Name: clinical-oriented three-dimensional gait analysis method for evaluating gait disorder
Uploaded: 2018-03-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
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이 연구는 후지타 보건 대학 [보조금 번호 2015100341]에 의해 투자 되었다.

1입니다. 준비
참고: 여기에 제안 된 측정 방법 12 마커, 아래에 설명 된 대로 구성 된 설정 단순화 된 마커를 사용 합니다. 전체 측정 과정, 준비를 포함 하 여 20 분 내에서 수행할 수 있습니다. 이전 연구13,14,15,,1617실제 임상 설정에서이 프로토콜의 타당성 검증 되었습니다.
<ol><li>제조 업체의 프로토콜에 따라 보정 프로세스를 수행 합니다.</li>
	<li>쉬운 적합, 몸에 꼭 맞는 legwear를 착용 하는 환자를 지시 하 고 아래에 설명 된 대로 환자에 색깔된 마커를 놓습니다.<ol>
<li>환자의 신체에 다음 포인트에 마커 (지름 30 m m) 장소: acromia, 엉덩이 (에 선 각의 앞쪽 우량한 장 골 척추 각 큰 trochanter 따라 대 퇴 골의 더 중대 한 trochanter에서 방법의 포인트 1-3), (에 무릎 대 퇴 골의 측면 각 뼈의 앞쪽 후부 직경의 중간), 발목 (측면 malleoli), 발가락 (5 중간 발 뼈 머리), 및 (엉덩이 통과 하는 수직 선에 각 장 골 크레스트의 위치)에 장 골 볏.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2입니다. 측정
<ol><li>디딜 방 아의 속도 설정 하 고 걸음 걸이 패턴을 측정 한다.<ol>
<li>10 m 도보 테스트를 수행 하기 위해 환자를 지시 합니다.</li>
		<li>주관적으로 편안한 걸음 걸이 속도 설정 합니다. 이상의 70%에서 시작 하는 디딜 방 아 속도 설정 지상 보행자 세 및 편안한 보 행을 찾을 수 속도 점차적으로 증가 속도 디딜 방 아에.</li>
		<li>산책을 측정 합니다. 단일 세션에 대 한 걸리는 20 s. 만약 다른 조건 (예. 걸음 걸이 속도, 정형 등.) 비교, 여러 세션을 수행 하는 데 필요한. 이 경우, 환자는 세션 간에 1 분간 휴식 있다. 참고: 적외선 카메라와 3DGA 시스템은 일반적으로 3DGA 연구에서 사용 되, 비디오 기반 간단 하 게 모션 분석 시스템 (샘플링 주파수: 60 Hz; 예를 들어, Kinematracer)을 교정 과정을 단축이 프로토콜에 사용 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 데이터 분석
<ol><li>
시간 요소 참고: 시간 간격 매개 변수는 걸음 걸이 분석 연구에 사용 하는 일반적이 고 기본적인 매개 변수. 이벤트 발 초기 연락처 및 발을의 발가락과 발목 마커 궤적에 따라 시스템에 의해 자동으로 결정 됩니다.<ol>
<li>단계 검색에서 오류를 방지 하려면 두 경험 있는 물리 치료사 타이밍의 정확도 확인 하 고 그것을 조정 하는 단계 타이밍에 오류가 있는 경우 있다.</li>
		<li>이러한 검색된 단계 타이밍에서 다음을 계산 합니다.</li>
		<li>계산 하는 흐름 (단계/분) = 60 × 2 / SC (s)</li>
		<li>보 폭 길이 (m) 계산 = GS (m/s) × SC (s) + (같은 쪽의 발을 발 접촉에서 발목 마커 변위)</li>
		<li>계산 단계 길이 (m) = GS (m/s) × (한쪽 발을 다른 쪽의 접촉에의 발 접촉 시간) + (1 개의 측 및 다른 쪽의 발 접촉에서 발목 위치에 평균 차이)</li>
		<li>계산 단계 폭 (m) = 이중 입장 단계 동안 두 발목 마커 사이의 평균 측면 거리</li>
		<li>두 입장의 기간 계산: 보 행 주기; 동안 두 번 나타나는 이중 입장 위상의 합 한쪽의 발 접촉과 다른 쪽에서 후속 발 사이의 시간.</li>
		<li>단일 입장의 기간 계산:에서 발과 후속 발 사이 평균 시간 문의 반대 측에. 주: 사우스 캐롤라이나 (단계 주기): 발뒤꿈치 접촉 같은 쪽의 한쪽의 발뒤꿈치 접촉에서 평균 시간. * * GS (걸음 걸이 속도)</li>
	</ol>
</li>
	<li>
(베다) Lissajous 개요 그림 참고: LOPs는 주요 관절에 마커 공동 궤도 이해 재활 환자의 전체적 걸음 걸이 패턴14 를 촉진의 목적으로 구성 된으로 설계 되었습니다 ( 그림 1참조).<ol>
