Movimiento de Reconversión utilizando información en tiempo real del rendimiento

Resumen

Readiestramiento patrones de movimiento anormales después de una lesión o enfermedad es un componente clave de la rehabilitación física. Los recientes avances en la tecnología han permitido una evaluación precisa de movimiento durante una variedad de tareas, con cuantificación casi instantánea de los resultados. Esto ofrece nuevas oportunidades para la modificación de los patrones de movimiento defectuosos en tiempo real.

Resumen

Cualquier modificación de movimiento - especialmente los patrones de movimiento que han sido perfeccionadas durante un número de años - requiere re-organización de los patrones neuromusculares responsables para la regulación del rendimiento de movimiento. Este aprendizaje motor se puede mejorar a través de una serie de métodos que se utilizan en la investigación y clínico igual. En retroalimentación general, verbal de rendimiento en tiempo real o conocimiento de los resultados siguientes movimiento que comúnmente se utiliza clínicamente como un medio preliminar de inculcar el aprendizaje motor. Dependiendo de las preferencias del paciente y el estilo de aprendizaje, retroalimentación visual (por ejemplo, mediante el uso de un espejo o diferentes tipos de vídeo) o la utilización de la guía propioceptiva toque terapeuta, se utilizan para complementar las instrucciones verbales del terapeuta. De hecho, una combinación de estas formas de retroalimentación es muy común en la práctica clínica para facilitar el aprendizaje motor y optimizar los resultados.

Basada en el laboratorio, el movimiento cuantitativoEl análisis ha sido un pilar en entornos de investigación para proporcionar un análisis preciso y objetivo de una variedad de movimientos de poblaciones sanas y heridos. Mientras que los mecanismos reales de la captura de los movimientos puede ser diferente, todos los sistemas actuales de análisis de movimiento se basan en la capacidad de rastrear el movimiento de los segmentos corporales y articulaciones y usar ecuaciones establecidas de movimiento para cuantificar los patrones tecla de movimiento. Debido a las limitaciones en la adquisición y la velocidad de procesamiento, el análisis y la descripción de los movimientos tradicionalmente ha ocurrido fuera de línea después de terminar una sesión de evaluación dada.

En este trabajo se hará hincapié en un nuevo suplemento a las técnicas estándar de análisis de movimiento que se basa en la evaluación casi instantánea y la cuantificación de los patrones de movimiento y la visualización de las características específicas del movimiento del paciente durante una sesión de análisis del movimiento. Como resultado, esta nueva técnica puede proporcionar un nuevo método de entrega de retroalimentación que tiene ventajas over utilizan actualmente métodos de retroalimentación.

Introducción

Cualquier cambio significativo en la estructura neuromuscular o músculo-esquelético del miembro inferior probablemente tendrá un impacto en las características de movimiento y la función física asociada. En consecuencia, la mejora de la función física es un resultado importante de cualquier intervención de rehabilitación. Normales movimientos repetitivos tales como caminar se rigen en general por programas motores que contienen la información de control necesaria requerida para activar los músculos con la intensidad correcta y la sincronización ^1. Estos programas motores son necesarios para mejorar la automaticidad del movimiento, reduciendo así la cantidad de control dedicado al movimiento y permitiendo que se preste atención a otras tareas de nivel superior. Sin embargo, dado el papel de los programas de motor en movimiento y el hecho de que estos programas se refinan durante un número de años, el cambio de rendimiento de movimiento después de una lesión o enfermedad es una empresa difícil.

Tradicionalmente, el movimiento de reciclaje intervenir deiones han sido basa en proporcionar suficiente realimentación de rendimiento movimiento para asegurar que la nueva información se incorpora en el programa de motor nuevo y en evolución. Los enfoques simples, pero eficaces, incluyen retroalimentación verbal con las instrucciones globales (por ejemplo, "doblar más", "mantener la rodilla recta"), así como mecanismos de retroalimentación visual como el uso de un espejo o los dispositivos de grabación de vídeo. Aunque estas estrategias indirectas son útiles, especialmente en el ámbito clínico con recursos limitados, se ven limitados por la dificultad de aplicar medidas discretas y cuantificable de las variables del movimiento. Como resultado, estas técnicas se completa con un segundo método más directo de los comentarios probablemente mejorará el motor re-aprendizaje deseado.

