Diese Arbeit wurde finanziert, zum Teil von der Canada Foundation for Innovation.

Ein. System Preparation <ol><li> 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. </li><li> 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 beweglichen Marker an bekannten Abständen platziert. Achten Sie darauf, wie viel von der Gefangennahme Volumen wie möglich abzudecken, um die Kalibrierung zu optimieren. </li><li> Organisieren Sie alle Materialien (reflektierende Marker, Messgeräte, etc.) für Vorbereitung des Patienten verwendet werden. Das erhöht die Effizienz beim Testen und reduziert Patienten belasten. </li></ol> 2. Vorbereitung des Patienten <ol><li> Expose so viel Haut wie möglich über die Gelenke und Körper Segmenten gemessen werden soll. Minimieren Sie die Amount lose passende Kleidung und sicherzustellen, daß die Kleidungsstücke, die mit der Fähigkeit der Kameras, um die reflektierenden Markierungen visualisieren stören können eingeschränkt sind. Dies kann mit Klebeband oder Clips werden. Wann immer möglich, sicherzustellen, dass Markierungen direkt auf die Haut aufgeklebt. </li><li> Bereiten Sie die Haut für Marker Fixierung. Rasieren oder Abschleifen der Fläche kann in Fällen, wo die Haare vorhanden ist oder wenn die Hautoberfläche übermäßig schwitzende oder öligen notwendig. Das Abwischen der Bereich klar mit Alkohol oder eine ähnliche Flüssigkeit kann nützlich sein. Diese Schritte sind wichtig Haftung zwischen dem Marker und der Haut zu maximieren, und um Marker Herabfallen zu verhindern. </li><li> Tasten für die wichtigsten anatomischen Landmarken auf den Marker, der verwendet werden basieren. Markieren Sie die Haut an der eigentlichen Wahrzeichen verbessert die Genauigkeit für Marker Platzierung und bieten Informationen, die in Fällen von Markern Herabfallen bei der Beurteilung. </li><li> Bringen reflektierende Marker auf die anatomischen Landmarken nach demSpezifikationen der Marker gesetzt. Die meisten Marker Sets gehören ein Minimum von 12-15 Marker bilateral über die unteren Gliedmaßen und verschiedenen anatomischen Landmarken des Oberkörpers gelegt. Es ist wichtig anzumerken, dass die Fähigkeit, neu erstellen tatsächlichen skelettalen Bewegung wird von der Positionierung des Haut-basierten Marker abhängen. Als solche müssen sorgfältig geprüft gemacht, wenn die Bestimmung der biomechanischen Modell verwendet werden soll. </li><li> Nehmen Messungen für anthropometrische Daten wichtig, falls erforderlich. Je nach biomechanischen Modell können diese Daten benötigt, um Segmentlängen, Positionen von gemeinsamen Zentren der Rotation, und insgesamt Trägheitseigenschaften der beweglichen Segmenten und Gliedmaßen während der Offline-Verarbeitung von Biomechanik Daten berechnet werden. </li></ol> 3. Motion Analysis-und Lieferbedingungen der Echtzeit-Feedback <ol><li> Haben das Thema Stand in der Mitte der Aufnahme Lautstärke für eine anfängliche statische Studie dauert ca. 3 sek. Diese Studie ist notwendig, um sicherzustellen, dass alle relevant Marker sichtbar sind und zu segmentieren Orientierungen berechnen. </li><li> Mit der Software zur Datenerfassung, Etiketten alle Marker als angemessen und eine Vorlage erstellen, die spezifisch für die anthropometrischen Eigenschaften des Individuums. Passende Marker Platzierung an die jeweilige Körpergröße verbessert die Echtzeit-Tracking und Analyse von Daten. Es ist besonders wichtig, um ein Modell der Bewegung, die Redundanzen der Positionierung des Markers übernehmen können. In