Ocena chodu człowieka jest kluczowym elementem badania fizjoterapeutycznego oraz procesu podejmowania decyzji klinicznych.1 Ocena chodu jest często stosowanym narzędziem klinicznym służącym do diagnozowania zaburzeń chodu u pacjentów z deficytami neurologicznymi i mięśniowo-szkieletowymi. Ponowna ocena chodu może następnie dostarczyć klinicyście informacji o skuteczności interwencji w osiąganiu celów wyznaczonych podczas wstępnej oceny. W Stanach Zjednoczonych istnieje uznana na poziomie krajowym potrzeba, aby fizjoterapeuci stosowali standaryzowane mierniki wyników podczas oceny pacjentów.2 Potrzeba ta wynika z szybko zmieniających się zasad refundacji ubezpieczeniowej, a także z wyraźnego przejścia fizjoterapeutów w stronę większego opierania się na praktykach opartych na dowodach (EBP).3 Istnieje wiele mierników wyników pozwalających ocenić różne aspekty chodu, co może być realizowane na kilka sposobów, w tym poprzez: obserwację wizualną przeprowadzoną przez klinicystę, oceny funkcjonalne, pomiary z zapisem wideo, elektroniczne systemy analizy chodu, oprogramowanie do trójwymiarowej analizy ruchu itp. W warunkach klinicznych powszechnie wykonuje się obserwacyjną (wizualną) analizę chodu, ponieważ wymaga ona minimalnego nakładu czasu i wyposażenia.
Choć obserwacyjna analiza chodu jest powszechnie stosowana w praktyce klinicznej, nadal pozostaje ona oceną subiektywną.4 W związku z tym czynniki takie jak doświadczenie terapeuty, ostrość wzroku, odległość od badanego (odległość kamery), narzędzia pomiarowe i wszelkie inne podobne czynniki mogą wprowadzać zmienność i błędy do oceny. Potencjał takiej zmienności stwarza krytyczną potrzebę zastosowania bardziej niezawodnej metody pomiaru, co w ostateczności może zostać osiągnięte dzięki zastosowaniu zwalidowanej aparatury.5
Od czasu swojego powstania wideowideografia i powiązana z nią technologia są wykorzystywane do badania różnych ograniczeń funkcjonalnych wynikających z upośledzenia zdolności ruchowych, a także jako forma informacji zwrotnej wizualnej. Ma to szczególne znaczenie w przypadku oceny chodu. Stuberg et al. stwierdzili, że „sprzęt do wideowideografii jest powszechnie dostępny w klinikach... i dostarcza klinicyście dodatkowych obiektywnych informacji na temat postawy i pozycji stawów podczas cyklu chodu”.4 Wraz z dalszym rozwojem technologii zwiększyły się możliwości analizy wideo. Możliwości te dają fizjoterapeucie większą zdolność do klinicznej oceny różnych parametrów chodu.
Dwa kluczowe parametry, na których koncentrują się fizjoterapeuci, to parametry kinematyczne oraz czasowo-przestrzenne. Jak wynika z nazwy, pomiary czasowo-przestrzenne obejmują elementy odległości i czasu. W odniesieniu do cyklu chodu pomiary czasowo-przestrzenne obejmują między innymi długość kroku, długość przejścia, kadencję oraz prędkość.6 Pomiary kinematyczne z kolei koncentrują się na ruchach i rotacjach stawów kończyn dolnych obserwowanych podczas każdego cyklu chodu.
Opublikowano szereg artykułów recenzowanych, w których wykorzystanie wideoanalizy ruchu, a w szczególności systemów kamer 2D, zostało przyjęte jako miara wyniku w celu oceny parametrów kinematycznych, czasoprzestrzennych lub obu tych rodzajów parametrów jednocześnie. Artykuły te oceniały różne grupy kliniczne, w tym osoby po udarze mózgu (CVA), z urazami czaszkowo-mózgowymi (TBI), urazami rdzenia kręgowego (SCI), chorobą Parkinsona (PD), mózgowym porażeniem dzieci (CP) oraz osoby zdrowe. Przedstawiony poniżej schemat (Rycina 1) obrazuje ramy przyjęte w celu zidentyfikowania odpowiedniej recenzowanej literatury opublikowanej na ten temat.

Rysunek 1. Schemat kryteriów wyboru artykułów. Schemat przedstawia kroki podjęte w celu wyboru recenzowanych artykułów w celu ustalenia rodzaju zmiennych raportowanych w analizie chodu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Większość badań naukowych wykorzystujących analizę ruchu wideo do rejestracji parametrów chodu stanowiły badania walidacyjne. Badania walidacji kinematycznej można podzielić na trzy kategorie: ocenę nieprawidłowego ruchu wynikającego ze specyficznej diagnozy/patologii,7 badanie kątów w stawach podczas konkretnych ruchów funkcjonalnych,8,9 oraz ocenę skuteczności leczenia poprzez porównanie ruchu przed i po interwencji.10,11 Podobnie badania naukowe oceniające parametry czasoprzestrzenne można podzielić na trzy kategorie: ocenę nieprawidłowego ruchu wynikającego ze specyficznej patologii,12,13,14 badanie podłoża podczas konkretnej aktywności funkcjonalnej,15,16 oraz określenie efektu konkretnej interwencji.17 Badania naukowe, w których oceniano zarówno parametry kinematyczne, jak i czasoprzestrzenne, miały na celu przede wszystkim określenie skuteczności konkretnych interwencji terapeutycznych, takich jak ortezy 17 lub trening na bieżni z odciążeniem całkowitym bądź częściowym.18,19 Wstępna analiza opisowa tych artykułów wykazała, że w 52,1% badań (suma badań skupiających się wyłącznie na kinematyce (30,4%) oraz tych, w których badano kombinację parametrów (21,7%)) parametry kinematyczne analizowano za pomocą systemu kamer 2D. Dla porównania, parametry czasoprzestrzenne oceniano w 69,5% artykułów (suma artykułów badających parametry czasoprzestrzenne (47,8%) oraz kombinację parametrów (21,7%)).
