צג מבוסס על בסיס לניתוח הילוך ופעילות

Bioengineering

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

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

 

Summary

מכשיר חדשני זה משתמש בחיישנים מגנטו-אינרציאליות כדי להתיר הילוך וניתוח פעילות בסביבות בלתי מבוקרות. כיום בתהליך ההסמכה כמדד התוצאה בסוכנות הרפואית האירופית, אחד היישומים יהיה לשמש נקודת הקצה הקלינית בניסויים קליניים במחלות נוירו-מולקולרית.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Lilien, C., Gasnier, E., Gidaro, T., Seferian, A., Grelet, M., Vissière, D., Servais, L. Home-Based Monitor for Gait and Activity Analysis. J. Vis. Exp. (150), e59668, doi:10.3791/59668 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

התוצאות הנוכחיות בניסויים קליניים הפרעה קלינית כוללים מאזניים פונקציה מוטוריים, בדיקות מתוזמן, ואמצעים כוח שבוצעו על ידי מעריכים קליניים מאומנים. אמצעים אלה הם מעט סובייקטיביים ומבוצעים במהלך ביקור במרפאה או בבית חולים ומהווים אפוא הערכת נקודות. הערכות נקודות יכולות להיות מושפעות ממצב המטופל היומי או גורמים כגון עייפות, מוטיבציה ומחלה בין-שוטפת. כדי לאפשר ניטור מבוסס הבית של הילוך ופעילות, מגנטו חיישן אינרציאליות לביש (WMIS) פותחה. התקן זה הוא צג התנועה המורכב משני חיישנים כמו שעון קל מאוד ותחנת עגינה. כל חיישן מכיל תאוצה תלת-צירית, גירוסקופ, מגנטומטר, וברומטר המבצע האצת לינארית, מהירות זוויתית, השדה המגנטי של התנועה בכל הכיוונים, וגובה ברומטריים, בהתאמה. ניתן לענוד את החיישנים על פרק כף היד, הקרסול או כסא הגלגלים כדי לתעד את תנועות הנושא במהלך היום. תחנת העגינה מאפשרת טעינת נתונים וטעינה של סוללות חיישן במהלך הלילה. הנתונים מנתחים באמצעות אלגוריתמים קנייניים לחישוב הפרמטרים הנציג של סוג ועוצמה של התנועה שבוצעה. WMIS זה יכול להקליט קבוצה של סמנים דיגיטליים, כולל משתנים מצטברים, כגון מספר כולל של מטרים, ומשתני הילוך תיאורי, כגון אחוז הפסיעה המהירה ביותר או הארוכה ביותר המייצגת את הביצועים העליונים של המטופל על פרק זמן מוגדר מראש.

Introduction

מספר טיפולים פוטנציאליים נמצאים בשלבי פיתוח לטיפול במחלות עצבי גנטיות. מחלות אלה כוללות ניוון שרירים Duchenne (DMD) ו ניוון שרירי השדרה (SMA) סוג 3. נושאים עם מחלות אלה נוכח בתחילה חולשה הגפיים התחתונה התחתון המוביל לקשיים מתקדמים האמבולציה. השלב האחרון במחקר הטרנסלtional הוא הפגנה של יעילות של טיפול פוטנציאלי או גישה בניסוי קליני. נדרשים אמצעים ספציפיים, מוגדרים לשינוי, אובייקטיבי ואמין. החשיבות של צעדים כאלה הודגש לאחרונה על ידי כישלון השלב IIb משפט1 ואת השלב השלישי ביוארין משפט2. אחד ההסברים הצפויים לכשלים אלה היה ההשתנות והאבולוציה לא לינארית של מדד התוצאה העיקרית של מבחנים אלה, 6 דקות הליכה מבחן3 (6 mwt). הגדלת אמינות ורגישות לשינוי צעדי התוצאה והבנת הגורמים המובילים לווריאציה שלהם, עשויה לתרום כדי להקטין את מספר הכשלים בניסיון הקשורים לצעדי התוצאה העיקריים.

אחת ממגבלות התוצאות הנוכחיות היא הסובייקטיביות של ההערכה. כדי להגדיל עוד יותר את האובייקטיביות של הערכות, Heberer ואח '4 הראו כי באמצעות ערכת סמן ושימוש בתוכנת ניתוח הילוך, היתה עלייה משמעותית אורך פסיעה בחולים שטופלו סטרואידים לעומת הקבוצה נאיבי. קינטיקה משותפת היפ הם סמנים מוקדמים של חולשה האבותי בחולים עם DMD והם מגיבים לשינוי עם התערבות סטרואידים, אשר הוא הטיפול היחיד הזמין עבור חולים אלה. מעבדות הילוך הן, עם זאת, זמין רק במרפאות גדולות. יתרה מזאת, הערכות מעבדה הן הערכות נקודות, ומצבו של המטופל עשוי להשתנות באופן משמעותי ביום ליום, בשל גורמים כגון עייפות, מוטיבציה ומחלה בין-מרבית.

