Video Beweging analyse met behulp van Smartphones (VIMAS): een pilotstudie
Summary
This manuscript describes the method to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by the smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. This protocol will enable clinicians to set up smartphones for video capture of human movement.
Abstract
Het gebruik van smartphones in de klinische praktijk neemt gestaag toe met de beschikbaarheid van goedkope / gratis beschikbaar "applicaties" die kunnen worden toegepast om menselijke gait beoordelen. Het primaire doel van dit manuscript is om de concurrente validiteit van kinematische maatregelen opgenomen met een smartphone applicatie in vergelijking met een 3D motion capture systeem in het sagittale vlak te testen. Het tweede doel was om een protocol voor clinici op de set up van de smartphone camera voor video bewegingsanalyse ontwikkelen.
De sagittale vlak knie hoek werd gemeten tijdens hiel en teen af gebeurtenissen met behulp van de slimme telefoon app en een 3D motion-capture systeem in 32 gezonde proefpersonen. Drie studies werden uitgevoerd bij in de buurt (2-m) en ver (4-m) smartphone camera afstanden. De volgorde van de afstanden was gerandomiseerd. Regressieanalyse werd uitgevoerd om de hoogte van de camera op basis van lengte of beenlengte ofwel het subject schatten.
Absolute meetfouten waren ieder geval tijdens teen af (3.12 ± 5.44 graden) in vergelijking met hiel (5.81 ± 5.26 graden). Er waren significant (p <0,05), maar een matige overeenkomsten tussen de applicatie en 3D motion capture maatregelen van de knie hoeken. Er waren ook geen significant (p> 0,05) verschillen tussen de absolute meetfouten tussen de twee cameraposities. De meetfouten gemiddeld tussen 3-5 graden tijdens teen af en hak staking gebeurtenissen van de loopcyclus.
Het gebruik van de smartphone-apps kan een nuttig instrument in de kliniek voor het uitvoeren van lopen of de menselijke beweging analyse. Verdere studies zijn nodig om de nauwkeurigheid vaststellen meten van bewegingen van de bovenste extremiteit en romp.
Introduction
Evaluatie van de menselijke gang is een belangrijk onderdeel van de fysiotherapie evaluatie en de klinische besluitvorming. 1 Gait assessment is een vaak gebruikte klinische tool om lopen de tekorten bij patiënten met neurologische en bewegingsapparaat tekorten te beoordelen. Herbeoordeling van in gang kan dan zorgen voor de clinicus met informatie over de effectiviteit van een interventie bij het bereiken van de doelstellingen die zij bij hun eerste evaluatie had gezet. Er is een landelijk erkend behoefte in de Verenigde Staten voor fysiotherapeuten gestandaardiseerde uitkomstmaten te gebruiken bij de beoordeling van patiënten. 2 Deze behoefte komt voort uit de snel veranderende landschap van verzekeringen terugbetaling beleid, evenals een benadrukte shift voor fysiotherapeuten om meer sterk afhankelijk van evidence-based practice. 3 Er zijn talrijke meetinstrumenten om verschillende aspecten van het lopen beoordelen, wat op een aantal manieren, waaronder waar te nemen visUAL toezicht van een arts, functionele evaluaties, video opgenomen maatregelen, elektronische loopbruggen, driedimensionale bewegingsanalyse software, etc. In klinische settings, wordt observationeel (visueel) ganganalyse vaak uitgevoerd, omdat het een minimale uitrusting en tijd vergt.
Terwijl observatie gangbeeldanalyse gewoonlijk wordt gebruikt in de kliniek, het blijft een subjectief oordeel. 4 Daarom factoren zoals therapeut ervaring, gezichtsscherpte, afstand van het onderwerp (camera-afstand), meetinstrumenten, en andere factoren kunnen variabiliteit en fouten te introduceren in de beoordeling. De mogelijkheid van een dergelijke variabiliteit weer dringend behoefte aan een meer betrouwbare meetmethode, die uiteindelijk kan worden overwonnen door het gebruik van geldige instrumentatie. 5
Sinds haar oprichting, videografie en gerelateerde technologie is gebruikt om verschillende functionele beperkingen res onderzoekenUlting van gestoorde beweging vermogen, evenals een vorm van visuele feedback. Dit is acuut geldt met betrekking tot de beoordeling gang. Stuberg et al. vond dat "videografie apparatuur is algemeen beschikbaar in de kliniek … en geeft de arts met aanvullende objectieve informatie over houding en gezamenlijk standpunt tijdens de voetafwikkeling." 4 Aangezien de technologie is verder verbeterd, zodat de mogelijkheden van video-analyse. Deze mogelijkheden leveren fysiotherapeut met groter vermogen om de verschillende parameters van de gang klinisch beoordelen.
De twee belangrijkste parameters die fysiotherapeuten zich richten op onder andere kinematische en spatiotemporele parameters. Zoals de naam al impliceert, spatiotemporele maatregelen omvatten elementen van afstand en tijd. Specifiek voor een loopcyclus, zou spatiotemporele maatregelen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, paslengte, staplengte, cadans en snelheid. 6 Kinematisch maatregelen op de other de hand focus op de gezamenlijke bewegingen / rotaties van de onderste ledematen waargenomen tijdens elke voetafwikkeling.
Een aantal van de peer-reviewed artikelen zijn verschenen dat het gebruik van video bewegingsanalyse als uitkomstmaat, met name 2D camerasystemen, hebben aangehaald om kinematische, spatiotemporele, of een combinatie van beide typen parameters te beoordelen. Deze artikelen zijn verschillende klinische populaties zoals individuen met een voorgeschiedenis van een beroerte (CVA), traumatisch hersenletsel (TBI), ruggenmergletsels (SCI), ziekte van Parkinson (PD), hersenverlamming (CP) en gezonde individuen geëvalueerd. Het schema hieronder weergegeven (zie figuur 1) bepaalt het kader dat is vastgesteld om relevante peer-reviewed literatuur die over dit onderwerp heeft gepubliceerd identificeren.
Figuur 1. Schematische voor artikel selectiecriteria. the schematisch overzicht van de stappen die worden gebruikt bij het kiezen van peer-reviewed artikelen aan de aard van de variabelen die werden gemeld in ganganalyse vast te stellen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
De meeste onderzoeken die video bewegingsanalyse gebruikt voor het opnemen gait parameters waren valideringsonderzoeken. Kinematische validatie studies kan verder worden onderverdeeld in drie categorieën: het beoordelen van abnormale beweging als gevolg van een specifieke diagnose / pathologie, 7 onderzoeken gewrichtshoeken tijdens specifieke functionele bewegingen, 8, 9 en de evaluatie van de effectiviteit van de behandeling via vergelijking van de pre-interventie motion en post-interventie beweging. 10, 11 Ook onderzoeken de beoordeling van spatiotemporele parameters kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën: beoordeling van abnormale beweging die via een specifieke pathologie, 12, 13, 14 onderzoek van een platform in een bepaalde functionele activiteit, 15, 16 en bepaling van het effect van een bepaalde ingreep. 17 Het onderzoek studies die geëvalueerd zowel kinematische en spatiotemporele parameters werden in de eerste plaats gericht op het vaststellen van de effectiviteit van specifieke behandeling interventies, zoals orthesen 17 of lichaamsgewicht / gedeeltelijke lichaamsgewicht ondersteund loopband training. 18, 19 een voorlopige beschrijvende analyse van deze artikelen vastgesteld dat 52,1% van de studies (de som van deze kijken uitsluitend naar kinematica (30,4%) en die een combinatie van parameters (21,7%) onderzocht) researched kinematische parameters met een 2D-camerasysteem. Dit in vergelijking met de 69,5% van de voorwerpen (som van artikelen die spatiotemporele parameters (47,8%) en een combinatie van parameters (21,7%) onderzocht) die tijdruimtelijke parameters beoordeeld.
De methodologische verschillen in registratie en beoordeling van kinematische en spatiotemporele gang parameters zijn ook te zien in de klinische praktijk in termen van de aard van de observationele ganganalyse wordt gebruikt. Spatiotemporele parameters worden bepaald met een veel grotere frequentie zoals aangegeven door het onderzoek. Er zijn drie algemeen overeengekomen redenen trend: lage kosten, gebruiksgemak, en het bestaan van een standaard protocol om deze parameters te meten. Observatie kinematische metingen is aangetoond dat lage intra-rater (60%) en interbeoordelaarsbetrouwbaarheid hebben (40% – 94%) in klinische settings. 4 Deze bandbreedte verstaan gevolg te zijn van de variatie in de plaatsing van markeringen opbenige monumenten en de specifieke instrumenten die worden gebruikt om gezamenlijke hoeken te beoordelen. Minieme verschillen in de locatie plaatsing van de markers kan aanzienlijk veranderen de resulterende hoeken. Spatiotemporal metingen veel hogere betrouwbaarheid (tussen 69% – 97%), in het bijzonder bij het gebruik van het papier, potlood en stop klok methode om gang te beoordelen. 20
De technologische vooruitgang in de afgelopen decennia sterk veranderd de manier waarop de zorg wordt beoefend. Met de recente opkomst van smartphones, toegang tot het internet, online onderzoek artikelen, en andere hulpmiddelen voor elektronische zijn nu beter beschikbaar voor artsen op elk moment. Martin et al. gemeld dat "algemeen gebruik van smartphones neemt toe in de klinische praktijk, medisch onderwijs en onderzoek." 21 In deze studie, meer dan 50% van de artsen jonger dan 35 antwoordden dat ze hebben uitgevoerd die een smartphone in de klinische praktijk. Deze trend INCRverlicht in 2009 toen 64% van de artsen in de Verenigde Staten bleken gebruiken smartphones in hun klinische praktijk. The Manhattan Beoordeling studie voorspelde verder dat deze groei zou blijven tot 81% van de artsen en artsen in de gezondheidszorg uitvoering smartphone-gebruik in de klinische praktijk om te klimmen in 2012. 22 Hoewel verder onderzoek niet is uitgevoerd om te bepalen of deze stijgende trend inderdaad is blijven klimmen, is het redelijk om aan te nemen, met de bekende implementatie van technologie in de gezondheidszorg, dat het gebruik van de smartphone-platforms in de klinische praktijk meer gemeengoed zal worden.
Het huidige gebruik van smartphone-toepassingen in de fysiotherapie praktijk is niet vastgesteld. Er zijn geen studies ter evaluatie van het gebruik van de smartphone videoanalyse toepassingen door een fysiotherapeut tot op heden. Toch hebben verschillende smartphone-toepassingen gebruikt door individuele fysiotherapeuten als een doorbraak ondersteunende tool outpatient orthopedische instellingen voor gebruik in zowel rehabilitatie en trainende atleten van verschillende disciplines. Smartphone apps zijn ook beschikbaar die gezamenlijke hoeken, waarvan sommige zijn gevalideerd kan meten. 23, 24 individuele therapeuten begonnen met behulp van diverse analysetoepassingen op smartphones visuele feedback voor de patiënt en gemakkelijker afbraak van verschillende componenten die ontbreken in gangcyclus een patiënt, gebaseerd op anekdotisch bewijs. Echter, de geldigheidsduur van deze maatregelen blijft onbekend. De beperkte onderzoek dat bestaat over deze smartphone video analysetoepassingen heeft zich gericht op de validatie van kinematische gangbeeld specifiek enkel, knie en heup hoeken in het frontale vlak, 25 en interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van het apparaat. 26 Er zijn geen studies tot nu toe dat het gebruik van de smartphone videoanalyse toepassingen gevalideerd kinem opnemenatics van gang in het sagittale vlak, dat meestal wordt uitgevoerd in klinische gangbeeldanalyse.
Het doel van deze studie was om de concurrente validiteit van kinematische maatregelen geregistreerd door de smartphone-applicatie te testen en te vergelijken met maatregelen die opgenomen zijn met een 3D motion capture systeem in het sagittale vlak. Wij voorspellen dat er geen significante verschillen tussen de in de smartphonetoepassing maatregelen zijn in vergelijking met de opname van de 3D motion capture systeem meet. Het secundaire doel is als twee verschillende posities van de smartphone camera testen van het onderwerp (nabij afstand van 2-m; verre afstand van 4 -nt verschil gemeten tussen de twee verschillende posities van de smartphone camera het uiteindelijke doel van de studie. is een protocol voor klinische video gangbeeldanalyse met behulp van een smartphone-applicatie op te stellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het doel van deze validatie studie was om de geldigheid van een vrij beschikbare smartphonetoepassing om vast klinisch worden gebruikt als objectief en kosteneffectieve manier van gebruik smartphonetechnologie voor kinematische ganganalyse in de klinische setting. Bestaande validatie studies die kinematische maatregelen met een smartphone applicatie onderzocht zijn beperkt en hebben geen dynamische kinematische maatregelen opgenomen tijdens het lopen in het sagittale vlak beoordeeld. Deze validatie studie is de eerste k…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors wish to thank all the participants who generously gave their time to participate in this study.
Materials
| 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 |
Riferimenti
- 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).
- 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).
- Jette, D. U., et al. Evidence-based practice: beliefs, attitudes, knowledge, and behaviors of physical therapists. Phys Ther. 83 (9), 786-805 (2003).
- 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).
- 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).
- Robinson, J. L., Smidt, G. L. Quantitative gait evaluation in the clinic. Phys Ther. 61 (3), 351-353 (1981).
- Krystkowiak, P., et al. Gait abnormalities induced by acquired bilateral pallidal lesions: a motion analysis study. J Neurol. 253 (5), 594-600 (2006).
- 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).
- Womersley, L., May, S. Sitting posture of subjects with postural backache. J Manipulative Physiol Ther. 29 (3), 213-218 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Krebs, D. E., Edelstein, J. E., Fishman, S. Reliability of observational kinamatic gait analysis. J Am Phys Ther Assoc. 65, 1027-1033 (1995).
- Martin, S. More than half of MDs under age 35 now using PDAs. Can. Med. Assoc. J. 169 (9), 952 (2003).
- Mosa, A. M., Yoo, I., Sheets, L. A Systematic Review of Healthcare Applications for Smartphones. BMC Med Inform Decis Mak. 12, (2012).
- Ferriero, G., et al. Reliability of a smartphone-based goniometer for knee joint goniometry. Int J Rehabil Res. 36 (2), 146-151 (2013).
- 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).
- 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. , (2014).
- 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).
- Boone, D. C., et al. Reliability of goniometric measurements. Phys Ther. 58 (11), 1355-1360 (1978).
- Bovens, A. M., van Baak, M. A., Vrencken, J. G., Wijnen, J. A., Verstappen, F. T. Variability and reliability of joint measurements. Am J Sports Med. 18 (1), 58-63 (1990).