Fällen, wo Marker Okklusion oder Drop-off auftritt, wird die Fähigkeit, zusätzliche Markerpositionen gegebenenfalls passende kinematische Charakteristik erzeugen und aufrechtzuerhalten Echtzeitanzeige ohne Pausen in den Daten zu nutzen. </li><li> Führen Sie eine erste Bewegungsanalyse Studie dauert 10 bis 30 Sekunden. Dies ist erforderlich, um Ausgangsdaten zu erhalten, und kann auch als die erste Mechanismus eine Rückkopplung von Ergebnissen an den Patienten verwendet werden. Absprache mit dem Patienten über relevante Erkenntnisse ist wichtig, um im Motor lear unterstützenNing erforderlich, wenn die Herstellung neuer Bewegungsmuster. </li><li> Haben die Therapeuten erklären, den Zweck der beabsichtigten Bewegung Modifikation. Dies sollte sowohl biomechanische und klinische Begründungen für die Änderung und wie es ist einzigartig in der gegebenen Pathologie. Demonstration der Bewegung Modifikation durch den Therapeuten wird verbessern motorischen Lernen durch den Patienten. Die Bewegung wird typischerweise Modifikation basierend auf der biomechanischen und klinischen Präsentation des Patienten während der Behandlung, bzw. der Fragestellung, ob allein zu Forschungszwecken untersuchenden bestimmt werden. </li><li> Beginnen Sie die Bewegung Umschulung Sitzung. Wenn Sie ein Laufband, damit die vorbehaltlich ihrer eigenen bevorzugten Geschwindigkeit zu wählen und geben Sie ein paar Minuten, um einen stationären Zustand zu erreichen. Dies ermöglicht auch den Patienten kennen zu lernen und komfortabel mit dem Gerät, Versuchsanordnung und Protokoll. </li><li> Feedback für den Patienten während der Ausführung der Bewegung. Dies kann in Form von vielen verschieschiedene Ansätze, und die Kombination davon ist während der frühen Ausbildung von Vorteil. Beginnen Sie mit weniger technischen Methoden wie verbale Feedback und Fortschritt in Echtzeit Biofeedback. Nutzung von Echtzeit-Biofeedback sollte immer übersichtliche Darstellung von maximal einer Zielgröße zu einem Zeitpunkt. </li><li> Ausreichend Zeit für den Patienten, die neue Bewegung zu üben. Effektive motorischen Lernens nicht erreicht wird augenblicklich. Stattdessen wird ständige Praxis der neuen Bewegung Eigenschaften bei der Gewährleistung Neuformulierung des motorischen Programms verantwortlich für diese Bewegung zu unterstützen. Ein typisches Umschulung Intervention erfordern 10.08 fokussierten Schulungen dauern jeweils zwischen 30 und 60 min. </li></ol> 4. Patient De-Briefing und anschließende Training Sessions <ol><li> Diskutieren Sie die wichtigsten Erkenntnisse und Ergebnisse der Sitzung mit dem Patienten. Wichtige Faktoren zu konzentrieren sollten Variabilität in der Leistung sind, die Einhaltung der vorgeschriebenen Bewegung modifendungsbe und eine weitere Beschreibung der Relevanz und Bedeutung der Änderung. </li><li> Erhalten Eingabe über die Sitzung vom Patienten. Da jedes Patienten Präferenzen wahrscheinlich unterscheiden kann, kann es erforderlich sein, um die Lieferung des Eingreifens für eine bestimmte Person ändern. Diese sollten frühzeitig identifiziert, um die Wirksamkeit zu optimieren. </li><li> Bestimmen Sie die für spätere Trainingseinheiten, wenn nötig. Wenn eine Multi-Session-Intervention gewählt wird, sollten die nachfolgenden Trainingseinheiten mit einem verblichenen Feedback Ansatz zur motorischen Lernens zu verbessern. Geben Sie insgesamt weniger Feedback und abwechselnd Zeitblöcke von Feedback und ohne Rückkopplung in zukünftigen Sitzungen. </li></ol>

