Análisis de vídeo Movimiento Usando teléfonos inteligentes (VIMAS): un estudio piloto

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

El uso de los teléfonos inteligentes en la práctica clínica está aumentando de manera constante con la disponibilidad de bajo coste "aplicaciones" / libremente disponibles que podrían utilizarse para evaluar la marcha humana. El objetivo principal de este manuscrito es poner a prueba la validez concurrente de medidas cinemáticas grabadas por una aplicación de teléfono inteligente en comparación con un sistema de captura de movimiento en 3D en el plano sagital. El objetivo secundario fue desarrollar un protocolo para los médicos en la puesta en marcha de la cámara del smartphone para el análisis de movimiento de vídeo.

El ángulo del plano sagital de la rodilla se midió durante el golpe de talón y la puntera de eventos usando la aplicación de teléfono inteligente y un sistema de captura de movimiento en 3D en 32 sujetos sanos. Tres ensayos se realizaron a cerca de (2-m) y la fecha (4-m) distancias de la cámara del smartphone. El orden de las distancias fue aleatorio. Se realizó un análisis de regresión para estimar la altura de la cámara en función de la altura o longitud de las piernas, ya sea de la materia.

Absoluerrores de medición del te fueron menos durante la punta del pie (3,12 ± 5,44 grados) en comparación con el golpe de talón (5,81 ± 5,26 grados). Se encontraron diferencias significativas (p <0,05) pero los acuerdos moderadas entre la aplicación y el movimiento 3D de medidas de captación de ángulo de las rodillas. Tampoco hubo (P> 0,05) diferencias significativas entre los errores de medición absolutos entre las dos posiciones de cámara. Los errores de medición promedio de entre 3 - 5 grados durante la punta del pie y el golpe de talón eventos del ciclo de la marcha.

El uso de aplicaciones de teléfonos inteligentes puede ser una herramienta útil en la clínica para la realización de la marcha o el análisis del movimiento humano. Se necesitan más estudios para establecer la precisión en la medición de los movimientos de las extremidades superiores y el tronco.

Introduction

Evaluación de la marcha humana es un componente clave de la evaluación de terapia física y proceso de toma de decisiones clínicas. 1 evaluación de la marcha es una herramienta clínica utiliza con frecuencia para evaluar los déficits de la marcha en pacientes con déficits neurológicos y del aparato locomotor. Nueva evaluación de la marcha a continuación, puede proporcionar al clínico información sobre la eficacia de una intervención en la consecución de los objetivos que se plantearon en su evaluación inicial. Hay una necesidad reconocida a nivel nacional en los Estados Unidos para los terapeutas físicos para utilizar medidas de resultado estandarizadas en la evaluación de los pacientes. 2 Esta necesidad surge del paisaje rápidamente cambiante de las políticas de reembolso de seguros, así como un cambio de puesto de relieve que los terapeutas físicos que dependen más de las prácticas basadas en la evidencia. 3 Hay numerosas medidas de resultado para evaluar distintos aspectos de la marcha, que se pueden observar en un número de maneras, incluyendo: visUAL observación por un médico, evaluaciones funcionales, vídeo grabado medidas, pasarelas electrónicas, en tres dimensiones de software de análisis de movimiento, etc. En el ámbito clínico, observacional (visual) análisis de la marcha se realiza con frecuencia, ya que requiere equipo y un mínimo de tiempo.

Si bien el análisis de la marcha de observación se utiliza comúnmente dentro de la clínica, todavía sigue siendo una evaluación subjetiva. 4 Por lo tanto, los factores tales como la experiencia del terapeuta, la agudeza visual, la distancia del sujeto (distancia de la cámara), herramientas de medición, y cualquier otro tipo de factores pueden introducir variabilidad y error en la evaluación. El potencial de dicha variabilidad presenta una necesidad crítica de un medio más fiable de medida, que en última instancia pueden superarse mediante el uso de instrumentación válida. 5

Desde su creación, videografía y la tecnología relacionada ha sido utilizado para examinar diversas res limitaciones funcionalesulting alterada la capacidad de movimiento, así como una forma de retroalimentación visual. Esto es plenamente cierto en lo que respecta a la marcha y evaluación. Stuberg et al. encontró que "los equipos videografía es comúnmente disponibles en la clínica ... y proporciona al médico una evaluación más objetiva la postura y la posición de las articulaciones durante el ciclo de la marcha." 4 A medida que la tecnología ha seguido mejorando, por lo que tienen la capacidad de análisis de vídeo. Estas capacidades proporcionan el terapeuta físico con mayor capacidad de evaluar clínicamente los diversos parámetros de la marcha.

