मांसपेशी कार्यों का एक उद्देश्य उपाय विशेष रूप से बच्चों में चुनौतीपूर्ण है । एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध डिजिटल 3-डी सेंसर के आधार पर, एक बच्चे के अनुकूल गेमिंग परीक्षण नैदानिक परीक्षणों के लिए ऊपरी अंग समारोह का आकलन करने के लिए विकसित किया गया था ।
प्रगतिशील और अपरिवर्तनीय मांसपेशी शोष रीढ़ की हड्डी में मांसपेशियों शोष (SMA) और अन्य समान मांसपेशी विकार रोगों की विशेषता है । मांसपेशियों के कार्यों का उद्देश्य आकलन एक आवश्यक और महत्वपूर्ण है, हालांकि चुनौतीपूर्ण, सफल नैदानिक परीक्षणों के लिए शर्त । वर्तमान नैदानिक दर्ज़ा तराजू कुछ पूर्वनिर्धारित मोटे-दानेदार व्यक्तिगत मदों के लिए आंदोलन विषमता को नियंत्रित । Kinect 3-डी सेंसर एक कम लागत और पोर्टेबल गति संवेदन प्रौद्योगिकी कई चिकित्सा और अनुसंधान क्षेत्रों में लोगों के आंदोलन को पकड़ने और ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल के रूप में उभरा है । इस 3-डी सेंसर का उपयोग करके एक उपंयास दृष्टिकोण विकसित किया गया था और एक खेल की तरह परीक्षण के लिए SMA के साथ रोगियों के ऊपरी अंग समारोह को मापने के लिए तैयार किया गया था । प्रोटोटाइप परीक्षण संयुक्त आंदोलन की क्षमता लक्षित । जबकि एक आभासी दृश्य में बैठे, रोगी का विस्तार करने के लिए निर्देश दिया गया था, फ्लेक्स, और पूरी बांह उठा क्रम में पहुंचने के लिए और कुछ वस्तुओं जगह है । ऊपरी अंग आंदोलन के दोनों गाढ़ापन और spatiotemporal विशेषताओं को निकाला और विश्लेषण किया गया, उदा, कोहनी एक्सटेंशन और फ्लेक्स कोण, हाथ वेग, और त्वरण । पहला अध्ययन 18 ambulant SMA रोगियों और 19 आयु-और लिंग मिलान स्वस्थ नियंत्रण के एक छोटे पलटन शामिल थे । आर्म मूवमेंट का एक व्यापक विश्लेषण हासिल किया गया; हालांकि, समूहों के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर रोगी की क्षमता और परीक्षण कठिनाई के बेमेल के कारण पाया गया । इस अनुभव के आधार पर, वृद्धि की कठिनाइयों के साथ पहले खेल का एक संशोधित संस्करण से मिलकर परीक्षण का एक दूसरा संस्करण और मांसपेशियों धीरज लक्ष्यीकरण एक दूसरा खेल डिजाइन और कार्यांवित किया गया । अभी तक किसी भी रोगी समूह में नए टेस्ट का आयोजन नहीं किया गया है । हमारे काम 3-डी सेंसर की क्षमता इस तरह की मांसपेशी समारोह का आकलन करने में प्रदर्शन किया है और नैदानिक दर्ज़ा तराजू पूरक करने के लिए एक उद्देश्य दृष्टिकोण का सुझाव दिया ।
मांसपेशी समारोह के व्यापक आकलन कई neuromuscular रोगों में एक महत्वपूर्ण मूल्यांकन और सफल नैदानिक परीक्षणों के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है । नैदानिक रेटिंग तराजू एक मानकीकृत मूल्यांकन उपकरण के रूप में और एक अच्छी तरह से स्थापित परिणाम माप1के रूप में तेजी से उपयोग किया जाता है । हालांकि, वे चिकित्सकों के व्यक्तिपरक निर्णय पर भारी निर्भर करते है और यह अंतर-ॅातृ असंगतता2 या जेनरेट की गई संख्या के लिए अग्रणी रूपांतरों में परिणाम दे सकता है जो सटीक माप1के लिए मानदंड को पूरा नहीं करते हैं । इसके अलावा, कई neuromuscular रोगों मुख्यतः बच्चों को प्रभावित और इन दर्ज़ा तराजू के सबसे लंबा और उबाऊ हैं, जो अतिरिक्त चुनौतियों थोपना । एक neuromuscular रोग का एक उदाहरण रीढ़ की हड्डी में पेशी शोष (SMA) है, जो एक घातक neuromuscular रोग प्रगतिशील मांसपेशियों की कमजोरी की विशेषता है3. नैदानिक phenotypes पर निर्भर करता है, कुछ रोगियों व्हीलचेयर (प्रकार 2) के साथ रहते हैं, और कुछ खड़े हो सकते है और बेबस चल (प्रकार 3)4। वहाँ एक और अधिक संवेदनशील और उद्देश्य मूल्यांकन उपकरण के लिए संयुक्त आंदोलन रेंज, मांसपेशियों की ताकत, मांसपेशियों की थकान और इतने पर के संदर्भ में मांसपेशियों समारोह को मापने के लिए एक बढ़ती मांग है, ताकि रोग प्रगति और दवा प्रभावकारिता को ट्रैक करने के लिए.
गति संवेदन प्रौद्योगिकी के मामले में तेजी से प्रगति ने तुलनात्मक रूप से कम लागत पर आंदोलन विशेषताओं का विश्लेषण करना संभव बना दिया है, जिसके बीच में 3-डी सेंसर (Kinect) के मूल्य पर कब्जा करने में एक मार्कर मुक्त रास्ते में पूरे शरीर आंदोलन व्यापक रूप से जांच की गई है । एकीकृत अवरक्त संवेदक और कार्यान्वित मशीन सीखने एल्गोरिदम का उपयोग करके, ट्रैक किए गए व्यक्तियों के शरीर स्थानों शरीर के जोड़ों या सिर, गर्दन सहित अंक नामक 20 संरचनात्मक स्थलों के 3 आयामी पदों के माध्यम से आस्थगित कर रहे हैं, हाथ, कलाई, कोहनी, कंधे, रीढ़, कूल्हों, घुटनों, टखनों, और पैर5। लौकिक संकल्प 30 हर्ट्ज के लिए है, जो इस तरह के झटके के रूप में कुछ रोग मोटर लक्षणों के अलावा सबसे शारीरिक आंदोलन के लिए पर्याप्त है । 3-डी सेंसर की स्थानिक सटीकता बड़े पैमाने पर जमीन सत्य के साथ मान्य किया गया है6 या सोने के मानक, जो एक मार्कर-आधारित 3-आयामी गति विश्लेषण प्रणाली है7,8,9,10 ,11,12. अच्छी समवर्ती वैधता और reproducibility विभिन्न परीक्षणों से पता चला है, विशेष रूप से ललाट दृश्य12 से और सकल आंदोलनों के लिए7. आदेश में SMA के साथ बच्चों के लिए ऊपरी अंग समारोह का आकलन करने के लिए, हम डिजाइन और संयुक्त आंदोलन की क्षमता को मापने के लिए एक 3-डी संवेदक के आधार पर एक खेल की तरह परीक्षण लागू किया गया ।
प्रस्तावित Kinect आधारित मूल्यांकन पारंपरिक नैदानिक दर्ज़ा तराजू या परिष्कृत मार्कर आधारित वीडियो के संबंध में एक बच्चे के अनुकूल, कम लागत, और पोर्टेबल समाधान प्रदान करते हुए एक उद्देश्य और व्यापक आंदोलन विश्लेषण प्रदान की सिस्टम. एक गेमिंग परीक्षण के साथ कि कम 5 मिनट तक चली, एकाधिक शरीर अंक गहन एक ही समय में जांच की थी, और कई spatiotemporal और गाढ़ापन विशेषताओं वेग सहित उच्च सटीकता के साथ विश्लेषण किया गया, संयुक्त कोण, और इतने पर । पूरे सेट अप और प्रशिक्षण के प्रयासों को भी रेटिंग तराजू या वीडियो प्रणालियों की तुलना में बहुत कम मांग कर रहे थे ।
इस दृष्टिकोण में सबसे महत्वपूर्ण कदम परीक्षण डिजाइन किया गया था । अंतर्निहित आंदोलन के लक्षणों पर कब्जा करने के लिए, डिजाइन कार्य इसी क्षमता स्पेक्ट्रम कवर और फर्श या छत प्रभाव से बचने चाहिए । इस विशिष्ट संकेत के उदाहरण में, SMA की सामान्य शारीरिक लक्षण मांसपेशियों में कमजोरी, सीमित संयुक्त रेंज, मांसपेशियों में जकड़न, थकान, और इतने पर शामिल हैं । प्रस्तावित परीक्षण इन सीमित संयुक्त रेंज है, जो SMA प्रकार 2 रोगियों के लिए विशिष्ट था शामिल लक्षणों के लिए उपयुक्त है । दुर्भाग्य से, प्रोटोटाइप केवल SMA प्रकार 3 रोगियों भर्ती कि एक योजना बनाई अध्ययन में एक पहले प्रयास के रूप में ही परीक्षण किया गया था । के बाद से उन रोगियों की क्षमता क्या वर्तमान परीक्षण (छत प्रभाव) माप सकता से ऊपर थे, वांछित परिणाम प्राप्त नहीं किया जा सकता है । इस ambulant रोगी समूह के लिए, मांसपेशियों में थकान और शरीर हस्तांतरण एक बेहतर उपाय होगा ।
इस अनुभव के आधार पर, “अलमारी” खेल और एक अतिरिक्त “नाव-रोइंग” खेल का एक संशोधित संस्करण से मिलकर परीक्षण के एक दूसरे संस्करण डिजाइन किए गए थे । “अलमारी” खेल के संशोधित संस्करण तीन कठिनाई का स्तर है । पहले स्तर में, वस्तुओं शरीर के पास रखा इतना है कि इस विषय को पूरी तरह से हाथ है, जो कमजोर रोगी समूह है, जो केवल व्हीलचेयर में बैठ सकते है और पूरी तरह से समर्थन के बिना अपनी बाहों का विस्तार नहीं कर सकता लक्ष्य का विस्तार करने की जरूरत नहीं है । दूसरे स्तर में, वस्तुओं पूरे हाथ की लंबाई की दूरी पर रखा जाता है, जो रोगी समूह जो उठा और किसी भी समर्थन के बिना हथियारों का विस्तार कर सकते है लक्ष्य । सबसे कठिन स्तर में, वस्तुओं थोड़ा हाथ सीमा से बाहर रखा जाता है; इसलिए, विषय के लिए एक विस्तार के रूप में ऊपरी ट्रंक कदम की जरूरत है । तीसरे स्तर ambulant रोगी समूह जहां अक्षीय और समीपस्थ आंदोलन भी मापा जाता है लक्ष्य । खेल के पोजिशनिंग चरण के दौरान, विषय की बांह की लंबाई स्वचालित रूप से मापा जाता है और फिर निम्नलिखित खेल में वस्तुओं के स्थानों की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया; इसलिए, कठिनाई का स्तर स्वचालित रूप से व्यक्ति की क्षमता के लिए समायोजित कर रहे हैं । जब प्रत्येक व्यक्ति की क्षमता सीमा तक पहुंच गया है और वस्तुओं तक पहुंचा नहीं जा सकता है या रखा, स्तर या तो स्वचालित रूप से एक निश्चित समय के बाद या मैंयुअल रूप से ऑपरेटर द्वारा स्क्रीन पर “छोड़ें” बटन दबाकर छोड़ दिया जाएगा । “नाव-रोइंग” खेल मांसपेशियों धीरज लक्ष्य और यह 1 मिनट के लिए संभव के रूप में तेजी के रूप में एक हाथ रोलिंग आंदोलन दोहराने के लिए विषय की आवश्यकता है । एक भविष्य के अध्ययन में, दूसरे संस्करण SMA प्रकार 2 से रोगी स्पेक्ट्रम को कवर करने के लिए इरादा है 3, के बाद से कार्य पूर्ण बांह समारोह और सीमित अक्षीय आंदोलन के साथ रोगियों के लिए सीमित हाथ आंदोलन की क्षमता के साथ रोगियों की क्षमता को मापने ।
परीक्षण डिजाइन के दूसरी ओर फर्श प्रभाव के विचार है । सीमित स्थानिक और लौकिक संकल्प के कारण, 3-डी सेंसर केवल चलने, हाथ लहराते, और इतने पर जैसे सही सकल आंदोलनों पर कब्जा करने में सक्षम है । ठीक आंदोलन का पता लगाने के लिए, चित्रा दोहन या हाथ मोड़ सहित, मोबाइल फोन या कलाई पहनने योग्य के रूप में अधिक संवेदनशील डिजिटल उपकरणों की आवश्यकता है । के रूप में चर्चा की, इस तरह के एक आवेदन की सफलता के लिए कुंजी अंतर्निहित रोग लक्षण, उपकरण क्षमताओं और डिजाइन कार्य के बीच सही मैच का निर्माण करने के लिए है ।
परीक्षण डिजाइन के दौरान कुछ अंय विचार आयु समूह, सीखने के प्रभाव, भाषाओं, और इतने पर शामिल हैं । चूंकि SMA मुख्य रूप से बच्चों को प्रभावित करता है, परीक्षण एक आकर्षक gamification विशेषता को बनाए रखते हुए यथासंभव सरल और स्पष्ट होना चाहिए । हमारे डिजाइन में कार्टून के आंकड़े और हाथ से तैयार की गई वस्तुओं का इस्तेमाल किया गया । इस कार्य में स्व-ड्रेसिंग व्यवहार की नकल की जाती है जो आमतौर पर दो या तीन वर्ष की आयु के बाद बच्चों द्वारा अधिग्रहीत की जाती है । आंदोलनों सरल ऐसे रखा गया है कि विषयों को समझते है और एक छोटी प्रशिक्षण चरण और सीखने के प्रभाव के बाद परीक्षण कर सकता है, जो मापा और हमारे पिछले प्रकाशन में चर्चा की थी बचा लिया गया13।
परीक्षण प्रोटोकॉल और डेटा विश्लेषण प्रदर्शन करते समय, कुछ समस्याएँ अन्य 3-डी सेंसर अनुप्रयोगों के लिए इसी तरह उत्पन्न हो सकता है । इन मुद्दों धूप हस्तक्षेप, विशेष कपड़े, दृश्य के क्षेत्र में एक से अधिक विषय, और अनियमित नमूना समय शामिल हैं । हमें एक ऐसा मामला मिला, जहां काले कपड़ों में एक विषय का पता नहीं चल पाया था 3-डी सेंसर से सनी के कमरे में जब भी विषय नहीं था तो सीधे धूप में निकल गया । जब एक से अधिक विषय प्रकट होता है और देखने के क्षेत्र से गायब हो जाता है, पता लगाया कंकाल के लिए आईडी नंबर के काम कूद सकता है, जो विश्लेषण बोझ । हालांकि 3-डी सेंसर सिद्धांत में 30 हर्ट्ज की आवृत्ति पर संकेत outputs, वास्तविक उत्पादन १०० ms के लिए अंतराल हो सकता है. इसलिए, यह ट्रैक और टाइमस्टैम्प का निर्यात करने के लिए महत्वपूर्ण है.
हमारा पहला परीक्षण 3-डी सेंसर, जो वर्तमान में एक दूसरे संस्करण द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है के पहले संस्करण पर प्रदर्शन किया गया था, और हमारे संशोधित संस्करण इस दूसरे संस्करण के आधार पर लागू है । संस्करणों के बीच, अंतर्निहित ड्राइवर्स भिंन हैं, और अनुप्रयोग इंटरफ़ेस (API) भी बदल गया है । अनुप्रयोग माइग्रेट करते समय कोई अंय महत्वपूर्ण अंतर नहीं हैं । चूंकि दोनों आवेदन संस्करण लेखकों द्वारा अनुरोध पर स्वतंत्र रूप से प्रदान की जा सकती है और सेंसर ड्राइवरों Kinect वेबसाइट से डाउनलोड किया जा सकता है, यह उपयोगकर्ता के लिए कोई चिंता नहीं है ।
3-डी सेंसर का उपयोग कर, हम एक अभिनव, मात्रात्मक, और उद्देश्य ऊपरी उग्रवाद समारोह मूल्यांकन उपकरण बच्चों के अनुकूल खेल की तरह प्रौद्योगिकी को शामिल विकसित किया है । व्यवहार्यता का पता लगाया और विश्लेषण किया गया था । हमारा काम आंदोलन के आकलन के लिए एक वैकल्पिक और पूरक दृष्टिकोण के रूप में 3 डी सेंसर की क्षमता शक्ति का प्रदर्शन किया ।
The authors have nothing to disclose.
हम इस पांडुलिपि को ठीक करने के लिए परीक्षण प्रदर्शन और लौरा अगुइयार में भाग लेने के लिए Bastian Strahm धंयवाद ।
Microsoft Kinect for Windows v1 sensor | Microsoft | N/A | The first version of the test was developed on Kinect sensor v1 which is not sold any more. But the second version was developed on the Kinect sensor v2 which can be tested in a similar way by using Microsoft Kinect for Windows v2 sensor (GT3-00003) together with Microsoft Kinect Adapter (9J7-00009) |
DELL XPS 2720 All-In-One PC with windows 8 operating system, 16G RAM, Intel Core i7 and 64-bits | DELL | N/A | In our setup, a All-in-one computer was used, but in fact any laptop or computer which fullfills the following requirements and a big screen for the subjects to see will work: windows 8 or higher operating system; 64-bit processor; dual-core 3.2 GHz or faster processor; dedicated USB 3.0 bus; 2 GB RAM |