<ol>
	<li>Ivanenko, Y. P., Poppele, R. E., Lacquaniti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+control+programs+and+walking.">Motor control programs and walking.</a> Neuroscientist. 12, 339-348 (2006).</li><li>Woodford, H., Price, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EMG+biofeedback+to+improve+lower+extremity+function+after+stroke.">EMG biofeedback to improve lower extremity function after stroke.</a> Cochrane Database Syst. Rev. 2007, CD004585 (2007).</li><li>Moreland, J. D., Thomson, M. A., Fuoco, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromyographic+feedback+to+improve+lower+extremity+function+after+stroke:+a+meta-analysis.">Electromyographic feedback to improve lower extremity function after stroke: a meta-analysis.</a> Arch. Phys. Med. Rehabil. 79, 134-140 (1998).</li><li>Colborne, G. R., Wright, F. V., naumann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feedback+of+triceps+surae+EMG+in+gait+of+children+with+cerebral+palsy:+a+controlled+study.">Feedback of triceps surae EMG in gait of children with cerebral palsy: a controlled study.</a> Arch. Phys. Med. Rehabil. 75, 40-45 (1994).</li><li>Binder, S. A., Moll, C. B., Wolf, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+electromyographic+biofeedback+as+an+adjunct+to+therapeutic+exercise+in+treating+the+lower+extremities+of+hemiplegic+patients.">Evaluation of electromyographic biofeedback as an adjunct to therapeutic exercise in treating the lower extremities of hemiplegic patients.</a> Phys. Ther. 61, 886-893 (1981).</li><li>Tate, J. C., Milner, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+kinematic,+temporospatial,+and+kinetic+biofeedback+during+gait+retraining+in+patients:+a+systematic+review.">Real-time kinematic, temporospatial, and kinetic biofeedback during gait retraining in patients: a systematic review.</a> Phys. Ther. 90, 1123-1134 (2010).</li><li>Miyazaki, T., Wada, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+load+at+baseline+can+predict+radiographic+disease+progression+in+medial+compartment+knee+osteoarthritis.">Dynamic load at baseline can predict radiographic disease progression in medial compartment knee osteoarthritis.</a> Ann. Rheum. Dis. 61, 617-622 (2002).</li><li>Barrios, J., Crossley, K., Davis, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+retraining+to+reduce+the+knee+adduction+moment+through+real-time+visual+feedback+of+dynamic+knee+alignment.">Gait retraining to reduce the knee adduction moment through real-time visual feedback of dynamic knee alignment.</a> J. Biomech. 43, 2208-2213 (2010).</li><li>Hunt, M. A., Simic, M., Hinman, R. S., Bennell, K. L., Wrigley, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+a+gait+retraining+strategy+for+reducing+knee+joint+loading:+Increased+trunk+lean+guided+by+real-time+biofeedback.">Feasibility of a gait retraining strategy for reducing knee joint loading: Increased trunk lean guided by real-time biofeedback.</a> J. Biomech. 44, 943-947 (2011).</li><li>Simic, M., Hunt, M. A., Bennell, K. L., Hinman, R. S., Wrigley, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trunk+lean+gait+modification+and+knee+joint+load+in+people+with+medial+knee+osteoarthritis:+The+effect+of+varying+trunk+lean+angles.">Trunk lean gait modification and knee joint load in people with medial knee osteoarthritis: The effect of varying trunk lean angles.</a> Arthritis Care Res. , (2012).</li><li>Hunt, M. A., Simic, M., Hinman, R. S., Bennell, K. L., Wrigley, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+a+gait+retraining+strategy+for+reducing+knee+joint+loading:+Increased+trunk+lean+guided+by+real-time+biofeedback.">Feasibility of a gait retraining strategy for reducing knee joint loading: Increased trunk lean guided by real-time biofeedback.</a> J. Biomech. , (2010).</li><li>Mundermann, A., Asay, J., Mundermann, L., Andriacchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implications+of+increased+medio-lateral+trunk+sway+for+ambulatory+mechanics.">Implications of increased medio-lateral trunk sway for ambulatory mechanics.</a> J. Biomech. 41, 165-170 (2008).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

