ניתוח וידאו התנועה באמצעות טלפונים חכמים (ViMAS): מחקר פיילוט

1Physical Therapy Program, Department of Healthcare Sciences, Eugene Applebaum College of Pharmacy and Health Sciences, Wayne State University, 2Adams Sports Medicine and Physical Therapy
Published 3/14/2017
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation

Finkbiner, M. J., Gaina, K. M., McRandall, M. C., Wolf, M. M., Pardo, V. M., Reid, K., et al. Video Movement Analysis Using Smartphones (ViMAS): A Pilot Study. J. Vis. Exp. (121), e54659, doi:10.3791/54659 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

השימוש בטלפונים חכמים בקליניקה עולה בהתמדה עם הזמינות של עלות הנמוכה / זמינים באופן חופשי "יישומים" שיכול לשמש כדי להעריך הליכה אנושית. המטרה העיקרית של כתב היד הזה היא לבדוק את התוקף המקביל של אמצעי קינמטיקה שרשמו יישום חכם בהשוואת מערכת לכידת תנועת 3D במישור sagittal. המטרה המשנית הייתה לפתח פרוטוקול לקלינאים על ההגדרה של המצלמה החכמה לניתוח תנועת וידאו.

זווית הברך במישור sagittal נמדדה במהלך שביתת עקב בוהן את האירועים באמצעות האפליקציה לטלפון חכמה ומערכת 3D תנועה ללכוד ב -32 נבדקים בריאים. שלושה ניסויים בוצעו ליד (2 מ ') ורחוק (4 מ') מרחקי מצלמה חכמה. סדר המרחקים היה אקראי. ניתוח רגרסיה בוצע על מנת להעריך את גובה המצלמה המבוססת משני אורך הגובה או רגל של הנבדק.

Absoluשגיאות מדידת te היו לפחות במהלך בוהן את (3.12 ± 5.44 מעלות) לעומת שביתת עקב (5.81 ± 5.26 מעלות). היו מובהק (p <0.05), אבל הסכמים מתונים בין המדדים ללכוד יישומי 3D תנועה של זוויות ברך. בנוסף, לא נמצאו מובהק (p> 0.05) בין טעויות המדידה המוחלטות בין שתי עמדות המצלמה. שגיאות המדידה בממוצע בין 3 - 5 מעלות במהלך בוהן מעליו מכות עקב אירועי מחזור ההליכה.

שימוש אפליקציות סמארטפון יכול להיות כלי שימושי במרפאת לביצוע הליכה או ניתוח תנועה אנושי. יש צורך במחקרים נוספים כדי לקבוע את הדיוק במדידת תנועות של גפיים וגו העליונים.

Introduction

הערכת ההליכה אנושית היא מרכיב מרכזי של הערכת פיזיותרפיה ותהליך קבלת החלטות קלינית. הערכת 1 הילוך היא כלי קליני משמש לעתים קרובות כדי להעריך גירעונות הליכה בחולים עם גירעונות נוירולוגיות שלד ושרירים. בחינה מחדש של הליכה אז יכולה לספק מטפל עם מידע לגבי היעילות של התערבות בהשגת המטרות שהציבו בבית ההערכה הראשונית שלהם. יש צורך ארצי מוכר בארצות הברית עבור פיזיותרפיסטים לנצל מדידות תוצאה סטנדרטיות בעת הערכת חולים. 2 צורך זה נובע מן הנוף המשתנה במהירות של מדיניות החזר ביטוח, וכן משמרת הדגישה עבור פיזיותרפיסטים להסתמך יותר בכבדות על מנהגים מבוססים ראיות. 3 ישנם מדדי תוצאה רבים כדי להעריך אספקטים שונים של הליכה, אשר ניתן לצפות במספר דרכים, כוללות: מולתצפית רע"מ ידי קלינאי, הערכות תפקודיות, וידאו מוקלט אמצעים, שבילים אלקטרוניים, תוכנת ניתוח תנועה תלת ממדים, וכו במסגרות קליניות, תצפיתי ניתוח הליכה (ויזואלי) מבוצע בדרך כלל, כפי שהוא דורש ציוד בזמן מינימאלי.

