与腰痛相关的生物力学变化:康复中运动模式评估和治疗评估的创新工具

摘要

这项研究显示了一种创新工具在评估和治疗腰痛 （LBP） 患者生物力学改变方面的作用。3 例 LBP 患者在评估后表现出疼痛强度和功能独立性改善。该技术有助于制定量身定制的康复策略，为个性化干预提供对 LBP 生物力学的见解。

摘要

腰痛 （LBP） 是一种非常普遍的疾病，通常与生物力学改变有关。运动模式评估在 LBP 患者的康复管理中发挥作用;然而，在常规临床环境中进行精确评估是具有挑战性的。因此，本研究旨在通过开发和应用名为 CameraLab 的创新评估工具来评估与 LBP 相关的生物力学改变。通过视频分析系统评估 LBP 患者。运动模式评估工具包括一个触摸屏界面和四个高速摄像头，可在运动评估期间实时采集数据。摄像头捕捉动态运动，有助于彻底检查运动功能。视频分析软件应用程序用于精确的角度评估和关节跟踪。对 3 例 LBP 患者进行了评估，在疼痛强度、功能独立性和整体健康状况方面显示出积极的结果。先进技术的整合突出了运动模式的改变，并有助于制定量身定制的康复策略。该研究提供了向精准康复的范式转变。这种创新方法为与 LBP 相关的生物力学变化提供了有价值的见解，促进了临床医生的更深入理解，并为 LBP 管理中的有效个性化干预铺平了道路。

引言

腰痛 （LBP） 是一种复杂而普遍的肌肉骨骼疾病，严重影响身体机能和健康相关生活质量 （HR-QoL）^1,2。LBP 是一个日益严重的全球公共卫生问题，一直被列为导致残疾和日常生活功能受限的主要原因。根据 2021 年全球疾病负担 （GBD） 研究，LBP 的患病率正在增加，估计 2020 年全球有近 6.19 亿人。该研究强调，LBP 占残疾生活年限的很大一部分，患病率主要在 45 至 64 岁的个体中观察到³。由于人口老龄化，预计其患病率在未来几十年内会上升，而越来越多的研究目前集中在改善这种情况管理的创新方法上 ^4,5,6。2019 年 GBD 分析进一步证实了这些发现，表明 LBP 在世界多个地区仍然是一种普遍病症，对 HR-QoL⁷ 有很大影响。预测表明，如果不进行有效干预，LBP 的患病率和负担将继续增长，因此需要全面的全球预防和管理方法 ^3,7。

虽然最佳治疗策略通常基于 LBP 的精确病理生理学，但已经提出了不同的治疗方法来解决这种致残状况的多方面管理 8,9,10,11,12。WHO 康复指南为全球康复实践提供了一个全面的框架，强调了它们在管理慢性 LBP¹³ 中的关键作用。这些指南强调了对患者采取综合和个性化方法的必要性，以解决慢性疼痛管理的生物心理社会方面。这涉及多学科医疗保健专业人员之间的协调努力，以提供基于科学证据并根据每位患者的个体需求量身定制的非手术干预措施。全面的方法对于减少 LBP 患者的护理可变性、提高生活质量和改善总体结局至关重要。该指南还强调了康复服务中可及性和公平性的重要性，确保干预措施在不同情况下是可行和可接受的，从而支持全民健康覆盖并改善全球公共卫生¹³。

在这种情况下，有趣的是，LBP 患者经常以关键的生物力学变化为特征，这些变化应该得到精确解决，以实现有效的康复方法 14,15,16。这些改变可能包括脊柱对齐偏差¹⁷、肌肉失衡¹⁸、关节僵硬或过度活动¹⁹、异常运动模式²⁰、肌肉激活不对称¹² 和神经肌肉控制受损^21,22。因此，识别和解决这些特定的生物力学变化对于定制康复计划以针对导致 LBP 的潜在机制和促进最佳恢复结果至关重要^23,24。

在这种情况下，运动模式的评估方法可能包括运动惯性传感器、测力台、标准化观察测试和定性观察标准 25,26,27,28,29,30。运动惯性传感器虽然具有便携性和易用性，但存在主要与数据准确性和可靠性相关的限制。它们的测量可能会受到传感器漂移、方向误差和信号噪声的影响，从而导致运动分析不准确²⁹。此外，运动惯性传感器准确评估复杂运动模式的能力可能有限，尤其是在动态活动中，包括快速运动或方向变化²⁰。测力台虽然对于量化运动过程中的地面反作用力和动力学很有价值，但其空间和时间分辨率存在局限性³⁰。它们可能不提供有关运动质量或运动模式的详细信息，并且主要侧重于评估施加在地面上的力，而不是运动模式³⁰。另一方面，定性观察标准虽然有助于捕捉运动的定性方面，但缺乏标准化，并且在缺乏标准化和可靠性的观察者之间可能会有所不同^27,28。有趣的是，van Dijk 等人最近的综述²⁰ 强调，只有运动质量的特定领域（例如运动范围 （ROM） 和门分析）才能通过客观方法在 LBP 患者中进行有效评估，并且与一般人群存在显着差异。

因此，缺乏客观和可量化的运动评估方法，并且一些挑战仍然影响着 LBP²⁰ 患者的干预和监测过程。此外，将这些工具有效整合到常规临床实践中的障碍进一步改善了与有效解决 LBP 疾病相关的挑战。

综上所述，这些证据表明，关于旨在评估功能锻炼期间运动质量的数字工具的知识仍然存在很大差距。此外，将精确的运动评估分析整合到康复过程中的影响尚未完全确定。

因此，我们在这里展示了一个介绍 CameraLab 系统的病例系列，这是一种创新的数字解决方案，可提供有关 LBP 患者运动模式分析的客观数据。在某些情况下，X 射线的仪器检查几乎没有关于 LBP 患者康复影响的指示。在这种情况下，带有动作捕捉的功能评估可以填补这一空白并为康复需求提供答案³¹。在本病例系列中，我们展示了将创新评估工具有效整合到 LBP 患者的综合康复管理中，强调了通过该技术解决方案实现的功能和客观数据，以提高 LBP 患者临床康复实践的准确性和有效性。

研究方案

在数据收集之前，向所有纳入的患者提供了一份知情同意书以供审查和签署，确保他们理解并同意参与研究。研究人员在所有研究程序中都授予患者的隐私，并且他们遵守赫尔辛基宣言³² 中概述的道德原则。

1. CameraLab 设置的组织

1. 打开交互式监视器的触摸屏，即视频分析系统的中央控制中心（有关详细信息，请参见 图 1 ），然后按下电源按钮。
2. 四个高速相机的位置，根据 图 2 中指示的距离。
3. 将四个摄像头连接到交互式监视器:将网线插入相应的门。
4. 启动相机界面以实时查看图像。单击图标 视频分析系统 打开软件。

2. 初次患者访谈

1. 提供知情同意书以供审查和签名。
2. 收集并记下 agraphic 和 anthropometric 数据。
3. 根据 图 2 中指示的距离，将患者放置在视频分析系统的中心，四个高速摄像头距离患者 3 m。

3. 根据当前指南使用功能运动筛 （FMS） 进行评估^33,34

1. 让患者进行热身。
   1. 低强度骑行:让患者在保持座椅高度的同时踩踏板，以便轻松实现膝关节 0° 伸展。调整阻力以防止在 12 分钟内疲劳。
   2. 下肢伸展运动:让患者仰卧。让患者一次将一条大腿抱在胸前，双手紧握在胸前。然后，在每条腿上进行 3 组，每组 10 次重复膝关节伸展。
   3. 核心激活:指导患者从仰卧位开始，臀部弯曲，双脚平放在地面上。要求患者进行 15 次髋关节伸展，达到鼻梁位置 3 组，两组之间休息 15 秒。
2. 根据 FMS 指南^33,34，为患者进行 FMS 测试（摄像头关闭），包括深蹲、跨栏步、直列弓步、肩部活动度、主动直腿抬高、躯干稳定性俯卧撑和旋转稳定性。

4. 系统采集

1. 要求患者进行两次不同的动作重复，以获得对测试的运动模式的信心。随后，要求患者进行 2 次使用创新评估工具记录的试验。包括下面提到的动作。
   1. 前蹲，无手:让患者将双脚分开与肩同宽，并与矢状面对齐，以占据起始位置。让患者将手臂向前伸展，并在手臂上放置一根杆。然后，要求患者尽可能下降到深蹲姿势，同时保持躯干直立，保持脚后跟和杠铃就位。保持向下位置数到 1，然后返回到起始位置。
   2. 下半身运动控制屏幕 （LB-MCS）（每侧）:要求患者采取该姿势，双臂向前伸展，仅站在被评估一侧的脚上，保持对侧下肢膝盖伸展，脚不放在地面上。然后，要求患者尽可能下降到深蹲位置，同时保持躯干直立，脚放在原位。按住该位置数到 1，然后返回到起始位置。
2. 按 Start 开始 按钮开始录制。系统开始数据采集，直到练习结束。
3. 按 Stop 停止数据采集。系统提供了一个存储在特定文件夹中的视频文件。

5. 交互式显示器上的数据分析

1. 使用录制的视频在交互式监护仪上创建患者的文件夹:右键单击桌面以打开 Desktop 菜单，选择 New Folder，键入新文件夹的名称，然后按 Return 键。
2. 打开选定的视频（右侧前蹲无手和 LB-MCS，左侧 LB-MCS）。
   1. 对于前蹲，无手部试验，请遵循步骤 5.2.1.1-5.2.1.8。
      1. 从横向视图中生成的视频中选择最大下降点处的帧。
      2. 双击启动用于图像分析的视频注释工具 Own 图标。
      3. 将框架插入到报表中。
      4. 通过触摸交互式显示器并绘制肢体和躯干轴的骨架，选择外侧框架中的关节（肩部、臀部、膝盖和踝部）（参见 图 4）。视频注释工具会自动给出目标角度（髋部和膝盖）。
      5. 根据步骤 5.2.1.6-5.2.1.7 中的截止值（见 表 1）给出分数。
      6. 下肢控制评分:如果髋足轴与膝盖位于髋足轴内侧的髌骨不匹配，则给 0 分，如果髋足轴在外侧与髌骨匹配，则给 1 分，如果髋足轴在内侧与髌骨匹配，则给 2 分。
      7. 运动策略分数。如果膝关节主动屈曲> 110°，髋关节屈曲> 100°，则给 0 分，如果膝关节主动屈曲> 110° 或髋关节屈曲> 100°，给 1 分，如果膝关节主动屈曲≤ 110°，髋关节屈曲≤ 100°，给 2 分。
      8. 将下肢控制分数和运动策略分数相加，以计算总行分数。
   2. 对于右侧和左侧的 LB-MCS，请遵循步骤 5.2.2.1-5.2.2.11。
      1. 从横向和正面视图中生成的视频中选择最大下降点的帧。
      2. 双击启动用于图像分析的视频注释工具 Own 图标。
      3. 将框架插入到报表中。
      4. 通过触摸交互式显示器并绘制肢体和躯干轴的骨架，选择额架中的关节（地板上一侧的躯干轴、臀部和脚踝）（见 图 5）。
      5. 通过触摸交互式显示器并绘制肢体和躯干轴的骨架，选择外侧框架中的关节（肩部、臀部、膝盖和踝部）（参见 图 5）。视频注释工具会自动给出目标角度（髋部和膝盖）。
      6. 根据步骤 5.2.2.8-5.2.2.10 中的截止值（见 表 1）给出分数。
      7. 下肢控制评分:如果髋足轴与膝盖位于髋足轴内侧的髌骨不匹配，则给 0 分，如果髋足轴在外侧与髌骨匹配，则给 1 分，如果髋足轴在内侧与髌骨匹配，则给 2 分。
      8. 骨盆倾斜评分:如果骨盆角与水平面相比倾斜≥ 15°，则给 0 分，如果骨盆角相对于水平面倾斜 10°-15°，则给 1 分，如果骨盆角相对于水平面倾斜≤ 10°，则给 2 分。
      9. 主干控制分数:如果柱段与垂直平面的偏差≥ 15°，则给 0 分，如果柱段与垂直平面的偏差在 10°-15° 之间，则给 1 分，如果柱段与垂直平面的偏差≤ 10°，则给 2 分。
      10. 运动策略分数。如果主动膝关节屈曲> 110°，髋关节屈曲> 100°，则给 0 分，如果主动膝关节屈曲> 110° 或髋关节屈曲> 100°，给 1 分，如果主动膝关节屈曲≤ 110°，髋关节屈曲≤ 100°，则给 2 分。
      11. 计算总划船分数，即下肢控制分数、骨盆倾斜分数、躯干控制分数和运动策略分数的总和。
3. 处理适应症并将测试结果返回给患者。

图 1 显示了该协议的示意图。

图 1:协议的示意图。 该图说明了研究方案的分步过程。 请单击此处查看此图的较大版本。

结果

研究设计与道德
本手稿是按照病例报告 （CARE） 结构和报告指南编写的，CARE 检查表可作为 补充文件 1 获得。符合条件的受试者是 18 至 60 岁的 LBP 男性和女性，他们接受物理治疗以改善病情并恢复没有持续不适和疼痛的日常生活，这些不适和痛苦会妨碍 ADL 的正常表现。

参与者的纳入标准是: a） 任何类型的 LBP 患者;b） 数字速率量表 （NRS） 牵涉痛小于 4/10;c） 已经完成标准康复周期并被转介进行进一步康复周期以改善运动功能的患者;d） 患者必须能够进行深蹲运动并控制髋关节铰链运动。患者的排除标准是: a） 可能妨碍测试的身体限制;b） 既往椎骨骨折;c） 体重指数 （BMI） 为 30 或更高。

该前瞻性病例系列包括 3 名患者，并由一个多学科团队进行评估，该团队包括一名专门从事物理和康复医学的专家医生和一名在 LBP 管理方面拥有多年专业知识的物理治疗师。患者受 LBP 影响，病因不同，在标准康复计划后进行评估，视频分析系统和标准评估结果包括数字评定量表 （NRS）³⁵;简短的 12 项健康调查 （SF-12）³⁶，罗兰莫里斯残疾问卷 （RM）³⁷;坦帕运动恐惧症量表 （TSK）³⁸。最初为运动员开发的功能性运动筛查 （FMS） 测试可以有效地应用于评估运动限制并指导物理治疗干预，强调对 LBP 患者（甚至是患有脊柱侧弯和细胞姿势等疾病的患者）进行运动和基于运动的方法，突出他们提高功能性运动能力的潜力，减轻疼痛症状，并促进整体健康。正如 Alkhathami 等人 ³⁹ 的研究报告的那样，该工具能够区分患有和不患有 LBP 的个体。这项研究的作者最后指出，对于医生来说，这可能是一个有用的测试，用于评估腰痛患者的行动受限和评估个人的运动质量。此外，其他研究报告了 FMS 测试和 LBP 之间在评估身体机能方面可能存在的相关性^40,41。

软件和硬件
评估和治疗生物力学改变的创新工具是一种专为全面运动分析而设计的技术系统，由一个触摸屏界面和四个专为临床环境量身定制的高速摄像头组成。它通过为临床医生提供用户友好、便携且经济高效的解决方案来解决传统运动分析工具的局限性。

运动分析系统利用强大的软件套件来实现全面的运动分析⁴²，专为临床环境量身定制。这种运动模式评估工具代表了临床运动分析领域的突破性创新，提供了一种用户友好、便携且经济实惠的解决方案，这是以前没有的版本。与依赖复杂软件和专用硬件的现有系统不同，此处描述的评估工具简化了分析过程，使其可供更广泛的临床医生使用。

该套件包括三个关键组件:（i） Kinovea:移动分析，（ii） Synology Surveillance Station:高效视频管理，以及 （iii） ApowerREC:屏幕捕获和注释。