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....

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 &quot;verbiegen mehr&quot;, &quot;halten Sie Ihre Knie gestreckt&quot;) 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<html> 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 &quot;&gt; 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.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare (optional) </td></tr><tr><td> Reflektierenden Markern </td><td> 3x3 Design- </td><td></td><td> 12 mm Durchmesser </td></tr><tr><td> Markierungsband Discs </td><td> Discount Disposables </td><td> TD-22 Elektrode Collar, 8 mm </td><td> Entwickelt Nutzung ist als Elektrode Kragen </td></tr><tr><td> Bewegungsanalyse-Kameras </td><td> Motion Analysis Corporation </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Biofeedtrak </td><td> Motion Analysis Corporation </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Matlab </td><td> Die Mathworks </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

movement retraining using real-time feedback of performance

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.

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 ...

Watch this Scientific Journal Video about Movement Retraining using Real-time Feedback of Performance at JoVE.com

Movement Retraining using Real-time Feedback of Performance

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.

Movement Umschulung mit Echtzeit-Feedback von Performance

Any modification of movement - especially movement patterns that have been honed over a number of years - requires re-organization of the neuromuscular ...

movement-retraining-using-real-time-feedback-of-performance

Research

JoVE Journal

Medicine

13.2K Aufrufe.  University of British Columbia. 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.

Serie: Movement Retraining using Real-time Feedback of Performance

Evaluation of Nanoparticle Uptake in Tumors in Real Time Using Intravital Imaging

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle uptake in tumors at the microscopic level1,2,3, highlighting the utility of a suitable xenograft model in which to perform detailed uptake analyses. Here, we use high-resolution intravital imaging to evaluate nanoparticle uptake in human tumor xenografts in a modified, shell-less chicken embryo model. The chicken embryo model is particularly well-suited for these in vivo analyses because it supports the growth of human tumors, is relatively inexpensive and does not require anesthetization or surgery 4,5. Tumor cells form fully vascularized xenografts within 7 days when implanted into the chorioallantoic membrane (CAM) 6. The resulting tumors are visualized by non-invasive real-time, high-resolution imaging that can be maintained for up to 72 hours with little impact on either the host or tumor systems. Nanoparticles with a wide range of sizes and formulations administered distal to the tumor can be visualized and quantified as they flow through the bloodstream, extravasate from leaky tumor vasculature, and accumulate at the tumor site. We describe here the analysis of nanoparticles derived from Cowpea mosaic virus (CPMV) decorated with near-infrared fluorescent dyes and/or polyethylene glycol polymers (PEG) 7, 8, 9,10,11. Upon intravenous administration, these viral nanoparticles are rapidly internalized by endothelial cells, resulting in global labeling of the vasculature both outside and within the tumor7,12. PEGylation of the viral nanoparticles increases their plasma half-life, extends their time in the circulation, and ultimately enhances their accumulation in tumors via the enhanced permeability and retention (EPR) effect 7, 10,11. The rate and extent of accumulation of nanoparticles in a tumor is measured over time using image analysis software. This technique provides a method to both visualize and quantify nanoparticle dynamics in human tumors.

We present a novel approach to quantify nanoparticle localization in the vasculature of human xenografted tumors using dynamic, real-time intravital imaging in an avian embryo model.

Evaluation von Nanopartikel-Aufnahme in Tumoren in Echtzeit über Intravital Imaging

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle ...

Forschung

Medizin

Real-time fMRI Biofeedback Targeting the Orbitofrontal Cortex for Contamination Anxiety

We present a method for training subjects to control activity in a region of their orbitofrontal cortex associated with contamination anxiety using biofeedback of real-time functional magnetic resonance imaging (rt-fMRI) data. Increased activity of this region is seen in relationship with contamination anxiety both in control subjects1 and in individuals with obsessive-compulsive disorder (OCD),2 a relatively common and often debilitating psychiatric disorder involving contamination anxiety. Although many brain regions have been implicated in OCD, abnormality in the orbitofrontal cortex (OFC) is one of the most consistent findings.3, 4 Furthermore, hyperactivity in the OFC has been found to correlate with OCD symptom severity5 and decreases in hyperactivity in this region have been reported to correlate with decreased symptom severity.6 Therefore, the ability to control this brain area may translate into clinical improvements in obsessive-compulsive symptoms including contamination anxiety. Biofeedback of rt-fMRI data is a new technique in which the temporal pattern of activity in a specific region (or associated with a specific distributed pattern of brain activity) in a subject's brain is provided as a feedback signal to the subject. Recent reports indicate that people are able to develop control over the activity of specific brain areas when provided with rt-fMRI biofeedback.7-12 In particular, several studies using this technique to target brain areas involved in emotion processing have reported success in training subjects to control these regions.13-18 In several cases, rt-fMRI biofeedback training has been reported to induce cognitive, emotional, or clinical changes in subjects.8, 9, 13, 19 Here we illustrate this technique as applied to the treatment of contamination anxiety in healthy subjects. This biofeedback intervention will be a valuable basic research tool: it allows researchers to perturb brain function, measure the resulting changes in brain dynamics and relate those to changes in contamination anxiety or other behavioral measures. In addition, the establishment of this method serves as a first step towards the investigation of fMRI-based biofeedback as a therapeutic intervention for OCD. Given that approximately a quarter of patients with OCD receive little benefit from the currently available forms of treatment,20-22 and that those who do benefit rarely recover completely, new approaches for treating this population are urgently needed.

