Клинико ориентированный трехмерной походка метод анализа для оценки расстройства походки
Summary
В этом исследовании представлен метод анализа врач friendly трехмерной походки, который был разработан в реабилитационную клинику. Метод состоит из метода упрощенной измерения и интуитивно цифры для клиницистов понимания результатов.
Abstract
Трехмерные походка анализа (3DGA) показано клинических полезным инструментом для оценки походке ненормальность вследствие нарушения движения. Однако использование 3DGA в фактической клиниках остается редкостью. Возможные причины могут включать процесс измерения времени и трудности в понимании результатов измерений, которые часто представляются с использованием большое количество графиков. Здесь мы представляем клиницист friendly 3DGA метод, разработанный для упрощения клинического использования 3DGA. Этот метод состоит из упрощенных подготовки и измерение процессов, которые могут быть выполнены в короткий период времени в клинических параметров и интуитивно результаты представления для клиницистов понимания результатов. Процедуры измерения быстро, упрощенный достигается за счет использования минимального маркеров и измерение больных на беговой дорожке. Для облегчения понимания клиницист, результаты представлены в цифрах, основанный на перспективе клиницистов. Лиссажу обзор рисунка (ЛОП), который показывает траекторий всех маркеров с целостной точки зрения, используется для облегчения интуитивное понимание структур походки. Аномальные походка шаблон индексов, которые основаны на перспективы клиницистов в походке оценки и стандартизированных данных здоровых испытуемых, используются для оценки степени, типичная походка аномальные шаблонов в пациентов, перенесших инсульт. График, изображающий анализ стратегии разминирования мыс, который изображает, как пациенты полагаться на нормальной и компенсационных стратегий для достижения мыс Распродажа, также представил. Эти методы могли бы способствовать осуществлению 3DGA в клинических условиях и далее поощрять разработку стратегий измерения от точки зрения клинициста.
Introduction
Предыдущие исследования показали полезность трехмерного походка анализа (3DGA) для оценки походка после инсульта1,2,3. Исследования высокого качества движения анализ систем оказывали значительное понимание моделей походка человека, не только здоровых субъектов, но и те, из-за различных движение расстройств, таких как инсульт или церебральным параличом4,5 . Понимание патологии, оценки больных до начала лечения для планирования или мониторинга последствий вмешательства могут все быть повышен с 3DGA6. Кроме того, некоторые недавние исследования продемонстрировали потенциал 3DGA обеспечить руководство для реабилитации учебных7,8.
Однако использование 3DGA в повседневной клинической практике по-прежнему ограничен. Одна из основных проблем является длительным процессом. Наборы маркеров широко используется в походка анализа9,10,11 состоят из более чем 30 маркеров для измерения всего тела. Эти маркер наборы позволяют очень точной оценки движения конечностей и туловища. Это способствует точности анализа, который обычно делается из данных ограниченное количество шагов, которые могли бы быть захвачен камер, расположенных вокруг дорожки. Однако это требует длительной подготовки и измерение процессов, который препятствует использованию 3DGA в повседневной клинической практике.
Еще одним недостатком использования 3DGA в клинических условиях является, что это может быть сложно интерпретировать результаты, полученные12. Результаты 3DGA обычно отображаются в графиков, изображающих параметров, таких как совместные углов и перемещения частей тела. Однако походка оценки в реабилитации клиники не только предполагает, оценки движения частей тела, но также целостного движения шаблоны. Последний может быть понято только путем оценки взаимосвязи между этими параметрами, и трудности, связанные с делать так делает клиницистов, менее склонны использовать 3DGA.
Для решения этих проблем и облегчения использования 3DGA в реабилитационную клинику, мы предлагаем метод измерения упрощенного и интуитивно понятный для 3DGA. Метод измерения состоит из следующего: (1) маркер упрощенный набор с 12 маркеров; (2) измерение больных на беговой дорожке; (3 интуитивно целостный фигура походкой моделям; (4) ненормальное походка шаблон индексов проверяется посредством клинического наблюдения; и (5) Визуализация функций походка стратегии. Протокол, показано в этом исследовании следует руководящим принципам Комитета по медицинской этике учреждения.
Protocol
Representative Results
Discussion
В нынешнем докладе был предложен метод упрощенный 3DGA. Эта система была разработана для использования в повседневной практике и включает в себя метод упрощенного измерения и врач friendly презентация результатов.