בעוד ניתוח הליכה תצפיתי הוא נפוץ בתוך המרפאה, הוא נותר הערכה סובייקטיבית. 4 לכן, גורמים כגון ניסיון מטפל, חדות ראייה, מרחק בין (מרחק המצלמה) הנושא, כלי מדידה, וכל גורמים כגון אחרים יכולים להציג השתנות וטעייה בהערכה. פוטנציאל השתנות כאלה מציג צורך קריטי עבור אמצעי אמין יותר של מדידה, אשר בסופו של דבר ניתן להתגבר על ידי שימוש במכשור תקף. 5

מאז הקמתה, צילום הווידאו והצדדים קשור הטכנולוגיה שלה נעשה שימוש כדי לבחון מיל מגבלות תפקודיות שונהulting מ יכולת תנועה פגומה וכן צורה של משוב חזותי. זהו בחריפות נכונה לגבי בהליכת הערכה. Stuberg et al. נמצא כי "ציוד צילום וידאו זמין בדרך כלל במרפאת ... ומספק קלינאי עם מידע אובייקטיבי נוסף על יציבה ועל עמדה משותפת במהלך מחזור ההליכה." 4 ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להשתפר, אז יש את היכולות של ניתוח וידאו. יכולות אלה מספקות את הפיזיותרפיסט עם יכולת טובה יותר קליני להעריך את הפרמטרים השונים של הליכה.

שני פרמטרים מרכזיים כי פיזיותרפיסטים להתמקד לכלול פרמטרים קינמטיקה ו spatiotemporal. כפי שהשם מרמז, אמצעי spatiotemporal כרוכים באלמנטים של מרחק וזמן. ספציפית מחזור ההליכה, צעדים spatiotemporal יכלול, אך לא יהיה מוגבל, אורך צעד, צעד אורך, קצב ומהירות. 6 צעדים קינמטית על oמוקד יד יס על תנועות / סיבובים המשותפים של הגפיים התחתונים שנצפו במהלך כל מחזור הליכה.

מספר מאמרי ביקורת עמיתים פורסם אשר צטט את השימוש בניתוח תנועת וידאו כאמצעי תוצאה, מערכות מצלמת 2D במיוחד, להעריך קינמטיקה, spatiotemporal, או שילוב של שני סוגי פרמטרים. מאמרים אלה העריכו אוכלוסיות קליניות שונות, כולל אנשים עם היסטוריה של שבץ מוחי (CVA), פגיעות מוח טראומטית (TBI), פגיעות בחוט השדרה (SCI), מחלת פרקינסון (PD), (CP) שיתוק מוחין, ו אנשים בריאים. סכמטית המובא להלן (איור 1) מספק את המסגרת שאומצה לזהות ספרות ביקורת עמיתים רלוונטי שפורסם בנושא זה.

איור 1
איור 1. סכמטי עבור קריטריונים לבחירת סעיף. thסכמטי דואר מתאר את הצעדים להשתמש בבחירת המאמרים ביקורת עמיתים מנת לבדוק איזה סוג של משתנים כפי שדווחו במסגרת ניתוח הליכה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

רוב המחקרים שהשתמשו ניתוח תנועת וידאו להקלטת פרמטרי הליכה היו מחקרי אימות. ניתן מחקרי אימות קינמטית בחלוקה נוספת לאחת משלוש קטגוריות: הערכת תנועה חריגה נובעת אבחנה / פתולוגיה ספציפית, 7 בחינת זוויות משותפות במהלך תנועות תפקודיות ספציפית, 8, 9 ו ההערכה האפקטיבית הטיפול באמצעות השוואה של תנועה טרום התערבות ותנועה שלאחר ההתערבות. 10, 11 בדומה לכך, מחקרים להערכת פסק spatiotemporalמטר יכול גם להיות מחולק לשלוש קטגוריות: הערכת התנועה חריגה הנובעת פתולוגיה ספציפית, 12, 13, 14 בחינת פלטפורמה במהלך פעילות ספציפית פונקציונלית, 15, 16 וקביעת ההשפעה של התערבות ספציפית. 17 המחקרים שהעריכו הוא פרמטרי קינמטיקה ו spatiotemporal מכוונים בעיקר בקביעה האפקטיבית של התערבויות טיפול ספציפיות כגון orthoses 17 או משקל גוף / אימון הליכון נתמך משקל הגוף חלקי. 18, 19 ניתוח תיאורי ראשוני של מאמרים אלה נקבע כי 52.1% מן המחקרים (סכום של אלה שמחפשים אך ורק קינמטיקה (30.4%) לבין אלה שבדקו שילוב של פרמטרים (21.7%)) rפרמטרים קינמטיקה esearched עם מערכת המצלמה 2D. זאת בהשוואה ל 69.5% מהמאמרים (הסכום של מאמרים נחקרו פרמטרי spatiotemporal (47.8%) וכן שילוב של פרמטרים (21.7%)) כי העריך פרמטרי spatiotemporal.

