Использование технологии захвата движения в инструментальном тесте Timed Up and Go для выявления риска падения у пожилых людей

Краткое содержание

Приборный тест Timed Up and Go (iTUG) привлекает все большее внимание к анализу раскачивания тела и походки с развитием новых технологий. Мы представляем протокол для анализа субкомпонентов iTUG с захватом движения.

Аннотация

Несмотря на усилия, предпринимаемые медициной и технологиями, частота падений среди пожилых людей все еще растет. Таким образом, раннее выявление риска падения становится все более важным для предотвращения падений. Тест Timed Up and Go (TUG) является общепринятым инструментом для оценки подвижности и может использоваться для прогнозирования будущего риска падения у пожилых людей. В клинической практике общее время выполнения теста является основным критерием результата теста TUG. Благодаря своей простоте и универсальности, традиционный тест TUG считается глобальным тестом для анализа движения. Однако в последнее время исследователи попытались разделить тест TUG на подкомпоненты и обновили его систему баллов для дальнейших исследований. Инструментированный тест Time Up and Go (iTUG), который является новой модификацией традиционного теста TUG, как сообщается, является чувствительным инструментом для прогнозирования двигательных расстройств и риска падений у пожилых людей. Целью настоящего исследования был анализ тестовых подкомпонентов iTUG с использованием технологии захвата движения, а также определение того, какие тестовые подзадачи iTUG связаны с потенциальным риском будущих падений.

Введение

Падение является одним из наиболее распространенных гериатрических синдромов и второй по значимости причиной смерти от несчастных случаев или непреднамеренных травм во всем мире¹. У взрослых в возрасте старше 65 лет падение может привести к функциональным нарушениям, инвалидности, снижению качества жизни, увеличению продолжительности пребывания в больнице и даже смертности2,3. Поэтому предотвращение падений имеет первостепенное значение.

Чтобы определить предикторы падений, предыдущие исследователи сосредоточились на анализе походки, тестах на равновесие, психическом состоянии, употреблении седативных препаратов, а также на истории падений в предыдущем году ^4,5 Тест Timed Up and Go (TUG) является быстрым измерением подвижности, основанным на производительности. Тест TUG был широко изучен у пожилых людей и рекомендуется в качестве простого скринингового теста на риск падений⁶. Этот широко используемый тест состоит из подъема со стула, ходьбы 3 м с желаемой скоростью, поворота, возвращения и сидения. Традиционный клинический исход этого теста зависит от его общей продолжительности⁷ и оценивается по секундомеру.

В клинической практике обычный тест TUG измеряет общее время выполнения ряда действий без разделения производительности испытуемого на^{подкомпоненты.} В последнее время некоторые исследователи предположили, что различные компоненты испытаний TUG могут быть особенно чувствительными в качестве предикторов будущих падений⁹. При использовании оцифрованного инструментального испытания TUG (iTUG) отдельные компоненты теста TUG могут быть проанализированы отдельно. С помощью iTUG можно объективно оценить несколько характеристик каждой испытательной подфазы TUG и получить количественные данные, такие как соответствующая продолжительность, скорости и угловая скорость каждого движения. Имея более подробные данные, тест iTUG показал преимущество обнаружения конкретных дефицитов, которые могут быть более показательными^{для риска} падения.

Являясь золотым стандартом в анализе движений, технологии захвата движений используются для обнаружения движений у пациентов с болезнью Паркинсона (БП)¹¹, когнитивными нарушениями¹² и артритом голеностопного сустава13, а также у здоровых взрослых^людей14. В данном исследовании мы стремились проанализировать тестовые подкомпоненты iTUG с использованием технологии захвата движения и определить корреляцию между тестовыми подзадачами iTUG и потенциальным риском будущих падений.

Протокол

Данное исследование было одобрено Комитетом по академической этике Седьмого медицинского центра Китайской больницы общего профиля НОАК в Пекине, Китай.

1. Критерии включения/исключения участников

1. Набирайте участников в возрасте 65 лет и старше и получайте их информированное согласие.
2. Исключите участников с явными нарушениями зрения и нижних конечностей, такими как артрит коленного сустава, облитерирующий тромбангиит и подагра.

