Movement Umschulung mit Echtzeit-Feedback von Performance

Summary

Umschulung abnorme Bewegungsmuster nach einer Verletzung oder Krankheit ist ein wichtiger Bestandteil der Rehabilitation. Jüngste Fortschritte in der Technologie haben genaue Beurteilung der Bewegung während einer Vielzahl von Aufgaben erlaubt, mit nahezu sofortiges Quantifizierung der Ergebnisse. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Änderung von fehlerhaften Bewegungsmuster in Echtzeit.

Abstract

Jede Änderung der Bewegung – vor allem Bewegungsmuster, die über eine Reihe von Jahren verfeinert – erfordert Neuorganisation der neuromuskulären Muster für das Überschreiten Leistung. Dieser Motor Lernen kann durch eine Reihe von Methoden, die in der Forschung und klinischen Einrichtungen verwendet werden gleichermaßen gesteigert werden. Im Allgemeinen verbales Feedback der Leistung in Echtzeit oder das Wissen der Ergebnisse nach der Bewegung wird üblicherweise klinisch als Vorstufe mittels Einträufeln motorischen Lernens eingesetzt. Je nach Präferenzen des Patienten und Lernstil, visuelles Feedback (z. B. durch Verwendung eines Spiegels oder verschiedene Arten von Video) oder propriozeptiven Führung nutzen Therapeuten touch, werden verwendet, um verbale Anweisungen des Therapeuten zu ergänzen. In der Tat ist eine Kombination dieser Formen von Feedback alltäglich in der klinischen Einstellung des motorischen Lernens und das Ergebnis verbessern zu erleichtern.

Labor-basierte quantitative BewegungAnalyse hat ein Standbein in der Forschung Einstellungen, um genaue und objektive Analyse einer Vielzahl von Bewegungen in gesunden und geschädigten Bevölkerung bieten. Während die tatsächlichen Mechanismen der Erfassung der Bewegungen unterscheiden kann, verlassen alle aktuellen Bewegungsanalysesysteme auf der Fähigkeit, die Bewegung der Körpersegmente und Gelenke zu verfolgen und etablierten Bewegungsgleichungen verwendet, wichtige Bewegungsmuster quantifizieren. Aufgrund von Einschränkungen bei der Akquisition und Verarbeitungsgeschwindigkeit, Analyse und Beschreibung der Bewegungen traditionell trat nach Abschluss eines bestimmten Test-Session offline.

Dieses Papier wird Highlight eine neue Ergänzung zu Standard Bewegungsanalyse Techniken, die auf dem nahen momentanen Beurteilung und Quantifizierung von Bewegungsmustern und die Anzeige der spezifischen Bewegungscharakteristik an den Patienten während einer Bewegung Analysesitzung stützt. Als Ergebnis kann diese neue Technik eine neue Methode der Feedback Lieferung, die Vorteile ove hatr aktuell verwendeten Feedback-Methoden.

Introduction

Jede wesentliche Änderung der neuromuskulären oder Muskel-Skelett-Struktur der unteren Extremität wird wahrscheinlich einen Einfluss auf die Eigenschaften der Bewegung und die damit verbundenen körperlichen Funktionsfähigkeit. Dementsprechend ist die Verbesserung der körperlichen Funktion ein wichtiges Ergebnis einer Rehabilitation Intervention. Normale wiederholende Bewegungen wie Laufen sind in der Regel durch den Motor-Programme, die die notwendige Kontrolle erforderlichen Informationen, um Muskeln mit der richtigen Intensität und Zeitpunkt ^{1 zu} aktivieren enthalten geregelt. Diese Programme sind Motors notwendig, den Automatismus der Bewegung zu verbessern, wodurch die Menge der Kontrolle ergeben, um eine Bewegung und Zulassen Aufmerksamkeit auf andere höhere Aufgaben bezahlt werden. Allerdings, die Rolle der motorischen Programmen in Bewegung und die Tatsache, dass diese Programme über eine Reihe von Jahren verfeinert, wechselnde Bewegung Leistung nach Verletzung oder Krankheit ist eine anspruchsvolle Venture gegeben.

Traditionell, Umschulung Bewegung EingriffsIonen auf die Bereitstellung von genügend Feedback von Bewegung Leistung, um sicherzustellen, dass die neuen Informationen in den neuen und sich entwickelnden motorischen Programms eingearbeitet worden ausgesagt. Einfache, aber effektive, Ansätze beinhalten verbales Feedback mit globalen Anweisungen (zB "verbiegen mehr", "halten Sie Ihre Knie gestreckt") sowie Mechanismen der Bereitstellung visuelles Feedback, wie die Verwendung eines Spiegels oder Video-Aufnahmegeräten. Obwohl diese indirekte Strategien nützlich sind, insbesondere im klinischen Umfeld mit begrenzten Ressourcen, werden sie durch ihre Schwierigkeiten bei der Bereitstellung von diskreten und quantifizierbare Maßnahmen der Bewegung Variablen beschränkt. Als Ergebnis wird in Ergänzung zu diesen Techniken mit zusätzlicher direkter Methoden der Feedback wahrscheinlich erhöhen den Motor Wiedererlernen gewünscht.

Es gibt viel Akzeptanz in den Forschungs-und klinischen Gemeinden, die eine Rückmeldung von diskreten, quantifizierbaren Ergebnissen der Bewegung Eigenschaften kann die Leistung während einer Bewegung retraini verbessern ng Intervention. Zum Beispiel hat sofortige visuelle oder akustische Rückmeldung der Muskelaktivierung Intensität mit EMG-Biofeedback-Geräte zu einem Standbein in der Rehabilitation von Bewegung, vor allem bei Menschen mit einem Schlaganfall ^2-3, Zerebralparese ⁴ oder chronischer Hemiplegie ^5. Im Gegensatz dazu hat Bewertungen von Bewegungskinematik (Gelenk-und Segment-Winkel) erwiesen sich als weniger genutzt aufgrund der Schwierigkeiten bei der Beurteilung und Messung dieser Ergebnisse schnell und präzise. In der Tat, obwohl quantitative, Labor-basierte Analyse der Bewegung eine herausragende Rolle in der Biomechanik Forschung und hat damit begonnen, in der klinischen Umgebung integriert werden kann, wird die überwiegende Mehrheit der Bewegungsanalyse Nutzung zur Offline-Analyse nach der Prüfung vorbehalten. Allerdings gibt es eine zunehmende Anzahl von Studien in der Literatur, die den Einsatz neuer Technologien sind eine Rückmeldung des Gehens Maßnahmen als Mittel zur Verbesserung der Wirksamkeit der Bewegung Umschulung ^{6 vorzusehen.}

ve_content "> One Pathologie, die derzeit für die Nutzung von Echtzeit-Biofeedback-Funktionen mit Standard-Bewegungsanalyse-Systeme integriert untersucht wird Knie-Osteoarthritis (OA). Jüngste Studien haben Echtzeit-Feedback des Gehens Kinematik speziell auf die Belastung durch Verringerung konzipiert genutzt das Kniegelenk, quantifiziert unter Verwendung des externen Knie Adduktion Moment -. ein anerkannter Risikofaktor für OA Progression ⁷ Beispielsweise haben Untersuchungen Echtzeit Biofeedback von Grössen Oberschenkelwinkel ⁸ oder Kofferraum Winkel ^9-10 Verwendete Hunt et al ¹¹ vorgesehen ein. Echtzeit-Anzeige des Rumpfes Winkel vor der Teilnehmer während des Gehens Prüfungen und zeigte die Fähigkeit, ausgestellt Rumpfes in einer einzigen Trainingseinheit mit Begleitung Kürzungen im Knie Adduktion Moment Größenordnungen zu erhöhen. Im Gegensatz dazu Barrios et al ⁸ einen Acht-Sitzung durchgeführt Gang Umschulung Intervention modifizieren dynamischen Frontalebene Knie konzentriertWinkel während Haltung und zeigten eine signifikante Reduzierung im Knie Adduktion Augenblick Werte, nachdem der einmonatigen Intervention im Vergleich zum Ausgangswert. Diese Studien und ähnliche Studien haben auf die Fähigkeit zu messen, zu analysieren und anzeigen der Variable von Interesse für die Patienten auf einer kontinuierlichen Basis verlassen. Diese wachsende Forschungsgebiet hat klinische Implikationen für Patienten mit einer Vielzahl von Pathologien, die Einfluss Bewegungscharakteristika. Anhand von Beispielen der kinematischen Veränderungen relevant Osteoarthritis (OA) des Kniegelenks, ist der Zweck dieser Arbeit Methoden erforderlich, um eine Bewegung Umschulung Intervention mittels real-time Biofeedback des Gehens Aufführung leiten zu beschreiben.

Protocol

Ein. System Preparation Löschen des Einfangvolumen jeder reflektierenden Material, das von den Kameras beobachtet werden kann. Dies verringert die Chancen der eigentliche Haut-basierenden Markern mit unbewegten Hintergrund Marker während der Bewegung Test verwirrt und verbessert die Genauigkeit der Sitzung. Kalibrieren Sie die Kameras mit dem Ziel alle Kameras auf stationären Marker an festen Positionen innerhalb des Labors. Erweitern die statische Kalibrierung auf dynamische Bewegungen mit beweg…

Representative Results

Ein Beispiel aus einer einzigen Bewegung Umschulung Sitzung mit Schwerpunkt auf erhöhte laterale trunk Neigungswinkel bei einem Patienten mit Knie-OA ist in Abbildung 2 dargestellt. Nach ca. 15 min der Ausbildung unter Verwendung einer Kombination von Wort-und Spiegel-basierten Rückfragen an Leistung, wurde der Patient mit Echtzeit-Daten über den Betrag der seitlichen Rumpfflexion vorgesehen. Das Training mit diesem Verfahren wurde weitere 10 min. Während des normalen (unveränderte) Studien zeigte …

Discussion

Echtzeit-Feedback der Leistung während Bewegungen wie Gehen kann eine wertvolle Ergänzung zur Standard-Bewegungsanalyse Ansätze. Obwohl in ihrer relativen Kinderschuhen steckt, wird die Forschung in konkrete und diskrete Bewegung Modifikationen sicherlich von der Möglichkeit, die gewünschte Modifikation mit Genauigkeit und in Echtzeit zu produzieren profitieren. Zum Beispiel, wenn der Patient eine bestimmte Menge an Bewegung Modifikation können diese Menge gemessen und bereitgestellt bei der eigentlichen Bewegung….

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Reflective markers	3×3 Design		12 mm diameter
Marker tape discs	Discount Disposables	TD-22 Electrode Collar, 8 mm	Designed usage is as electrode collars
Motion analysis cameras	Motion Analysis Corporation
Biofeedtrak	Motion Analysis Corporation
Matlab	The Mathworks