Kinovea，一种在生物力学和运动科学研究中广泛使用的视频分析软件。它允许评估关节角度，使临床医生能够精确测量和分析患者的运动。它的界面，加上用于关节跟踪、测量和可视化的高级功能，使其成为深入研究人类运动复杂性的合适资产。无论是在运动生物力学、临床评估还是研究环境中，这款视频分析软件都有助于精确评估关节角度和运动动力学。在软件套件中，Kinovea 用于:（i） 关节角度评估:精确测量运动过程中各种关节的角度。（ii） 运动模式分析:识别导致疼痛或不适的特定运动模式，并监测治疗进展。（iii） 患者反馈:向患者直观地展示运动模式，以增强他们对康复的理解和参与度。

Synology Surveillance Station 是一个视频管理系统 （VMS），可将 Synology 网络附加存储 （NAS） 设备转换为集中式监控解决方案。在软件套件中，Surveillance Station 在管理系统的高速摄像机拍摄的视频方面发挥着关键作用。其功能包括:（i） 实时监测:在评估过程中通过视频源实时观察患者的运动。（ii） 视频播放和分析:重播录制的视频，以更彻底地检查运动模式。（iii） 用户管理和权限:控制授权用户对视频和分析功能的访问。

ApowerREC 用于在分析会话期间捕获和注释屏幕活动。其功能包括:（i） 屏幕录制:在运动分析会话期间以每秒 10 帧的频率捕获屏幕活动。（ii） 注释功能:为录制的视频添加注释、绘图和注释，以增强通信和文档记录。（iii） 录音共享:轻松与同事或患者共享屏幕录像。结合在一起，该软件套件为临床环境中的运动分析提供了潜在的解决方案。

图 2:用于患者运动分析的系统配置。 该图显示了系统的设置，包括运动分析期间摄像头和患者的定位。 请单击此处查看此图的较大版本。

硬件由交互式监视器组成，如图 2 所示。它充当中央控制枢纽，允许在运动评估过程中进行交互和数据采集。这四个高速摄像机（图 2）是运动捕捉和分析系统的组成部分，用于捕捉实时动态运动。这些摄像头可以记录精确的运动序列，确保彻底检查患者的运动功能。 图 3 显示了运动分析设置的示意图。

图 3:原理图表示。 设置的示意图，突出显示高速摄像机的放置 （C） 和患者的初始定位 （P）。C: 高速相机;P:患者的起始位置。 请单击此处查看此图的较大版本。

患者被放置在中心，周围环绕着四个高速摄像头，这些摄像头战略性地放置在距离患者 3 m 的位置，以捕捉全面的视图。触摸屏界面作为控制中心，可在评估过程中实现无缝交互和实时数据采集。这种配置确保了对动态运动的全面和详细记录，从而能够对临床环境中的运动功能进行全面分析，特别是与 LBP 等疾病相关。

使用功能性运动屏幕 （FMS） 进行评估
功能性运动筛查 （FMS） 是一种用于评估运动模式和识别身体表现中潜在功能障碍或限制的系统⁴³。它包括一系列测试，旨在评估基本的运动模式和不对称性，有助于预防损伤和表现优化⁴³。虽然 FMS 不是针对 LBP 患者的特异性测试，但该测试是评估个体功能性运动能力的有效工具。虽然 FMS 测试最初是为运动员开发的，但它们对基本运动模式的关注可能与 LBP 患者有关，其中受损的运动模式与疼痛强度和功能表现密切相关 14,15,16。图 4 显示了有关 FMS 测试的更多详细信息，包括数字和彩色最终分数。

图 4:FMS 测试数据收集示例。 该图显示了 FMS 测试期间的数据收集示例，显示了测试的每个单点。 请单击此处查看此图的较大版本。

正如 FMS 报告的那样，绿色的"红绿灯"表示这些练习不会挑战功能失调的运动模式。这些练习可以在日常生活活动或培训课程中安全使用。黄色的"红绿灯"表明运动模式是正确的，但它显示两肢之间的不对称。因此，建议在编程时谨慎。红色的"红绿灯"标识了这些运动模式执行中的功能障碍，建议在编程中避免此类运动，因为它们需要训练程序⁴³。分配给最终分数的颜色代码对随后的项目规划具有重要意义（表 2）。

评估工具用于在 FMS 测试期间精确评估运动模式。它是在从摄像机投射实时图像的大垫子前进行的。视频分析被认为是完成运动质量调查和评估运动执行策略的基础。

更详细地说，评估的练习如下:
前 squat， 没有手:第一个视频分析的动作是下蹲（两条腿的运动），杆的前定位。这个动作评估了受试者如何在两条腿的情况下进行下蹲运动，而不受我们在 FMS 评估部分评估深蹲时所具有的"头顶"位置的限制。之所以选择这个动作，是因为这种运动模式可以追溯到各种日常动作，例如从地上捡起物体、坐下和从椅子或沙发上站起来等，因此学习和了解受试者如何在日常生活中进行这种运动是必不可少的。详细地说，对这个运动的分析涉及两个主要调查标准的评估:下肢控制（正面）和所使用的运动策略（侧面）。有关更多详细信息，请参见 图 5 。

图 5:从正面和侧面视图评估的前蹲（无手）示例，以及相应的行分数。 该图显示了从正面和侧视图评估的前蹲（无手）运动，以及相应的运动质量评分。 请单击此处查看此图的较大版本。

通过追踪足部中心和髂前上棘 （ASIS） 之间的轴线来评估下肢控制，以识别和量化膝关节中动态外翻的存在。使用侧位摄像头图像进行的分析分析了膝盖和髋关节上产生的屈曲角度，确定所使用的策略是否正确且数量充足。

下半身运动控制屏幕 （LB-MCS）:第二次和第三次测试是每侧的单腿深蹲（单腿运动）。有关更多详细信息，请参见图 6。对这种运动的分析使我们能够评估单腿情况下的主体行为。单腿运动模式的控制在日常生活活动的动态动作中具有至关重要的意义，例如上下楼梯，例如克服障碍、快速行走，甚至在单腿姿势连续交替的地方跑步。

图 6:从正面和侧面分析的下半身 MCS，以及相应的行分数。 该图显示了从正面和侧面评估的下半身 MCS 运动，并对运动质量进行了相应的评分。 请单击此处查看此图的较大版本。

除了分析下肢控制和运动策略外，该测试还允许通过分析 ASIS 相对于水平之间发生的倾斜角来评估骨盆控制和 2） 通过检查 ASIS 中点和颈静脉窝之间的倾斜角度来评估骨盆控制和 2） 躯干控制。

每个动作都经过三次单独的评估，选择行分数最高的动作（见 表 1）包含在最终报告中以计算总分。从最大下降点的侧视图和正面视图中生成的视频中获得一帧。

表 1:CameraLab 测试行评分标准。 下表概述了用于对使用评估工具进行的运动评估进行评分的标准，详细说明了应用的参数和评分指标。 请点击此处下载此表格。

报告的最后一页提供了有关分析和结果的信息。它还包括通过重新学习运动模式课程或分析课程对训练计划期间的编程活动提供建议。在培训计划中，重新学习运动模式课程主要集中在认知、联想和自动化阶段，通过对正确的功能障碍运动进行视觉生物反馈，而在分析课程中，执行更繁重的工作量以进行功能性运动的一般强化、柔韧性和 ROM 恢复。

重新学习运动模式课程
功能失调的运动模式通过经历"运动学习"的三个渐进阶段，以特定的再学习课程为目标⁴⁴。

认知阶段包括识别功能失调的运动模式，将完整的运动分解成更小的部分，并通过系统提供的不同形式的反馈（包括视觉、空间和语言反馈）来纠正这些模式。

联想阶段:与功能失调的动作相比，促进对正确动作的意识，实施自我纠正。作者逐渐减少视觉、语言和空间反馈，引导患者学习新的正确运动模式。

自动化阶段:患者执行路径内研究、分析和纠正的基本动作，没有任何类型的视觉、空间或语言反馈，要求在态度功能障碍的情况下进行自我纠正，即使在双重任务情况下或具有破坏性元素和/或功能过载的情况下也要执行这些动作。

分析会话
它们被用来发展所有与条件运动技能最相似的练习，例如力量、柔韧性以及肌肉和心血管阻力。这种类型的会议对于提高测试的行分和总分也至关重要，因为测试中分析的一些动作需要特定肌肉群（如臀大肌）、属于运动后链的肌肉（如腘绳肌）或核心肌肉（如腹部）的基本力量和柔韧性（横向， 直肌、斜肌等）、 背阔肌、腰椎、内收肌等需要通过分析练习来对抗阻力和进行性超负荷。

考虑重新学习运动模式会话和分析会话的确定采用哪种策略的算法 （表 2） 取决于哪些 FMS 动作被评为红灯，哪些视频分析标准将行分分级≤ 1。

表 2:确定要采用的策略的算法。 下表显示了用于根据 FMS 运动评分和视频分析标准选择干预策略的决策算法，指导在重新学习运动模式会话和分析会话之间进行选择。 请点击此处下载此表格。

一旦这个过程完成，就可以通过动作捕捉系统进行的后续测试来分析、验证和量化患者在此过程中巩固的改进。

案例展示
案例 1 - 患者 ID:AM
一名 18 岁白人男性，一名体重指数为 26.8 kg/m² 的专业学生，表现为腰谐波结构性右凸脊柱侧凸。患者报告长时间坐着后慢性发作 LBP，病史以既往非手术治疗的严重脊柱侧凸（睡衣 4 年）显着。患者表示，慢性疼痛已经存在了一年多。他的身体活动水平测量为 36 MET/周。 表 3 总结了患者的基线特征。

在初步检查期间，他报告说除了长时间坐着时，疼痛很小。体格检查显示前链和后链的柔韧性有限，肩部、胸肩带和臀部的主动活动受限证明了这一点。患者在就诊前有标准康复史。基线评估 （T0） 显示他的 NRS 评分为 4，SF-12 身体成分总结 （PCS） 为 25.8，SF-12 心理成分总结 （MCS） 为 46.2，RM 为 4，TSK 为 36（更多详细信息见 表 4 ）。在综合患者评估中实施了动作捕捉系统的评估，以表征患者的运动模式和生物力学。评估显示 FMS 总分 （9/21） 受损，肩部活动度 （1/3 分）、主动直腿抬高 （1/3 分）、躯干稳定性俯卧撑 （1/3 分）、旋转稳定性 （1/3 分）、下肢控制 （4/6 分）、躯干控制 （3/4 分） 和运动策略 （2/6 分）。有关更多详细信息，请参阅 表 5 。

因此，患者开始了标准的康复干预，旨在减轻疼痛、解决炎症症状和实现特定肌肉的力量恢复。更详细地说，患者进行了 12 次康复干预，每次持续 1 小时，每周进行 3 天，重点是综合方法。治疗课程包括热身，让身体为运动做好准备，并减少受影响区域的僵硬。热身后，患者进行了一系列有针对性的锻炼，旨在加强核心肌肉、柔韧性和活动性锻炼。在整个康复计划中强调姿势矫正技术，以促进脊柱的正确对齐并减少受影响区域的压力。患者接受了人体工程学原理的教育，并学习了在坐着、站着和其他日常生活活动中保持最佳姿势的策略。

使用来自系统的视觉反馈，通过生物反馈和运动控制训练实施了标准的康复方法。这项技术使患者能够实时观察他们的运动模式并进行调整以改善姿势和对齐。通过指导练习和重复，患者对自己的身体力学有了更深入的认识，并学会了更高效地执行动作。

康复干预 （T1） 后，观察到所有结果指标的一致改善，表明患者病情取得积极进展。NRS 评分降至 2，SF-12-PCS 升至 41.0，MCS 升至 62.4。此外，RM 评分降至 1 分，TSK 评分降至 25 分，反映了疼痛程度、HR-QoL、残疾和对运动恐惧的改善。此外，评估显示与基线相比，各种运动参数都有显着增强。具体来说，在深蹲、跨栏步、直列弓步、肩部活动度、主动直腿抬高、躯干稳定性俯卧撑、旋转稳定性、下肢控制、骨盆倾斜、躯干控制和运动策略评估方面观察到改善。 表 5 显示了有关每个评估测试分数的更多详细信息。

案例 2 - 患者 ID:DB
一名 38 岁的白人男性，专业上班族，体重指数为 21.9 kg/m²，在显微椎间盘切除术 L4-L5 后引起我们的注意。手术前，他报告照射至小腿时疼痛为 NRS 的 6/10，左大腿和左腿感觉异常，左侧 Lasegue 征阳性，无法进行常见功能活动。患者报告经历了 8 个月的疼痛。手术前，他接受了疼痛治疗、针灸、按摩疗法和 TENS。

遵循标准的康复计划，术后 64 天，患者报告无疼痛、照射或下肢前后链柔韧性受限。他报告说，在日常生活活动中，右下肢占主导地位，这种活动受到左侧运动的恐惧。在肌肉激活的分析请求 （腹横肌、腹直肌以及腹内斜肌和腹外斜肌） 中，用肌肉稳定躯干的能力很好，但在功能需求期间无法保持稳定。

基线评估显示，他的 NRS 评分为 3，SF-12 PCS 为 47.5，SF-12 MCS 为 51.3，RM 为 5，TSK 为 16（更多详细信息见 表 4 ）。在综合患者评估中实施了动作捕捉系统的评估，以表征患者的运动模式和生物力学。评估显示 FMS 总分 （10/21） 受损，深蹲 （1/3 分）、肩部活动度 （2/3 分）、主动直腿抬高 （0/3 分）、骨盆倾斜 （3/4 分） 和运动策略 （4/6 分） 受损。有关更多详细信息，请参阅 表 5 。因此，患者进行了标准的康复干预，旨在减轻疼痛、解决炎症症状、恢复完整的 ROM 和柔韧性，以及实现特定肌肉的力量恢复。

患者进行 14 周的康复干预，每周 3 次，每次持续 1 小时，重点是综合方法。治疗课程包括热身，让身体为运动做好准备，并在受影响的区域获得更好的灵活性。热身后，患者进行了一系列有针对性的锻炼，旨在加强核心肌肉和主动 ROM 的恢复锻炼。在整个康复计划中强调恢复正确的运动模式，以促进胸椎活动、静态和动态核心练习、静态和动态版本的臀肌练习、增加阻力、深蹲和弓步，特别关注运动的对称性和视觉反馈的逐渐消除。患者进行了从高度增加的箱子中跳起、深蹲跳练习训练和减速运动。患者接受了原则教育并学习了策略，以优化实现的目标并在日常生活的所有活动中重现正确的姿势。

使用来自系统的视觉反馈，通过生物反馈和运动控制训练实施了标准的康复方法。这项技术使患者能够以慢动作观察他们的运动模式，并进行调整以改善姿势、对齐和运动模式。通过引导练习、重复和逐渐避免视觉参考，患者对自己的身体力学有了更强的认识，并学会了更精确、更高效、更有效地执行动作。

康复干预 （T1） 后，观察到所有结果指标的一致改善，表明患者病情取得积极进展。NRS 评分降至 0，而 SF-12-PCS 上升至 55.4，MCS 上升至 54.7。此外，RM 评分降至 1 分，TSK 评分降至 14 分，反映了疼痛程度、HR-QoL、残疾和对运动恐惧的改善。此外，评估显示与基线相比，各种运动参数都有显着增强。具体来说，在深蹲、肩部活动度、主动直腿抬高、骨盆倾斜和运动策略评估中观察到改善。 表 5 显示了有关每个评估测试分数的更多详细信息。

案例 3 - 患者 ID:LB
一名 33 岁的白人男性，体重指数为 24.8 kg/m² 的专业调酒师，在腰骶椎间盘炎手术后引起诊所的注意。患者在椎间盘炎手术前 40 天进行了紧急右椎间盘显微切除术 L4-L5，因为他在 2 天内从大腿到足的右下肢迅速失去力量和缺乏敏感性。

在住院 20 天结束时，在此期间进行了标准康复治疗，患者报告在穿着紧身胸衣的姿势转变期间腰椎、右下肢和骶髂双侧关节疼痛。患者右下肢所有肌肉的 2/5 为医学研究委员会 （MRC） 量表。核心稳定性激活在分析和整体上都很差。

基线评估 （T0） 显示他的 NRS 评分为 4，SF-12 PCS 为 45.3，SF-12 MCS 为 30.0，RM 为 21，TSK 为 47（详见 表 4 ）。在综合患者评估中实施了动作捕捉系统的评估，以描述患者的运动模式和生物力学。评估显示 FMS 总分 （9/21） 受损，直列弓步（1/3 分）、肩部活动度（1/3 分）、旋转稳定性（1/3 分）、下肢控制（4/6 分）和运动策略（2/6 分）受损。有关更多详细信息，请参阅 表 5 。

因此，患者继续持续 12 周的标准康复干预，每周 3 次，每次持续 1 小时。治疗课程包括热身，让身体为积极的锻炼做好准备，减少受影响区域的僵硬，并激活参与康复治疗的肌肉。热身后，患者进行了一系列有针对性的锻炼，旨在加强核心肌肉、柔韧性和灵活性锻炼。在整个康复计划中强调姿势矫正技术，以促进股四头肌、腘绳肌和臀肌正确定时激活、单腿平衡训练、使用渐进式体重和压舱阻力加强髋关节铰链，以及静态和动态核心锻炼。患者进行了深蹲、劈叉深蹲和弓步，特别注重对自己身体部位对齐的意识以及治疗师逐渐消除视觉反馈和口头纠正。患者接受了人体工程学原理的教育，并学习了在坐、站和其他日常生活活动中保持正确姿势的策略。

使用来自系统的视觉反馈，通过生物反馈和运动控制训练实施了标准的康复方法。这项技术的实施使患者能够观察他的运动模式，并提供实时反馈。这优化了对姿势、对齐和运动模式的调整。通过引导练习和重复，患者增强了他对身体力学和精细运动执行的认识。

康复干预 （T1） 后，观察到所有结果指标的一致改善，表明患者病情取得积极进展。NRS 评分降至 1，而 SF-12-PCS 增加到 53.9，MCS 上升到 57.8。此外，RM 评分降至 4 分，TSK 评分降至 39 分，反映了疼痛程度、 HR-QoL、残疾和对运动恐惧的改善。此外，评估显示与基线相比，各种运动参数都有显着增强。具体来说，在内联弓步、肩部活动度、旋转稳定性、下肢控制和运动策略评估方面观察到改善。 表 5 显示了有关每个评估测试分数的更多详细信息。

表 3:种群描述。 下表提供了研究人群的人口统计学和临床特征。 请点击此处下载此表格。

表 4:患者结果。 下表总结了参与研究的每位患者的结局，包括最终随访后观察到的变化。 请点击此处下载此表格。

表 5:评估测试结果。 下表详细介绍了评估测试的结果，展示了每种评估的运动模式的性能指标和运动分数。 请点击此处下载此表格。

补充文件 1:CARE 结构和报告指南。请点击此处下载此文件。

讨论

在这项研究中，我们调查了 CameraLab 系统与 LBP 患者康复管理的整合。本研究的结果表明，这种创新的数字解决方案为运动模式分析提供了有价值的客观数据，提高了肌肉骨骼疼痛临床康复实践的精度和有效性。LBP 是一种常见且复杂的疾病，其特征是多维残疾，包括生物力学、心理和社会决定因素 2,8,9,10,11,12。本病例系列中报告的方法允许针对表征 LBP 的几个因素，并解决疼痛强度、身体功能、HR-QoL 和运动恐惧症的积极结果所报告的不同领域。

更详细地说，所提交的病例报告的结果显示，通过评估工具确定的特定运动模式和生物力学功能障碍，疼痛强度持续降低。有趣的是，Marich 等人⁴⁵ 在他们使用可比较的评估方法对肌肉骨骼疼痛的研究中显示了类似的结果。在他们的研究中，Marich 等人⁴⁵ 报告了慢性 LBP 患者的运动模式和功能限制之间的潜在联系。这些发现强调了针对性干预的必要性，旨在优化运动功能障碍，以减轻疼痛并改善慢性 LBP 患者的功能结果。这 3 例显示身体机能和 HR-QoL 的改善，SF-12 PCS 和 MCS 评分的增加证明了这一点。同样，Letafatkar 等人⁴⁶ 的研究强调了感觉运动训练方案在改善慢性非特异性 LBP 患者本体感觉系统功能、腰部运动控制和 HR-QoL 方面的作用。该研究强调，具有创新解决方案的感觉运动训练计划导致本体感觉、腰部运动控制和 Hr-QoL⁴⁶ 的持续改善。

运动恐惧症是 LBP 患者常见的心理障碍，通常会导致回避行为和功能障碍⁴⁷。CameraLab 的康复干预通过提供有关运动模式和生物力学的客观反馈，成功地改善了对运动的恐惧。通过提高对患者安全有效移动能力的信心，该评估工具可能会减少运动恐惧症并促进积极参与康复活动。在此背景下，人们对康复领域的数字创新和技术解决方案的兴趣和投资越来越大 25,26,48,49,50,51,52。这一趋势是由几个因素推动的，包括传感器技术的进步^49,50、便携式设备的日益普及²⁵，以及人们越来越认识到将数字工具集成到医疗保健实践中的潜在好处⁵²。数字解决方案通过提供客观数据、提高患者参与度和促进个性化治疗方法，有望加强康复服务的提供⁵³。

有几种情况可能会加重 LBP 症状。在此背景下，Zaina 等人⁵⁴ 全面概述了脊柱侧弯和非脊柱侧弯患者 LBP 的复杂性，强调这种情况显着影响健康的生理和心理方面。本研究重点介绍了先进的基于视频的运动分析技术如何准确捕捉导致脊柱侧弯患者 LBP 的运动模式和姿势不平衡。这项技术提供了对传统评估方法可能低估的疼痛背后的生物力学因素的详细见解。通过实现精确和客观的运动评估，此处描述的方法为临床医生提供了有价值的工具，以制定更有效和个性化的治疗计划，从而改善患者的预后。

传统的运动评估方法，如观察技术或主观临床评估，与标准化的偏差和困难有关 20,27,28。相比之下，数字技术，如动作捕捉系统、惯性传感器和计算机视觉算法，使临床医生能够以高度的准确性和可靠性捕获和分析运动数据²⁰。通过客观量化运动参数，该评估工具显示出识别生物力学异常、跟踪随时间进展以及根据个体患者需求定制干预措施的潜力。此外，LBP 会通过改变运动模式对运动过程中的运动链障碍产生负面影响，例如深蹲。一项研究发现，与没有 LBP 的人相比，慢性 LBP 患者相对于踝关节活动度表现出更大的髋关节和膝关节活动范围。这些发现表明，LBP 患者在深蹲时髋关节和膝关节超负荷，这可能导致他们的病情⁵⁵。

此外，Frontera 等人⁵⁶ 强调了卫生政策和卫生服务研究在改善现实生活中的康复实践方面的重要性。准确分析和记录运动模式的能力为康复提供了重大进步。为了支持这一点，我们的研究结果表明，视频分析技术不仅提供了详细的生物力学见解，还支持开发更加个性化和有效的治疗策略。这与 Frontera 等人的研究一致⁵⁶，该研究旨在将研究结果整合到临床实践中，以弥合研究和康复之间的差距，最终提高 LBP 患者护理的质量和可及性。通过针对特定的运动模式，CameraLab 指导的干预措施可能会增强功能结果，但从长远来看也可能产生积极影响，降低 LBP 的复发率并改善整体 HR-QoL。

除了这些积极的考虑之外，这项研究并非没有局限性。虽然 CameraLab 在运动评估方面具有显著优势，但在康复开始之前，需要对系统进行特定的初始设置和校准。此外，本手稿的研究结果基于小样本量，这与病例系列的方法框架一致。尽管这种方法允许对每种情况进行深入分析，但应谨慎对待研究结果的普遍性。此外，本病例系列评估了具有不同 LBP 异质性原因的不同病例。然而，这项研究可能会提供关于一项创新技术的初步见解，该技术可能会在具有同质样本的更大规模队列研究中进一步研究。最后，该技术的成本和可用性可能会限制其在临床环境中的广泛采用。另一方面，应该注意的是，与类似的运动模式分析系统相比，这项技术可能是康复环境中最便宜和最具成本效益的技术之一。根据其他类似的运动模式分析系统，在作员间的可重复性、地标识别或最大下降点的选择⁵⁷ 可能存在偏倚风险。为了解决这些限制，我们确保所有参与该技术的人员都接受过充分的培训并拥有丰富的经验。未来的研究应旨在进一步验证该评估工具在更大患者群体中的有效性，并将其结果与传统康复方法进行比较。

总之，我们的研究表明 CameraLab 系统可能在 LBP 患者的康复管理中发挥作用。通过提供有关运动模式的客观数据并促进有针对性的干预，该评估工具有可能改善结果并实施临床实践。需要进一步的研究来充分理解其影响并优化其与常规护理的整合。

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
ApowerREC	Apowersoft	https://www.apowersoft.com/record-all-screen	This screen recorder serves to capture and annotate screen activity during analysis sessions
Functional Movement Screen kit	Functional Movement Systems Inc., Chatham, VA	N/A	Funtional Movement Screen kit consisting of a two-inch by six-inch board, one four-foot-long dowel, two short dowels, and an elastic cord, is used to administer the FMS test.
Hikvision Cameras IP POE DOME	Hikvision	DS-2CD1623G0-IZ	The cameras are equipped to record precise motion sequences and to capture dynamic movements with exceptional speed and detail.
Kinovea	Kinovea	Version 0.9.5	Kinovea is a video annotation tool designed for sport analysis. It features utilities to capture, slow down, compare, annotate and measure motion in videos.
Sharp Big Pad (PN-85 TH1)	Sharp Corporation	PN-85 TH1	The PN-85TH1 interactive BIG PAD monitor combines "4K reading" and the "Pen-on-Paper" user experience with the high precision of InGlass touch technology. Includes whiteboard and wireless capabilities to further enhance the customer experience
Synology Surveillance Station	Synology	N/A	Robust and versatile Video Management System (VMS) designed to turn Synology Network Attached Storage (NAS) devices into centralized surveillance solutions