Hay mucha aceptación en las comunidades de investigadores y clínicos que proporciona retroalimentación de los resultados discretos, cuantificables de las características del movimiento puede mejorar el rendimiento durante un movimiento retraini intervención ng. Por ejemplo, la retroalimentación instantánea visual o auditiva de la intensidad de activación muscular utilizando dispositivos de biofeedback electromiográfico se ha convertido en un elemento fundamental en la rehabilitación del movimiento, sobre todo en personas con accidente cerebrovascular ^2-3, parálisis cerebral ^{4 ó} hemiplejia crónica ^5. En contraste, la retroalimentación de movimiento cinemática (ángulos de la articulación y el segmento) ha demostrado ser menos utilizado debido a la dificultad en la evaluación y medición de estos resultados con rapidez y precisión. De hecho, aunque cuantitativo, basado en el laboratorio de análisis de características de movimiento prominente en la investigación biomecánica y ha comenzado a ser incorporado en el ámbito clínico, la gran mayoría de uso de análisis de movimiento se reserva para análisis fuera de línea después de la prueba. Sin embargo, hay un número creciente de estudios en la literatura que están utilizando nuevas tecnologías para proporcionar información de las medidas de la marcha como un medio de mejorar la eficacia de reciclaje movimiento ^6.

ve_content "> Una patología que está siendo investigado por el uso de las capacidades de biofeedback en tiempo real integradas con los sistemas estándar de análisis de movimiento es la osteoartritis de rodilla (OA). Estudios recientes han utilizado la información en tiempo real de la cinemática de andar diseñados específicamente para reducir la carga que pasa por la articulación de la rodilla, cuantificada mediante el momento de rodilla aducción externa -. un factor de riesgo reconocido para la progresión de la OA ⁷ Por ejemplo, los estudios han utilizado en tiempo real de la biorretroalimentación de magnitudes de ángulo muslo ⁸ o ángulo del tronco ^9-10 Hunt et al ¹¹ proporcionado a. visualización en tiempo real de ángulo del tronco en frente de los participantes durante la marcha y ensayos mostraron la capacidad de incrementar tronco exhibió magra dentro de una única sesión de entrenamiento, con reducciones en la rodilla acompañados magnitudes de aducción momento. En contraste, Barrios et al ⁸ llevó a cabo una sesión de ocho intervención reentrenamiento de la marcha se centró en la modificación dinámica de la rodilla plano frontalángulo de la fase de apoyo y mostraron reducciones significativas en los valores de aducción de rodilla momento después de la intervención de un mes en comparación con el valor basal. Estos estudios, y los estudios similares, se han basado en la capacidad de medir, analizar y visualizar la variable de interés para el paciente sobre una base continua. Esta área creciente de investigación tiene implicaciones clínicas para pacientes con una variedad de patologías que las características del movimiento de impacto. Utilizando ejemplos de alteraciones cinemáticas relevantes para la osteoartritis (OA) de la rodilla, el propósito de este trabajo es describir los métodos necesarios para llevar a cabo una intervención movimiento reciclaje en tiempo real mediante biofeedback de caminar rendimiento.

Protocolo

1. Sistema de Preparación de

1. Borrar el volumen de captura de cualquier material reflectante que puede ser observado por las cámaras. Esto disminuye las posibilidades reales de la piel a base de marcadores que puedan confundirse con marcadores de fondo estacionario durante la prueba de movimiento y mejora la precisión global de la sesión.
2. Calibrar las cámaras apuntando todas las cámaras sobre los marcadores fijos en posiciones fijas dentro del laboratorio. Extender la calibración estática de los movimientos dinámicos utilizando marcadores móviles colocadas a distancias conocidas. Asegúrese de cubrir la mayor parte del volumen de captura como sea posible para optimizar la calibración.
3. Organizar todos los materiales (marcadores reflectantes, dispositivos de medición, etc) que se utilizarán para la preparación del paciente. Esto mejora la eficiencia durante las pruebas y reduce la carga del paciente.