השימוש במדידה רציפה ומבוססת הבית צריך להשיג הן מטרה נוספת והן הערכה ייצוגית גלובלית יותר. בתחומים אחרים של נוירולוגיה, למשל פרקינסון5 או טרשת נפוצה6, מחקרים מסוימים העריכו את הכדאיות, אמינות, ועקביות עם אמצעים אחרים של חיישנים שונים כולל תאוצה עם או בלי מדחום או מגנטומטרים, אך אף אחד מהמכשירים הללו הוא כיום תקן זהב להערכת חולים במהלך ניסויים קליניים. בתחום של מחלות נוירו-מולקולרית, אין כרגע שיטה מאומתת לניטור הבית מתמשך של חולים. בשנים האחרונות, באמצעות שיתוף פעולה מקרוב בין מטפלים ומהנדסים, המכון של myology בפריז פיתחה מספר התקנים להערכת הגפיים העליון כדי להעריך במדויק את חוזק הגפיים העליונות ותפקוד7,8 , 9. חיישן מגנטו לביש-אינרציה (wmis; כלומר, ActiMyo) פותחה בשיתוף פעולה עם חברה מתמחה במערכות ניווט. בתחילה מכשיר ניטור מוקדש נושאים שאינם היותו עם הפרעות נוירוסקולריות כגון DMD ו SMA10,11, המכשיר אותו השתמשו כעת כדי לפקח על היותו חולים בשתי תצורות שונות: חיישנים על שני קרסוליים או חיישן אחד בפרק היד ואת השני על הקרסול. התצורה של אוכלוסיה שאינה מהיותו מורכבת מחיישן בכיסא הגלגלים ובשני בשורש כף היד.

WMIS זה הוא מסוגל בדיוק ללכוד ולכמת את כל התנועות של האיבר שבו הוא ממוקם. עקרון המדידה מתבסס על שימוש בחיישני האינרציה והמגנטומטרים שפעלו באמצעות משוואות מגניאליות. אלגוריתמים ייעודיים מאפשרים הכשרה וכימות מדויקות של תנועות המטופלים בסביבה שאינה מבוקרת.

המטרה הכוללת של השיטה היא לספק זיהוי וכימות של כל תנועה המופקת על ידי מטופל במשך תקופה מוגדרת מראש, ולשלב צעדים אלה לתוצאות ספציפיות למחלות המייצג את המטופל מצב במשך פרק זמן ממושך.

כדי להעריך ביעילות היותו ולא היותו חולים עם הפרעות תנועה בבית, המכשיר חייב להיות מסופק למטופל על ידי מעריך מאומן מי אחראי לוודא כי ההוראות הובנו. חוקר ומדריך למטופלים מסופקים עם המכשיר. WMIS זה נמצא כרגע בשימוש כמדד התוצאה מחקר במספר ניסויים קליניים עבור מחלות נוירולוגיים ונוירולוגיות (NCT03351270, NCT02780492, NCT01385917, NCT03039686, NCT03368742, NCT02500381). הליכים ספציפיים המותאמים לפתולוגיה ו/או לעיצוב הניסוי הקליני פותחו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל שימוש במכשיר חייב להתבצע בהתאם לכללים שנקבעו על-ידי פרוטוקול ההתייחסות, שאומת על-ידי ועדת האתיקה וסוכנויות הרגולציה הלאומיות של המדינה. השימוש במכשיר ובאלמנטים השונים המצורפים אליו חייב להיעשות בתוך השימוש המיועד המתואר במדריך למטופל.

הערה: כדי להיות זכאי לשימוש ב-WMIS, המטופל חייב להיות מעל 5 שנים, להיות מסוגל להבין ולעקוב אחר כללי השימוש, לספק הסכמה מושכלת, להיות שותף או ממוטב של תוכנית ביטחון סוציאלי, ולהיות מסוגל לקיים את כל דרישות הפרוטוקול. אין קריטריוני אי-הכללה ספציפיים.