Here we present a method for training people to control a brain area involved in contamination anxiety and for probing the relationship between contamination anxiety and brain connectivity patterns.

Real-time fMRI Biofeedback Targeting des orbitofrontalen Cortex für die Kontamination Anxiety

We present a method for training subjects to control activity in a region of their orbitofrontal cortex associated with contamination anxiety using ...

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules that regulate HSCs. In these transplant model systems, the function of HSCs is determined by the ability of these cells to engraft and reconstitute lethally irradiated recipient mice. Commonly, the donor cell contribution/engraftment is measured by antibodies to donor- specific cell surface proteins using flow cytometry. However, this method heavily depends on the specificity and the ability of the cell surface marker to differentiate donor-derived cells from recipient-originated cells, which may not be available for all mouse strains. Considering the various backgrounds of genetically modified mouse strains in the market, this cell surface/ flow cytometry-based method has significant limitations especially in mouse strains that lack well-defined surface markers to separate donor cells from congenic recipient cells. Here, we reported a PCR-based technique to determine donor cell engraftment/contribution in transplant recipient mice. We transplanted male donor bone marrow HSCs to lethally irradiated congenic female mice. Peripheral blood samples were collected at different time points post transplantation. Bone marrow samples were obtained at the end of the experiments. Genomic DNA was isolated and the Y chromosome specific gene, Zfy1, was amplified using quantitative Real time PCR. The engraftment of male donor-derived cells in the female recipient mice was calculated against standard curve with known percentage of male vs. female DNAs. Bcl2 was used as a reference gene to normalize the total DNA amount. Our data suggested that this approach reliably determines donor cell engraftment and provides a useful, yet simple method in measuring hematopoietic cell reconstitution in murine bone marrow transplantation models. Our method can be routinely performed in most laboratories because no costly equipment such as flow cytometry is required.

Determining donor cell engraftment presents a challenge in mouse bone marrow transplant models that lack well-defined phenotypical markers. We described a methodology to quantify male donor cell engraftment in female transplant recipient mice. This method can be used in all mouse strains for the study of HSC functions.

Mittels quantitativer real-time PCR zum Donor Cell Engraftment in einem Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Modell fest

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

Cerebrospinal Fluid MicroRNA Profiling Using Quantitative Real Time PCR

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their translational repression. Changes in miRNA expression have been shown to be involved in the development of all major complex diseases. Furthermore, recent findings showed that miRNAs can be secreted to the extracellular environment and enter the bloodstream and other body fluids where they can circulate with high stability. The function of such circulating miRNAs remains largely elusive, but systematic high throughput approaches, such as miRNA profiling arrays, have lead to the identification of miRNA signatures in several pathological conditions, including neurodegenerative disorders and several types of cancers. In this context, the identification of miRNA expression profile in the cerebrospinal fluid, as reported in our recent study, makes miRNAs attractive candidates for biomarker analysis.
There are several tools available for profiling microRNAs, such as microarrays, quantitative real-time PCR (qPCR), and deep sequencing. Here, we describe a sensitive method to profile microRNAs in cerebrospinal fluids by quantitative real-time PCR. We used the Exiqon microRNA ready-to-use PCR human panels I and II V2.R, which allows detection of 742 unique human microRNAs. We performed the arrays in triplicate runs and we processed and analyzed data using the GenEx Professional 5 software.
Using this protocol, we have successfully profiled microRNAs in various types of cell lines and primary cells, CSF, plasma, and formalin-fixed paraffin-embedded tissues.