Los dos parámetros clave que los terapeutas físicos incluyen centran en parámetros cinemáticos y espacio-temporales. Como su nombre lo indica, las medidas de espacio-temporales implican elementos de la distancia y el tiempo. Específicos de un ciclo de la marcha, las medidas de espacio-temporales incluirían, pero sin limitarse a, la longitud de zancada, la longitud del paso, cadencia y velocidad. 6 Medidas cinemáticas en la juntaenfoque del ther mano sobre la articulación movimientos / rotaciones de las extremidades inferiores observados durante cada ciclo de la marcha.

Una serie de artículos revisados ​​por pares han sido publicados que han citado el uso de análisis de movimiento de vídeo como una medida de resultado, los sistemas de cámaras específicamente en 2D, para evaluar cinemática, espacio-temporal, o una combinación de ambos tipos de parámetros. Estos artículos han evaluado diversas poblaciones clínicas, incluyendo individuos con antecedentes de un accidente cerebrovascular (ACV), lesiones cerebrales traumáticas (TBI), lesiones de la médula espinal (SCI), la enfermedad de Parkinson (EP), parálisis cerebral (CP), e individuos sanos. El esquema presentado a continuación (Figura 1) proporciona el marco que fue adoptado para identificar la literatura revisada por pares relevante que se ha publicado sobre este tema.

Figura 1
Figura 1. Esquema para los Criterios de selección de artículos. The esquemática esboza los pasos utilizados en la selección de artículos revisados ​​por pares para determinar el tipo de variables que se informaron en análisis de la marcha. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La mayoría de los estudios de investigación que han utilizado el análisis de movimiento de vídeo para la grabación de parámetros de la marcha eran los estudios de validación. Estudios de validación cinemáticas se pueden desglosar en una de tres categorías: evaluar el movimiento anormal como resultado de un diagnóstico / patología específica, 7 examinar ángulos de las articulaciones durante los movimientos funcionales específicas, 8, 9 y evaluar la eficacia del tratamiento a través de la comparación de movimiento antes de la intervención y el movimiento posterior a la intervención. 10, 11 Del mismo modo, los estudios de investigación para evaluar espacio-temporalmetros también se pueden dividir en tres categorías: evaluación de movimiento anormal como resultado de una patología específica, 12, 13, 14 examen de una plataforma durante una actividad funcional específica, 15, 16 y la determinación del efecto de una intervención específica. 17 Los estudios de investigación que evaluaron ambos parámetros cinemáticos y espacio-temporales se dirigen principalmente a la determinación de la eficacia de las intervenciones terapéuticas específicas, tales como las ortesis 17 o peso corporal / peso corporal entrenamiento parcial andador con soporte. 18, 19 Un análisis descriptivo preliminar de estos artículos determinó que el 52,1% de los estudios (la suma de los que se observan únicamente cinemática (30,4%) y los que se examinó una combinación de parámetros (21,7%)) rparámetros cinemáticos esearched con un sistema de cámaras 2D. Esto es en comparación con el 69,5% de los artículos (suma de artículos que investigó parámetros espacio-temporales (47,8%) y una combinación de parámetros (21,7%)) que evaluó parámetros espacio-temporales.

Las diferencias metodológicas en el registro y la evaluación de parámetros de la marcha cinemáticas y espacio-temporales también se observan en la práctica clínica en términos del tipo de análisis de la marcha de observación que se utiliza. parámetros espacio-temporales se evalúan con mucha mayor frecuencia como se indica por la investigación. Hay tres con el acuerdo general razones de esta tendencia: bajo costo, facilidad de uso, y la existencia de un protocolo estándar para medir estos parámetros. mediciones cinemáticas de observación han demostrado tener muy baja intra-evaluador (60%) y entre los calificadores fiabilidad (40% - 94%) en el ámbito clínico. 4 Esta amplia gama se entiende que es debido a la variación en la colocación de marcadores enpuntos de referencia óseos y los instrumentos específicos utilizados para evaluar los ángulos articulares. pequeñas diferencias en la colocación de ubicación de los marcadores pueden alterar significativamente los ángulos resultantes. mediciones espacio-temporales tienen una fiabilidad mucho mayor (entre 69% - 97%), especialmente cuando se utiliza el papel, lápiz y detener método para evaluar la marcha del reloj. 20

Los avances tecnológicos en las últimas décadas han cambiado significativamente la forma en se practica la asistencia sanitaria. Con la reciente aparición de los teléfonos inteligentes, el acceso a Internet, artículos de investigación en línea y otros recursos electrónicos son ahora más fácilmente disponible para los médicos en cualquier momento. Martin et al. informó que "el uso general de los teléfonos inteligentes es cada vez mayor en la práctica clínica, la educación médica y la investigación." 21 En este estudio, más del 50% de los médicos menores de 35 respondieron que han puesto en práctica utilizando un teléfono inteligente en la práctica clínica. Esta tendencia incraliviado en 2009, cuando el 64% de los médicos en los Estados Unidos se encontró que el uso de teléfonos inteligentes en su práctica clínica. El estudio Manhattan Review predijo además que este crecimiento continuará a subir al 81% de los médicos y los médicos de salud implementen el uso de teléfonos inteligentes en la práctica clínica para el año 2012. 22 Si bien no se ha llevado a cabo más investigaciones para determinar si esta tendencia al alza de hecho ha seguido aumentando, es razonable suponer, con la implementación de la tecnología conocida en la asistencia sanitaria, que el uso de plataformas de teléfonos inteligentes en la práctica clínica se convertirá en algo común.

El uso actual de las aplicaciones de teléfonos inteligentes en práctica de la terapia física no ha sido establecida. No se han realizado estudios que evalúan el uso de aplicaciones de análisis de vídeo de teléfonos inteligentes por un fisioterapeuta hasta la fecha. Sin embargo, varias aplicaciones de teléfonos inteligentes han sido utilizados por los terapeutas físicos individuales como herramienta de asistencia en avance oajustes ortopédicos utpatient para su uso tanto en la rehabilitación y entrenamiento de los atletas de diversas disciplinas. aplicaciones de teléfonos inteligentes están también disponibles que pueden medir ángulos conjuntos, algunos de los cuales han sido validados. 23, 24 terapeutas individuales han comenzado a utilizar varias aplicaciones de análisis en los teléfonos inteligentes para la retroalimentación visual para el paciente y para facilitar el desglose de los diversos componentes que pueden faltar en ciclo de la marcha de un paciente, basado en la evidencia anecdótica. Sin embargo, aún se desconoce la validez de estas medidas. La investigación limitada que existe con respecto a estas aplicaciones de análisis de vídeo de teléfonos inteligentes se ha centrado en la validación de los parámetros de la marcha cinemáticas, el tobillo en concreto, los ángulos de rodilla y cadera, en el plano frontal, 25 y entre los calificadores fiabilidad del dispositivo. 26 No hay ningún estudio hasta la fecha que han validado el uso de aplicaciones de análisis de vídeo inteligente para grabar kinematics de la marcha en el plano sagital, que se realiza más comúnmente en análisis de la marcha clínica.

El propósito de este estudio fue probar la validez concurrente de medidas cinemáticas registrados por la aplicación de teléfono inteligente y compararlas con las medidas registradas por un sistema de captura de movimiento en 3D en el plano sagital. Predecimos que no habrá diferencias significativas entre las medidas registradas por la aplicación de teléfono inteligente en comparación con las medidas registradas por el sistema de captura de movimiento en 3D. El segundo propósito es probar si dos ubicaciones distintas de la cámara del smartphone del sujeto (cerca de distancia de 2 m, la distancia opuesto de 4 nt diferencia de medidas entre las dos ubicaciones distintas de la cámara del smartphone El objetivo final del estudio. es la elaboración de un protocolo para el análisis de la marcha de vídeo clínica utilizando una aplicación de teléfono inteligente.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Este protocolo fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad Estatal de Wayne.

1. Preparación Experimental

  1. cámaras posición para capturar toda la 6-m pasarela. Use un total de 4 3D de movimiento capturas de cámaras para capturar a pie a través de una pasarela de 6 m.
    1. Coloque cada una de las cámaras en las 4 esquinas de la calzada de 6 m. Orientar cada una de las cámaras en los extremos de la diagonal de la pasarela a cara entre sí.
  2. Recoger altura, peso y longitud de las piernas medidas de cada participante.
    1. Medir la masa en kilogramos.
    2. Medir la longitud de la pierna (en metros) desde el trocánter mayor a medial maléolos de ambas piernas con una cinta métrica.
    3. Medir la altura (en metros), haciendo que el participante de pie descalzo al lado de una cinta de medición unido a la pared. Coloque una regla en la parte superior de la cabeza del participante que lea la medición de la cinta métrica pegado a la pared.
  3. Coloque los grupos de 3 marcadores inteligentes en el participante anterior bilateral sobre las crestas ilíacas (ASIS), 1/3 superior del muslo, 1/3 superior de la pantorrilla y el dorso del pie. Coloque un solo marcador inteligente en la línea media entre la derecha y la izquierda posterior crestas ilíacas superiores.
    1. Asegurar los marcadores inteligentes con tiras de velcro / cinta adhesiva de doble cara. Seguros muslo y la pantorrilla marcadores en el plano frontal.
  4. Colocar etiquetas de señalización de puntos de referencia óseos más medial bilateral y cóndilos femorales laterales, maléolos medial y lateral y el espacio web entre los dedos primero y segundo para la calibración del sistema de captura de movimiento 3D.
    NOTA: El procedimiento de calibración es específica para cada laboratorio y equipo de captura de movimiento 3D y software. Para el procedimiento de calibración, consulte el manual de instrucciones proporcionado por el fabricante del equipo 3D de captura de movimiento y / o software que se utiliza para analizar los datos. El proceso que se utiliza aquí implica el uso de un instrumentista "Wand" con marcadores inteligentes, para registrar la ubicación 3D de las pegatinas que fueron colocados.

2. Experimento

  1. Ajuste la altura del objetivo de la cámara para capturar teléfono inteligente, ya sea parte inferior del cuerpo del participante solamente (ASIS frontera como superior) o cuerpo superior e inferior (acromion frontera como superior). Mida la altura desde el suelo a la lente de la cámara en metros.
  2. Dar a los participantes una prueba práctica. Tiene un investigador operar el teléfono inteligente, y el otro funciona el ordenador que controla el sistema de captura de movimiento 3D. El uso de papel con números para indicar el número de prueba en la grabación del teléfono inteligente.
  3. Abra la aplicación de teléfono inteligente. Presione el botón rojo "record" en la parte inferior, centro de los sCreen para empezar a grabar (cuando está en orientación vertical).
    NOTA: Si el teléfono inteligente ya ha sido colocado en el trípode, el botón aparece en la mitad, con el lado derecho del teléfono, cerca del botón de inicio del teléfono inteligente.
  4. Instruir al participante a caminar a su ritmo normal, se centró en un marcador colocado en la pared opuesta para ayudarlos a caminar una línea recta. Coloque el teléfono inteligente paralelo a la calzada para capturar un perfil lateral del participante. Haga que el participante cruzar las dos primeras cámaras de captura de movimiento 3D se ubica al inicio de la pasarela a cada lado, y caminar hacia otras dos cámaras de captura de movimiento 3D colocados en el otro extremo de la pasarela a cada lado.
    1. Para cada ensayo, dar a cada participante una cuenta atrás para comenzar (3, 2, 1, GO) y el fin del ensayo (3, 2, 1, STOP).
  5. Después de que el sujeto termina caminando de 6 m de distancia, seleccione el botón rojo "record" una vez más para terminar la grabación de este ensayo a pie.
  6. Disponibilidad de unall marcadores de posición después de cada ensayo. Si se modificó un marcador de posición, vuelva al paso 1.6 para volver a calibrar el sistema de captura de movimiento 3D a las nuevas ubicaciones de marcador.
  7. Haga que los participantes realizan 3 intentos en cada distancia de la cámara en el paso 2.1.
  8. Mover el trípode con el teléfono inteligente de la segunda distancia. Volver al participante a estar en el punto medio del camino a pie. Siga las instrucciones de los pasos del protocolo 02.02 a 02.05.
  9. Guardar y verificar las grabaciones de captura de movimiento en 3D y grabaciones de teléfonos inteligentes antes de la retirada de marcadores inteligentes.

Análisis 3. Datos

  1. Siga las instrucciones del software / del fabricante para calcular el ángulo de la rodilla. registrar manualmente el ángulo de la rodilla que se muestra en la pantalla a golpe de talón y la punta del pie fase del ciclo de la marcha.
  2. Completar el análisis de las grabaciones de teléfonos inteligentes para el golpe de talón y la puntera de los eventos capturados por un equipo de dos investigadores, que tienen que ponerse de acuerdo en el momento del golpe de talón y la puntera def eventos y marcas de tierra de medición de ángulos. Utilice un lápiz óptico para una mayor precisión de la colocación punto de referencia para mediciones de ángulo de la rodilla. Los siguientes pasos se llevan a cabo conjuntamente por los dos investigadores.
  3. Para ver el proceso que se acaba de grabar, seleccione el cuadrado de vídeo en la esquina inferior izquierda de la pantalla (en orientación vertical).
  4. Uso de la barra de desplazamiento en la base de la pantalla, seleccione el marco en el que el sujeto es más cercana a golpe de talón o la punta del pie (lo que es la variable preferida) en el centro de la pantalla.
  5. Para dejar caer en el ángulo, pulse sobre el icono de lápiz blanco se indica en la parte superior derecha de la pantalla.
  6. Seleccione la opción de ángulo, la segunda opción en el menú desplegable.
  7. Elija un color preferido y el fabricante ángulo. Tenga en cuenta que un solo ángulo se puede medir a la vez. El ángulo medido en este protocolo puramente consistía en el ángulo de la rodilla en el plano sagital.
  8. Toque o deslice el lápiz en cualquier parte de la pantalla para dejar caer en elángulo.
  9. Coloque el centro del ángulo de la articulación de la rodilla (cóndilo lateral), con los vectores de llegar hacia arriba a lo largo del fémur y hacia abajo, hacia los maléolos lateral.
  10. Si es necesario, "zoom in" colocando dos dedos juntos en el centro de la pantalla y, lentamente, atrayéndolos distanciados uno del otro.
    NOTA: Una vez satisfecho con la colocación del ángulo, la herramienta calcula automáticamente el ángulo de la rodilla en ese marco dado.
  11. Para identificar el ángulo de la rodilla en otras fases de la punta del pie o el golpe de talón, repita los pasos 3.4 a 3.10.