Несколько предыдущих докладах использовали 3DGA и базовые знания человека походка была ранее установленных21. 3DGA имеет потенциал, чтобы способствовать реабилитации клиники, например, путем улучшения понимания патологии расстройства походки, для использования в планировании лечения, или в наблюдении за последствиями вмешательства. Однако использование 3DGA в реабилитации клиники остается довольно низким. Существует несколько возможных препятствий для использования 3DGA в клинических условиях. Время, необходимое скорее всего является основным препятствием, как научно исследовательской 3DGA обычно требует значительного времени (т.е., для калибровки системы и монтаж маркеров). Другой проблемой является, что интерпретация результатов может быть сложным. Расстройства походки обычно включают ряд отклонений в движение, и понимание различных графиков, вытекающие из анализа требует опыта. С точки зрения клинической осуществимость анализа систем с упрощенные методы и представления данных интуитивно бы полезным.
Значительная подготовка время, необходимое для анализа существующих методов связана с стремление к точности измерения. Однако скорость движения пациентов с нарушениями походки ограничено и в повседневной практике реабилитации мы не может требовать этого уровня точности. В текущем методе протокол является упрощенной и могут быть выполнены в течение периода времени, который должен быть достаточно коротким для практической осуществимости в ежедневно практике реабилитации при сохранении требования к оценке пациентов с движением расстройства13 , 15 , 16 , 17.
В текущем методе клиническим требованиям метод представления результатов. В реабилитации клиники врачи обычно начинаются путем оценки целостный походка шаблоны. LOP призвана помочь оценить шаблоны целостный походки, интуитивно с помощью представителя изображением клиницисты (т.е., рисунок) в котором маркером траекторий размещаются согласно фактической позиционных отношений. Разработка показателей аномальные походки, используемые здесь также основывается на клиническом опыте. Были разработаны индексы для количественной оценки степени клинически общих шаблонов аномальные походкой наблюдается в пациентов, перенесших инсульт, и одновременно сроками действия всех индексов через клинические наблюдения были подтверждены физиотерапевты13, 15,16.
Помимо того, что метод объективной оценки, который отражает клинический опыт, предложенный метод идеально внесет вклад в разработке новых стратегий реабилитации. Анализ стратегии разминирования мыс выходит за рамки обычных клинической оценки и имеет потенциал, чтобы способствовать планированию целевых реабилитационных процедур. В предложенный метод и анализе клиницисты представлены с двумя целями для реабилитации; степень мыс разминирования и степени компенсации для его достижения. Само по себе увеличение мыс Распродажа имеет важное значение для безопасной ходьбы; Однако сокращение компенсации может также улучшить пешеходных эффективности22. В текущем методе клиницисты будут иметь доступ к обоим наборам информации как индексы безопасной ходьбе и пешеходных эффективности, которые могут способствовать разработке целенаправленных стратегий реабилитации для повышения безопасности и эффективности ходить в Реабилитация больных.
С учетом вышеперечисленных качеств, этот метод измерения и анализа может облегчить использование 3DGA в клинике реабилитации, обеспечивая объективный метод оценки моделей походки в реабилитации больных. Кроме того он мог бы позволить более точную оценку воздействия вмешательства, чем обычные весы, используемые в клинике, которая могла бы способствовать дальнейшему улучшению качества вмешательства в области реабилитации.
Это исследование не было без ограничений. С учетом сокращения количества маркеров и относительно низкую частоту дискретизации точность измерения в этой системе могут быть ограничены по сравнению с существующими системами. Это может быть важным фактором при анализе быстрых движений таких профессионалов спорта. В частности при оценке совместных углы или совместных движений, наборе упрощенной маркер, используемый в этом методе могут быть недостаточно точно оценить совместные позиции. Соответственно анализ, который делает акцент на совместного движения, такие как анализ для планирования ДЦП хирургии, также могут быть ограничены с помощью этой упрощенной системы. Хотя система была проверена по клинической оценки, психометрических свойств этого метода еще не определены по сравнению с методом золотого стандарта. Технические ограничения должны быть далее подтверждены в будущих исследованиях.
Однако у больных с нарушениями походки, скорость движения ограничена, и различия в производительности очевидны по сравнению с здоровых испытуемых. Таким образом в повседневной практике, мы не можем потребовать уровень точности, предоставляемой существующими методами. Кроме того в этом методе, представлены результаты как шаблон усредненной походки для 20 s измерения периода, который длиннее, чем у большинства обычных методов измерения надземной походки. Эта функция может повысить точность и надежность измерения.
В заключение, в этом исследовании, была введена упрощенная и интуитивно 3DGA метод. Для облегчения использования 3DGA в улучшении качества реабилитации клиники, следует разработать метод клинически возможности измерения. Врач friendly метод, представленный здесь может стимулировать дальнейшее развитие клинически возможно измерение модели и осуществление 3DGA в ежедневно реабилитационных клиниках.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование финансировалось Фудзита здравоохранения университета [Грант номер 2015100341].