2. Подготовка испытательного участка

1. Оборудуйте стандартизированную испытательную зону iTUG размером 5 м x 8 м или шире (см. рис. 1) с 12 камерами, распределенными по комнате. Поместите в тестовую зону традиционные установки для буксировки: стул и табличку, которая напомнит участнику о необходимости повернуть назад.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Знаки, обозначающие линии маршрута, не являются обязательными.
2. Убедитесь, что область захвата движения ограничена областью действия всех камер, а вся испытательная установка TUG не отражает свет.

3. Подготовка программного обеспечения к процедурам перед тестом

1. Установите программное обеспечение для захвата движения на компьютер, который будет использоваться в комнате.
2. Нажмите кнопку «Искатель», чтобы запустить программное обеспечение для захвата движения. После запуска программного обеспечения для General Camara Configuration выберите режим по умолчанию (частота кадров = 60 кадров/с, выдержка = 1/1 000 с), который приемлем для большинства ситуаций. Установите выбранные настройки камеры и настройки конфигурации камеры также в режиме по умолчанию.
3. Выберите режим реального времени , чтобы установить настройки в реальном времени.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Для анализа собранных данных используется режим постобработки .
4. Нажмите на Markersets , чтобы настроить параметры маркера.
5. Выберите ось XY в поле Калибровка оси заземления и миллиметры в поле Калибровочные единицы.
6. Нажмите « Калибровать», чтобы выбрать вариант калибровки.
7. Выберите «Первичная калибровка» и нажмите на кнопку в форме буквы «L». В то же время возьмите калибратор в форме буквы «L» в поле и поместите его в центр поля, чтобы убедиться, что он может быть захвачен всеми камерами.
   ПРИМЕЧАНИЕ: L-образный калибратор содержит четыре светоотражающих маркера.
8. Проверьте на экране, все ли 12 камер могут обнаружить четыре отражающих маркера. Если какая-либо камера обнаруживает маркер ≤3, уменьшите яркость и порог в левой части экрана. Если какая-либо камера обнаруживает маркеры ≥5, проверьте поле и очистите или закройте нежелательные отражающие маркеры.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые крошечные вещи бывшего участника могут быть обнаружены камерой.
9. Снимите калибратор в форме буквы «L» с поля.
10. Нажмите на кнопку в форме буквы «Т ». В то же время возьмите калибратор в форме буквы «Т» в поле и помашите им, чтобы убедиться, что он может быть зафиксирован всеми камерами.
11. Выберите ось Z в поле Калибровка верхней оси и миллиметры в поле Калибровочные единицы.
12. Попросите врачей проверить, все ли камеры могут зафиксировать маркеры. Размахивайте маркерами в каждом углу поля, особенно в том месте, где проводится испытание TUG.
13. Проверьте на экране, все ли 12 камер могут обнаружить калибратор в форме буквы «Т». Если какая-либо камера не может его обнаружить, измените направление камеры.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Существует две формы маркеров, которые необходимо откалибровать; В форме буквы «L» и «T». L-образный калибратор имеет четыре светоотражающие точки для калибровки оси XY, а Т-образный калибратор имеет четыре светоотражающие точки для калибровки оси Z. Продолжительность калибровки составляет 60 с и более. Эффективный захват сделает цвет экрана зеленым.
14. Нажмите Finish, чтобы завершить калибровку.
15. Нажмите Сохранить калибровку, чтобы сохранить действующий режим калибровки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Калибровка выполняется в 2D модели; во время испытаний часто используется 3D-модель.

4. Тест iTUG

ПРИМЕЧАНИЕ: Участники должны быть одеты в тесную, но удобную одежду и обувь.

1. Прикрепите отражающие точки на анатомических ориентирах: шейном 7 остистых отростках и грудном 10 остистых отростках, левом акромионе и правом акромионе.
   ПРИМЕЧАНИЕ: К каждому участнику может быть прикреплено до 17 отражающих точек. Чем больше точек отражения прикреплено, тем точнее собранные данные, но и тем менее комфортно чувствуют себя участники.
2. Щелкните правой кнопкой мыши по отражающим точкам на правой линии экрана и обозначьте их как C7, T10, левое плечо и правое плечо.
3. Покажите участникам инструкцию. Инструкция звучит так: «Пожалуйста, встаньте со стула, пройдите 3 м с желаемой скоростью, повернитесь, вернитесь и сядьте».
4. Попросите участников заранее выполнить тест iTUG, чтобы убедиться, что они знакомы с инструкцией.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что каждый участник чувствует себя комфортно после того, как светоотражающие точки прикреплены.
5. Проинструктируйте участника о выполнении теста iTUG.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Для выполнения задания iTUG участникам необходимо пройти пешком.
6. Пока участник выполняет тест iTUG, нажимайте кнопки запуска и остановки на экране компьютера.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Во время испытания iTUG система захвата движения отбирает данные со всех подключенных точек с частотой 60 Гц; соответствующим образом формируется видео (см. Видео 1).

5. Сбор данных и определение тестовых переменных iTUG

1. Нажмите кнопку «Настройка записи ».
   ПРИМЕЧАНИЕ: Данные хранятся и находятся в электронной таблице.
2. Выбор данных камеры в формате RAW |Гусеничный ASCTI | Отслеживаемый двоичный файл. Длительность захвата составляет 20 с.
3. Введите имя участника.
4. Нажмите кнопку Запись , чтобы начать сбор данных.
5. Определите подфазы теста iTUG путем просмотра видео и рассчитайте переменные в соответствии с данными.
   1. Определите следующие переменные: общее время традиционного теста THANG, время фазы 1 (подъем со стула), фаза 1 раскачивание тела (подъем со стула), время фазы 2 (ходьба 3 м с желаемой скоростью), фаза 2 раскачивание тела (ходьба 3 м с желаемой скоростью), время фазы 3 (поворот), фаза 3 раскачивание тела (поворот), фаза 3 раскачивание тела (поворот), Угловая скорость Фазы 3 (разворот), Фазы 4 ( возвращение), Фазы 4 Раскачивания тела (возвращение) и Фазы 5 (сидя).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Детали аналогичны тем, которые описаны Каронни и его коллегами¹⁵.

6. Индекс риска падения в Даунтоне (DFRI)

1. Оценивайте риск падения с помощью индекса риска падения Downton (DFRI).
   ПРИМЕЧАНИЕ: DFRI (Таблица 1) включает в себя 11 рисковых пунктов, каждый из которых оценивается по одному баллу. Баллы суммируются в общий балл индекса, диапазон от 0 до 11. Оценка ≥3 балла считается свидетельством высокого риска падений. Для оценки риска падения DFRI обычно используется для участников, госпитализированных в больницу, а инструмент скрининга домашних падений и несчастных случаев (HOME FAST) больше подходит для жителей сообщества.

7. Статистический анализ

1. Используйте коммерчески доступный пакет статистического программного обеспечения для выполнения всех статистических анализов. Используйте t-критерий Стьюдента для оценки групповых различий и выберите коэффициент корреляции Пирсона для оценки взаимосвязи между субкомпонентами iTUG и баллом DFRI на общей выборке, где P ^< 0,05 указывает на статистически значимую разницу.
2. Используйте процедуры Бланда-Альтмана для оценки согласованности длительности фазы 1, угловой скорости фазы 3 и длительности фазы 4 между нашим методом и датчиком Мак-Робертса (см. таблицу материалов). Рассчитайте среднюю разницу между двумя методами измерения и 95% предел согласия для рассчитанной средней разницы.

Результаты

В набор были включены тринадцать участников в возрасте с высоким риском падения (оценка DFRI: 3-11) и 11 пожилых людей с низким риском падения (оценка DFRI: 0-2). Подробная информация о DFRI приведена в таблице 1. Как уже упоминалось ранее, оценка 3 или более считается свидетельством высокого риска падений для пациентов во время^{госпитализации.}

Демографические данные представлены в таблице 1, которая включает пол, возраст, результат теста TUG и переменные теста iTUG. Как показано в таблице 2, существенных различий в отношении пола и возраста между группами не выявлено. Между группами наблюдалась незначительная разница в баллах теста TUG (15,4 ± 5,3 с против 11,2 ± 5,5 с, P = 0,056). Оценка теста TUG была основана на традиционном способе (время выполнения). У лиц с высоким риском падения наблюдалась достоверно более высокая продолжительность фазы 3 (2,8 ± 1,5 с против 2,0 ± 0,9 с, P = 0,023) и фазы 4 (2,9 ± 1,6 с против 2,1 ± 1,0 с, P = 0,024), а также более низкая угловая скорость фазы 3 (1,2 ± 0,4 º/с против 1,7 ± 0,4 º/с, P = 0,021), по сравнению с лицами с низким риском падения. Переменные, связанные с раскачиванием тела, существенно не различались между группами.

Как показано в таблице 3, существовала значимая корреляция между оценкой DFRI и продолжительностью фазы 1, длительностью фазы 3, угловой скоростью фазы 3, длительностью фазы 4, а также продолжительностью фазы 5. Тем не менее, мы не обнаружили схожих тенденций между DFRI и переменными колебания каждой фазы iTUG.

Как показано на рисунке 2, графики Бланда-Альтмана показали, что согласование между iTUG и датчиком акселерометра Dynaport было приемлемым для длительности Фазы 1, угловой скорости Фазы 3 и длительности Фазы 4. Было обнаружено одно (5%), ноль (0%) и одно (5%) отклонение от значения стандартного отклонения 1,96 для длительности Фазы 1, угловой скорости Фазы 3 и длительности Фазы 4 соответственно.

Рисунок 1: Компоненты инструментального теста Time Up and Go. (А) Перед фазой 1: человек сидит на стуле. (Б) Во время Фазы 2: на пути к зрителю. (C) Во время Фазы 3: обход кресла спереди. (D) Во время фазы 4: вернитесь к первоначальному стулу. Сокращение: iTUG = инструментированный Time Up and Go. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: График Бланда-Альтмана для сравнения iTUG и датчика акселерометра Dynaport. (A) График Бланда-Альтмана для длительности фазы 1 с использованием iTUG и датчика акселерометра Dynaport. (B) График Бланда-Альтмана для угловой скорости фазы 3 с использованием iTUG и датчика акселерометра Dynaport. (C) График Бланда-Альтмана для длительности Фазы 4 с использованием iTUG и датчика акселерометра Dynaport. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Элементы	Счёт
Известные предыдущие падения
Да	1
Нет	0
Лекарства
Транквилизаторы/седативные средства	1
Диуретики	1
Антигипертензивные средства (кроме диуретиков)	1
Противопаркинсонические препараты	1
Антидепрессанты	1
Другие лекарственные препараты	1
Никакой	0
Сенсорный дефицит
Нарушение зрения	1
Нарушение слуха	1
Поражение конечностей	1
Никакой	0
Психическое состояние
Спутанность сознания (когнитивные нарушения)	1
Ориентированных	0
Походка
Небезопасно (с/без вспомогательных приспособлений для ходьбы)	1
Сейф со вспомогательными приспособлениями для ходьбы	0
Нормальный (безопасен без вспомогательных приспособлений для ходьбы)	0
Неспособный	0

Таблица 1: Элементы индекса риска падения в Даунтоне и система оценки. Оценка DFRI выше 3 баллов указывает на высокий риск падения. Аббревиатура: DFRI = индекс риска падения Даунтона.

	Высокий риск падения	Низкий риск падения	Значение P
	(n=13)	(n=11)
Пол, М/Ж	“3/10”	“4/7”	0.08
Возраст, лет	74.29 (6.61)	70.40 (9.23)	0.077
Балл TUG, с	15.4 (5.3)	11.2 (5.5)	0.056
Длительность фазы 1, с	1.4 (0.4)	1.2 (0.2)	0.56
Фаза 1 раскачивания, °	123.3 (68.9)	110.3 (57.7)	0.684
Продолжительность фазы 2, с	2.9 (1.0)	2.8 (1.4)	0.924
Фаза 2 раскачивания, °	141.3 (72.6)	132.2 (48.6)	0.082
Продолжительность фазы 3, с	2.8 (1.5)	2.0 (0.9)	0.023*
Угловая скорость фазы 3, °/с	1.2 (0.4)	1.7 (0.4)	0.021*
Длительность фазы 4, с	2.9 (1.6)	2.1 (1.0)	0.024*
Фаза 4 раскачивания, °	119.8 (64.1)	113.5 (55.7)	0.936
Продолжительность фазы 5, с	4.6 (1.7)	3.5 (1.5)	0.063
Значение = среднее значение (стандартное отклонение)

Таблица 2: Демографические данные и инструментальные тестовые переменные Time Up and Go участников. Между группами наблюдались достоверные различия в продолжительности фазы 3, длительности фазы 4 и угловой скорости фазы 3.

	ДФРИ	Значение r	Значение P
Длительность фазы 1, с		0.347	0.007*
Фаза 1 раскачивания, °		0.061	0.804
Продолжительность фазы 2, с		-0.026	0.898
Фаза 2 раскачивания, °		0.287	0.174
Продолжительность фазы 3, с		0.462	0.020*
Угловая скорость фазы 3, °/с		-0.403	0.003*
Длительность фазы 4, с		0.487	0.000*
Фаза 4 раскачивания, °		0.312	0.137
Продолжительность фазы 5, с		0.568	0.000*
Более высокое значение r указывает на тесную связь
DFRI = Индекс риска падения в Даунтоне

Таблица 3: Корреляция между оценкой DFRI и субкомпонентами iTUG. Значимая корреляция между оценкой DFRI и продолжительностью фазы 1, продолжительностью фазы 3, угловой скоростью фазы 3, длительностью фазы 4, а также продолжительностью фазы 5. Сокращения: iTUG = инструментированный Time Up and Go; DFRI = индекс риска падения Даунтона.

Видео 1: Пример задачи iTUG. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть это видео.

Обсуждение

Важнейшими шагами в протоколе являются точное прикрепление точек отражения к анатомическим ориентирам, чтобы избежать предвзятости. Кроме того, идентификация каждого субкомпонента теста iTUG также является критически важным этапом; Видеообзор полезен для идентификации.

Между группами существовала незначительная разница в баллах теста TUG, подразумевающая, что традиционные баллы TUG могут быть недостаточно чувствительными, чтобы различать риск падения. Мы не обнаружили явных различий между группами по длительности фазы 1 и фазы 5, и это можно объяснить тем, что у всех участников не наблюдалось отклонений в силе нижних конечностей. Продолжительность фазы 1 связана с силой нижних конечностей у пожилых людей с высоким риском падения^17,18. Было обнаружено, что угловая скорость фазы 3, которая, как сообщается, является ключевым моментом, связанным с вестибулярной гипофункцией, вместе с продолжительностью фазы 3 коррелирует с оценкой DFRI¹⁹. Высокий риск падения у пожилых людей может быть вызван чувством головокружения, связанным с вестибулярной гипофункцией.

У этого метода есть четыре ограничения. Во-первых, система захвата движения в настоящее время дорогая; Однако с развитием технологий эта система будет становиться все более экономичной. Во-вторых, конкретная испытательная комната также представляет собой потенциальную проблему. Как упоминалось ранее, некоторые вещи участников, потерявшиеся на полу, могут быть обнаружены как отражающая точка; Поэтому помещение нужно тщательно убирать. Кроме того, для этого теста iTUG на основе системы захвата движения требуется гораздо больше места, чем для традиционного теста TUG. Для традиционного испытания TUG требуется всего 3 м x 2 м, поэтому его можно проводить во многих местах (например, в коридоре, испытательном зале, палате). В то время как помещение для испытания iTUG должно быть больше 32^м2 , потому что камеры установлены по всему помещению. В-третьих, отражающие точки могут повлиять на соблюдение требований участниками. Чем больше точек отражения, тем ниже может быть уровень комфорта. Исследователи должны подтвердить, влияют ли отражающие точки на подвижность участников. В-четвертых, тест iTUG является дорогостоящим измерением по сравнению с традиционным тестом TUG.

Тест TUG является широко используемым способом оценки движения и риска падения²⁰. Однако, за исключением времени завершения, врачи вряд ли могут получить больше информации из традиционной версии. Принимая во внимание, что iTUG выделил моменты, чтобы показать более подробную информацию. Значение этого метода заключается в том, что он разделяет традиционный тест TUG с системой захвата движения, предоставляя новые переменные, касающиеся времени и раскачивания тела. Наши результаты показали, что некоторые субкомпонентные временные переменные, а не переменные раскачивания тела, различались между группами. Система захвата движения также может быть использована в тандемной ходьбе и тесте Ромберга для выявления неравновесия у пациентов с болезнью Паркинсона, мозжечковой атаксией и спортивными сотрясениями^мозга 21,22,23. Поскольку недавние исследования показали, что субкомпоненты теста TUG связаны с когнитивной ^{функцией,6,24} этот метод также может быть использован для скрининга когнитивных нарушений.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Черная полоса	Deli	60 мм x 20 м
Калибратор	NOKOV	рефлекторный маркер1	L форма
Калибратор	NOKOV	отражатель	Т-образный
стул	YUANSHENGYUANDAI"	10076062317820»
Компьютер	HUAWEI	HONOR
McRoberts sensor	DynaPort Hybrid, McRoberts, Гаага, Нидерланды
Камера захвата движения	NOKOV	Mars2H
Программное обеспечение для захвата движения	NOKOV	DG-01
Отражающий маркер	NOKOV	малый маркер	для калибраторов
Отражающий маркер	NOKOV	большой маркер	для участников