4. Protocolo Clínico

  1. Medir y marcar a 6 m pasarela con una cinta métrica y un marcador de cinta / pegajosa.
  2. Coloque el teléfono inteligente en un trípode paralelo y próximo al centro de la calzada de 6 metros.
  3. Coloque el trípode 2 m de distancia del centro de la pasarela para capturar la extremidad inferior, o 4 m de distancia para capturar el tronco y las extremidades inferiores. Todas las posiciones de la cámara permiten enLy captura de la cinemática plano sagital.
  4. Calcular la altura de la altura lente de la cámara del smartphone desde el suelo mediante las siguientes fórmulas:
    Cerca de configuración de la cámara (2 m) por sólo menor captura de las extremidades
    Altura lente de la cámara = (longitud de las piernas de referencia 0.87xPatient en metros) - 0,12
    Lejos configuración de la cámara (4 metros), tanto para las extremidades y el tronco inferior de captura
    Lente de la cámara = altura del paciente referencia longitud de las piernas en metros - 0,23
  5. Repita las secciones 2 - 3 para registrar y analizar los datos usando la aplicación de teléfono inteligente.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Los 32 sujetos completaron los 6 ensayos para caminar; sin embargo, los datos de 6 de los participantes no se incluyeron en el análisis de los datos debido a problemas técnicos que resulta en la mala visibilidad marcador. Los errores de medición absolutos de los ángulos de la rodilla eran menos durante dedo del pie fuera de eventos (3,12 ± 5,44 grados) en comparación con el golpe de talón (5,81 ± 5,26 grados) (Tabla 1b). No hubo acuerdos estadísticamente significativas (P> 0,05) entre la aplicación de teléfono inteligente y 3D medidas de captura de movimiento de ángulos de la rodilla. Tampoco hubo diferencias significativas (P> 0,05) entre los errores de medición absolutos entre las dos posiciones de cámara (2,0 m y 4,0 m). longitud de las piernas de los participantes representaron el 40,4% de la varianza de la altura a la que se colocó la cámara del smartphone en la distancia (4,0 m, p <0,0001), y el 50% de la varianza en la distancia (2,0 m, p <0,0001).

(Tabla 1a). En los eventos de la punta del pie 1, talón huelga 1 y la punta del pie 2, por las distancias cercanas y lejanas, la aplicación de teléfono inteligente mostró una concordancia moderada. Observaron una mejor acuerdo en la punta del pie 2, tanto en las distancias cercanas y lejanas, con los valores observados (ICC mejorada del dedo del pie Off 2 Cerca de la ICC = 0,447, p <0,05; Toe Off 2 Lejos ICC = 0,454, P <0,05).

<tr>
Posición de la cámara Fase de andar La media de errores Std. Desviación
Cerca Huelga del talón 1 5.74 8.49
Talón Strike 2 6.36 4.14
Toe Off 1 3.93 5
La punta del pie 2 2.49 * 4.99
Lejos Huelga del talón 1 4.97 5.58
Talón Strike 2 5.47 3.6
Toe Off 1 2.71 5.64
La punta del pie 2 2,54 * 4.69

Tabla 1: Análisis de correlación intraclase con valores de significación (p-valor). * Indica p <0,05.

<td> Punta de descuento por 1
Posición de la cámara Fase de andar La correlación intraclase Significado
Cerca Huelga del talón 1 0,168 0,368
0,324 0,126
Talón Strike 2 0,335 0.07
La punta del pie 2 0,447 .018 *
Lejos Huelga del talón 1 0,157 0,327
Toe Off 1 0,284 0,084
Talón Strike 2 0,248 0,119
La punta del pie 2 0,454 .046 *

Tabla 2: Errores de medición del ángulo de la rodilla. Bland y Altman parcelas generadas a partir de la diferencia de medidas entre los sistemas de captura de movimiento y aplicaciones ofrecen una evidencia visual que sugiere que las diferencias son de naturaleza aleatoria, sin que se observan los errores proporcionales (figuras 2a y 2b). Las parcelas FOr 2,0 m y 4,0 m distancias muestran datos que están más dispersos alrededor de la línea diferencia media en el centro. Esto indica que la posición de la cámara no contribuyó a los errores en las mediciones.

Figura 2
Figura 2. Gráficos de Bland y Altman que muestra la diferencia entre las mediciones de la aplicación y Motion Capture 3D del sistema Durante la punta del pie en el Lejano y Cercano Cámara Posiciones. a) la cámara Posición Extremo del dedo del pie Off 2. b) Posición de la cámara Cerca de la punta del pie 2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

El propósito de este estudio de validación fue determinar la validez de una aplicación de teléfono inteligente de libre disposición con el fin de ser utilizado clínicamente como un medio objetivo y rentable de utilizar tecnología de teléfonos inteligentes para el análisis de la marcha cinemática en el ámbito clínico. Estudios de validación existentes que examinaron las medidas cinemáticas con una aplicación de teléfono inteligente son limitados y no han evaluado las medidas cinemáticas dinámicas registradas durante la marcha en el plano sagital. Este estudio de validación es el primero en haber examinado medidas cinemáticas rodilla en el plano sagital con un teléfono inteligente. Además, este estudio de validación es el primero conocido para desarrollar un protocolo de análisis de la marcha cinemática en el plano sagital con una aplicación de teléfono inteligente para la replicación en el entorno clínico.

Basándose en los resultados, hubo una diferencia significativa entre las mediciones de ángulo de la rodilla por el sistema de captura de movimiento en 3D y aplicación de teléfono inteligente, que había de ser expreflejada. Hay precisión limitada de las mediciones obtenidas por el teléfono inteligente en comparación con la capacidad del sistema de captura de movimiento en 3D. La precisión limitada del teléfono inteligente se basa en los parámetros tecnológicos que estaban disponibles en el dispositivo específico cuando se realizó el estudio. A medida que la tecnología sigue avanzando, las plataformas de teléfonos inteligentes pueden presentar con índices de captura mejoradas. La capacidad de ralentizar el vídeo para el análisis y la captura de imágenes fijas dentro de un marco que se mueve también puede mejorar la precisión del análisis cinemático en las plataformas de teléfonos inteligentes disponibles. La incorporación de características tales como la grabación de vídeo de alta definición, lento de captura de movimiento, la calidad de las capacidades de zoom y enfoque puede mejorar en gran medida el análisis de la extremidad sin distorsión del momento de la marcha deseada. A pesar de que la precisión de la medición de la influencia de la medida de la rodilla obtenido, no se detectó diferencia significativa en el error de medición entre las dos distancias de la cámara. Hubo acuerdo moderada de lamedidas del ángulo de la rodilla durante la fase de la punta del pie, lo que indica el aumento de la conformidad de la rodilla flexión medida en comparación con el acuerdo de extensión de la rodilla o la medición hiperextensión durante el golpe de talón.

En promedio, un 2 - 6 se detectó gama grado de error de medición. El margen de error obtenido en este estudio corresponde bien con establecido una gama, clínicamente aceptable de error. Por ejemplo, múltiples medidas goniométricas tomadas de una extremidad por un solo examinador tiene un rango de 4 a 5 grados. 27, 28 Además, la desviación estándar media de las medidas de la extremidad goniométrica tomadas por múltiples examinadores es de 5 a 6 grados. En comparación con un estudio de investigación de captura de elevación mecánica en el plano sagital, el error de medición es también un reflejo de la medida clínicamente aceptable anteriormente mencionado. En un estudio realizado por Norris et al. 5, el error estándar demedia medida de la cadera, la rodilla y el tobillo durante la elevación mecánica se analizó. No fue de 6,1 grados de error para las mediciones de la rodilla. Sin embargo, las medidas obtenidas por Norris utilizar una cámara de vídeo para grabar las medidas con el análisis en un equipo con una aplicación compatible con teléfonos inteligentes. Los errores de medición no pueden compararse directamente con las medidas obtenidas en este estudio porque todas las medidas fueron capturados y analizados tanto en un teléfono inteligente. Con el fin de replicar los resultados presentados en este manuscrito, todos los pasos del protocolo deben ser seguidas como se ha descrito. En particular, la sección 2 es fundamental para la realización de esta técnica de validación y también obtener una medida válida cinemática usando la aplicación de teléfono inteligente. Estos pasos describen el método de colocación de la cámara del smartphone y la realización de las medidas cinemáticas.

Además de la validación del uso de teléfonos inteligentes para la medición conjunta cinemática, este estudio ha tratado de simplificar y estandarizar el uso de teléfonos inteligentesla tecnología para el análisis de la marcha de el plano sagital en la clínica. Los investigadores desarrollaron un protocolo para una reproducción realista de este estudio dentro de un espacio clínico, utilizando un mínimo de equipo y fácilmente disponible. El protocolo incluye parámetros para el espacio necesario, el equipo necesario, y las fórmulas necesarias para el cálculo de la configuración específica del paciente para la captura adecuada de los segmentos de las extremidades inferiores deseados. Siguiendo la configuración que se describe a continuación, los investigadores son relativamente seguros de que los médicos obtendrán medidas cinemáticas válidos con ± 5 grados de error.

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