1. הכנה לביקור המשתתף במרכז הקליני

  1. בדוק את תוכן המזוודה: (1) תחנת העגינה כדי לחבר את החיישנים במהלך הלילה להעלאת נתונים לתוך מפתח USB וטעינה של סוללות, (2) כבל החשמל מחולק לשני חלקים כדי לחבר את תחנת העגינה לספק כוח, (3) כבל ה-Ethernet כדי ל לאפשר ממשק עם נתב, (4) שני חיישנים כדי לאפשר הקלטת הפעילות היומית, (5) להקות להחזקה של חיישנים בהתאם לתצורה שנבחרה מעמד אמבולטורי של המשתתף (קרסול קרסול: שתי רצועות הקרסול עם שתי מדבקות ל להבדיל בין הצד העונד; פרק כף היד: אחד מפרקי הקרסול וצמיד אחד; כיסא-גלגלים: צמיד אחד וכיס כסא גלגלים אחד, (6) מדריך אחד משתתף ומדריך חוקר אחד, (7) תזכורת משימה אחת, (8) מברג כדי לאפשר החלפת מפתח ה-USB, ו (9) שני מפתחות USB ריקים.
    הערה: אם חיבור לאינטרנט הוא העברת נתונים זמינה באופן אוטומטי
  2. הדפס והכיני את טופס ההקצאה כדי לתעד את ההקצאה של התקן למשתתף. פעולה זו תאפשר התאמת נתונים עם מזהה הנושא.

2. הכשרת הנושא במהלך הביקור הראשון

  1. מיקום זה של WMIS
    1. בהתבסס על הנתונים כי החוקרים מחפשים כמו גם מעמד אמבולטורי של המטופל, להשתמש בתצורות שונות למיקום של החיישנים.
      1. עבור חולים היותו, לתקן את שני החיישנים או על פרק כף היד ואת הקרסול עבור הקלטת פעילות הגפיים העליון והתחתון או בשני הקרסוליים רק לפעילות הגפיים התחתונות.
      2. עבור חולים לא היותו, לתקן חיישן אחד על פרק כף היד ואת השני על כיסא הגלגלים.
  2. הסבר את מיקום החיישנים למשתתף.
    1. עבור משתתפים היותו, לתקן את שני החיישנים או על פרק כף היד וקרסול או בשני הקרסוליים.
      1. עבור התצורה של קרסול פרק כף היד, הניחו חיישן אחד על פרק כף היד של הזרוע השלטת באמצעות הצמיד המסופק כך שהגלים מצביעים לעבר האצבעות. מניחים את החיישן השני על הקרסול, באותו צד של חיישן פרק כף היד, מעל הקרסולית החיצוניים עם הגלים המצביעים בכיוון הקדמי.
        הערה: יש להניח את החיישן על גבי פרק כף היד.
      2. לקביעת תצורת הקרסול, הניחו את החיישן על כל קרסול, מעל לקרסולית החיצוניות עם הגלים המצביעים בכיוון הקדמי.
        הערה: יש להניח מדבקות על החיישנים כדי לציין את הצד העונד.
    2. עבור המשתתפים הלא היותו, לתקן חיישן אחד על פרק כף היד ואת השני על כיסא הגלגלים.
      1. לקביעת התצורה של כיסא הגלגלים, הנח חיישן אחד על פרק כף היד הדומיננטית של המשתתף באמצעות הצמיד המסופק כך שהגלים מצביעים לעבר האצבעות. מניחים את החיישן השני בשקית שסופקה. הצמד אותו למקום בטוח. לכיסא הגלגלים
        הערה: בלתי תלוי בתצורה שבשימוש, אל תחליף את החיישנים בסביבה. החיישנים צריכים להתאים, אבל לא חזק מדי לפרק כף היד ו/או הקרסול כדי למנוע מהם להסתובב.
  3. הסבר שיגרה יומית לשימוש בחיישנים למשתתף.
    1. שגרת ערב
      1. חבר את תחנת העגינה לספק הכוח. חבר את תחנת העגינה לנתב אם קיים חיבור לאינטרנט. הכנס את החיישנים. לתחנת העגינה
      2. להתאים את שני דיודות פולטות אור (נוריות) בתחנת העגינה אשר מציינים את מצב החיישנים. לאחר מחובר למקור כוח, להיות בטוח התחנה צפצופים והדידות להפוך כתום כדי לציין כי סוללות החיישן הם טעינת, וכי הנתונים מורידים את החיישנים אל כונן ה-USB.
        הערה: אם הנוריות עדיין מהבהבות לאחר 5 דקות, הפעל מחדש את ההליך מתחילתו. אם הבעיה נמשכת, פנה לצוות האתר הקליני.
    2. שגרת בוקר
      1. ודא שהנוריות הן ירוקות, המציינות כי סוללות החיישנים טעונות במלואה ונתונים אלה נוקו מהזיכרון של החיישנים. הסר את החיישנים מתחנת העגינה. לענוד את החיישנים בתצורה הפגינו על ידי המאבחן.
        הערה: אם ה-LED על אחד או שני החיישנים הוא כתום לאחר שני ימים רצופים, ליצור קשר עם המרכז הקליני.
    3. שגרת היום
      1. לענוד את החיישנים כל היום ולמקם את החיישנים בחזרה לתחנת העגינה בסוף היום.
        הערה: הסר את החיישנים במהלך הפעילות הכרוכה במים, בדיקות רפואיות מיוחדות (לדוגמה, דימות תהודה מגנטית [MRI], סריקת CT, X-ray) או כל פעילות שעלולה לפגוע בהם, ולשמור אותם במקום בטוח על משטח מוצק. המשך לענוד את החיישנים לאחר הפעילות.
    4. בסוף תקופת ההקלטה, לנקות את כל פריטי המכשיר במזוודה ולהחזיר את המכשיר למרכז הקליני.
      הערה: לעודד את המשתתף לעסוק בפעילויות יומיומיות רגילות ללבוש ככל האפשר את החיישנים.
  4. השלמת טופס הקצאה ייעודי.

3. איסוף וניתוח נתונים

  1. איסוף נתונים
    הערה: החיישנים משדרים ברציפות עד 16 שעות ומאחסנים את המידע בזיכרון פנימי (סרט 1). תחנת העגינה מאפשרת הורדת נתונים המאוחסנים בחיישנים בסוף כל יום וטעינה של סוללות במהלך הלילה. נתונים שהורדו לתחנת העגינה מאוחסנים בכונן USB שניתן לגשת אליו רק על ידי המעריכים.
    1. כונן USB רגיל 64 GB יכול להכיל עד 3 חודשים של מידע הקלטה יומי (כ 16 h/יום). לספק כונני USB בעלי קיבולת גבוהה או נמוכה יותר כדי להתאים באופן הדוק ככל האפשר לאילוצים של הפרוטוקולים.
    2. אם תחנת העגינה אינה מחוברת לאינטרנט, המאבחן יסיר את כונן ה-USB מתחנת העגינה (כאשר המברג המסוים הכלול במזוודה) והחלף אותו באחת ריקה בסוף תקופת ההקלטה. יש לשלוח את כונן ה-USB לצוות התמיכה לצורך ניתוח.
      הערה: אם תחנת העגינה מחוברת לאינטרנט, הנתונים נטענים לאחסון ענן. לכן, אין צורך לשנות את כונן ה-USB, כמו כל הנתונים נמחקים באופן אוטומטי מכונן ה-USB לאחר העלאת הקבצים לתוך ענן.
  2. ניתוח מידע
    1. בנקודות הזמן שנבחרו במהלך המחקר, חלץ נתונים מאחסון הענן ונתח נתונים באמצעות אלגוריתם ייעודי. כוונן את תקופות הניתוח ואת דיווחי הניטור המבוססים על המחקר הקליני.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

נתונים שהוצגו כאן נרכשו במהלך ניסויים קליניים שאושרו על ידי ועדת האתיקה והסוכנות הצרפתית התקינה. כל נציגי המטופלים חתמו. על הסכמה מושכלת

WMIS זה היה בשימוש הראשון בקביעת מחקר קליני 2012 עבור מבוקרת הביתה מבוסס ניטור של תנועות הגפיים העליון בחולים DMD לא היותו (NCT01611597), אשר הפגינו את האוטונומיה ואת הכדאיות של שימוש במכשיר10. משתנים, כגון נורמה של מהירות זוויתית, היחס של המרכיב האנכי של ההאצה להאצה הכוללת, קצב ההעלאה והכוח המחושב, זוהו לאפיין קלינית את פעילות הגפיים העליונה של חולים ב סביבה מבוקרת (טבלה 1). בשלב השני, משתנים אלה היו מתואמים את היעילות של חולים במהלך משימה סטנדרטית ומאומתת, אשר גם מותר בדיקה של אמינות המכשיר10. אימות מלא יותר של משתנים הרלוונטיים לנושאים שאינם אמבולטוריים מתמשך.

תהליך האימות בחולים היותו הוא הרבה יותר מתקדם. לאחרונה, הוועדה עבור מוצרים רפואיים לשימוש אנושי (CHMP) עטוף את הייעוץ הציבורי הכשרה של 95th centile מהירות פסיעה (95csv) כתוצאה משנית מאומת בחולים היותו dmd ואת האימוץ הסופי של דעת ההסמכה ממתינה. Wmis זה מאפשר זיהוי ומדידה (גובה, אורך, מהירות) של כל פסיעה בודדת (איור 1) במשך תקופה ארוכה של זמן ומאפשר ניתוח של התפלגות כל הצעדים שנתפסו, אשר מאפשר חישוב של centile של מהירות פסיעה ו אורך. 95CSV נראה המשתנה הרגיש ביותר לשינויים בחולים היותו DMD. 95CSV מספק מדד תוצאה רגיש המאפשר מספר קטן של חולים לכל קבוצה במשפט מבוקר. כמה פרמטרים אחרים שmeasureable על ידי WMIS זה הם פחות רגישים לשינוי מ 95CSV אבל הם קשורים יותר באיכות החיים כגון מרחק הליכה לשעה ואת מספר נופל לשעה (טבלה 1).

הדיוק של מסלול ההליכה נבדק בתחילה בפקדים, באמצעות מערכת אופקינטית שאישרה הסכם מצוין בין מסלולים הנמדדים על-ידי מערכת אופקינטית וחיישן מגנטואינרציאליות12. בחולים, העריכו את ההסכם בין המרחקים שנמדדו על ידי WMIS זה במהלך 6 MWT למרחק שנמדד על ידי פיזיותרפיסטים. איור 2 ממחיש את מסלול הקרסול ואת האוריינטציה שוחזר מדידות wmis שלנו במהלך אחד בסיבוב של 6 mwt. עבור מחקר זה, הנתונים הושגו 23 היותו DMD חולים (NCT02780492) במהלך 31 6 MWT (כמה חולים ביצעו בדיקה שנייה 6 חודשים מאוחר יותר). תוצאות מוצגות באיור 3. ההבדל בין המרחק שנמדד על ידי WMIS שלנו ואת ההתייחסות 6 MWT (לאחר תיקון לאורך הסיבוב סביב קונוסים, ראה איור 2) היה בתוך 5%.

Figure 1
איור 1: ייצוג אורך פסיעה על ידי הקו השחור שהוא מסלול מחושב של התנוחה הקרסול במהלך הליכה שוחזר על ידי WMIS זה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: ייצוג המסלול בסיבוב אחד של 6 MWT שוחזר על ידי זה WMIS. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3:6 מרחק MWT מחושב באמצעות זה WMIS (ציר y) לעומת המרחק שנמדד על ידי הפיזיותרפיסט במהלך בדיקה זהה (ציר x) עבור 31 6 MWT ביצוע על ידי 23 חולים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Movie 1
סרט 1: שחזור מסלול הקרסול במהלך הליכה באמצעות WMIS זה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון וידאו זה. (לחץ לחיצה ימנית להורדה).

פרמטרים להליכה פרמטרים של הגפיים העליונות
אחוז הזמן המושקע בהליכה (%) אחוז הזמן הכרוך בפעילות הגפיים העליונה (%)
מרחק הליכה לשעה (m/h) מהירות זוויתית חציון של פרק כף היד (°/s)
מהירות פסיעה חציון (m/s) 95th מהירות זוויתית של פרק כף היד (°/s)
95CSV (m/s) האצת אנכי חציון (גר')
אורך פסיעה חציון (m) האצה אנכית 95th (גר')
95th אחוזון של אורך פסיעה (ז) עוצמה חציון (W/ק"ג)
מספר הנפילות לשעה (ספירה/h) 95th הכוח (W/ק ג)

טבלה 1: רשימת פרמטרים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בעשור האחרון פותחו מספר מערכות שונות, כגון צג הפעילות (טבלת חומרים [IV]), המשתמשת בחיישני התאוצה לניטור פעילויות של חיי היומיום לצורך הוצאות האנרגיה בכמת13. תאוצה טריצירית (שולחן חומרים [V]) שימש טנאקה ואח '14 כדי לפקח על פעילות של ילדים בגן. לאו ואח '15 הראה דרך שילוב של תאוצה כפולה (טבלת חומרים [VI]) ו גירוסקופ (שולחן החומרים [VII]) כי מאפיינים הליכה בהילוך הזמני יכול להיקבע בדיוק על ידי שימוש באינרציאליות חיישנים. באמצעות חיישן העורק התחתי ואח '16 שנותחו ומ289 תנועות של אגן הירכיים התרחשו במהלך הליכה באמצעות סנסור גוף קבוע. רוב ההתקנים המשמשים עבור ניתוחי הילוך הם מכשירי האצות של שלושה צירים17,18,19 (טבלת החומרים [VIII, IX, X]). בנוסף להאצות, WMIS שלנו כולל שלוש גירוסקופ, מגנטומטר וברומטר. חיישנים אינרציאליות מהווים טכנולוגיה מעניינת להערכת המוטריסיטי של חולים נוירווסקולריות בשל הקושי של הערכת תנועות מופחתת שלהם gaits נורמלי. WMIS שלנו יכול לשמש כדי להעריך גם את החולים לקויי הפגיעה ביותר, ובניגוד סולמות וכלים אחרים, מספק נתונים אובייקטיבי ואמין. אכן, את המדד המדויק של צעדים לא ניתן להשיג עם חיישני האינרציה פשוט שחוקים פשוטה, אבל דורש מאוד יציבה ומכויל בדיוק חיישני אינרציה שנדגמו בתדר גבוה ומניחים על הגפיים התחתונות כדי לחשב מסלול פסיעה. אותו דבר נכון לגבי תוצאות גישוש אחרות, בחולים היותו, כמו טיפוס מדרגות או נופל.

הדגמנו כי הערכה מדויקת של מסלול כף הרגל ב היותו DMD הוא ריאלי באמצעות WMIS שלנו, אשר ניתן לענוד במהלך חיי היומיום. מאומת 6 MWT3 ואת כוכב הצפון הערכה אמבולטורי (NSAA)20 היו מתואמים עם המשתנים של המכשיר המתאר הליכה ספונטנית במהלך שבועיים הקלטה והם רגישים לשינוי באוכלוסייה dmd מעל 6 חודשים תקופה.

אפליה של פעילות הגפיים העליונה במהלך השימוש בכיסא גלגלים יכולה להיות מאתגרת. התאוצה מאפשרת מעקב אחר פעילות גופנית הקשורה ישירות לכסא גלגלים21 או תנועות גפיים עליונות במהלך תנועות כיסא גלגלים22 (שולחן החומרים [XI]). על-ידי הצבת חיישן על כיסא הגלגלים ושימוש בנתונים מתוך תאוצה שלוש-צירית, גירוסקופ, וברומטר, WMIS שלנו יכול להבדיל בין פעילות הגפיים העליונות מפני תנועות כיסא גלגלים ומטפלת בדיוק מכמת אפילו תנועות חלשות מאוד.

הגודל הקטן של החיישנים שלנו הוא בקנה אחד עם המלצות של צ'לוטי ואח '. 23 מי ציין כי המזעור של חיישנים מאפשר יישומים חדשים בתחומים שונים. שיפורים בטכנולוגיה כעת לאפשר שימוש קל, גישה ולקדם ניטור הבית מבוסס על חולים באמצעות מערכות שידור נתונים משולבים התקנים חכמים, כגון טלפונים חכמים24,25,26. עם זאת, חיישנים בטלפונים חכמים אינם מכויל לשמש כמדד תוצאה קלינית, ואת השונות לאורך זמן אינו נשלט. כך, טלפונים חכמים או טבליות ניתן להשתמש עבור מדדים התוצאה מדווחים על החולה (טבלת חומרים [XII]) אבל לא כמכשיר למדוד תנועות בדיוק וברציפות.

מספר מגבלות משויכות להתקן שלנו ולפרוטוקול שלו. אחד האתגרים העיקריים עם הקלטה ביתית רציפה היא כי ציות המטופל נוטה להקטין עם הזמן. על מנת להתמודד עם בעיה זו, היינו צריכים למצוא את התקופה המינימלית של הזמן עם השונות הנמוכה ביותר של המשתנים שהוגדרו, כי ניתן להחשיב משמעותי קלינית עבור המטופל. זה הוגדר 180 שעות של הקלטה, אשר מתאים לשבועיים27.

צעד קריטי בפרוטוקול. הוא ההכשרה המטופל חייב להיות מאומן להשתמש במכשיר, והוא חיוני כי המאבחן לספק את המכשיר ואת ההכשרה הוכשרו לראשונה כראוי. הדרך הטובה ביותר למטב את ההכשרה של הצוות הקליני ואת החולים כדי להבטיח שימוש עקבי של המכשיר הוא על ידי אימון פנים אל פנים.

Wmis שלנו למצוא יישומים מחוץ לשדה העצבי, למשל בהערכה של חולים עם טרשת נפוצה או מחלת פרקינסון, שבו מכשירים אחרים רגיש פחות אמין כבר נבדקו28,29. תהליכי הכשרה הנוטלים בחשבון אמינות למדוד, שונות, גורמים מייסדים, הבדלים משמעותיים ביותר, ורגישות לשינוי חייב להתבצע עבור נושאים אלה כפי שהם בוצעו בחולים היותו עם DMD מתואר כאן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

שרלוט ליליאן, תרזה גידריו, אנדראה ספאיאן, וארוואן גנייר הם עובדים במכון למיולוגיה ואין להם קשר עם סיסנרוב. לורן סרוואיס הוא עובד במכון המיולוגיה ובבית ליאז ' לייז ' ואין לו זיקה לסיסנב. . מארק גרלו הוא העובד של סיסנב דוד ויסיל הוא מייסד של סיסנב.

Acknowledgments

המחברים מודים אן-גיילי לה מואינג, אמלי מורי, ואריק דורווו על תרומתם לפיתוח החיישן המגניט-אינרציט הזה וג וואיט לסקירה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ActiMyo Sensors Sysnav SF-000080 Wearable magneto-inertal sensors attached to the patient for movment recording
Helen Hayes marker set Vicon NA Whole body jumpsuit with predefined Vicon's spots
OrthoTrak (Motion Analysis, Santa Rosa, CA, USA) Motion Lab Systems Gait analysis software
ActiGraph ActiGraph Corp GTM1 Activity monitor, used by researchers to capture and record continuous, high resolution physical activity and sleep/wake information
ActivTracer GMS LTD GMS Co. Ltd Japan AC-301A Triaxial accelerometer
ADXL202E dual-accelerometer Analog Devices ADXL212AEZ High precision, low power, complete dual axis accelerometer with signal conditioned, duty cycle modulated outputs, all on a single monolithic IC.
ENC-03J gyroscope Murata Electronics ENC-03J Vibration Sensors
DynaPort MiniMod MCROBERTS Small and light case containing a tri-axial accelerometer, a rechargeable battery, an USB connection, and raw data storage on a MicroSD card
MM-2860 Sunhayato Sunhayato MM-2860 3-axis accelerometer
MicroStone MA3-10Ac MA3-04AC Microstone Co. Acceleration sensors
RT3 Activity monitor Abledata NA Triaxial accelerometer
Aparito aparito NA Wearables and disease specific mobile apps to deliver patient monitoring outside of the hospital; Elin Davies, Aparito: https://www.aparito.com/
Docking station Sysnav SF-000118
Sensor Sysnav SF-000080
Bracelet
(black/grey L)
(black/grey S) (black/yellow L) (black/yellow S)
Sysnav ZZ-000093 ZZ-000094 ZZ-000247 ZZ-000248
Patient manual Sysnav FD-000086
Ethernet cable (2 m max.) Sysnav IC-000458
Power cable
(EU)
(UK)
(US)
Sysnav ZE-000440 ZE-000441 ZE-000442
Power supply unit Sysnav ZE-000443
Ankle strap Sysnav ZZ-000462
Small bag Sysnav ZZ-000033

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. McDonald, C. M., et al. Ataluren in patients with nonsense mutation Duchenne muscular dystrophy (ACT DMD): a multicentre, randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 3 trial. The Lancet. 390, (10101), 1489-1498 (2017).
  2. Aartsma-Rus, A., et al. Development of Exon Skipping Therapies for Duchenne Muscular Dystrophy: A Critical Review and a Perspective on the Outstanding Issues. Nucleic Acid Therapeutics. 27, (5), 251-259 (2017).
  3. McDonald, C. M., et al. The 6-minute walk test as a new outcome measure in Duchenne muscular dystrophy. Muscle & Nerve. 41, (4), 500-510 (2010).
  4. Heberer, K., et al. Hip kinetics during gait are clinically meaningful outcomes in young boys with Duchenne muscular dystrophy. Gait & Posture. 48, 159-164 (2016).
  5. Pan, W., et al. Actigraphy monitoring of symptoms in patients with Parkinson’s disease. Physiology & Behavior. 119, 156-160 (2013).
  6. Supratak, A., et al. Remote Monitoring in the Home Validates Clinical Gait Measures for Multiple Sclerosis. Frontiers in Neurology. 9, 561 (2018).
  7. Seferian, A. M., et al. Upper Limb Strength and Function Changes during a One-Year Follow-Up in Non-Ambulant Patients with Duchenne Muscular Dystrophy: An Observational Multicenter Trial. PloS One. 10, (2), e0113999 (2015).
  8. Seferian, A. M., et al. Upper Limb Evaluation and One-Year Follow Up of Non-Ambulant Patients with Spinal Muscular Atrophy: An Observational Multicenter Trial. PLoS One. 10, (4), e0121799 (2015).
  9. Servais, L., et al. Innovative methods to assess upper limb strength and function in non-ambulant Duchenne patients. Neuromuscular Disorders. 23, (2), 139-148 (2013).
  10. Le Moing, A. G., et al. A Movement Monitor Based on Magneto-Inertial Sensors for Non-Ambulant Patients with Duchenne Muscular Dystrophy: A Pilot Study in Controlled Environment. PLoS One. 11, (6), e0156696 (2016).
  11. Chabanon, A., et al. Prospective and longitudinal natural history study of patients with Type 2 and 3 spinal muscular atrophy: Baseline data NatHis-SMA study. PLoS One. 13, (7), e0201004 (2018).
  12. Valentini, R., Martinelli, B., Mezzarobba, S., De Michiel, A., Toffano, M. Optokinetic analysis of gait cycle during walking with 1cm- and 2cm-high heel lifts. The Foot. 19, (1), 44-49 (2009).
  13. Rothney, M. P., Brychta, R. J., Meade, N. N., Chen, K. Y., Buchowski, M. S. Validation of the ActiGraph Two-Regression Model for Predicting Energy Expenditure. Medicine & Science in Sports & Exercise. 42, (9), 1785-1792 (2010).
  14. Tanaka, C., Tanaka, S. Daily Physical Activity in Japanese Preschool Children Evaluated by Triaxial Accelerometry: The Relationship between Period of Engagement in Moderate-to-Vigorous Physical Activity and Daily Step Counts. Journal of Physiological Anthropology. 28, (6), 283-288 (2009).
  15. Lau, H., Tong, K. The reliability of using accelerometer and gyroscope for gait event identification on persons with dropped foot. Gait & Posture. 27, (2), 248-257 (2008).
  16. Zijlstra, A., Goosen, J. H. M., Verheyen, C. C. P. M., Zijlstra, W. A body-fixed-sensor based analysis of compensatory trunk movements during unconstrained walking. Gait & Posture. 27, (1), 164-167 (2008).
  17. Brandes, M., Zijlstra, W., Heikens, S., van Lummel, R., Rosenbaum, D. Accelerometry based assessment of gait parameters in children. Gait & Posture. 24, (4), 482-486 (2006).
  18. Liu, K., Liu, T., Shibata, K., Inoue, Y., Zheng, R. Novel approach to ambulatory assessment of human segmental orientation on a wearable sensor system. Journal of Biomechanics. 42, (16), 2747-2752 (2009).
  19. Itoh, T., Morioka, I. Developing Leg-Motion Measurement System Using Acceleration Sensors. Electrical Engineering in Japan. 204, (1), 59-66 (2018).
  20. Scott, E., et al. Development of a functional assessment scale for ambulatory boys with Duchenne muscular dystrophy. Physiotherapy Research International. 17, (2), 101-109 (2012).
  21. Sonenblum, S. E., Sprigle, S., Caspall, J., Lopez, R. Validation of an accelerometer-based method to measure the use of manual wheelchairs. Medical Engineering & Physics. 34, (6), 781-786 (2012).
  22. Hiremath, S. V., Ding, D. Regression equations for RT3 activity monitors to estimate energy expenditure in manual wheelchair users. 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 7348-7351 (2011).
  23. Ciuti, G., Ricotti, L., Menciassi, A., Dario, P. M. E. M. S. Sensor Technologies for Human Centred Applications in Healthcare, Physical Activities, Safety and Environmental Sensing: A Review on Research Activities in Italy. Sensors. 15, (3), 6441-6468 (2015).
  24. del Rosario, M., Redmond, S., Lovell, N. Tracking the Evolution of Smartphone Sensing for Monitoring Human Movement. Sensors. 15, (8), 18901-18933 (2015).
  25. Shoaib, M., Bosch, S., Incel, O., Scholten, H., Havinga, P. Fusion of Smartphone Motion Sensors for Physical Activity Recognition. Sensors. 14, (6), 10146-10176 (2014).
  26. Miao, F., Cheng, Y., He, Y., He, Q., Li, Y. A Wearable Context-Aware ECG Monitoring System Integrated with Built-in Kinematic Sensors of the Smartphone. Sensors. 15, (5), 11465-11484 (2015).
  27. EMA. Draft qualification opinion on stride velocity 95th centile as a secondary endpoint in Duchenne Muscular Dystrophy measured by a valid and suitable wearable device*. EMA/CHMP/SAWP/527447/2018 (2018).
  28. Coulter, E. H., et al. Validity of the activPAL3 activity monitor in people moderately affected by Multiple Sclerosis. Medical Engineering & Physics. 45, 78-82 (2017).
  29. Thorp, J. E., Adamczyk, P. G., Ploeg, H. L., Pickett, K. A. Monitoring Motor Symptoms during Activities of Daily Living in Individuals with Parkinson’s Disease. Frontiers Neurology. 9, 1036 (2018).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics