W tym badaniu przedstawiono przyjazną dla klinicystów metodę trójwymiarowej analizy chodu, która została zaprojektowana do przeprowadzenia w klinice rehabilitacyjnej. Metoda składa się z uproszczonej metody pomiaru i intuicyjnych danych liczbowych, które ułatwiają lekarzom zrozumienie wyników.
Artykuł metodologiczny
Klinicznie zorientowana metoda trójwymiarowej analizy chodu do oceny zaburzeń chodu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Trójwymiarowa analiza chodu (3DGA) okazała się użytecznym narzędziem klinicznym do oceny nieprawidłowości chodu spowodowanych zaburzeniami ruchowymi. Jednak stosowanie 3DGA w rzeczywistych klinikach pozostaje rzadkie. Możliwymi przyczynami mogą być czasochłonny proces pomiaru i trudności w zrozumieniu wyników pomiarów, które często są prezentowane za pomocą dużej liczby wykresów. Poniżej przedstawiamy przyjazną dla klinicysty metodę 3DGA, opracowaną w celu ułatwienia klinicznego zastosowania 3DGA. Metoda ta składa się z uproszczonych procesów przygotowania i pomiaru, które można wykonać w krótkim czasie w warunkach klinicznych, oraz intuicyjnej prezentacji wyników, aby ułatwić lekarzom zrozumienie wyników. Szybka, uproszczona procedura pomiarowa jest osiągana dzięki zastosowaniu minimalnych znaczników i pomiarowi pacjentów na bieżni. Aby ułatwić klinicystom zrozumienie, wyniki przedstawiono w postaci liczb opartych na perspektywie klinicystów. Obraz przeglądowy Lissajous (LOP), który pokazuje trajektorie wszystkich markerów z holistycznego punktu widzenia, jest używany w celu ułatwienia intuicyjnego zrozumienia wzorców chodu. Wskaźniki nieprawidłowych wzorców chodu, które opierają się na perspektywach klinicystów w ocenie chodu i są standaryzowane przy użyciu danych zdrowych osób, są wykorzystywane do oceny zakresu typowych nieprawidłowych wzorców chodu u pacjentów po udarze. Przedstawiono również wykres przedstawiający analizę strategii oczyszczania palców, który obrazuje, w jaki sposób pacjenci polegają na normalnych i kompensacyjnych strategiach w celu osiągnięcia prześwitu palca. Metody te mogą ułatwić wdrożenie 3DGA w warunkach klinicznych i jeszcze bardziej zachęcić do rozwoju strategii pomiarowych z punktu widzenia klinicysty.
Wprowadzenie
Poprzednie badania wykazały przydatność trójwymiarowej analizy chodu (3DGA) do oceny chodu po udarze1,2,3. Badania z wykorzystaniem wysokiej jakości systemów analizy ruchu dostarczyły istotnych informacji na temat wzorców chodu u ludzi, nie tylko tych u osób zdrowych, ale także tych spowodowanych różnymi zaburzeniami ruchowymi, takimi jak udar mózgu lub porażenie mózgowe4,5. Zrozumienie patologii, ocena pacjentów przed leczeniem w celu zaplanowania lub monitorowanie efektów interwencji mogą być promowane dzięki 3DGA6. Co więcej, kilka ostatnich badań wykazało potencjał 3DGA jako przewodnika po treningu rehabilitacyjnym7,8.
Jednak zastosowanie 3DGA w codziennej praktyce klinicznej jest nadal ograniczone. Jednym z głównych problemów jest jego czasochłonny proces. Zestawy znaczników powszechnie używane w analizie chodu9,10,11 składają się z ponad 30 znaczników do pomiaru całego ciała. Te zestawy markerów umożliwiają bardzo precyzyjną ocenę ruchu kończyn i tułowia. Przyczynia się to do dokładności analizy, która zwykle jest wykonywana na podstawie danych o ograniczonej liczbie kroków, które mogą zostać uchwycone przez kamery umieszczone wokół chodnika. Wymaga to jednak czasochłonnych procesów przygotowania i pomiaru, co utrudnia stosowanie 3DGA w codziennej praktyce klinicznej.