ההבדלים המתודולוגיים הקלטה והערכת פרמטרים הילוך קינמטיקה ו spatiotemporal נראים גם בפרקטיקה הקלינית מבחינת סוג של ניתוח הליכה תצפיתי בשימוש. פרמטרים Spatiotemporal מוערכים בתדירות הרבה יותר כפי שצוין על ידי מחקר. ישנם שלוש הסכמה כללית על סיבות למגמה זו: בעלות נמוכה, קל שימוש, ואת קיומו של פרוטוקול סטנדרטי למדידת פרמטרים כגון. מדידות קינמטיקה תצפיתיים הוכחו יש נמוך מאוד-rater התוך (60%) ואמינות-rater היתר (40% - 94%) במסגרות קליניות. 4 טווח רחב זה הוא הבין להיות בשל הווריאציה את המיקום של סמנים עלציוני דרך גרמיים והכלים הספציפיים המשמשים להערכת זוויות משותפות. הבדלים דקים בהשמת מיקום של הסמנים יכולים לשנות את הזוויות כתוצאה משמעותיות. מדידות Spatiotemporal יש הרבה אמינות גבוהה יותר (החל 69% - 97%), במיוחד כאשר באמצעות נייר, עיפרון ולהפסיק שיטת השעון להעריך ההליכה. 20

ההתקדמות הטכנולוגית בעשורים האחרונים באופן משמעותי שינתה את דרך הבריאות הוא התאמנה. עם הופעתה האחרונה של טלפונים חכמים, גישה לאינטרנט, מאמרי מחקר באינטרנט, ומשאבים אלקטרוניים אחרים נמצאים כעת זמינים יותר לרופאים בכל עת. מרטין et al. דיווח כי "שימוש כללי הסמארטפונים גדל בפרקטיקה קלינית, חינוך ומחקר רפואיים." 21 במחקר זה, יותר מ -50% של רופאים מתחת לגיל 35 השיבו כי הם יישמו באמצעות סמארטפון בפרקטיקה הקלינית. אינקר מגמה זוהקל בשנת 2009 כאשר 64% מהרופאים בארצות הברית נמצאו באמצעות טלפונים חכמים בקליניקה שלהם. מחקר סקירת מנהטן נוסף חזה כי צמיחה זו תמשיך לטפס ל -81% מהרופאים וקלינאים בריאות ליישום שימוש חכם בקליניקה עד 2012. 22 בעוד מחקר נוסף לא נערך כדי לקבוע אם מגמת העלייה הזו המשיכה אכן לטפס, סביר להניח, עם היישום הידוע של טכנולוגית בריאות, כי השימוש של פלטפורמות הסמארטפונים בקליניקה יהפוך יותר רגיל.

השימוש הנוכחי של יישומי טלפון חכמים בפועל פיזיותרפיה לא הוקם. לא חלו מחקרים להערכת השימוש ביישומי תוכנה לניתוח וידאו חכמים ידי פיזיותרפיסט עד כה. עם זאת, יישומי טלפון חכמים שונים שנוצלו על ידי פיזיותרפיסטים פרט ככלי עזר פריצת דרך oהגדרות אורתופדי utpatient לשימוש הן שיקום ספורטאים מתאמנים מתחומים שונים. יישומי Smartphone זמינים גם כי ניתן למדוד זוויות משותפות, שחלקם אומתו. 23, 24 טפל יחידנים החלו להשתמש יישומי ניתוח שונים בסמארטפונים עבור משוב חזותי עבור המטופל ועבור פירוט קל של רכיבים שונים שעשויים להיות חסר מחזור ההליכה של מטופל, בהתבסס על ראיות אנקדוטיות. עם זאת, את תוקפו של אמצעים אלה נותר עלום. המחקר המוגבל כי קיים בנוגע לבקשות ניתוח וידאו החכמות אלה התמקד בנושא תיקוף פרמטרי הילוך קינמטיקה, במיוחד קרסול, זוויות ברך ירך, במישור חזיתית, 25 ואמינות-rater יתר של המכשיר. 26 אין מחקרים שפורסם עד כה כי יש תוקף השימוש ביישומי תוכנה לניתוח וידאו החכם להקליט kinematics של הליכה במישור sagittal, אשר ביותר שבוצע בדרך כלל ניתוח הליכה קליני.

מטרת המחקר הנוכחי הייתה לבחון את התקפות המקבילה של אמצעי קינמטיקה שרשמו היישום החכם ולהשוות אותם אמצעים שרשמו מערכת לכידת תנועת 3D במישור sagittal. אנו צופים כי יהיו הבדלים משמעותיים בין המדדים שרשמו היישום החכם כשמשווה את האמצעים שרשמו מערכת לכידת תנועת 3D. המטרה המשנית היא לבדוק אם שני מיקומים ברורים של המצלמה החכמה מהנושא (ליד במרחק של 2 מ '; למרחקים של 4 הבדל -nt במדדים בין שני המיקומים ברורים של המצלמה החכמה המטרה הסופית של המחקר. הוא לנסח פרוטוקול ניתוח הליכת וידאו קליני באמצעות יישום טלפון חכם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרוטוקול זה אושר על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי של וויין סטייט.

