Driedimensionale Gait klinische georiënteerde analysemethode voor het uitrekenen van Gait stoornis
4 maart 2018
In deze studie wordt een clinicus-vriendelijke driedimensionale gait analysemethode, die werd ontworpen om te worden uitgevoerd in de Schwertbad, gepresenteerd. De methode bestaat uit een vereenvoudigde meetmethode en intuïtieve cijfers om clinici inzicht in de resultaten.
Het algemene doel van deze methode is om de objectieve meting van looppatronen voor dagelijkse revalidatie te vereenvoudigen door gebruik te maken van driedimensionale bewegingsanalyse. Deze methode kan de voortgang van looprevalidatie diagnosticeren, vooral voor loopproblemen veroorzaakt door ziekte zoals een beroerte, ruggenmergletsel of heupfractuur. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze methode verbindingsvriendelijk is.
Het gebruikt een eenvoudige meetprocedure en heeft een intuïtieve gegevenspresentatie. De procedure zal worden gedemonstreerd door Junya Yamada, een fysiotherapeut uit ons ziekenhuis. Hij is de hoofdtechnicus van ons loopanalyselaboratorium.
Voordat u een proefpersoon voorbereidt, moet u er zeker van zijn dat de beeldvormingsapparatuur is gekalibreerd volgens de instructies van de fabrikant. Dit protocol maakt gebruik van een vereenvoudigd video-gebaseerd bewegingsanalysesysteem. Er wordt gezegd dat het monsters neemt met 60 hertz en niet zo duur is als standaard 3D GA-systemen.
De proefpersoon moet comfortabele, nauwsluitende legging dragen die een gemakkelijke bevestiging van de gekleurde sensoren nabij de huid mogelijk maakt. De markers, gedetecteerd door de beeldvormingsapparatuur, hebben een diameter van 30 millimeter en moeten specifiek worden geplaatst. Plaats eerst markers op beide acromion.
Plaats vervolgens markers op de laterale malleoli van de enkels. Plaats vervolgens markers op de vijfde metatarsaalhoofden van de voeten. Plaats vervolgens markers op de knieën, specifiek langs de middenlijn van de anteroposterior diameter van elk laterale epicondyle van het dijbeen.
Plaats vervolgens markers op beide heupen tussen de voorste superieure iliacale kam en de trochanter major, ongeveer een derde van de afstand vanaf de trochanter major. Plaats vervolgens de laatst vereiste markers op de iliacale kam, langs de verticale lijn van de iliacale kam die door de heupen loopt. Voor metingen, laat de proefpersoon langs de loopband lopen terwijl de camera's de beweging van de markers registreren.
Start de loopband op een conservatieve snelheid, ongeveer 70 procent van de verwachte snelheid van de proefpersoon. Verhoog vervolgens geleidelijk de snelheid en vraag de proefpersoon om te rapporteren wanneer de loopband zich voelt alsof hij met hun normale looptempo beweegt. Neem nu een opname van 20 seconden met de camera voor metingen.
Slechts één opname van 22 seconden is nodig voor elke geteste loopbandsnelheid. Als meerdere looptempo's worden getest, laat de proefpersoon een minuut rusten tussen tests. Bereken voor de analyse eerst de tijdafstandsparameters.
De gegevens over voetcontact en voetheffen worden automatisch berekend door het systeem op basis van de trajecten van teen- en enkelmarkers. Om fouten in de stapdetectie te voorkomen, laat twee ervaren fysiotherapeuten de nauwkeurigheid van de timing verifiëren. En repareer eventuele fouten in de geautomatiseerde gegevensverzameling.
De berekening van verschillende parameters kan worden gedaan binnen de loopanalysesoftware of in een spreadsheet. Maak vervolgens een logistiek overzichtsbeeld, of een LOP. LOP's tonen de marker-gewrichtstrajecten op de belangrijkste gewrichten.
Deze gegevens beschrijven het holistische looppatroon van de proefpersoon. Om de LOP-berekening te beginnen, bepaal eerst het virtuele zwaartepunt. Geef elk lichaamssegment een set gestandaardiseerde waarden, constructeer lijnsegmenten en gebruik het middelpunt van de segmenten als het virtuele zwaartepunt.
Bereken vervolgens de beweging in de horizontale, sagittale en coronale vlakken. Extraheer voor elke marker de ruwe gegevens voor de drie componenten voor elke loopcyclus. Pas vervolgens de gegevens aan naar het virtuele zwaartepunt in het horizontale vlak om de horizontale verplaatsing van de proefpersoon te elimineren terwijl ze op de loopband lopen.
Normaliseer vervolgens deze waarden per loopcyclus en bereken de gemiddelde waarde over de loopcyclus. Teken nu de LOP met behulp van de loopanalysesoftware of door een spreidingsdiagram te construeren dat het bewegingsbereik van alle markers in een spreadsheet bedekt. Gebruik de trajecten van de coördinaten van 10 markers en het virtuele zwaartepunt.
De beschreven procedure werd gebruikt om een beroertepatiënt met een hemiparetisch looppatroon en een gezonde controle te beoordelen. In de LOP van het volledige looppatroon van een beroertepatiënt kunnen typische looppatronen zoals circumductie, heuphoning en laterale rompbeweging allemaal worden waargenomen. Dit looppatroon werd vervolgens geanalyseerd met behulp van een radardiagram.