<li>가로 (x-y), 화살 (y-z부터), 코로나 (z-x) 비행기 (x: 왼쪽/오른쪽, y: 앞쪽/후부, z: 등/열 등)에 10 개의 마커 및 가상 중력의 중심 (장부) 좌표에 궤도에서 LOPs를 생성 합니다.<ol>
<li>소프트웨어와 함께 또는 scatterplot 스프레드시트 소프트웨어에 모든 표시의 동작 범위를 포함 하 여 베다를 그립니다. 각 몸 세그먼트 다음과 같이 hypothesizing에 의해 가상 장부 계산: 트렁크, 0.66; 허벅지, 0.1; 낮은 허벅지, 0.05; 그리고 발, 0.02입니다. 그 후, 세그먼트의 구성 중심으로 장부를 계산 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>각 표식에 각 보 행 사이클에 대 한 세 가지 구성 요소 (x, y, 및 z)에 대 한 원시 데이터를 추출 하 고 이러한 걸음 걸이 사이클을 표준화 값 평균. 평균 값의 x-및 y-구성 요소는 가상 장부의 0으로 설정 하 고 참조로 서이 대 한 x-및 y-컴포넌트의 마커를 사용.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hemiparetic 걸음 걸이 대 한 비정상적인 걸음 걸이 인덱스의 계산 참고: 몇 가지 일반적인 걸음 걸이 패턴 뇌졸중 후 hemiparetic 걸음 걸이의 기능을 것으로 알려져 있습니다. 엉덩이, circumduction, 하이킹과 트렁크18의 측면 이동 포함 됩니다. 비정상적인 보 행 패턴에 대 한 인덱스를 이러한 걸음 걸이 패턴13,,1617의 범위를 정할 개발 되었습니다. 날짜 하려면, 10 비정상적인 인덱스 (hip 하이킹, circumduction, 앞 발, 엉덩이, 엉덩이 과도 한 외부 회전, 꾸밈 없는 측, 추력 무릎 신 근, 근육이 수축-무릎 걸음 걸이, 부족 한 무릎 트렁크의 과도 한 측면 교대의 retropulsion 걸음 걸이 스윙 단계 및 중간 채찍 굴곡) 보고 되었습니다. 각 인덱스에 대 한 공식 표 1에 표시 됩니다.<ol>
<li>수식에 따라 인덱스의 원시 값을 계산 합니다. 예를 들어 엉덩이 하이킹 고관절 마커 스윙 단계에서의 z 좌표의 최대의 가치와 의미에 대 한 수정 contralateral 고관절 마커의 동시 z 좌표 간의 차이 대 한 인덱스의 원시 값을 계산 이중 지원 단계 동안 z 좌표의 좌우 차이.</li>
		<li>편차 점수 계산 건강 한 과목의 측정 데이터를 기반으로 하는 (t 점수). 다음과 같이 표준화 된 점수 계산: T = 50 + 10 × (X−µ) / δ (t: 편차 점수; X: 개별 데이터; µ: 건강 한 과목;의 원시 값을 의미 Δ: 표준 편차).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
발가락 허가 전략의 분석 참고: 스윙 하는 동안 발가락 정리를 위한 전략 건강 한 과목 및 더 낮은 사지 paresis 환자 사이 크게 다릅니다. 건강 한 과목에서 발가락 클리어런스 다리 골반 또는 트렁크의 최소한의 움직임으로 단축 함으로써 이루어집니다. 다른 한편으로, paresis 환자 같은 정도로 그들의 사지를 단축할 수 없습니다. 이러한 환자에 대 한 결과 보상 전략 같은 골반 기울기 또는 circumduction 또한 영향을 발가락 정리19. 이 분석에서 중간 스윙에서 발가락 클리어런스의 높이 두 부분으로 분할 된다: 다리 단축 함으로써 수직 이득 및 발가락 클리어런스에 직접적인 영향을 보상 움직임에 의해 얻은. 발가락 클리어런스 (사지 단축, 골반 경사, 엉덩이 납치 및 보관의 수직 성분)을 구성 하는 구성 요소는 아래 설명 된 대로 계산 됩니다.<ol>
<li>발가락 클리어런스의 인덱스 5 중간 발 뼈 머리의 z 좌표에서 총 발가락 클리어런스를 계산 합니다.</li>
		<li>다리의 엉덩이 다섯 번째 중간 발 뼈 머리 사이의 거리의 변화 z 좌표 단축의 세로 구성 요소를 계산 합니다.</li>
		<li>다음과 같이 세 개의 하위 구성 요소를 요약 하 여 보상 운동의 세로 구성 요소를 계산 합니다.<ol>
<li>엉덩이 마커의 높이 (z-좌표) 차이 골반 경사의 세로 구성 요소를 계산 합니다.</li>
			<li>엉덩이 다섯 번째 중간 발 뼈 머리와 납치 각도 사이의 거리로 엉덩이 납치의 세로 구성 요소를 계산 합니다. 이 더 낮은 사지 길이에 변화가 있었다면 엉덩이 납치 결과로 이동 했 발 상승 거리를 반영 합니다.</li>