2. Preparación del paciente

1. Exponer la piel tanto como sea posible sobre las articulaciones y segmentos corporales que estén destinados a medir. Minimizar el Amount de ropa suelta y asegurar que cualquier piezas de ropa que pueden interferir con la capacidad de las cámaras para visualizar los marcadores reflectivos son limitados. Esto se puede hacer usando cinta adhesiva o clips. Siempre que sea posible, garantizar que los marcadores se fijan directamente a la piel.
2. Preparar la piel para la fijación del marcador. Afeitar o pula el área puede ser necesario en casos en los que el cabello está presente o cuando la superficie de la piel es excesivamente sudorosa o aceitosa. Si se limpia la zona clara usando alcohol o un líquido similar puede ser útil. Estos pasos son importantes para maximizar la adhesión entre el marcador y la piel, y para evitar que se caiga de marcadores.
3. Palpe clave hitos anatómicos basados ​​en el marcador definido para ser utilizado. Marcado de la piel en el lugar de interés real para mejorar la precisión de la colocación de marcador y proporcionar la información necesaria en los casos de los marcadores que se caen durante la evaluación.
4. Fije los marcadores reflectantes en los puntos anatómicos de acuerdo con laespecificaciones del conjunto marcador. La mayoría de los conjuntos de marcadores incluirán un mínimo de 12-15 marcadores colocados bilateralmente en los miembros inferiores y diferentes puntos anatómicos del cuerpo superior. Es importante tener en cuenta que la capacidad para volver a crear el movimiento esquelético real dependerá de la localización de la piel basados ​​en marcadores. Como tal, la consideración cuidadosa se debe hacer cuando la determinación del modelo biomecánico para ser utilizado.
5. Tomar medidas para importantes datos antropométricos, si es necesario. Dependiendo del modelo biomecánico, estos datos pueden ser necesarios para calcular longitudes de los segmentos, las posiciones de los centros de conjuntos de rotación, y en general las propiedades inerciales de los segmentos móviles y las extremidades durante el procesamiento de los datos fuera de línea biomecánica.

3. De análisis de movimiento y entrega de información en tiempo real

1. Tienen el soporte sujeto en el centro del volumen de captura para un ensayo inicial estática que dura aproximadamente 3 seg. Este juicio es necesario para asegurar que toda relenentes marcadores son visibles y para el cálculo de las orientaciones de los segmentos.
2. Usando el software de recogida de datos, etiquetas de todos los marcadores según sea apropiado y crear una plantilla específica a las características antropométricas de la persona. Coincidencia de colocación marcador para el tamaño del cuerpo individual mejorará el seguimiento en tiempo real y análisis de datos. Es especialmente importante para crear un modelo de movimiento que puede incorporar redundancias de posicionamiento marcador. En los casos en que la oclusión marcador o dejar-se produce, la capacidad de utilizar marcadores puestos adicionales en su caso, para producir la característica cinemática adecuada y mantener en tiempo real de visualización sin interrupciones de los datos.
3. Realizar una prueba de análisis de movimiento inicial que dura 10 a 30 seg. Esto es necesario para obtener los datos de referencia y también se puede utilizar como el primer mecanismo de retroalimentación de los resultados para el paciente. La consulta con el paciente sobre los hallazgos relevantes es importante para ayudar a la lear motorNing necesario cuando se producen nuevos patrones de movimiento.
4. Tienen el terapeuta explicar el propósito de la modificación movimiento previsto. Esto debe incluir tanto fundamentos biomecánicos y clínicos para la modificación y la forma en que es exclusivo de la patología determinada. Demostración de la modificación de movimiento por el terapeuta mejorar el aprendizaje motor por el paciente. La modificación movimiento típicamente será determinado basado en la presentación clínica y biomecánica de la paciente durante el tratamiento, o la pregunta de investigación para examinar si únicamente para fines de investigación.
5. Comience la sesión movimiento reciclaje. Si se utiliza una cinta de correr, deje que el tema de elegir su propia velocidad preferida y proporcionar un par de minutos para llegar a un estado estacionario. Esto también permite que el paciente se vuelva cómodo y familiarizado con el equipo, experimental set-up, y el protocolo.
6. Proporcionar retroalimentación al paciente durante la ejecución del movimiento. Esto puede tomar la forma de dife muchosenfoques diferentes, y la combinación de ellos es beneficioso durante el entrenamiento temprano. Comience con métodos menos técnicos, tales como la retroalimentación verbal y el progreso en tiempo real biofeedback. Utilización de biofeedback en tiempo real siempre debe incluir una visualización clara de un máximo de variable de resultado de uno en uno.
7. Proporcionar tiempo suficiente para que el paciente a la práctica el nuevo movimiento. Aprendizaje motor eficaz no se logra de manera instantánea. En cambio, la práctica constante de las nuevas características del movimiento ayudará a asegurar reformulación del programa motor responsable de ese movimiento. Una intervención típica reciclaje puede requerir 8-10 sesiones de capacitación específica, con una duración de entre 30 y 60 min.

4. Paciente celebración de sesiones informativas y sesiones de capacitación posteriores

1. Discutir los hallazgos importantes y los resultados de la sesión con el paciente. Los factores importantes para centrarse en incluir la variabilidad en el rendimiento, la adherencia a la modif movimiento prescritoicación y una descripción más detallada de la justificación y la importancia de la modificación.
2. Obtener información respecto a la sesión desde el paciente. Teniendo en cuenta que las preferencias de cada paciente probablemente será diferente, puede ser necesario modificar la ejecución de la intervención para un individuo dado. Estos deben identificarse rápidamente para optimizar la eficacia.
3. Determinar el plan para las sesiones de formación posteriores, si es necesario. Si una intervención multi-sesión que se elija, las sesiones posteriores de formación deberían utilizar una estrategia de realimentación se desvaneció para mejorar el aprendizaje motor. Proporcionar retroalimentación global menor y alternar entre bloques de tiempo de reacción y no de retroalimentación en sesiones futuras.

Resultados

Un ejemplo de una sesión único movimiento reciclaje centrándose en aumento del ángulo lateral del tronco delgado en un paciente con OA de la rodilla se muestra en la Figura 2. Después de aproximadamente 15 min de entrenamiento usando una combinación de la realimentación verbal y por motivos de espejo de rendimiento, el paciente fue proporcionado con datos en tiempo real relativa a la cantidad de flexión lateral del tronco. Entrenamiento con este método continuó durante 10 min. Durante normales...

Discusión

Retroalimentación en tiempo real del rendimiento durante movimientos como caminar puede ser un valioso complemento a métodos estándar de análisis de movimiento. Aunque en su infancia, la investigación sobre las modificaciones de movimiento específicos y discretos duda se beneficiarán de la capacidad de producir la modificación deseada con precisión y en tiempo real. Por ejemplo, si el paciente requiere una cantidad específica de modificación de movimiento, esta cantidad puede ser medido y proporcionado durant...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nombre del reactivo	Empresa	Número de catálogo	Comentarios (opcional)
Marcadores reflectantes	Diseño 3x3		12 mm de diámetro
Los discos marcadores de cinta	Desechables descuento	TD-22 Electrodo Collar, 8 mm	Diseñado como es el uso de collares de electrodos
Cámaras de análisis de movimiento	Motion Analysis Corporation
Biofeedtrak	Motion Analysis Corporation
Matlab	The Mathworks