Różnice metodologiczne w rejestracji i ocenie kinematycznych oraz spatiotemporalnych parametrów chodu są widoczne również w praktyce klinicznej pod kątem stosowanego rodzaju obserwacyjnej analizy chodu. Jak wskazują badania, parametry spatiotemporalne są oceniane znacznie częściej. Istnieją trzy powszechnie uznane przyczyny tej tendencji: niski koszt, łatwość użycia oraz istnienie standardowego protokołu pomiaru tych parametrów. Wykazano, że obserwacyjne pomiary kinematyczne charakteryzują się bardzo niską wiarygodnością wewnątrzoceniającą (60%) i międzyoceniającą (40% - 94%) w warunkach klinicznych.4 Przyjmuje się, że tak szeroki zakres wynika z różnic w rozmieszczeniu markerów na punktach kostnych oraz ze specyfiki narzędzi używanych do oceny kątów w stawach. Minimalne różnice w umiejscowieniu markerów mogą znacząco zmienić wynikowe kąty. Pomiary spatiotemporalne cechują się znacznie wyższą wiarygodnością (w zakresie 69% - 97%), zwłaszcza przy zastosowaniu metody z wykorzystaniem papieru, ołówka i stopera do oceny chodu.20
Postęp technologiczny w ciągu ostatnich kilku dekad znacząco zmienił sposób praktykowania opieki zdrowotnej. Dzięki niedawnemu pojawieniu się smartfonów, dostęp do Internetu, internetowych artykułów naukowych i innych zasobów elektronicznych jest obecnie łatwiej dostępny dla klinicystów w dowolnym momencie. Martin et al. donieśli, że „ogólne użytkowanie smartfonów rośnie w praktyce klinicznej, edukacji medycznej i badaniach”.21 W tym badaniu ponad 50% lekarzy poniżej 35. roku życia odpowiedziało, że wdrożyło oni używanie smartfona w praktyce klinicznej. Trend ten nasilił się w 2009 roku, kiedy stwierdzono, że 64% lekarzy w Stanach Zjednoczonych korzysta ze smartfonów w swojej praktyce klinicznej. Badanie Manhattan Review przewidziało ponadto, że wzrost ten będzie nadal rósł, osiągając do 2012 roku poziom 81% lekarzy i klinicystów opieki zdrowotnej wdrażających użytkowanie smartfonów w praktyce klinicznej.22 Choć nie przeprowadzono dalszych badań, aby ustalić, czy ten trend wzrostowy rzeczywiście nadal rósł, biorąc pod uwagę znane wdrożenia technologii w opiece zdrowotnej, można rozsądnie założyć, że stosowanie platform smartfonowych w praktyce klinicznej stanie się bardziej powszechne.
Obecne zastosowanie aplikacji smartfonowych w praktyce fizjoterapeutycznej nie zostało jeszcze jednoznacznie określone. Do tej pory nie przeprowadzono badań oceniających wykorzystanie aplikacji do analizy wideo ze smartfonów przez fizjoterapeutów. Niemniej jednak różnorodne aplikacje smartfonowe są wykorzystywane przez poszczególnych fizjoterapeutów jako innowacyjne narzędzie wspomagające w ambulatoryjnych warunkach ortopedycznych, zarówno w rehabilitacji, jak i w treningu sportowców z różnych dyscyplin. Dostępne są również aplikacje smartfonowe umożliwiające pomiar kątów w stawach, z których niektóre zostały zwalidowane.23,24 W oparciu o dowody anegdotyczne, poszczególni terapeuci zaczęli korzystać z różnych aplikacji analitycznych w smartfonach w celu zapewnienia pacjentowi informacji zwrotnej w formie wizualnej oraz łatwiejszej analizy poszczególnych elementów, których może brakować w cyklu chodu pacjenta. Jednak ważność tych pomiarów pozostaje nieznana. Ograniczone badania, które istnieją w zakresie tych aplikacji do analizy wideo ze smartfonów, koncentrowały się na walidacji kinematycznych parametrów chodu, a konkretnie kątów w stawie skokowym, kolanowym i biodrowym w płaszczyźnie czołowej,25 oraz na niezawodności międzyoperatorowej urządzenia.26 Do chwili obecnej nie istnieją badania, które zwalidowałyby użycie aplikacji do analizy wideo ze smartfonów do rejestracji kinematyki chodu w płaszczyźnie strzałkowej, która jest najczęściej wykorzystywana w klinicznej analizie chodu.
Celem niniejszego badania była ocena trafności współbieżnej pomiarów kinematycznych zarejestrowanych przez aplikację smartfonową oraz ich porównanie z pomiarami wykonanymi za pomocą systemu trójwymiarowej analizy ruchu (3D motion capture) w płaszczyźnie strzałkowej. Przewidujemy, że nie będzie istotnych różnic między pomiarami zarejestrowanymi przez aplikację smartfonową a pomiarami uzyskanymi z systemu 3D motion capture. Drugorzędnym celem jest sprawdzenie, czy dwa różne ustawienia kamery smartfona względem badanego (odległość bliska 2 m; odległość daleka 4 m) wpłyną na wyniki, oraz czy wystąpi istotna różnica w pomiarach między tymi dwiema konfiguracjami. Ostatecznym celem badania jest opracowanie protokołu klinicznej wideanalizy chodu z wykorzystaniem aplikacji smartfonowej.