mano tra il paziente uno e il paziente tre.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come impostare ed eseguire questo gioco del guardaroba per ottenere informazioni oggettive sulla funzione del braccio. Una volta padroneggiato, questo test può essere eseguito in cinque minuti se eseguito correttamente. A seguito di questa procedura, è possibile eseguire altri test per rispondere a ulteriori domande, ad esempio sulla resistenza muscolare.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che una corretta corrispondenza tra il disegno del test e l'abilità del paziente è la chiave del successo. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dei biomarcatori clinici per esplorare altri dispositivi digitali per misurare il beneficio del trattamento e la progressione della malattia.