1. הכנה ניסויית

  1. מצלמות עמדה ללכוד את שביל 6-מ 'כולו. השתמש בסך הכל 4 3D תנועה לוכדת מצלמות לצילום הליכה על מדרכה 6 מ '.
    1. מניחים כל המצלמות ב 4 הפינות של שביל 6 מ '. אוריינט כל המצלמות בקצים האלכסוניים של השביל אל פנים זה לזה.
  2. אסוף גובה, משקל ואורך רגל מדדים של כל משתתף.
    1. מדוד המוני בקילוגרמים.
    2. מדוד אורך הרגל (במטרים) מ trochanter יותר המדיאלי malleoli של שתי הרגליים עם סרט מדידה.
    3. מדוד את הגובה (במטרים), על ידי בעל המשתתף לעמוד יחף ליד סרט מדידה מחובר לקיר. מניחים סרגל על ​​החלק העליון של הראש של משתתף לקרוא את המדידה ממקום סרט מדידה מחובר לקיר.
  3. אשכולות מקום 3 סמנים חכמים על המשתתף על פסגות כסל מעולות הבילטרליים קדמי (ASIS), עליון 1/3 ירך, עליון 1/3 עגל dorsum של כף רגל. מניח סמן חכם יחיד קו האמצע בין ימין פסגות כסל מעולה אחוריות עזב.
    1. אבטח את הסמנים החכמים עם רצועות הוולקרו / סרט דביק דו צדדי. ירכיים ושוקיים Secure סמנים במישור החזיתי.
  4. מדבקות מקום המציין ציוני דרך גרמי מעל המדיאלי הבילטראליים condyles הירך לרוחב, המדיאלי malleoli לרוחב ואת webspace בין הבהונות הראשונה והשנייה עבור כיול של מערכת לכידת תנועה 3D.
    הערה: הליך הכיול באופן ספציפי עבור כל מעבדה, ציוד ותוכנה לכידת תנועה 3D. עבור הליך כיול, עיין במדריך הוראה שסיפק היצרן של הציוד לכידת תנועה 3D ו / או תוכנה אשר משמש כדי לנתח את הנתונים. התהליך המשמש כאן כרוך באמצעות מאובזרת "שרביט" עם סמנים חכמים, לרשום את מיקום 3D של המדבקות שהונחו.

ניסוי 2.

  1. התאם את גובה עדשת מצלמת הטלפון החכם ללכוד גם את פלג הגוף התחתון של המשתתף בלבד (כמו ASIS גבול מעולה) או עליון ואת גוף תחתון (גבול מעולה acromion כפי). מדוד את הגובה מהרצפה עד עדשת המצלמה במטרים.
  2. תן המשתתף בניסוי בפועל. יש חוקר אחד להפעיל את הטלפון החכם, והשני להפעיל את המחשב השולט על מערכת לכידת תנועה 3D. השתמש ממוספר נייר לציין את מספר משפט על הקלטת הטלפון החכמה.
  3. פתח את יישום הטלפון החכם. לחץ על הכפתור "קלט" האדום בתחתית, במרכז היםקרין כדי להתחיל בהקלטת (כאשר באוריינטציה אנכית).
    הערה: אם הטלפון החכם כבר הושם על חצובה, הלחצן מופיע באמצע, בצד ימין של הטלפון, ליד כפתור הבית של הטלפון החכם.
  4. הדריכו את המשתתף ללכת בקצב הרגיל שלהם, התמקדו סמן שיוצב על הקיר ממול כדי לסייע להם ללכת בקו ישר. מניחים את מקביל סמארטפונים אל שביל ללכוד פרופיל תופעות של המשתתף. יש המשתתף לחצות שתי המצלמות הלכידות תנועת 3D הראשונות הניחו בתחילת השביל משני הצדים, וללכת לכיוון השני אחר מצלמות לכידות תנועת 3D להציב בקצה השני של שביל צידיו.
    1. עבור כל ניסוי, לתת לכל משתתף ספירה לאחור כדי להתחיל (3, 2, 1, GO) ולסיים את המשפט (3, 2, 1, STOP).
  5. אחרי הנושא מסיים הליכה 6-מ ', בחר בלחצן "השיא" האדום פעם נוספת כדי לסיים הקלטת משפט הליכה זו.
  6. בדוקסמני ll לתפקיד לאחר כל ניסוי. אם עמד סמן שונה, חזור לשלב 1.6 כדי לכייל מחדש את מערכת לכידת תנועת 3D מיקומי הסמן החדשים.
  7. המשתתפים יש לבצע 3 ניסויים בכל מרחק מצלמה בשלב 2.1.
  8. הזיזו את החצובה עם הטלפון החכם למרחק השני. החזר את המשתתף לעמוד על נקודת אמצע הדרך לטיול. פעל בהתאם להוראות בפרוטוקול צעדים 2.2 - 2.5.
  9. שמור ולאמת את ההקלטות לכידות תנועת 3D וקלטות חכמות לפני ההסרה של סמנים חכמים.

.3 ניתוח נתונים

  1. עקוב אחר ההוראות של התוכנה / היצרן כדי לחשב את זווית הברך. ידני להקליט את זווית הברך המוצג על המסך בו שביתת עקב בוהן את השלב של מחזור ההליכה.
  2. להשלים את הניתוח של הקלטות טלפון חכמות עבור שביתת עקב בוהן את האירועים שנתפסו על ידי צוות של שני חוקרים, אשר צריך להסכים על הרגע של שביתה עקב בוהן שלאירועי f וסימני אדמת מדידת זווית. להשתמש בעט לדיוק מוגבר של מיקום אתר למדידות זווית הברך. הצעדים הבאים מתבצעים במשותף על ידי שני החוקרים.
  3. כדי להציג במשפט כי נרשמה רק, בחר בכיכר וידאו בפינה השמאלית התחתונה של המסך (באוריינטציה אנכית).
  4. שימוש בסרגל הגלילה בבסיס המסך, בחר במסגרת שבו הסובייקט קרוב שביתת עקב או בוהן את (לפי המשתנה המועדפת) במרכז המסך.
  5. כדי לשלשל את הזווית, קש על סמל עיפרון והלבן, סמן בצד הימני העליון של המסך.
  6. בחר באפשרות זווית, באפשרות השנייה ב התפריט הנפתח.
  7. בחר צבע מועדף יצרנית הזווית. שים לב: רק מזווית אחת ניתן למדוד בבת אחת. הזווית נמדדת בפרוטוקול זה היה מורכב אך ורק של זווית הברך במישור sagittal.
  8. חלק או קש על העט בכל מקום על המסך כדי לרדת בזָוִית.
  9. מניחים במרכז זווית על מפרק הברך (condyle לרוחב), עם וקטורים להגיע למעלה לאורך הירך כלפי מטה לכיוון malleoli לרוחב.
  10. במידת הצורך, "זום" על ידי הצבת שתי אצבעות קרובים זה לזה במרכז המסך ולאט לאט משך אותם זה מזה.
    הערה: לאחר מרוצית מהמיקום של הזווית, כלי המחשב באופן אוטומטי את זווית הברך באותה מסגרת נתונה.
  11. כדי לזהות את זווית הברך בשלבים אחרים של בוהן כבוי או שביתה עקב, חזור על שלבי 3.4 - 3.10.

4. פרוטוקול קליני

  1. מדוד וסמן את שביל 6-מ 'באמצעות סרט מדידה קלטת סמן / דביק.
  2. מניחים את הטלפון החכם על הקבלה חצובה וקרוב למרכז שביל 6 מטר.
  3. מניחים את החצובה 2 מ 'ממרכז של השביל כדי ללכוד את הגפה התחתונה, או 4 מ' משם כדי ללכוד את המטען בגפיים התחתונות. כל מיקומי המצלמה לאפשר עללכידת ly של קינמטיקה המטוס sagittal.
  4. חשב את הגובה של גובה עדשת המצלמה החכם מהרצפה תוך שימוש בנוסחאות הבאות:
    תצורת מצלמה קרובה (2 מ ') עבור לכידה בגפיים תחתונה בלבד
    עדשת מצלמת height = (אורך רגל התייחסות של 0.87xPatient במטרים) - 0.12
    תצורת מצלמה רחוקה (4 מ ') עבור שני ללכוד גפיים וגו תחתון
    גובה עדשת מצלמה = אורך רגל ההתייחסות החולה במטרים - 0.23
  5. סעיפים חזור 2 - 3 להקליט ולנתח נתונים באמצעות אפליקציה לטלפון חכם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

כל 32 הנבדקים השלימו את ניסויי הליכת 6; עם זאת, נתונים מ -6 מהמשתתפים לא נכללו בניתוח הנתונים בשל בעיות טכניות וכתוצאה מכך החשיפה סמן עניה. שגיאות המדידה המוחלטות של זוויות ברך היו לפחות במהלך אירועי בוהן את (3.12 ± 5.44 מעלות) לעומת שביתת עקב (5.81 ± 5.26 מעלות) (לוח ב 1). לא היו הסכמים משמעותיים סטטיסטית (P <0.05) בין יישום החכם ואמצעים לכידת תנועה 3D של זוויות הברך. בנוסף, לא נמצאו הבדלים משמעותיים (P <0.05) בין טעויות מדידה המוחלטות בין שתי עמדות המצלמה (2.0 מ 'ו -4.0 מ'). אורך הרגל של המשתתפים היווה שונה 40.4% המגובה שבו המצלמה החכמה הוצבה במרחקים (4.0 מ ', P <0.0001), ושונה 50% במרחק הקרוב (2.0 מ', P <0.0001).

