Beweging Omscholing met behulp van real-time feedback van Performance
17 januari 2013
Omscholing abnormale bewegingspatronen na letsel of ziekte is een belangrijk onderdeel van de fysieke revalidatie. Recente ontwikkelingen in de technologie hebben toegestaan nauwkeurige beoordeling van de beweging tijdens een verscheidenheid aan taken, met vrijwel direct kwantificering van de resultaten. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor aanpassing van defecte bewegingspatronen in real time.
Het algemene doel van deze procedure is om relevante menselijke bewegingsgegevens in de kortst mogelijke tijd te verzamelen, analyseren en weergeven. Dit wordt bereikt door eerst een baseline bewegingsanalysesessie uit te voeren om normale bewegingskenmerken te bepalen. De tweede stap is om te bepalen welke bewegingskenmerken gewijzigd zullen worden op basis van de analyse van normale kenmerken.
Vervolgens worden bewegingsaanpassingsproeven uitgevoerd, waarbij realtime bewegingsgegevens worden weergegeven in combinatie met een doel dat de te bereiken hoeveelheid verandering weergeeft. De laatste stap is om de effectiviteit van de gewijzigde beweging te bepalen op basis van vooraf bepaalde uitkomsten en plannen voor volgende sessies van toepassing. Uiteindelijke, realtime bewegingsaanpassing wordt gebruikt om een snelle en nauwkeurige methode te bieden voor het wijzigen van bewegingsparameters.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van standaard bewegingsanalyse is dat er geen vertraging is tussen het verzamelen en analyseren van gegevens. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van bewegingsstoornissen, zoals welke bewegingsaanpassingstechnieken het meest haalbaar zijn en welke het meest effectief zijn voor het herstellen van functies. De procedure wordt gedemonstreerd door Jud, een afgestudeerde student van het laboratorium. Om de voorbereiding van het systeem voor dit protocol te starten, moet eerst het opnamevolume worden vrijgemaakt van reflecterend materiaal dat door de camera's kan worden waargenomen.
Dit verkleint de kans dat huidmarkers worden verward met stationaire achtergrondmarkers tijdens het testen en verbetert de algehele nauwkeurigheid van de sessie. Vervolgens kalibreert u de camera's door alle camera's op stationaire markers in vaste posities in het laboratorium te richten. Breng vervolgens de statische kalibratie uit tot dynamische bewegingen met behulp van bewegende markers op bekende afstanden.
Zorg ervoor dat u zoveel mogelijk van het opnamevolume bedekt om de kalibratie te optimaliseren. Organiseer vervolgens alle materialen, inclusief reflecterende markers en meetapparatuur die worden gebruikt voor de voorbereiding van de patiënt. Dit verbetert de efficiëntie tijdens het testen en vermindert de belasting van de patiënt Om de voorbereiding van de patiënt te starten, moet eerst zoveel mogelijk huid worden blootgesteld over de gewrichten en lichaamssegmenten die bedoeld zijn om te worden gemeten.
Minimaliseer de hoeveelheid loszittende kleding en gebruik tape of clips om kledingstukken te beperken die de mogelijkheid van de camera's om de reflecterende markers te visualiseren, kunnen verstoren. Vervolgens, voor maximale hechting tussen de marker en de huid, veeg het gebied schoon. Gebruik wodka.
Palpeer nu voor belangrijke anatomische kenmerken op basis van de markerset die zal worden gebruikt. Het markeren van de huid op de werkelijke markering zal de nauwkeurigheid van de markerplaatsing verbeteren en informatie verschaffen die nodig is voor het geval markers vallen. Tijdens de beoordeling, bevestig de reflecterende markers over de anatomische kenmerken volgens de specificaties van de markerset.
De meeste markersets zullen minimaal 12 tot 15 markers omvatten die bilateraal over de onderste ledematen en verschillende anatomische kenmerken van het bovenlichaam worden geplaatst. Het is belangrijk op te merken dat de mogelijkheid om werkelijke skeletschedeling te herscheppen afhankelijk is van de positionering van op de huid gebaseerde markers. Als zodanig moet zorgvuldige overweging worden gemaakt bij het bepalen van het te gebruiken biomechanische model.
Neem, indien nodig, metingen voor belangrijke antropometrische gegevens. Afhankelijk van het biomechanische model kunnen deze gegevens nodig zijn om segmentlengten, posities van gewrichtsrotatiecentra en algemene inertie-eigenschappen van de bewegende segmenten en ledematen te berekenen tijdens offline verwerking van biomechanische gegevens. Om de bewegingsanalyse en levering van realtime feedback te starten, moet de proefpersoon eerst in het midden van het opnamevolume staan voor een eerste statische proef van ongeveer drie seconden.
Deze proef is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat alle relevante markers zichtbaar zijn en om segmentoriëntaties te berekenen. Gebruik nu de gegevensverzamelsoftware om alle markers zoals gepast te labelen en een sjabloon te maken die specifiek is voor de antropometrische kenmerken van het individu. Marker.
Plaatsing naar de individuele lichaamsgrootte zal de realtime tracking en analyse van gegevens verbeteren. Het is vooral belangrijk om een bewegingsmodel te maken dat redundanties van markerpositionering kan opnemen. Voer vervolgens een paar eerste bewegingsanalyseproeven uit.
Dit is noodzakelijk om basisgegevens te verkrijgen en kan ook worden gebruikt als het eerste mechanisme voor het leveren van resultatenfeedback aan de patiënt. Laat de therapeut het doel van de beoogde bewegingsaanpassing uitleggen. Dit moet zowel biomechanische als klinische rationales voor de aanpassing bevatten en hoe deze uniek is voor de gegeven pathologie.
Demonstratie van de bewegingsaanpassing door de therapeut zal motorisch leren door de patiënt verbeteren. De bewegingsaanpassing wordt meestal bepaald op basis van de biomechanische en klinische presentatie van de patiënt tijdens de behandeling of de te onderzoeken onderzoeksvraag. Als het uitsluitend voor onderzoeksdoeleinden is.
Begin nu met de bewegingstrainingsessie. Als u een loopband gebruikt, past u de snelheid zo dicht mogelijk aan bij de door de patiënt zelf gekozen looptempo op vlak terrein, en geef een paar minuten om een stabiel looptempo te bereiken. Dit stelt de patiënt ook in staat om vertrouwd te raken en comfortabel te worden met de experimentele opstelling en het protocol van de apparatuur.
Geef de patiënt feedback tijdens de uitvoering van de beweging. Begin met minder technische methoden, zoals verbale feedback, en ga dan over op realtime biofeedback. Realtime biofeedback moet een duidelijke weergave van maximaal één bewegingsvariabele tegelijk omvatten.
Een combinatie van deze benaderingen is gunstig tijdens het vroege trainingsstadium. Zorg voor voldoende tijd voor de patiënt om de nieuwe beweging te oefenen. Effectief motorisch leren wordt niet onmiddellijk bereikt.
In plaats daarvan zal constant oefenen van de nieuw
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel bespreekt een procedure voor het heropleren van abnormale bewegingspatronen na letsel of ziekte, met de nadruk op real-time bewegingsanalyse en -modificatie. De aanpak maakt gebruik van technologie voor onmiddellijke feedback, waardoor de resultaten van de rehabilitatie worden verbeterd.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Fysieke Revalidatie
- Bewegingsstoornissen
Achtergrond
- Het opnieuw aanleren van bewegingen is essentieel voor herstel na een letsel.
- Technologische vooruitgang maakt real-time data-analyse mogelijk.
- Inzicht in normale bewegingskenmerken is cruciaal voor een effectieve revalidatie.
- Real-time feedback kan het motorisch leren aanzienlijk verbeteren.
Doel van de studie
- Om menselijke bewegingsgegevens efficiënt te verzamelen en te analyseren.
- Om bewegingskenmerken aan te passen op basis van de baseline-analyse.
- Om de effectiviteit van de bewegingsaanpassingen te evalueren.
Gebruikte methoden
- Baseline-bewegingsanalyse om normale kenmerken vast te stellen.
- Realtime feedback tijdens proeven voor bewegingsmodificatie.
- Gebruik van reflecterende markers voor nauwkeurige motion capture.
- Voorbereiding van de patiënt en kalibratie van de apparatuur voor optimale resultaten.
Belangrijkste resultaten
- Onmiddellijke feedback verbetert het hertrainingsproces.
- Real-time gegevensverzameling vergroot de nauwkeurigheid van de bewegingsanalyse.
- Effectieve modificatietechnieken kunnen de functie bij patiënten herstellen.
- Zorgvuldige plaatsing van markers is cruciaal voor een nauwkeurige biomechanische modellering.
Conclusies
- Real-time bewegingsmodificatie is een veelbelovende rehabilitatietechniek.
- Continue oefening is essentieel voor effectief motorisch leren.
- Toekomstig onderzoek zou de haalbaarheid van verschillende modificatietechnieken moeten verkennen.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor het management
Systemen voor real-time feedback op bewegingen vullen een kritisch gat in het onderzoek naar motorisch leren door onmiddellijke kwantificering en visualisatie van bewegingsparameters tijdens de uitvoering mogelijk te maken. Deze functionaliteit ondersteunt het toetsen van hypothesen binnen de neuromusculaire revalidatie door objectieve, tijdsopgeloste gegevens te leveren over de effectiviteit van bewegingsmodificaties. Voor biopharma R&D bieden dergelijke systemen een instrument voor mechanische risicoreductie bij de evaluatie van therapeutica gericht op het CZS, waarbij functionele motorische uitkomsten dienen als translationele biomarkers.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroegtijdige ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen met betrekking tot de functie van motorische circuits mogelijk via kwantificeerbare bewegingsparameters.
- Operationele waarde: Biedt reproduceerbare, objectieve metrieken voor het beoordelen van target engagement in preklinische modellen van bewegingsstoornissen.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de ontwikkeling van assays op basis van beweging met real-time uitlezingen voor compound screening in modellen van neurodegeneratieve ziekten.
- Operationele waarde: Standaardiseert de kwantificering van bewegingsparameters, waardoor de variabiliteit in longitudinale preklinische studies wordt verminderd.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Slaat een brug tussen de ontdekkingsfase en de preklinische fasen door bewegingsbiomarkers in ziekterelevante systemen te valideren voorafgaand aan therapeutische interventie.
- Operationele waarde: Faciliteert de dosis-respons karakterisering van verbindingen die de motorische prestaties beïnvloeden via onmiddellijke feedbackloops.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode integreert in het ontdekkingscontinuüm door vroegtijdige targetvalidatie mogelijk te maken via functionele bewegingsbeoordeling, wat bijdraagt aan de identificatie van lead-verbindingen in neuromusculaire programma's en de preklinische evaluatie van motor-sparing effecten ondersteunt.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van targets betrokken bij motorische controlepaden via kwantitatieve bewegingsfenotypering.
- Screening: Levert assay-klare, reproduceerbare bewegingsmetrieken die essentieel zijn voor een hoogwaardige evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Genereert tijdreeksgegevens over gewrichtshoeken en belastingspatronen, wat statistische vergelijking van pre- en post-interventietoestanden mogelijk maakt.
- Translationeel Onderzoek: Sluit aan bij inspanningen voor biomarkerkwalificatie door functionele read-outs te leveren die correleren met klinische motorische schalen.
- Enterprise Hergebruik: Vestigt een gestandaardiseerd platform voor cross-functionele teams om motorische veiligheid en effectiviteit over verschillende therapeutische modaliteiten te beoordelen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in targetvalidatie door ambiguïteit in de interpretatie van het motorische fenotype te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van bewegingsanalyse over verschillende locaties en studies heen.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege functionele resultaten te leveren die het risico op falen in latere klinische fasen verkleinen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van CNS-programma's mogelijk op basis van de kwantitatieve vertaalbaarheid van motorische uitkomsten.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in biomechanica, motion capture-systemen en principes van motorisch leren.
- Afhankelijk van high-speed camerasystemen, reflecterende markers en software voor realtime gegevensverwerking.
- Vereist interdisciplinaire standaardisatie tussen teams op het gebied van neurowetenschappen, rehabilitatie en datawetenschap.
- Aanpassing aan verschillende modelsystemen vereist validatie van de markerplaatsing en de aannames van de biomechanische modellering.
- Praktische beperkingen omvatten de installatietijd, vermoeidheid van de proefpersoon tijdens langdurige sessies en omgevingsinterferentie met de optische tracking.