Kolejną wadą korzystania z 3DGA w warunkach klinicznych jest to, że interpretacja dostarczonych wyników może być trudna12. Wyniki 3DGA są często przedstawiane na wykresach przedstawiających takie parametry, jak kąty połączeń i przemieszczenia części ciała. Jednak ocena chodu w klinikach rehabilitacyjnych obejmuje nie tylko ocenę ruchu części ciała, ale także holistyczne wzorce ruchowe. To ostatnie można zrozumieć tylko poprzez ocenę relacji między tymi parametrami, a trudności z tym związane sprawiają, że klinicyści są mniej skłonni do korzystania z 3DGA.
Aby rozwiązać te problemy i ułatwić korzystanie z 3DGA w klinice rehabilitacyjnej, proponujemy uproszczoną i intuicyjną metodę pomiaru dla 3DGA. Metoda pomiaru składa się z następujących elementów: 1) uproszczony zestaw znaczników składający się z 12 znaczników; (2) pomiar pacjentów na bieżni; (3) intuicyjny, holistyczny rysunek wzorców chodu; (4) wskaźniki nieprawidłowego wzorca chodu potwierdzone obserwacją kliniczną; oraz (5) wizualizacja cech strategii chodu. Protokół przedstawiony w tym badaniu jest zgodny z wytycznymi Komisji Etyki Medycznej instytucji.
Protokół
1. Przygotowanie
UWAGA: Proponowana tutaj metoda pomiaru wykorzystuje uproszczony zestaw znaczników składający się z dwunastu znaczników, jak opisano poniżej. Cały proces pomiarowy, łącznie z przygotowaniem, można wykonać w ciągu 20 minut. Wykonalność tego protokołu w rzeczywistych warunkach klinicznych została zweryfikowana w poprzednich badaniach13,14,15,16,17.
- Wykonaj proces kalibracji zgodnie z protokołem producenta.
- Poinstruuj pacjentów, aby nosili łatwo dopasowane, obcisłe nogawki i umieścili kolorowe znaczniki na pacjencie, jak opisano poniżej.
- Umieść znaczniki (o średnicy 30 mm) w następujących punktach na ciele pacjenta: zarówno akromia, biodra (w punktach w jednej trzeciej drogi od krętarza większego kości udowej wzdłuż linii łączącej każdy przedni górny kręgosłup biodrowy z każdym krętarzem większym), kolana (na linii środkowej średnicy przednio-tylnej każdego bocznego nadkłykcia kości udowej), kostki (kostki boczne), palce u nóg (piąte głowy kości śródstopia) i grzebienie biodrowe (w pozycji każdego grzebienia biodrowego na pionowej linii przechodzącej przez biodra).
2. Pomiar
- Ustaw prędkość bieżni i zmierz wzorce chodu.
- Poinstruuj pacjenta, aby wykonał test chodu 10 m.
- Ustaw subiektywnie wygodną prędkość chodu. Ustaw prędkość bieżni, zaczynając od 70% chodu nad ziemią i stopniowo zwiększając prędkość, aby znaleźć wygodną prędkość chodu na bieżni.
- Zmierz chód. Na pojedynczą sesję potrzeba 20 sekund. Jeśli konieczne jest porównanie różnych warunków (np. prędkości chodu, ortezy itp.), wykonaj kilka sesji. W takim przypadku należy pozwolić pacjentom odpocząć przez 1 minutę między sesjami.
UWAGA: Chociaż systemy 3DGA z kamerami termowizyjnymi są powszechnie stosowane w badaniach 3DGA, uproszczony system analizy ruchu oparty na wideo (częstotliwość próbkowania: 60 Hz; np. Kinematracer) jest używany w tym protokole w celu skrócenia procesu kalibracji.
3. Analiza danych
- Czynniki czasowo-dystansowe
UWAGA: Parametry czas-odległość są powszechnymi i podstawowymi parametrami stosowanymi w badaniach analizy chodu. Zdarzenia związane z pierwszym kontaktem stopy i odsunięciem stopy są określane automatycznie przez system na podstawie trajektorii znaczników palców i kostki.- Aby uniknąć błędów w wykrywaniu kroków, poproś dwóch doświadczonych fizjoterapeutów o sprawdzenie dokładności pomiaru czasu i dostosowanie go, jeśli występują błędy w czasie kroku.