er.within-page = "1"> מתאם Intraclass (ICC) (2, k) ניתוח הנתונים הראה כי הצעדים יישום החכם הראה נמוך עד בינוני הסכם במיוחד בתקופת Toe Off שלב, בהשוואה לאלו של מערכת לכידת 3D (לוח 1a). בשעת טו אירועים כבוי 1, Heel Strike 1 ו Toe Off 2, עבור שני מרחקים קרובים ורחוקים, היישום החכם הראה הסכם מתון. הסכם משופר נצפה Toe Off 2, הן המרחקים הקרובים ורחוקים, עם ערכי ICC המשופרת שנצפו (Toe Off 2 קרוב ICC = 0.447, P <0.05; Toe Off 2 ICC הרחוק = 0.454, p <0.05).

<tr>
מיקום המצלמה הליכת שלב שגיאות Mean Std. חֲרִיגָה
ליד Heel Strike 1 5.74 8.49
Heel Strike 2 6.36 4.14
Toe Off 1 3.93 5
Toe Off 2 2.49 * 4.99
רָחוֹק Heel Strike 1 4.97 5.58
Heel Strike 2 5.47 3.6
Toe Off 1 2.71 5.64
Toe Off 2 2.54 * 4.69

טבלה 1: ניתוח מתאם Intraclass עם ערכים משמעות (p-value). * מציין p <0.05.

<td> Toe Off 1
מיקום המצלמה הליכת שלב מתאם Intraclass מַשְׁמָעוּת
ליד Heel Strike 1 0.168 0.368
0.324 0.126
Heel Strike 2 .335 0.07
Toe Off 2 .447 0.018 *
רָחוֹק Heel Strike 1 0.157 0.327
Toe Off 1 .284 0.084
Heel Strike 2 .248 .119
Toe Off 2 .454 0.046 *

טבלה 2: שגיאות מדידת זווית ברך. מגרשים בלנד-אלטמן שנוצרו מהפער במדידות בין ללכוד מערכות יישום ותנועה מציעים עדות ויזואלית מציגת הבדלים הם בעלי האופי אקראי, ללא שגיאות מידתיות נצפות (2a הדמוי & 2b). המגרשים FOr 2.0 מ 'ו -4.0 מ' מרחקים להציג נתונים כי הם מפוזרים יותר סביב קו ההבדל הממוצע במרכז. זה מצביע על כך את מיקום המצלמה לא לתרום שגיאות במדידות.

איור 2
מגרשי איור 2. בלנד אלטמן מציגים את ההבדל בין אמצעי הקלטות ידי App ו Motion 3D לכיד מערכת במהלך Toe יורד בתחנה מרחוק ומקרוב פוזיציות מצלמה. א) מצלמה עמדה הרחוק Toe Off 2. ב) מיקום המצלמה ליד הבוהן Off 2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מטרת מחקר האימות הנוכחית הייתה לקבוע את תוקפו של יישום חכם זמין בחינם כדי לשמש קליני כאמצעי מטרה והחסכונית של שימוש בטכנולוגית טלפון חכמה ניתוח הליכה קינמטיקה במסגרת הקלינית. קיימים מחקרי אימות שבחנו אמצעי קינמטיקה עם יישום חכם מוגבלים ולא העריכו אמצעי קינמטיקה דינמיים שנרשמו במהלך ההליכה במישור sagittal. מחקר אימות זה הוא ראשון בחן אמצעי ברך קינמטיקה במישור sagittal עם סמארטפון. בנוסף, מחקר אימות זה הינו הראשון הידוע לפתח פרוטוקול ניתוח הליכה קינמטיקה במישור sagittal באמצעות יישום החכם לשכפול במסגרת הקלינית.

על סמך התוצאות, לא היה הבדל משמעותי בין מדידות זווית הברך ידי מערכת לכידת תנועה 3D ויישום smartphone, אשר היה אמור להיות expected. יש דיוק מוגבל של מדידות שהשיגו החכם בהשוואה לקיבולת של מערכת לכידת תנועה 3D. הדיוק המוגבל של הטלפון החכם מבוסס על הפרמטרים הטכנולוגיים שהיו זמינים במכשיר הספציפי כאשר בוצע המחקר. ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתקדם, פלטפורמות הטלפונים החכמים עשויה להציג עם שיעורי ללכוד משופרת. היכולת להאט וידאו לניתוח לכיד תמונות סטילס בתוך מסגרת נעה עשויה גם לשפר את הדיוק של ניתוח kinematic בפלטפורמות חכמות זמינות. התאגדות של תכונות כגון הקלטת וידאו בהפרדה גבוהה, לכידת תנועה איטית, איכות היכולות זום ולהתמקד עשויה לשפר באופן משמעותי את הניתוח של הגפיים ללא עיוות של רגע ההליכה הרצויה. למרות הדיוק של המדידה השפיעו על מדד הברך שהושג, לא נמצא הבדל משמעותי טעות המדידה בזמן התגובה בין שני המרחקים המצלמה. הייתה הסכמה מתונה שלזווית ברך מדידה במהלך הבוהן את השלב, המציין את הסכם המוגבר מידת כיפוף ברך בהשוואת הסכם הארכת ברך או מדידת hyperextension במהלך שביתת עקב.