Materials
| KinemaTracer | KisseiComtec Co., Ltd. | KinemaTracer-6Cam | A simple video-based 3D motion analysis system that consists of camera, workstation and softwares. |
References
- Chen, G., Patten, C., Kothari, D. H., Zajac, F. E. Gait differences between individuals with post-stroke hemiparesis and non-disabled controls at matched speeds. Gait Posture. 22 (1), 51-56 (2005).
- Stanhope, V. A., Knarr, B. A., Reisman, D. S., Higginson, J. S. Frontal plane compensatory strategies associated with self-selected walking speed in individuals post-stroke. Clin Biomech. 29 (5), 518-522 (2014).
- Nadeau, S., Betschart, M., Bethoux, F. Gait analysis for poststroke rehabilitation: the relevance of biomechanical analysis and the impact of gait speed. Phys Med Rehabil Clin N Am. 24 (2), 265-276 (2013).
- Balaban, B., Tok, F. Gait disturbances in patients with stroke. PM& R. 6 (7), 635-642 (2014).
- Roche, N., Pradon, D., Cosson, J., Robertson, J. Categorization of gait patterns in adults with cerebral palsy: a clustering approach. Gait Posture. 39 (1), 235-240 (2014).
- Baker, R., Esquenazi, A., Benedetti, M. G., Desloovere, K. Gait analysis: clinical facts. Eur J Phys Rehabil Med. 52 (4), 560-574 (2016).
- Nadeau, S., Duclos, C., Bouyer, L., Richards, C. L. Guiding task-oriented gait training after stroke or spinal cord injury by means of a biomechanical gait analysis. Prog Brain Res. 192, 161-180 (2011).
- Wikström, J., Georgoulas, G., Moutsopoulos, T., Seferiadis, A. Intelligent data analysis of instrumented gait data in stroke patients-a systematic review. Comput Biol Med. 51, 61-72 (2014).
- Davis, R. B., Õunpuu, S., Tyburski, D., Gage, J. R. A gait analysis data collection and reduction technique. Hum Mov Sci. 10 (5), 575-587 (1991).
- Cappozzo, A., Catani, F., Della Croce, U., Leardini, A. Position and orientation in space of bones during movement: anatomical frame definition and determination. Clin Biomech. 10 (4), 171-178 (1995).
- Leardini, A., Biagi, F., Merlo, A., Belvedere, C., Benedetti, M. G. Multi-segment trunk kinematics during locomotion and elementary exercises. Clin Biomech. 26 (6), 562-571 (2011).
- Cimolin, V., Galli, M. Summary measures for clinical gait analysis: a literature review. Gait posture. 39 (4), 1005-1010 (2014).
- Itoh, N., et al. Quantitative assessment of circumduction, hip hiking, and forefoot contact gait using Lissajous figures. Japanese J Compr Rehabil Sci. 3, 78-84 (2012).
- Ohtsuka, K., et al. Application of Lissajous overview picture in treadmill gait analysis. Japanese J Compr Rehabil Sci. 6, 33-42 (2015).
- Mukaino, M. Feasibility of a Simplified, Clinically Oriented, Three-dimensional Gait Analysis System for the Gait Evaluation of Stroke Patients. Prog Rehabil Med. 1, (2016).
- Tanikawa, H., Ohtsuka, K., Mukaino, M., Inagaki, K., Matsuda, F., Teranishi, T., et al. Quantitative assessment of retropulsion of the hip, excessive hip external rotation, and excessive lateral shift of the trunk over the unaffected side in hemiplegia using three-dimensional treadmill gait analysis. Top Stroke Rehabil. 23 (5), 311-317 (2016).
- Hishikawa, N., Tanikawa, H., Ohtsuka, K., Mukaino, M., Inagaki, K., Matsuda, F., et al. Quantitative assessment of knee extensor thrust, flexed-knee gait, insufficient knee flexion during the swing phase, and medial whip in hemiplegia using three-dimensional treadmill gait analysis. Top Stroke Rehabil. , .
- Perry, J. The mechanics of walking in hemiplegia. Clin Orthop Relat Res. 63, 23-31 (1969).
- Matsuda, F., Mukaino, M., Ohtsuka, K., Tanikawa, H., Tsuchiyama, K., Teranishi, T., et al. Biomechanical factors behind toe clearance during the swing phase in hemiparetic patients. Top Stroke Rehabil. 24 (3), 177-182 (2016).
- Matsuda, F., Mukaino, M., Ohtsuka, K. Analysis of strategies used by hemiplegic stroke patients to achieve toe clearance. Japanese J Compr Rehabil Sci. 7, 111-118 (2015).
- Perry, J., Burnfield, J. M. . Gait analysis: normal and pathological function. , (1992).
- Olney, S., Monga, T., Costigan, P. Mechanical energy of walking of stroke patients. Arch Phys Med Rehabil. 67 (2), 92-98 (1986).