- Na podstawie tych wykrytych czasów kroków oblicz następujące elementy:
- Obliczać Kadencja (kroki/min) = 60 × 2 / SC (s)
- Obliczać Długość kroku (m) = GS (m/s) × SC (s) + (Przemieszczenie znacznika kostki od kontaktu stopy do kontaktu stopy po tej samej stronie)
- Obliczać Długość kroku (m) = GS (m/s) × (Czas od kontaktu stopy z jednej strony do kontaktu stopy z drugiej strony) + (Średnia różnica w pozycji kostki przy kontakcie stopy z jednej i drugiej strony)
- Obliczać Szerokość kroku (m) = Średnia odległość boczna między oboma znacznikami kostki podczas fazy podwójnej postawy
- Obliczać Czas trwania podwójnej postawy: Suma fazy podwójnej postawy, która pojawia się dwukrotnie podczas cyklu chodu; czas między kontaktem stopy z jednej strony a późniejszym odsunięciem stopy po drugiej stronie.
- Obliczać Czas trwania pojedynczej postawy: Średni czas między oderwaniem stopy a kolejnym kontaktem stopy po przeciwnej stronie.
UWAGA: SC (Cykl krokowy): Średni czas od kontaktu pięty z jednej strony do kontaktu pięty z tej samej strony. **GS (prędkość chodu)
- Lissajous Zdjęcie ogólne (LOP)
UWAGA: LOP są zaprojektowane jako figura składająca się z markerowych trajektorii stawów na głównych stawach w celu ułatwienia zrozumienia holistycznych wzorców chodu pacjentów rehabilitowanych14 (patrz Rysunek 1).- Generuj LOP z trajektorii o współrzędnych dziesięciu znaczników i wirtualnego środka ciężkości (COG) w płaszczyźnie poziomej (x-y), strzałkowej (y-z) i czołowej (z-x) (x: lewo/prawo, y: przednie/tylne, z: górne/dolne).
- Narysuj LOP za pomocą oprogramowania lub konstruując wykres rozrzutu, który obejmuje zakres ruchu wszystkich znaczników w oprogramowaniu arkusza kalkulacyjnego. Oblicz wirtualny COG, stawiając hipotezę dotyczącą każdego segmentu ciała w następujący sposób: tułów, 0,66; udo, 0,1; dolna część uda, 0,05; i stopa, 0,02. Następnie oblicz COG jako środek kompozycji segmentów.
- Przy każdym znaczniku wyodrębnij nieprzetworzone dane dla trzech składników (x, y i z) dla każdego cyklu chodu, znormalizuj je według cyklu chodu i uśrednij wartości. Ustaw średnie wartości składowych x i y wirtualnego COG na 0 i użyj ich jako odniesień dla składowych x i y znaczników.
- Generuj LOP z trajektorii o współrzędnych dziesięciu znaczników i wirtualnego środka ciężkości (COG) w płaszczyźnie poziomej (x-y), strzałkowej (y-z) i czołowej (z-x) (x: lewo/prawo, y: przednie/tylne, z: górne/dolne).
- Obliczanie nieprawidłowego wskaźnika chodu dla chodu połowiczego
UWAGA: Wiadomo, że kilka typowych wzorców chodu jest cechą chodu połowiczego po udarze. Należą do nich wędrówki biodrami, okrążanie i boczne przesuwanie tułowia18. Wskaźniki dla nieprawidłowych wzorców chodu zostały opracowane w celu ilościowego określenia zakresu tych wzorców chodu13,16,17. Do tej pory zgłoszono dziesięć nieprawidłowych wskaźników chodu (wędrówka biodrami, obwódka, kontakt z przodostopiem, odpychanie biodra, nadmierna rotacja zewnętrzna biodra, nadmierne boczne przesunięcie tułowia nad niedotkniętą stroną, wypchnięcie prostownika kolana, chód zgiętego kolana, niewystarczające zgięcie kolana podczas fazy wymachu i bicz przyśrodkowy). Wzór dla każdego indeksu przedstawiono w tabeli 1.- Oblicz surową wartość indeksów zgodnie ze wzorami. Na przykład oblicz surową wartość wskaźnika dla wędrówki biodrowej jako różnicę między maksymalną wartością współrzędnej z markera stawu biodrowego podczas fazy wymachu a jednoczesną współrzędną z znacznika stawu biodrowego po przeciwnej stronie, skorygowaną o średnią różnicę współrzędnej z lewej i prawej podczas fazy podwójnego podparcia.
- Oblicz wynik odchylenia (t-score) na podstawie danych pomiarowych zdrowych osób. Oblicz standaryzowany wynik w następujący sposób: T = 50 + 10 × (X−μ) / δ (T: wynik odchylenia; X: dane indywidualne; μ: średnia wartość surowa osób zdrowych; δ: odchylenie standardowe).
- Analiza strategii prześwitu z palcami
UWAGA: Strategie oczyszczania palców u nóg podczas wymachu różnią się znacznie u osób zdrowych i pacjentów z niedowładem kończyn dolnych. U zdrowych osób prześwit palców uzyskuje się poprzez skrócenie kończyn, przy minimalnych ruchach miednicy lub tułowia. Z drugiej strony pacjenci z niedowładem nie mogą w takim samym stopniu skracać kończyn. U tych pacjentów wynikające z tego strategie kompensacyjne, takie jak pochylenie miednicy lub obwódka, również wpływają na prześwit palców19. W tej analizie wysokość prześwitu palców w połowie wymachu jest podzielona na dwie części: przyrost pionowy uzyskany przez skrócenie kończyny i zysk uzyskany przez ruchy kompensacyjne, które bezpośrednio wpływają na prześwit palca. Składowe, które składają się na prześwit palców (pionowa składowa skrócenia kończyny, skośność miednicy, odwodzenie biodra i woltyżerka) oblicza się w sposób opisany poniżej.- Obliczyć całkowity prześwit palca od współrzędnej z piątej głowy kości śródstopia jako wskaźnik prześwitu palca.
- Oblicz składową pionową skrócenia kończyny jako współrzędną z zmiany odległości między biodrem a piątą głową kości śródstopia.
- Oblicz składową pionową ruchu kompensacyjnego, sumując trzy składowe w następujący sposób.
- Oblicz składową pionową skośności miednicy jako różnicę wysokości (współrzędna z) markerów bioder.
- Oblicz składową pionową odwodzenia biodra jako odległość między biodrem a piątą głową kości śródstopia oraz kąty odwodzenia. Odzwierciedla to odległość, na jaką stopa przesunęłaby się w górę w wyniku odwodzenia biodra, gdyby nie nastąpiła zmiana długości kończyny dolnej.
- Oblicz składową pionową skoku na podstawie zmiany współrzędnej Z biodra po kontralaterze między środkowym a środkowym wymachem20.
Wyniki
Przedstawiona tutaj metoda służy do oceny pacjentów z zaburzeniami chodu. Wyniki analizy przedstawiono na Ryc. 2, Ryc. 3 oraz Ryc. 4. Rysunki te ukazują wyniki uproszczonej analizy 3DGA pacjenta z hemiparezą oraz zdrowej osoby kontrolnej. Ryc. 2 przedstawia reprezentatywny LOP pełnego wzorca chodu pacjenta po udarze. U tego pacjenta zaobserwowano typowe wzorce chodu, takie jak krążenie, uniesienie biodra oraz boczny ruch tułowia. Ryc. 3 to wykres radarowy przedstawiający indeks nieprawidłowego chodu (wynik odchylenia) u pacjentów po udarze. Standaryzowane wyniki dla krążenia i uniesienia biodra były wysokie, co wskazuje, że ruchy te u pacjentów po udarze były znacznie większe niż w normie dla osób zdrowych. Na koniec, Ryc. 4 przedstawia wykres strategii prześwitu palców u pacjenta po udarze i zdrowej osoby w tym samym wieku. U osoby zdrowej prześwit palców jest zazwyczaj osiągany poprzez skrócenie kończyny, natomiast u pacjenta po udarze odbywa się to głównie poprzez ruchy kompensacyjne, takie jak skośność miednicy i tzw. vaulting.