בממוצע, 2 - מגוון 6 מידת טעות מדידה זוהה. טווח השגיאה שהתקבלה במחקר זה מתאים גם עם קימה, טווח מקובל קליני של שגיאה. לדוגמא, אמצעי goniometric מרובים הנלקחים של גפיים על ידי בוחן אחת יש מגוון של 4 עד 5 מעלות. 27, 28 יתר על כן, סטיית התקן הממוצעת של אמצעי goniometric גפיים שנקטו בוחנים מרובים הן 5 עד 6 מעלות. כשמשווה מחקר חוקר כיבוש הרמה המכאנית במישור sagittal, טעות מדידה היא גם רעיונית של האמצעי הקליני המקובל כאמור. במחקר שבוצע על ידי נוריס et al. 5, סטיית התקן שלמתכוון מדוד של הירך, הברך והקרסול במהלך הרמה מכאנית נותח. היו 6.1 דרגות שגיאה למדידות ברך. עם זאת, הצעדים מתקבלים על ידי נוריס מנוצלים מצלמת וידאו כדי להקליט את הצעדים עם ניתוח במחשב עם יישום תואם חכם. שגיאות המדידה לא ניתן להשוות ישירות הצעדים שהתקבלו במחקר זה כי בכל האמצעים הן נתפסו ונותחו על טלפון חכם. על מנת לשכפל את התוצאות המוצגות בכתב היד הזה, כל שלבי הפרוטוקול חייבים להיות מלווה כמתואר. בסעיף מסוים 2 הם קריטיים ביצוע טכניקת אימות זה וגם קבלת מידת קינמטיקה תקפה באמצעות אפליקציית סמארטפון. צעדים אלו מתארים את שיטת מיקום המצלמה החכמה וביצוע הצעדים קינמטיקה.

בנוסף תיקוף שימוש בסמארטפון למדידת משותף קינמטיקה, מחקר זה ניסה לפשט ולתקנן את השימוש חכםהטכנולוגיה עבור ניתוח הליכה של המטוס sagittal במרפאה. החוקרים פיתחו פרוטוקול רפרודוקציה מציאותי של מחקר זה בתוך מרחב קליני, באמצעות ציוד מינימלי וזמין. הפרוטוקול כולל פרמטרים עבור המרחב הדרוש, הציוד הדרוש, ונוסחות צורך לחשב התקנה חולה ספציפית עבור לכידה מתאימה ממגזר הגפה התחתונה הרצויה. על ידי ביצוע ההתקנה המפורטת להלן, החוקרים בטוחים יחסית, שרופאים יהיו להשיג מדדי קינמטיקה תקפים עם ± 5 מעלות של שגיאה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Hudl Technique App Hudl  Online app Freely downladable app from adroid /apple store
Optotrak Certus 3D motion capture system Northern Digital inc Optotrak certus System http://www.ndigital.com/msci/products/optotrak-certus/
Smartphone Apple Iphone 5 www.apple.com