We describe a protocol of real time PCR to profile microRNAs in the cerebrospinal fluid (CSF). With the exception of RNA extraction protocols, the procedure can be extended to RNA extracted from other body fluids, cultured cells, or tissue specimens.

Liquor microRNA Profiling mittels quantitativer Real-Time PCR

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their ...

Chemotherapy-induced Vascular Toxicity - Real-time In vivo Imaging of Vessel Impairment

Certain classes of chemotherapies may exert acute vascular changes that may progress into long-term conditions that may predispose the patient to an increased risk of vascular morbidity.&#160;Yet, albeit&#160;the mounting clinical evidence, there is a paucity of clear studies of vascular toxicity and therefore the etiology of a heterogeneous group of vascular/cardiovascular disorders remains to be elucidated. Moreover, the mechanism that may underlie vascular toxicity can completely differ from the principles of chemotherapy-induced cardiotoxicity, which is related to direct myocyte injury. We have established a real-time, in vivo molecular imaging platform&#160;to evaluate&#160;the potential&#160;acute&#160;vascular toxicity of anti-cancer therapies.
We have set up a platform of in vivo, high-resolution molecular imaging&#160;in mice,&#160;suitable for visualizing vasculature within confined organs and reference blood vessels within the same individuals whereas each individual serve as its own control. Blood vessel walls were impaired after doxorubicin administration, representing a unique mechanism of vascular toxicity that may be the early event in end-organ injury. Herein, the method of fibered confocal fluorescent microscopy (FCFM) based imaging is described, which provides an innovative mode to understand physiological phenomena at the cellular and sub-cellular levels in animal subjects.

Chemotherapy-induced Vascular Toxicity - Real-time In vivo Imaging of Vessel Impairment

We herein describe the method of fibered confocal fluorescent microscopy (FCFM) based imaging, which provides an innovative mode to understand physiological phenomena at the cellular and sub-cellular levels in animal subjects.

Chemotherapie-induzierte vaskuläre Toxizität - Echtzeit-<em&gt; In-vivo-</em&gt; Imaging von Vessel Impairment

Certain classes of chemotherapies may exert acute vascular changes that may progress into long-term conditions that may predispose the patient to an ...

Real-time Cytotoxicity Assays in Human Whole Blood

A live cell-based whole blood cytotoxicity assay (WCA) that allows access to temporal information of the overall cell cytotoxicity is developed with high-throughput cell positioning technology. The targeted tumor cell populations are first preprogrammed to immobilization into an array format, and labeled with green fluorescent cytosolic dyes. Following the cell array formation, antibody drugs are added in combination with human whole blood. Propidium iodide (PI) is then added to assess cell death. The cell array is analyzed with an automatic imaging system. While cytosolic dye labels the targeted tumor cell populations, PI labels the dead tumor cell populations. Thus, the percentage of target cancer cell killing can be quantified by calculating the number of surviving targeted cells to the number of dead targeted cells. With this method, researchers are able to access time-dependent and dose-dependent cell cytotoxicity information. Remarkably, no hazardous radiochemicals are used. The WCA presented here has been tested with lymphoma, leukemia, and solid tumor cell lines. Therefore, WCA allows researchers to assess drug efficacy in a highly relevant ex&#160;vivo condition.

The whole blood cytotoxicity assay (WCA) is a cytotoxicity assay developed by incorporating high-throughput cell positioning technology with fluorescence microscopy and automated image processing. Here, we describe how lymphoma cells treated with an anti-CD20 antibody can be analyzed real-time in human whole blood to provide quantitative cellular cytotoxicity analysis.

Echtzeit-Zytotoxizitätsassays in menschlichem Vollblut

A live cell-based whole blood cytotoxicity assay (WCA) that allows access to temporal information of the overall cell cytotoxicity is developed with ...

Video Movement Analysis Using Smartphones (ViMAS): A Pilot Study

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to assess human gait. The primary aim of this manuscript is to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by a smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. The secondary aim was to develop a protocol for clinicians on the set up of the smartphone camera for video movement analysis.
The sagittal plane knee angle was measured during heel strike and toe off events using the smart phone app and a 3D motion-capture system in 32 healthy subjects. Three trials were performed at near (2-m) and far (4-m) smartphone camera distances. The order of the distances was randomized. Regression analysis was performed to estimate the height of the camera based on either the subject&#39;s height or leg length.
Absolute measurement errors were least during toe off (3.12 &#177; 5.44 degrees) compared to heel strike (5.81 &#177; 5.26 degrees). There were significant (p &#60; 0.05) but moderate agreements between the application and 3D motion capture measures of knee angles. There were also no significant (p &#62; 0.05) differences between the absolute measurement errors between the two camera positions. The measurement errors averaged between 3 - 5 degrees during toe off and heel strike events of the gait cycle.
The use of smartphone apps can be a useful tool in the clinic for performing gait or human movement analysis. Further studies are needed to establish the accuracy in measuring movements of the upper extremity and trunk.

Video Movement Analysis Using Smartphones ViMAS: A Pilot Study

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.

Video Bewegungsanalyse mit Smartphones (VIMAS): Eine Pilotstudie

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m.&#160;vastus lateralis and m.&#160;gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training.

3D ultrasound imaging (3DUS) allows fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissues. We present a protocol to measure muscle volume and fascicle length using 3DUS.

3D Ultraschall-Bildgebung: schnelle und kostengünstige Morphometrie des Muskel-Skelett-Gewebe

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any potential therapeutic approach directed against acute left ventricular (LV) dysfunction. Current imaging modalities (e.g., echocardiography and magnetic resonance imaging) have several limitations since data on LV pressure cannot directly be measured. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion could serve as a novel method for a real-time evaluation of LV function.
At the beginning of the procedure, mice were anesthetized followed by endotracheal intubation. For LV catheterization, the right carotid artery was exposed via middle-neck incision. The catheter was introduced and placed into the LV cavity. Left thoracotomy was conducted and the left main coronary artery (LCA) was ligated. To induce reperfusion, the suture was released after 45 min. Pressure-volume data was recorded at all times.
Ligation of the LCA caused a decrease in LV systolic function as evidenced by a 30% reduction in stroke volume, LV ejection fraction (EF), and cardiac output. Maximum dP/dt as a parameter for LV contractility was also significantly reduced and diastolic function was severely impaired (minimum dP/dt -40%). Reperfusion over a period of 20 min did not lead to a complete recovery of LV function.
Real-time pressure-volume analysis served as a valid procedure for monitoring cardiac function during acute myocardial infarction in mice. Maintaining stable anesthesia and a standardized surgical approach was crucial to ensure valid results. As the early phase of acute myocardial infarction is critical for morbidity and mortality, the delineated method could be beneficial for preclinical evaluation of new strategies for cardioprotection.

Acute myocardial infarction in mice induces acute but incompletely characterized changes in left ventricular (LV) function. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion serves as a novel method for a real-time evaluation of LV function.

Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse eines akuten Myokardinfarkts bei Mäusen

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

Bio-energetics Investigation of Candida albicans Using Real-time Extracellular Flux Analysis

Mitochondria are essential organelles for the cellular metabolism and survival. A variety of key events take place in mitochondria, such as cellular respiration, oxidative metabolism, signal transduction, and apoptosis. Consequently, mitochondrial dysfunction is reported to play an important role in the antifungal drug tolerance and virulence of pathogenic fungi. Recent data have also led to the recognition of the importance of the mitochondria as an important contributor to fungal pathogenesis. Despite the importance of the mitochondria in fungal biology, standardized methods to understand its function are poorly developed. Here, we present a procedure to study the basal oxygen consumption rate (OCR), a measure of mitochondrial respiration, and extracellular acidification rates (ECAR), a measure of glycolytic function in C. albicans strains. The method described herein can be applied to any Candidaspp. strains without the need to purify mitochondria from the intact fungal cells. Furthermore, this protocol can also be customized to screen for inhibitors of mitochondrial function in C. albicans strains.

Bio-energetics Investigation of Candida albicans Using Real-time Extracellular Flux Analysis

Here, we present a stepwise protocol to investigate the mitochondrial respiration and glycolytic function in Candida Albicans using an extra flux analyzer.

Bio-Energetik-Untersuchung von Candida Albicans mittels Real-Time extrazelluläre Flux Analyse

Mitochondria are essential organelles for the cellular metabolism and survival. A variety of key events take place in mitochondria, such as cellular ...