Rysunek 1: Przeglądowy obraz Lissajousa (LOP) składający się z trzech postaci: (A) płaszczyzna strzałkowa, (B) płaszczyzna czołowa i (C) płaszczyzna pozioma. Każda trajektoria przedstawia uśrednione ruchy markerów stawowych i hipotetycznego środka ciężkości w cyklu chodu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Rycina 2: Przeglądowy obraz Lissajous (LOP) reprezentatywnego pacjenta po udarze: (A) płaszczyzna strzałkowa, (B) płaszczyzna czołowa oraz (C) płaszczyzna pozioma. Wykorzystując holistyczny przegląd za pomocą LOP, zaobserwowano zwiększony ruch tułowia (biała strzałka), uniesienie biodra (czarna strzałka) oraz krążenie kończyny (szara strzałka). Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
Rycina 3: Wykres radarowy wskaźników nieprawidłowego chodu. Średni wynik dla zdrowych osób został ustalony na poziomie 50. Wysoki wynik standaryzowany oznacza wysoki stopień nieprawidłowości. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rysunek 4: Wykres przedstawiający strategie prześwitu palców u pacjenta po udarze w porównaniu z osobą zdrową. Prześwit palców u zdrowej osoby jest osiągany wyłącznie poprzez skrócenie kończyny, natomiast u pacjenta po udarze na prześwit palców wpływają również ruchy kompensacyjne (podnoszenie biodra, odwodzenie biodra i tzw. vaulting). Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.
| Wzorce chodu | Wzór | |
| Hip hiking | różnica między maksymalną wartością współrzędnej Z markera stawu biodrowego w fazie przenoszenia a współrzędną Z markera przeciwległego stawu biodrowego w tym samym czasie, skorygowana o średnią różnicę lewo-prawo współrzędnej Z w fazie podwójnego podparcia | |
| Krążenie | różnica w odległości między najbardziej boczną współrzędną X znacznika stawu skokowego podczas 25–75% fazy przenoszenia a najbardziej przyśrodkową współrzędną X podczas 25–75% fazy podparcia | |
| Kontakt przedniej części stopy | różnica odległości między współrzędną Z markera stawu skokowego a współrzędną Z markera palca u stopy w momencie kontaktu początkowego, pomniejszona o różnicę odległości między współrzędnymi Z markera stawu skokowego a markera palca u stopy podczas stania | |
| Retropulsja stawu biodrowego | średnia odległość między współrzędną Y stawu skokowego a współrzędną Y stawu biodrowego w fazie jednonóż | |
| Nadmierna rotacja zewnętrzna stawu biodrowego | średnia odległość między współrzędną X stawu skokowego a współrzędną X palca stopy w fazie przeniesienia | |
| Nadmierne przesunięcie boczne tułów w stronę strony nieobjętej uszkodzeniem | średnia odległość między (1) najbardziej boczna współrzędna X punktu środkowego między obustronnymi wyrostkami barkowymi w części fazy podwójnego podparcia, w której kończyna objęta procesem chorobowym znajduje się za kończyną zdrową, oraz w fazie przenoszenia kończyny objętej procesem chorobowym i (2) średnia współrzędna X punktu środkowego między obustronnymi stawami skokowymi w części fazy podwójnego podparcia, w której noga objęta schorzeniem znajduje się za nogą zdrową | |
| Wypchnięcie wyprostnika kolana | różnica między maksymalną prędkością kolana w osi Y w fazie jednonóż kończyny objętej schorzeniem a prędkością chodu na bieżni | |
| Chód z zgiętymi kolanami | maksymalny kąt wyprostu kolana w fazie jednopodparciowej kończyny objętej procesem chorobowym | |
| Niewystarczające zgięcie kolana w fazie przenoszenia | maksymalny kąt zgięcia kolana w fazie przeniesienia w porównaniu z kątem zgięcia kolana u zdrowych osób badanych | |
| Szycie typu whip (medialne) | odległość między najbardziej boczną współrzędną X stawu skokowego w przedziale 75–100% fazy podporu a najbardziej przyśrodkową współrzędną X stawu skokowego w przedziale 25–75% fazy podporu w obrębie kończyny dotkniętej schorzeniem | |
| Współrzędne X, Y i Z oznaczają odpowiednio kierunek boczno-przyśrodkowy, przednio-tylny oraz pionowy | ||
Tabela 1: Wzory dla nieprawidłowych wzorców chodu
Dyskusja
W raporcie bieżącym zaproponowano uproszczoną metodę 3DGA. System ten został zaprojektowany do stosowania w codziennej praktyce i obejmuje uproszczoną metodę pomiaru oraz przyjazną dla lekarza prezentację wyników.
W kilku poprzednich raportach wykorzystano 3DGA, a podstawowa wiedza na temat chodu człowieka została wcześniej ustalona21. 3DGA ma potencjał, aby przyczynić się do rozwoju klinik rehabilitacyjnych, na przykład poprzez poprawę zrozumienia patologii zaburzeń chodu, do wykorzystania w planowaniu leczenia lub w monitorowaniu efektów interwencji. Jednak stosowanie 3DGA w klinikach rehabilitacyjnych pozostaje na dość niskim poziomie. Istnieje kilka możliwych barier w stosowaniu 3DGA w warunkach klinicznych. Wymagany czas jest prawdopodobnie główną przeszkodą, ponieważ 3DGA oparte na badaniach zwykle wymaga znacznego czasu na przygotowanie (np. na kalibrację systemu i montaż markerów). Inną kwestią jest to, że interpretacja wyników może być trudna. Zaburzenia chodu zwykle obejmują kilka nieprawidłowości ruchowych, a zrozumienie różnych wykresów wynikających z analizy wymaga doświadczenia. Pod względem wykonalności klinicznej pomocne byłyby systemy analityczne z uproszczonymi metodami i intuicyjną prezentacją danych.
Znaczny czas przygotowania wymagany do wykonania istniejących metod analizy jest związany z dążeniem do wysokiej dokładności pomiaru. Jednak prędkość ruchu pacjentów z zaburzeniami chodu jest ograniczona i w codziennej praktyce rehabilitacyjnej możemy nie wymagać takiego poziomu dokładności. W obecnej metodzie protokół jest uproszczony i może być wykonywany w czasie, który powinien być wystarczająco krótki, aby było to możliwe w codziennej praktyce rehabilitacyjnej, przy jednoczesnym zachowaniu wymagań dotyczących oceny pacjentów z zaburzeniami ruchowymi 13,15,16,17.
W obecnej metodzie sposób prezentacji wyników spełnia wymagania kliniczne. W klinikach rehabilitacyjnych terapeuci zazwyczaj zaczynają od oceny holistycznych wzorców chodu. LOP został zaprojektowany, aby pomóc klinicystom w intuicyjnej ocenie holistycznych wzorców chodu przy użyciu reprezentatywnego obrazu (tj. rysunku), w którym trajektorie markerów są umieszczane zgodnie z rzeczywistymi relacjami pozycyjnymi. Opracowanie nieprawidłowych wskaźników chodu zastosowanych w niniejszej pracy również opierało się na doświadczeniu klinicznym. Wskaźniki zostały opracowane w celu ilościowego określenia zakresu klinicznie powszechnych nieprawidłowych wzorców chodu obserwowanych u pacjentów po udarze, a równoczesne trafności wszystkich wskaźników zostały potwierdzone poprzez obserwację kliniczną przez fizjoterapeutów 13,15,16.
Proponowana metoda jest nie tylko obiektywną metodą oceny, która odzwierciedla doświadczenie kliniczne, ale także w idealnym przypadku przyczyni się do opracowania nowych strategii rehabilitacji. Analiza strategii oczyszczania palców u nóg wykracza poza konwencjonalną ocenę kliniczną i może potencjalnie przyczynić się do planowania ukierunkowanych zabiegów rehabilitacyjnych. W proponowanej metodzie i analizie klinicystom przedstawiono dwa cele rehabilitacji; zakres prześwitu na palce u nogi i zakres kompensacji potrzebnej do jego osiągnięcia. Samo w sobie zwiększenie prześwitu palców jest ważne dla bezpiecznego chodzenia; Jednak zmniejszenie kompensacji może również poprawić efektywność chodu22. W obecnej metodzie klinicyści mieliby dostęp do obu zestawów informacji jako wskaźników bezpiecznego chodzenia i efektywności chodu, co może przyczynić się do opracowania ukierunkowanych strategii rehabilitacyjnych w celu poprawy bezpieczeństwa i efektywności chodzenia u pacjentów rehabilitowanych.
Biorąc pod uwagę wyżej wymienione cechy, ta metoda pomiaru i analizy może ułatwić zastosowanie 3DGA w klinice rehabilitacyjnej, zapewniając obiektywną metodę oceny wzorców chodu u pacjentów rehabilitowanych. Co więcej, mogłoby to umożliwić dokładniejsze oszacowanie efektu interwencji niż zwykłe skale stosowane w klinice, co mogłoby przyczynić się do dalszej poprawy jakości interwencji w dziedzinie rehabilitacji.
Badanie to nie obyło się bez ograniczeń. Biorąc pod uwagę zmniejszoną liczbę znaczników i stosunkowo niską częstotliwość próbkowania, dokładność pomiaru w tym systemie może być ograniczona w porównaniu z istniejącymi systemami. Może to być kluczowa kwestia podczas analizy szybkich ruchów, takich jak ruchy profesjonalistów sportowych. W szczególności przy ocenie kątów stawów lub ruchów stawów uproszczony zestaw znaczników stosowany w tej metodzie może być niewystarczający do dokładnego oszacowania pozycji stawów. W związku z tym analiza, która kładzie nacisk na ruch stawu, taka jak analiza planowania operacji porażenia mózgowego, może być również ograniczona za pomocą tego uproszczonego systemu. Chociaż system został zwalidowany w drodze oceny klinicznej, właściwości psychometryczne tej metody nie zostały jeszcze zdefiniowane w porównaniu z metodą złotego standardu. Ograniczenia techniczne powinny zostać potwierdzone w przyszłych badaniach.
Jednak u pacjentów z zaburzeniami chodu prędkość ruchu jest ograniczona, a różnice w wydajności są widoczne w porównaniu ze zdrowymi osobami. W związku z tym w codziennej praktyce możemy nie wymagać takiego poziomu dokładności, jaki zapewniają istniejące metody. Ponadto w tej metodzie wyniki są przedstawiane jako uśredniony wzorzec chodu dla 20-sekundowego okresu pomiaru, który jest dłuższy niż w przypadku większości konwencjonalnych metod pomiaru chodu naziemnego. Ta funkcja może zwiększyć dokładność i wiarygodność pomiaru.
Podsumowując, w niniejszym badaniu wprowadzono uproszczoną i intuicyjną metodę 3DGA. Aby ułatwić wykorzystanie 3DGA w poprawie jakości klinik rehabilitacyjnych, należy opracować klinicznie wykonalną metodę pomiaru. Wprowadzona tu metoda przyjazna dla klinicystów może zachęcić do dalszego rozwoju klinicznie wykonalnych modeli pomiarowych i wdrożenia 3DGA w klinikach codziennej rehabilitacji.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
To badanie zostało sfinansowane przez Uniwersytet Zdrowia Fujita [Numer grantu 2015100341].
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| KinemaTracer | KisseiComtec Co., Sp. z o.o. | KinemaTracer-6Cam | Prosty system analizy ruchu 3D oparty na wideo, który składa się z kamery, stacji roboczej i oprogramowania. |
Bibliografia
- Chen, G., Patten, C., Kothari, D. H., Zajac, F. E. Gait differences between individuals with post-stroke hemiparesis and non-disabled controls at matched speeds. Gait Posture. 22 (1), 51-56 (2005).
- Stanhope, V. A., Knarr, B. A., Reisman, D. S., Higginson, J. S. Frontal plane compensatory strategies associated with self-selected walking speed in individuals post-stroke. Clin Biomech. 29 (5), 518-522 (2014).
- Nadeau, S., Betschart, M., Bethoux, F. Gait analysis for poststroke rehabilitation: the relevance of biomechanical analysis and the impact of gait speed. Phys Med Rehabil Clin N Am. 24 (2), 265-276 (2013).