Gestandaardiseerde scores voor circumductie en heuphoning waren hoog, wat aangeeft dat deze bewegingen bij de beroertepatiënt veel groter waren dan de standaard van gezonde proefpersonen. Ten slotte werden tenenclearance-strategieën beoordeeld. Bij een gezond proefpersoon wordt tenenclearance meestal bereikt door lederbekorting, terwijl de beroertepatiënt tenenclearance voornamelijk bereikt door compenserende bewegingen zoals bekkenobliquiteit en gewelf.
Sinds de ontwikkeling ervan heeft deze techniek de patiënten op het gebied van revalidatiegeneeskunde geholpen om de mechanismen van loopproblemen en therapeutische interventies te onderzoeken.
Overzicht
Deze studie presenteert een door clinici gemakkelijke driedimensionale loopanalysemethode die is ontworpen voor gebruik in revalidatiekliniek. De methode vereenvoudigt de meting van looppatronen en biedt intuïtieve figuren om het begrip van clinici van de resultaten te verbeteren.
Belangrijkste onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Revalidatie
- Loopanalyse
Achtergrond
- Loopstoornissen kunnen ontstaan door aandoeningen zoals een beroerte, ruggenmergletsel of heupfracturen.
- Traditionele loopanalysemethoden kunnen complex en duur zijn.
- Er is behoefte aan vereenvoudigde technieken die toegankelijk zijn in klinische omgevingen.
- Deze studie heeft tot doel deze uitdagingen aan te pakken met een innovatieve aanpak.
Doel van het onderzoek
- Om de objectieve meting van looppatronen voor dagelijkse revalidatie te vereenvoudigen.
- Om een methode te bieden die gemakkelijk te begrijpen en te implementeren is door clinici.
- Om de diagnose en monitoring van de voortgang van looprevalidatie te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Er werd een vereenvoudigd video-gebaseerd bewegingsanalysesysteem gebruikt.
- Markers werden op specifieke anatomische kenmerken van het onderwerp geplaatst.
- Het onderwerp liep op een loopband terwijl hun bewegingen werden geregistreerd.
- Data werd geanalyseerd om loopparameters te berekenen en looppatronen te visualiseren.
Belangrijkste resultaten
- De methode identificeerde met succes typische looppatronen bij beroertepatiënten.
- Hoge gestandaardiseerde scores voor circumductie en heuphoogging werden waargenomen bij beroertepatiënten in vergelijking met gezonde controles.
- Tenenophoogstrategieën verschilden aanzienlijk tussen gezonde proefpersonen en beroertepatiënten.
- De techniek heeft zich bewezen als nuttig bij het onderzoeken van loopstoornissen en therapeutische interventies.
Conclusies
- Deze loopanalysemethode is effectief voor clinici in revalidatiesettings.
- Het biedt waardevolle inzichten in de mechanismen van loopstoornissen.
- De aanpak kan betere therapeutische interventies voor patiënten faciliteren.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Three-dimensional gait analysis (3DGA) offers objective, quantitative assessment of gait disorders, supporting mechanistic de-risking and target validation in neuromuscular and rehabilitation research. The clinician-oriented 3DGA method streamlines data acquisition and interpretation, enabling reproducible, standardized outputs that can inform early discovery and translational studies. Its rapid, intuitive workflow positions it as a scalable tool for portfolio triage and cross-functional R&D integration.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective quantification of gait abnormalities for hypothesis-driven target validation.
- Supports mechanistic de-risking by distinguishing compensatory from primary movement deficits.
- Facilitates functional assessment of candidate interventions in disease-relevant systems.
- Provides standardized indices for comparative analysis across preclinical and clinical models.
Screening & Assay Development
- Delivers reproducible, quantitative gait metrics suitable for assay development and screening workflows.
- Streamlines preparation and measurement, reducing operational barriers to high-throughput studies.
- Enables rapid, standardized data collection for reliable compound or intervention evaluation.
- Supports platform reuse through intuitive data visualization and minimal marker sets.
Translational & Preclinical Research
- Aligns gait pattern indices with clinical endpoints for translational biomarker development.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation in movement disorder models.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by providing mechanistic insight into therapeutic effects.
- Facilitates cross-study comparability through standardized, clinician-relevant outputs.
Pipeline & Workflow Integration
This clinician-friendly 3DGA method integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling rapid hypothesis testing, functional screening, and translational research in neuromuscular and rehabilitation pipelines.
- Discovery Biology: Supports objective assessment of movement phenotypes and pathway clarification.
- Screening: Provides reproducible, quantitative gait metrics for assay readiness and scalability.
- Analytics: Generates standardized indices and visualizations for robust cross-condition comparisons.
- Translational Research: Aligns gait metrics with clinical relevance for biomarker continuity.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, intuitive platform adaptable across disease models and intervention types.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in gait disorder research.
- Operational Value: Improves standardization, reproducibility, and throughput in movement analysis workflows.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and optimizes resource allocation through objective, actionable data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and cross-functional collaboration in neuromuscular R&D.
Implementation Considerations
- Requires expertise in motion analysis and clinical gait evaluation.
- Needs access to video-based motion capture systems and analytical software.
- Demands cross-team standardization for marker placement and data interpretation.
- Adaptable to various disease models with minimal protocol modifications.
- Limited by the need for treadmill access and subject compliance during measurement.