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Brunnekreef, J. J., van Uden, C. J., van Moorsel, S., Kooloos, J. G. Reliability of videotaped observational gait analysis in patients with orthopedic impairments. BMC Musculoskelet Disord. 6, (17), (2005).
  2. Jette, D. U., Halbert, J., Iverson, C., Miceli, E., Shah, P. Use of standardized outcome measures in physical therapist practice: perceptions and applications. Phys Ther. 89, (2), 125-135 (2009).
  3. Jette, D. U., et al. Evidence-based practice: beliefs, attitudes, knowledge, and behaviors of physical therapists. Phys Ther. 83, (9), 786-805 (2003).
  4. Stuberg, W. A., Colerick, V. L., Blanke, D. J., Bruce, W. Comparison of a Clinical Gait Analysis Method Using Videography and Temporal-Distance Measures with 16-Mm Cinematography. Phys Ther. 68, (8), 1221-1225 (1988).
  5. Norris, B. S., Olson, S. L. Concurrent validity and reliability of two-dimensional video analysis of hip and knee joint motion during mechanical lifting. Physiother Theory Pract. 27, (7), 521-530 (2011).
  6. Robinson, J. L., Smidt, G. L. Quantitative gait evaluation in the clinic. Phys Ther. 61, (3), 351-353 (1981).
  7. Krystkowiak, P., et al. Gait abnormalities induced by acquired bilateral pallidal lesions: a motion analysis study. J Neurol. 253, (5), 594-600 (2006).
  8. Grunt, S., et al. Reproducibility and validity of video screen measurements of gait in children with spastic cerebral palsy. Gait Posture. 31, (4), 489-494 (2010).
  9. Womersley, L., May, S. Sitting posture of subjects with postural backache. J Manipulative Physiol Ther. 29, (3), 213-218 (2006).
  10. DeForge, D., et al. Effect of 4-aminopyridine on gait in ambulatory spinal cord injuries: a double-blind, placebo-controlled, crossover trial. Spinal Cord. 42, (12), 674-685 (2004).
  11. Lucareli, P. R., et al. Gait analysis following treadmill training with body weight support versus conventional physical therapy: a prospective randomized controlled single blind study. Spinal Cord. 49, (9), 1001-1007 (2011).
  12. Lucareli, P. R., et al. [Gait analysis and quality of life evaluation after gait training in patients with spinal cord injury]. Rev Neurol. 46, (7), 406-410 (2008).
  13. McFadyen, B. J., Swaine, B., Dumas, D., Durand, A. Residual effects of a traumatic brain injury on locomotor capacity: a first study of spatiotemporal patterns during unobstructed and obstructed walking. J Head Trauma Rehabil. 18, (6), 512-525 (2003).
  14. Shin, J. C., Yoo, J. H., Jung, T. H., Goo, H. R. Comparison of lower extremity motor score parameters for patients with motor incomplete spinal cord injury using gait parameters. Spinal Cord. 49, (4), 529-533 (2011).
  15. Reid, S., Held, J. M., Lawrence, S. Reliability and Validity of the Shaw Gait Assessment Tool for Temporospatial Gait Assessment in People With Hemiparesis. Arch Phys Med Rehabil. 92, (7), 1060-1065 (2011).
  16. Stokic, D. S., Horn, T. S., Ramshur, J. M., Chow, J. W. Agreement Between Temporospatial Gait Parameters of an Electronic Walkway and a Motion Capture System in Healthy and Chronic Stroke Populations. Am J Phys Med Rehabil. 88, (6), 437-444 (2009).
  17. Arazpour, M., et al. Evaluation of a novel powered hip orthosis for walking by a spinal cord injury patient: a single case study. J. Prosthet. Orthot. Int. 36, (1), 105-112 (2012).
  18. Prado-Medeiros, C. L., et al. Effects of the addition of functional electrical stimulation to ground level gait training with body weight support after chronic stroke. Revista Brasileira De Fisioterapia. 15, (6), 436-444 (2011).
  19. Sousa, C. O., Barela, J. A., Prado-Medeiros, C. L., Salvini, T. F., Barela, A. M. Gait training with partial body weight support during overground walking for individuals with chronic stroke: a pilot study. J Neuroeng Rehabil. 8, (48), (2011).
  20. Krebs, D. E., Edelstein, J. E., Fishman, S. Reliability of observational kinamatic gait analysis. J Am Phys Ther Assoc. 65, 1027-1033 (1995).
  21. Martin, S. More than half of MDs under age 35 now using PDAs. Can. Med. Assoc. J. 169, (9), 952 (2003).
  22. Mosa, A. M., Yoo, I., Sheets, L. A Systematic Review of Healthcare Applications for Smartphones. BMC Med Inform Decis Mak. 12, (2012).
  23. Ferriero, G., et al. Reliability of a smartphone-based goniometer for knee joint goniometry. Int J Rehabil Res. 36, (2), 146-151 (2013).
  24. Vohralik, S. L., Bowen, A. R., Burns, J., Hiller, C. E., Nightingale, E. J. Reliability and validity of a smartphone app to measure joint range. Am J Phys Med Rehabil. 94, (4), 325-330 (2015).
  25. Scholtes, S. S., Gretchen, Ability to detect change in single leg squat movement patterns following instruction in females with patellofemoral pain using 2D motion analysis methods. Combined Sections Meeting. APTA. Las Vegas, USA. (2014).
  26. Eltoukhy, M. A., Asfour, S., Thompson, C., Latta, L. Evaluation of the performance of digital video analysis of human motion: dartfish tracking system. IJSER. 3, (3), 1-6 (2012).
  27. Boone, D. C., et al. Reliability of goniometric measurements. Phys Ther. 58, (11), 1355-1360 (1978).
  28. Variability and reliability of joint measurements. Am J Sports Med. Bovens, A. M., van Baak, M. A., Vrencken, J. G., Wijnen, J. A., Verstappen, F. T. 18, (1), 58-63 (1990).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats