Movement Omskolering ved Real-time Tilbakemelding of Performance

Summary

Omskolering unormale bevegelsesmønstre etter skade eller sykdom er en viktig del av fysisk rehabilitering. Nylige fremskritt i teknologi har tillatt nøyaktig vurdering av bevegelse under en rekke oppgaver, med nær umiddelbar kvantifisering av resultatene. Dette gir nye muligheter for endring av feil bevegelsesmønstre i sanntid.

Abstract

Enhver endring av bevegelse – spesielt bevegelsesmønstre som har blitt finslipt over flere år – krever re-organisering av nevromuskulære mønstre ansvarlige for å lede bevegelsen ytelse. Denne motor læring kan bli forbedret gjennom en rekke metoder som benyttes i forskning og kliniske settinger likt. Generelt, verbal tilbakemelding av ytelse i sanntid eller kjennskap Resultatene etter bevegelse brukes vanligvis klinisk som et foreløpig middel instilling motorisk læring. Avhengig av pasientens preferanser og læringsstil, visuell tilbakemelding (for eksempel gjennom bruk av et speil eller forskjellige typer video) eller proprioseptive veiledning utnytte terapeut touch, blir brukt til å supplere verbal instruksjon fra terapeuten. Faktisk er en kombinasjon av disse formene for tilbakemeldinger vanlig i klinisk setting å lette motorisk læring og optimalisere resultater.

Laboratorie-basert, kvantitative bevegelseanalysen har vært en bærebjelke i forskningsmiljøer for å gi nøyaktig og objektiv analyse av en rekke bevegelser i friske og skadde bestander. Mens de faktiske mekanismer for å fange bevegelsene kan variere, alle gjeldende motion analysesystemer stole på evnen til å spore bevegelsene til kroppen segmenter og ledd og å bruke etablerte bevegelseslikningene å kvantifisere viktige bevegelsesmønstre. På grunn av begrensninger i innsamling og prosessering hastighet, analyse og beskrivelse av bevegelsene har tradisjonelt skjedd offline etter at en gitt testøkt.

Dette papiret vil markere en ny supplement til standard motion analyseteknikker som er avhengig av den nærmeste øyeblikkelig vurdering og kvantifisering av bevegelsesmønstre og visning av bestemte bevegelseskarakteristikker til pasienten under en bevegelsesanalyse økt. Som et resultat, kan denne nye teknikken gir en ny metode for tilbakemelding produksjonstid som har fordeler over dag brukes tilbakemeldinger metoder.

Introduction

Noen vesentlig endring i det nevromuskulære eller muskel strukturen i underekstremitet vil trolig ha en innvirkning på egenskapene til bevegelse og tilhørende fysisk funksjon. Følgelig er forbedring av fysisk funksjon en viktig utfallet av enhver rehabilitering intervensjon. Normal repetitive bevegelser som å gå er generelt styrt av motoriske programmer som inneholder den nødvendige kontroll som kreves for å aktivere muskler med riktig intensitet og timing ^1. Disse motor programmene er nødvendig for å bedre automaticity av bevegelse, og dermed redusere mengden av kontroll viet til bevegelse og tillater oppmerksomhet rettet til andre høyere nivå oppgaver. Imidlertid gitt rollen som motor programmer i bevegelse og det faktum at disse programmene er raffinert over flere år, endre bevegelse ytelse etter skade eller sykdom er en utfordrende venture.

Tradisjonelt, bevegelse omskolering interventioner er stemt predicated på å gi tilstrekkelig tilbakemelding av bevegelse ytelse for å sikre at den nye informasjonen blir innlemmet i det nye og utviklende motorisk programmet. Enkle, men effektive, tilnærminger inkluderer muntlig tilbakemelding med globale instruksjoner (for eksempel "bøye mer", "holde kneet rett") samt mekanismer for å gi visuell tilbakemelding for eksempel bruk av et speil eller videoopptaksenheter. Selv om disse indirekte strategiene er nyttig, spesielt i kliniske settinger med begrensede ressurser, er de begrenset av vanskeligheter med å gi diskrete og kvantifiserbare mål på bevegelse variabler. Som et resultat, vil supplere disse teknikkene med ytterligere mer direkte metoder for tilbakemelding sannsynlig forbedre motorens re-læring ønsket.

Det er mye aksept i forskning og klinisk samfunn som gir tilbakemelding av diskrete, målbare resultater av bevegelseskarakteristikker kan forbedre ytelsen i løpet av en bevegelse retraini ng intervensjon. For eksempel har momentant visuell eller auditiv tilbakemelding av muskelaktivering intensitet under elektromyografisk biofeedback enheter blir en bærebjelke i rehabilitering av bevegelse, spesielt hos personer med hjerneslag ^2-3, cerebral parese ⁴ eller kronisk hemiplegia ^5. I motsetning til dette har tilbakemeldinger av bevegelse kinematikk (felles og segment vinkler) vist seg å være mindre brukt på grunn av vanskeligheter med å vurdere og måle disse resultatene raskt og nøyaktig. Faktisk, selv om kvantitative, laboratorie-analyse av bevegelse fremtredende posisjon i biomekanikk forskning og har begynt å bli innlemmet i klinisk setting, er det store flertallet av bevegelsesanalyse bruk reservert for analyse etter testing. Men det er et økende antall studier i litteraturen som bruker ny teknologi for å gi tilbakemelding på gangart tiltak som et middel for å forbedre effektiviteten av bevegelse omskolering ^6.

ve_content "> En patologi som er under etterforskning for bruk av sanntids biofeedback evner integrert med standard motion analysesystemer er artrose (OA). Nyere studier har benyttet tilbakemeldinger i sanntid av ganglag kinematikk utformet spesielt for å redusere belastningen passerer gjennom kneleddet, kvantifiseres ved hjelp av eksterne kneet adduction øyeblikk -. en anerkjent risikofaktor for OA progresjon ⁷ For eksempel har studier benyttet sanntid biofeedback av magnitudes av låret vinkel ⁸ eller bagasjerommet vinkel ^9-10 Hunt et al ¹¹ gitt en. sanntids visning av bagasjerommet vinkel foran deltakerne under gange forsøk og viste evnen til å øke utstilt trunk lean innenfor en enkelt treningsøkt med ledsaget reduksjoner i kneet adduction øyeblikk magnitudes. I kontrast Barrios mfl. ⁸ gjennomført en åtte-session gangart omskolering intervensjon fokusert på å endre dynamisk frontal plan kneetvinkel under holdning og viste betydelige reduksjoner i kneet adduction øyeblikk verdier etter én måned intervensjon i forhold til baseline. Disse studiene, og lignende studier, har stolt på muligheten til å måle, analysere og vise variable av interesse for pasienten på en kontinuerlig basis. Denne spirende område av forskning har kliniske implikasjoner for pasienter med en rekke sykdommer som påvirker bevegelse egenskaper. Bruke eksempler kinematiske endringer relevante for artrose (OA) i kneet, er hensikten med denne artikkelen å beskrive metoder nødvendige for å utføre en bevegelse omskolering intervensjon ved hjelp sanntids biofeedback av vandre ytelse.

Protocol

1. System Forberedelse Tømme fangst volum av noe reflekterende materiale som kan observeres av kameraene. Dette reduserer sjansene for faktiske hud-baserte markører blir forvekslet med stillestående bakgrunn markører under bevegelsen testing og bedre nøyaktighet av økten. Kalibrere kameraene ved å sikte alle kameraer på stasjonære markører til faste stillinger innenfor laboratoriet. Utvide den statiske kalibrering til dynamiske bevegelser ved hjelp av bevegelige markører plassert på kjen…

Representative Results

Et eksempel fra et enkelt bevegelse omskolering sesjon vekt på økt sideveis trunk nedleggsvinkel hos en pasient med kne OA er vist i figur 2. Etter ca 15 min av trening med en kombinasjon av verbal og speil-baserte tilbakemelding på ytelse, ble pasienten utstyrt med real-time data om mengden av lateral bagasjerommet fleksjon. Trening med denne metoden fortsatt i ytterligere 10 min. Under normale (umodifisert) studier, viste pasienten en selvvalgt mengde lateral bagasjerommet lean ca 2 ° (se toppen a…

Discussion

Tilbakemeldinger i sanntid av ytelse under bevegelser som å gå kan være et verdifullt supplement til vanlige bevegelsesanalyse tilnærminger. Selv i sin relative barndom, vil forskning på spesifikke og diskret bevegelse modifikasjoner sikkert dra nytte av muligheten til å produsere den ønskede endringen med nøyaktighet og i sanntid. For eksempel, hvis pasienten krever en bestemt mengde bevegelse modifikasjon, kan dette beløpet måles og tilgjengelig under selve bevegelsen. Tilnærmingen presenteres her kan bruke…

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