- Balaban, B., Tok, F. Gait disturbances in patients with stroke. PM& R. 6 (7), 635-642 (2014).
- Roche, N., Pradon, D., Cosson, J., Robertson, J. Categorization of gait patterns in adults with cerebral palsy: a clustering approach. Gait Posture. 39 (1), 235-240 (2014).
- Baker, R., Esquenazi, A., Benedetti, M. G., Desloovere, K. Gait analysis: clinical facts. Eur J Phys Rehabil Med. 52 (4), 560-574 (2016).
- Nadeau, S., Duclos, C., Bouyer, L., Richards, C. L. Guiding task-oriented gait training after stroke or spinal cord injury by means of a biomechanical gait analysis. Prog Brain Res. 192, 161-180 (2011).
- Wikström, J., Georgoulas, G., Moutsopoulos, T., Seferiadis, A. Intelligent data analysis of instrumented gait data in stroke patients-a systematic review. Comput Biol Med. 51, 61-72 (2014).
- Davis, R. B., Õunpuu, S., Tyburski, D., Gage, J. R. A gait analysis data collection and reduction technique. Hum Mov Sci. 10 (5), 575-587 (1991).
- Cappozzo, A., Catani, F., Della Croce, U., Leardini, A. Position and orientation in space of bones during movement: anatomical frame definition and determination. Clin Biomech. 10 (4), 171-178 (1995).
- Leardini, A., Biagi, F., Merlo, A., Belvedere, C., Benedetti, M. G. Multi-segment trunk kinematics during locomotion and elementary exercises. Clin Biomech. 26 (6), 562-571 (2011).
- Cimolin, V., Galli, M. Summary measures for clinical gait analysis: a literature review. Gait posture. 39 (4), 1005-1010 (2014).
- Itoh, N., et al. Quantitative assessment of circumduction, hip hiking, and forefoot contact gait using Lissajous figures. Japanese J Compr Rehabil Sci. 3, 78-84 (2012).
- Ohtsuka, K., et al. Application of Lissajous overview picture in treadmill gait analysis. Japanese J Compr Rehabil Sci. 6, 33-42 (2015).
- Mukaino, M. Feasibility of a Simplified, Clinically Oriented, Three-dimensional Gait Analysis System for the Gait Evaluation of Stroke Patients. Prog Rehabil Med. 1, (2016).
- Tanikawa, H., Ohtsuka, K., Mukaino, M., Inagaki, K., Matsuda, F., Teranishi, T., et al. Quantitative assessment of retropulsion of the hip, excessive hip external rotation, and excessive lateral shift of the trunk over the unaffected side in hemiplegia using three-dimensional treadmill gait analysis. Top Stroke Rehabil. 23 (5), 311-317 (2016).
- Hishikawa, N., Tanikawa, H., Ohtsuka, K., Mukaino, M., Inagaki, K., Matsuda, F., et al. Quantitative assessment of knee extensor thrust, flexed-knee gait, insufficient knee flexion during the swing phase, and medial whip in hemiplegia using three-dimensional treadmill gait analysis. Top Stroke Rehabil. , Forthcoming.
- Perry, J. The mechanics of walking in hemiplegia. Clin Orthop Relat Res. 63, 23-31 (1969).
- Matsuda, F., Mukaino, M., Ohtsuka, K., Tanikawa, H., Tsuchiyama, K., Teranishi, T., et al. Biomechanical factors behind toe clearance during the swing phase in hemiparetic patients. Top Stroke Rehabil. 24 (3), 177-182 (2016).
- Matsuda, F., Mukaino, M., Ohtsuka, K. Analysis of strategies used by hemiplegic stroke patients to achieve toe clearance. Japanese J Compr Rehabil Sci. 7, 111-118 (2015).
- Perry, J., Burnfield, J. M. Gait analysis: normal and pathological function. , 1st ed, Slack incorporated. New Jersey. (1992).
- Olney, S., Monga, T., Costigan, P. Mechanical energy of walking of stroke patients. Arch Phys Med Rehabil. 67 (2), 92-98 (1986).
Przedruki i uprawnienia