			<li>중간 입장 및 중간 스윙20사이 contralateral 엉덩이의 z 좌표 변화에서 보관의 세로 구성 요소를 계산 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Chen, G., Patten, C., Kothari, D. H., Zajac, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+differences+between+individuals+with+post-stroke+hemiparesis+and+non-disabled+controls+at+matched+speeds.">Gait differences between individuals with post-stroke hemiparesis and non-disabled controls at matched speeds.</a> Gait Posture. 22 (1), 51-56 (2005).</li><li>Stanhope, V. A., Knarr, B. A., Reisman, D. S., Higginson, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frontal+plane+compensatory+strategies+associated+with+self-selected+walking+speed+in+individuals+post-stroke.">Frontal plane compensatory strategies associated with self-selected walking speed in individuals post-stroke.</a> Clin Biomech. 29 (5), 518-522 (2014).</li><li>Nadeau, S., Betschart, M., Bethoux, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+analysis+for+poststroke+rehabilitation:+the+relevance+of+biomechanical+analysis+and+the+impact+of+gait+speed.">Gait analysis for poststroke rehabilitation: the relevance of biomechanical analysis and the impact of gait speed.</a> Phys Med Rehabil Clin N Am. 24 (2), 265-276 (2013).</li><li>Balaban, B., Tok, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+disturbances+in+patients+with+stroke.">Gait disturbances in patients with stroke.</a> PM&amp; R. 6 (7), 635-642 (2014).</li><li>Roche, N., Pradon, D., Cosson, J., Robertson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Categorization+of+gait+patterns+in+adults+with+cerebral+palsy:+a+clustering+approach.">Categorization of gait patterns in adults with cerebral palsy: a clustering approach.</a> Gait Posture. 39 (1), 235-240 (2014).</li><li>Baker, R., Esquenazi, A., Benedetti, M. G., Desloovere, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+analysis:+clinical+facts.">Gait analysis: clinical facts.</a> Eur J Phys Rehabil Med. 52 (4), 560-574 (2016).</li><li>Nadeau, S., Duclos, C., Bouyer, L., Richards, C. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Gait analysis: normal and pathological function. , (1992).</li><li>Olney, S., Monga, T., Costigan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+energy+of+walking+of+stroke+patients.">Mechanical energy of walking of stroke patients.</a> Arch Phys Med Rehabil. 67 (2), 92-98 (1986).</li></ol>

저자는 공개 없다.

현재 보고서에는 간단한 3DGA 방법을 제안 했다. 이 시스템 매일 연습에 사용 하도록 설계 되었습니다 그리고 간단한 측정 방법 및 결과의 임상 친화적인 프레 젠 테이 션을 포함 한다.
3DGA을 사용 하는 몇 가지 이전 보고서와 인간의 걸음 걸이의 기본 지식 이전 설립된21되었습니다. 3DGA 치료 계획, 또는 개입 효과 모니터링에 사용 하기 위해 걸음 걸이 장애의 병 리의 이해를 개선 하 여 재활 클리닉에 기여할 가능성이 있다. 그러나, 재활 클리닉에서 3DGA 사용 하 여 상당히 낮은 남아 있습니다. 임상 설정에서 3DGA의 사용에 몇몇 가능한 장벽이 있다. 중요 한 장애 가능성이 필요한 시간 이다 일반적으로 상당한 준비 시간을 필요로 하는 연구 기반 3DGA (즉., 마커의 장착 하 고 시스템의 교정에 대 한). 또 다른 문제는 결과 해석 도전적 일 수 있다. 걸음 걸이 장애는 일반적으로 여러 운동 이상을 구성 하며 다양 한 그래프 분석에서 결과 이해 경험. 임상 타당성 측면에서 분석 시스템 단순화 된 방법 및 직관적인 데이터 프레 젠 테이 션 도움이 될 겁니다.
상당한 준비 시간 기존 분석 방법 높은 측정 정확도의 추구에 관련 하는 데 필요한. 그러나, 걸음 걸이 장애를 가진 환자의 모션 속도 제한 되며 매일 재활 연습에서 우리가 필요 하지 않은 정확도의이 수준. 현재 메서드에서이 프로토콜과13 장애 운동으로 환자를 평가 하기 위한 요구 사항을 유지 하는 동안 충분히 매일 재활 연습에 타당성에 대 한 짧은 되어야 하는 기간에 수행할 수 있습니다. , 15 , 16 , 17.
현재 메서드 결과 프레 젠 테이 션의 방법은 임상 요구 사항을 만족합니다. 재활 클리닉에서 치료사는 일반적으로 전체적인 걸음 걸이 패턴을 평가 하 여 시작 합니다. 베다는 임상 직관적으로 대표적인 묘사를 사용 하 여 전체적인 걸음 걸이 패턴을 평가 하도록 설계 되었습니다 (즉., 그림)는 마커 궤적 실제 위치 관계에 따라 배치 됩니다. 여기서 비정상적인 걸음 걸이 인덱스의 개발 또한 임상 경험에 근거 했다. 인덱스 뇌졸중 환자에서 관찰 하는 임상 일반적인 비정상적인 보 행 패턴의 범위를 측정 하기 위해 개발 되었습니다 및 물리 치료사13, 에 의해 임상 관찰을 통해 확인 된 모든 인덱스의 동시 validities 15,16.
임상 경험을 반영 하는 객관적인 평가 방법 이외에, 제안된 된 방법으로 새로운 재활 전략의 발전에 기여할 것입니다. 발가락 허가 전략의 분석 넘어 기존의 임상 평가 및 대상된 재활 치료의 계획을 가능성이 있다. 제안된 방법 및 분석, 임상 재활;에 대 한 두 개의 목표와 함께 제공 됩니다. 발가락 클리어런스 및 그것을 달성 하기 위해 보상의 범위 범위. 그 자체로, 발가락 클리어런스를 증가 안전 걷기;에 대 한 중요 한 그러나, 보상을 줄이고 걷는 효율22또한 높일 수 있습니다. 현재 방법에 임상 안전 걷는 인덱스 정보 두 세트에 접근 했 고 개발에 기여할 수 있는 도보 효율 개선 안전과 효율에 걷는 재활 전략 대상 재활 환자입니다.
상기 특성을 감안할 때,이 측정 및 분석 방법 재활 환자에서 보 행 패턴을 평가 하는 객관적인 방법을 제공 하 여 재활 클리닉에서 3DGA 사용 하 여 촉진 수 있습니다. 또한, 그것은 재활 분야에서 개입 품질의 추가 개선에 기여할 수 있는 클리닉에서 사용 되는 일반 저울의 보다 개입의 효과의 더 정확한 견적을 활성화할 수 있습니다.
이 연구는 제한 없이 되지 않았습니다. 마커 및 상대적으로 낮은 샘플링 속도의 감소 된 수를 고려 하면이 시스템에 측정의 정확도 제한 될 수도 기존 시스템에 비해. 이 같은 스포츠 전문가의 빠른 움직임을 분석할 때 중요 한 고려 수 있습니다. 특히, 관절 각도 또는 관절의 움직임을 평가할 때이 방법에 사용 되는 간단한 마커 세트 수 있습니다 공동 위치를 정확 하 게 추정 하기에 충분. 따라서, 뇌성 마비 수술 계획에 대 한 분석 등 공동 운동에 강조 하는 분석 또한이 간단한 시스템으로 제한 될 수 있습니다. 시스템 임상 평가 의해 확인 되었다, 비록에이 방법의 psychometric 속성이 황금 표준 방법에 비해 아직 정의 하지는. 기술적 한계는 더 미래 연구에서 확인 되어야 한다.
그러나, 걸음 걸이 장애를 가진 환자에서 모션 속도 제한 하 고 성능에 차이 분명 건강 한 과목과 비교 하면 키를 누릅니다. 따라서, 매일 연습에서 우리 수 있습니다 필요 하지 기존의 방법에서 제공 하는 정확도의 수준. 또한,이 방법에서는, 결과 20 s 측정 기간, 측정 지 상의 걸음 걸이의 가장 전통적인 방법의 보다는 평균된 걸음 걸이 패턴으로 표시 됩니다. 이 기능은 정확성과 측정의 신뢰성 향상 시킬 수 있습니다.
결론,이 연구에서는 단순 하 고 직관적인 3DGA 메서드가 도입 되었습니다. 재활 클리닉의 품질 향상에 3DGA의 사용을 촉진 하는 임상적으로 가능한 측정 방법 개발 되어야 한다. 여기 소개 임상 친화적인 방법 임상 가능한 측정 모델의 추가 개발 및 구현 3DGA 매일 재활 클리닉에서의 격려 수 있습니다.

이전 학문은 스트로크1,2,3후 걸음 걸이의 평가 대 한 3 차원 보 행 분석 (3DGA)의 유용성을 보여주었다. 뿐만 아니라 건강 한 과목의 뿐만 아니라 뇌졸중 이나 뇌성 마비4,5 등 다양 한 운동 장애 때문에 그들의 인간의 보 행 패턴에 상당한 통찰력을 제공 하는 높은-품질 모션 분석 시스템 연구 . 병리학, 평가 계획, 또는 모든 3DGA6승진 수 개입 효과 모니터링에 대 한 치료에 앞서 환자를 이해. 추가, 여러 최근 연구 결과 가이드를 제공 하는 재활 훈련7,83DGA의 가능성이 증명 하고있다.
그러나, 매일 임상 연습에 3DGA 사용 하 여 여전히 제한 됩니다. 주요 이슈 중 하나는 그것의 시간이 걸리는 과정입니다. 전체-신체 측정에 대 한 30 개 이상의 마커 걸음 걸이 분석9,,1011 에 일반적으로 사용 되는 마커 세트에 의하여 이루어져 있다. 이러한 마커 세트 사지 및 간선 운동의 매우 정확한 추정 가능 이 단계는 산책로 주위에 배치 하는 카메라에 의해 촬영 수의 제한 된 수의 데이터에서 일반적으로 이루어집니다 분석의 정확성에 기여 한다. 그러나,이 필요 합니다 시간이 걸리는 준비 및 측정 프로세스는 매일 임상 연습에 3DGA의 사용을 방해 한다.
임상 설정에서 3DGA을 사용 하 여 또 다른 단점은 그것은12를 제공 하는 결과 해석 하기가 어려울 수 있습니다. 3DGA의 결과 일반적으로 관절 각도 신체 부의 변위 등을 묘사 하는 그래프에 표시 됩니다. 그러나, 재활 클리닉에서 보 행 평가 뿐만 아니라 또한 전체적 운동 패턴 하지만 신체 부위의 운동 평가 포함 됩니다. 후자만 이해 될 수 있다 그 매개 변수 간의 관계를 평가 하 여 고 하 고 관련 된 어려움 그래서 임상 덜 3DGA을 사용 하고자 합니다.
이러한 문제를 해결 하 고 재활 클리닉에서 3DGA의 사용을 촉진, 3DGA에 대 한 단순 하 고 직관적인 측정 방법을 제안 한다. 측정 방법은 다음의 구성: (1) 단순화 된 마커 세트 12 마커; (2) 측정의 환자 디딜 방 아. (걸음 걸이 패턴;의 직관적인 전체적 그림 3) (4) 비정상적인 보 행 패턴 인덱스; 임상 관측을 통해 검증 그리고 걸음 걸이 전략의 특징 (5) 시각화. 이 연구에 표시 된 프로토콜 기관의 의료 윤리 위원회의 지침을 따릅니다.

<table><tbody><tr><td>KinemaTracer</td><td>KisseiComtec Co., Ltd.</td><td>KinemaTracer-6Cam</td><td>A simple video-based 3D motion analysis system that consists of camera, workstation and softwares.</td></tr></tbody></table>

clinical-oriented three-dimensional gait analysis method for evaluating gait disorder

3 차원 보 행 분석 (3DGA) 운동 장애 때문에 걸음 걸이 이상은의 평가 대 한 유용한 임상 도구에 표시 됩니다. 그러나, 실제 병원에서 3DGA의 사용 드문 남아 있습니다. 가능한 이유는 시간이 측정 프로세스 및 측정 결과 그래프의 많은 수를 사용 하 여 자주는 이해에 어려움을 포함할 수 있습니다. 여기 선물이 임상 친화적인 3DGA 메서드 3DGA의 임상 사용을 촉진 하기 위해 개발. 단순화 된 준비 및 측정 프로세스 임상 설정 및 직관적인 결과 프레 젠 테이 션 결과의 임상의 이해를 촉진 하기 위하여 짧은 기간에 수행 될 수 있는이 방법에 의하여 이루어져 있다. 빠른, 단순화 된 측정 절차는 최소 표시의 사용 및 디딜 방 아에 환자의 측정에 의해 이루어집니다. 임상 이해를 촉진 하기 위하여 결과 임상의 관점에 따라 그림에 표시 됩니다. 전체적인 관점에서 모든 마커의 궤적 표시, Lissajous 개요 그림 (베다), 걸음 걸이 패턴의 직관적인 이해를 촉진 하는 데 사용 됩니다. 비정상적인 보 행 패턴 인덱스, 걸음 걸이 평가 및 건강 한 과목의 데이터를 사용 하 여 표준화 된 임상의 관점에 근거 하는 뇌졸중 환자에서 일반적인 비정상적인 보 행 패턴의 정도 평가 하는 데 사용 됩니다. 환자 발가락 허가 달성 하기 위해 정상 및 보상 전략을 의존 하는 방법을 보여 주며, 발가락 허가 전략의 분석을 묘사 하는 그래프도 제공 됩니다. 이러한 메서드는 임상 설정에서 3DGA의 구현을 촉진 하 고 더 임상의 관점에서 측정 전략의 개발을 장려 수 있습니다.

여기에 소개 하는 메서드는 걸음 걸이 장애를 가진 환자를 평가 하는 데 사용 됩니다. 분석의 결과 그림 2, 그림 3및 그림 4에 표시 됩니다. 이러한 수치는 환자 hemiparesis와 건강 한 컨트롤의 단순화 된 3DGA의 결과 보여줍니다. 그림 2 는 뇌졸중 환자의 완전 한 걸음 걸이 패턴의 대표 베다. 이 환자는, circumduction, 엉덩이 고도, 트렁크 측면 운동 등 일반적인 걸음 걸이 패턴 관찰 되었다. 그림 3 는 레이더 차트 표시 뇌졸중 환자 비정상적인 걸음 걸이 (편차 점수)를 색인은 이다. 표준화 점수의 circumduction 및 엉덩이 고도 높은, 뇌졸중 환자에서 그 움직임은 건강 한 과목의 기준 보다 훨씬 더 나타내는 했다. 마지막으로, 그림 4 발가락 허가 전략의 뇌졸중 환자와 일치 하는 나이 건강 한 주제를 묘사 하는 그래프 이다. 건강 한 주제에 발가락 클리어런스 사지 단축, 반면 뇌졸중 환자에서 골반 경사 등 보상 움직임에 의해 주로 달성 하 고 보관에 의해 일반적으로 달성 된다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57063/57063fig1.jpg"> 그림 1: Lissajous 개요 그림 (베다) 세 개의의 구성: (A) 화살 비행기, (B) 코로나 비행기, 및 (C) 평면. 각 궤도 공동 마커의 평균된 걸음 걸이-사이클 움직임을 표시 하 고 중력의 중심을 가정 했다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57063/57063fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57063/57063fig2.jpg"> 그림 2: Lissajous 개요 그림 (베다)의 대표적인 뇌졸중 환자: (A) 화살 비행기, (B) 코로나 비행기, 및 (C) 평면. 트렁크 운동 (흰색 화살표), 엉덩이 (검은색 화살표), 하이킹 그리고 증가 circumduction (회색 화살표) 베다를 사용 하 여 전체적인 개요에서 관찰 되었다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57063/57063fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57063/57063fig3.jpg"> 그림 3: 비정상적인 걸음 걸이 인덱스의 방사형 차트. 건강 한 과목의 평균 점수는 50으로 설정 됩니다. 높은 표준 점수 높은 이상을 나타냅니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57063/57063fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57063/57063fig4.jpg"> 그림 4: 건강 한 주제 대 뇌졸중 환자에 발가락 허가 전략을 보여주는 그래프. 반면 보상 움직임 (엉덩이, 엉덩이 납치, 하이킹과 보관) 뇌졸중 환자에서 발가락 정리에도 영향을 미칠 발가락 클리어런스 다리 건강 한 주제에서 단축 하 여 전적으로 이루어집니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57063/57063fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>걸음 걸이 패턴</td>
			<td colspan="2">수식</td>
		</tr>
<tr>
<td>하이킹을 엉덩이</td>
			<td colspan="2">이중 중 Z 좌표 평균 좌우 차이 대 한 수정, 동시에 최대 스윙 단계 고관절 마커의 Z 좌표 값 contralateral 고관절 마커의 Z 좌표 사이의 차이 지원 단계</td>
		</tr>
<tr>
<td>Circumduction</td>
			<td colspan="2">측면-대부분 X 사이의 거리 차이 조정 스윙의 25-75% 동안 발목 관절 마커의 단계와 중간-대부분 X 25-75%의 입장 단계 동안 조정</td>
		</tr>
<tr>
<td>앞 발 연락처</td>
			<td colspan="2">발목 관절 마커의 Z 좌표와 발목 관절 마커 및 서 있는 동안 발가락 마커의 Z 좌표 간의 거리 차이 마이너스 초기 접촉에서 발가락 마커의 Z 좌표 거리에 차이</td>
		</tr>
<tr>
<td>힙합의 Retropulsion</td>
			<td colspan="2">발목 관절의 Y 좌표와 단일 자세 단계에 고관절의 Y 좌표 사이의 평균 거리</td>
		</tr>
<tr>
<td>과도 한 엉덩이 외부 회전</td>
			<td colspan="2">발목 관절의 X 좌표와 스윙 단계에서 발가락의 X 좌표 사이의 평균 거리</td>
		</tr>
<tr>
<td>과도 한 측면 이동 꾸밈 없는 측에 트렁크</td>
			<td colspan="2">사이의 평균 거리 (1) 측면 대부분의 X 좌표의 스윙 단계 및 영향을 받는 다리는 영향을 받지 않는 다리 뒤에 있는 두 배 자세 단계 부분에 양자 acromions의 중간 다리에 영향을 고 (2) 영향을 받는 다리는 영향을 받지 않는 다리 뒤에 있는 두 배 자세 단계 부분에 양자 발목 관절 사이 중간점의 평균 X 좌표</td>
		</tr>
<tr>
<td>추력 무릎 신 근</td>
			<td colspan="2">최대 Y의 차이 영향을 받는 다리와 디딜 방 아 걸음 걸이 속도의 단일 자세 단계에 무릎의 속도 조정</td>
		</tr>
<tr>
<td>근육이 수축-무릎 걸음 걸이</td>
			<td colspan="2">영향을 받는 다리의 단일 자세 단계에 최대 무릎 확장 각도</td>
		</tr>
<tr>
<td>스윙 단계에서 부족 한 무릎 굴곡</td>
			<td colspan="2">건강 한 과목에 대 한 무릎 굴곡 각도에 비해 스윙 단계에서 최대 무릎 굴곡 각도</td>
		</tr>
<tr>
<td>중간 채찍</td>
			<td colspan="2">측면-대부분 사이의 거리 X 75-100% 입장 단계와 중간-대부분의 중 관절 발목의 좌표 X 25-75%의 영향을 받는 다리 자세 단계에서 동안 공동 발목의 좌표</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td colspan="2">X, Y 및 Z 좌표는 각각 lateromedial, anteroposteriol, 및 수직을 나타냅니다.</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 수식 비정상적인 걸음 걸이 패턴

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Clinical-oriented Three-dimensional Gait Analysis Method for Evaluating Gait Disorder

이 연구에서 임상 친화적인 3 차원 보 행 분석 방법, 재활 클리닉에서 수행 하도록 설계 되었습니다, 제공 됩니다. 메서드를 사용 하면 간단한 측정 방법 및 결과의 임상의 이해를 촉진 하기 위하여 직관적인 그림으로 이루어져 있다.

걸음 걸이 장애를 평가 하기 위한 임상 지향 3 차원 보 행 분석 방법

Three-dimensional gait analysis (3DGA) is shown to be a useful clinical tool for the evaluation of gait abnormality due to movement disorders. However, ...

clinical-oriented-three-dimensional-gait-analysis-method-for

Research

JoVE Journal

Behavior

14.0K 조회수.  Fujita Health University. 이 연구에서 임상 친화적인 3 차원 보 행 분석 방법, 재활 클리닉에서 수행 하도록 설계 되었습니다, 제공 됩니다. 메서드를 사용 하면 간단한 측정 방법 및 결과의 임상의 이해를 촉진 하기 위하여 직관적인 그림으로 이루어져 있다.

비디오: Clinical-oriented Three-dimensional Gait Analysis Method for Evaluating Gait Disorder

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for quantifying locomotor deficits in rodents is to measure minute disturbances of unconstrained gait overground (e.g., manual BBB score or automated CatWalk). However, cortical inputs are not required for the generation of basic locomotion produced by the spinal central pattern generator (CPG). Thus, unconstrained walking tasks test locomotor deficits due to motor cortical impairment only indirectly. In this study, we propose a novel, precise foot-placement locomotor task that evaluates cortical inputs to the spinal CPG. An instrumented peg-way was used to impose symmetrical and asymmetrical locomotor tasks mimicking lateralized movement deficits. We demonstrate that shifts from equidistant inter-stride lengths of 20% produce changes in the forelimb stance phase characteristics during locomotion with preferred stride length. Furthermore, we propose that the asymmetric walkway allows for measurements of behavioral outcomes produced by cortical control signals. These measures are relevant for the assessment of impairment after cortical damage.

Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

비대칭 산책로 : 비대칭 로코 유학을위한 소설 행동 분석

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

연구

행동분석학

Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the wearing experience of subjects. This protocol describes the differences in lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) between experienced wearers (EW) and inexperienced wearers (IEW) during moderate high-heeled jogging and running. A three-dimensional (3D) motion analysis system with a configured force platform was used to synchronously capture lower-limb joint movements and GRF. 36 young females volunteered to participate in this study and were asked about high-heeled shoe-wearing experience, including frequency, duration, heel types, and heel heights. Eleven who had the experience of 3 to 6 cm heels for a minimum of three days per week (6 h per day) for at least two years and eleven who wore high heels less than twice per month participated. Subjects performed jogging and running at comfortable low and high speeds, respectively, with the right foot completely stepping onto a force platform when passing by along a 10 m walkway. EW and IEW adopted different biomechanical adaptations while jogging and running. IEW exhibited a generally larger range of joint movement, while EW showed a dramatically larger loading rate of GRF during running. Hence, further studies on the lower-limb biomechanics of high-heeled gait should strictly control the wearing experience of the subjects.

This study investigated lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) during moderate high-heeled jogging and running. Subjects were divided into groups of experienced wearers and inexperienced wearers. A three-dimensional motion analysis system with a configured force platform captured lower-limb joint movements and GRF.

보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 낮은 사지 역학에 경험 효과 평가 하기 위해 골드 표준 걸음 걸이 분석 방법을 사용 하 여

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the ...

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER): A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

Gait analysis is used to quantify changes in motor function in many rodent models of disease. Despite the importance of assessing gait and motor function in many areas of research, the available commercial options have several limitations such as high cost and lack of accessible, open code. To address these issues, we developed PrAnCER, Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings, for automated quantification of gait. The contrast-enhanced recordings are produced by using a translucent floor that obscures objects not in contact with the surface, effectively isolating the rat&#8217;s paw prints as it walks. Using these videos, our simple software program reliably measures a variety of spatiotemporal gait parameters. To demonstrate that PrAnCER can accurately detect changes in motor function, we employed a haloperidol model of Parkinson&#8217;s disease (PD). We tested rats at two doses of haloperidol: high dose (0.30 mg/kg) and low dose (0.15 mg/kg). Haloperidol significantly increased stance duration and hind paw contact area in the low dose condition, as might be expected in a PD model. In the high dose condition, we found a similar increase in contact area but also an unexpected increase in stride length. With further research, we found that this increased stride length is consistent with the bracing-escape phenomenon commonly observed at higher doses of haloperidol. Thus, PrAnCER was able to detect both expected and unexpected changes in rodent gait patterns. Additionally, we confirmed that PrAnCER is consistent and accurate when compared with manual scoring of gait parameters.

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings PrAnCER: A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

We describe a novel gait analysis system, Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER), an open-access automated system for the quantification of gait characteristics in rats that utilizes a novel semitransparent floor to automatically quantify gait. This system was validated using the haloperidol model of Parkinson&#8217;s Disease.

대비 강화 된 기록 (PrAnCER)의 발 인쇄 분석 : 모터 적자를 평가하기위한 저비용 개방형 자동 걸음걸이 분석 시스템

Gait analysis is used to quantify changes in motor function in many rodent models of disease. Despite the importance of assessing gait and motor function ...

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of complex algorithms and mathematical modeling that accompany 3D data collection and analysis procedures. This work provides a simple, user-friendly, step-by-step detailed methodology for 3D kinematic gait analysis during treadmill locomotion in healthy and neurotraumatic rats using a six-camera motion capture system. Also provided are details on 1) calibration of the system in an experimental set-up customized for quadrupedal locomotion, 2) data collection for treadmill locomotion in adult rats using markers positioned on all four limbs, 3) options available for video tracking and processing, and 4) basic 3D kinematic data generation and visualization and quantification of data using the built-in data collection software. Finally, it is suggested that the utility of this motion capture system be expanded to studying a variety of motor behaviors before and after neurotrauma.

Presented here is a protocol to collect and analyze three-dimensional kinematics of quadrupedal locomotion in rodents for preclinical studies.

설치류의 전임상 연구를 위한 3D 운동걸음걸이 분석

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of ...

Gait Analysis of Age-dependent Motor Impairments in Mice with Neurodegeneration

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. Specifically, gait analysis allows recapturing disease relevant phenotypes that are observed in human patients, especially in neurodegenerative diseases that affect motor abilities such as Parkinson&#39;s disease (PD), Alzheimer&#39;s disease (AD), amyotrophic lateral sclerosis (ALS), and others. In early studies along this line, the measurement of gait parameters was laborious and depended on factors that were hard to control (e.g., running speed, continuous running). The development of ventral plane imaging (VPI) systems made it feasible to perform gait analysis at a large scale, making this method a useful tool for the assessment of motor behavior in rodents. Here, we present an in-depth protocol of how to use kinematic gait analysis to examine the age-dependent progression of motor deficits in mouse models of neurodegeneration; mouse lines with decreased levels of endophilin, in which neurodegenerative damage progressively increases with age, are used as an example.

In this study, we demonstrate the use of kinematic gait analysis based on ventral plane imaging to monitor the subtle changes in motor coordination as well as the progression of neurodegeneration with advancing age in mouse models (e.g., endophilin mutant mouse lines).

연령에 따라 모터 손상 Neurodegeneration와 쥐의 걸음 걸이 분석

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. ...

발생학

Clinical Assessment of Spatiotemporal Gait Parameters in Patients and Older Adults

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and neurological patients1-4, but also in healthy older adults5,6. The quantitative gait analysis described in this protocol is performed with a recently-introduced photoelectric system (see&#160;Materials table) which has the potential to be used in the clinic because it is portable, easy to set up (no subject preparation is required before a test), and does not require maintenance and sensor calibration. The photoelectric system consists of series of high-density floor-based photoelectric cells with light-emitting and light-receiving diodes that are placed parallel to each other to create a corridor, and are oriented perpendicular to the line of progression7. The system simply detects interruptions in light signal, for instance due to the presence of feet within the recording area. Temporal gait parameters and 1D spatial coordinates of consecutive steps are subsequently calculated to provide common gait parameters such as step length, single limb support and walking velocity8, whose validity against a criterion instrument has recently been demonstrated7,9. The measurement procedures are very straightforward; a single patient can be tested in less than 5 min&#160;and a comprehensive report can be generated in less than 1&#160;min.

This protocol is used to evaluate spatial and temporal gait variables of neurological/orthopedic patients and older persons by means of a recently-introduced floor-based photocell system.

환자와 노인의 시공간 보행 매개 변수의 임상 평가

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and ...

의학

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.

비디오 운동 분석을 사용하여 스마트 폰 (ViMAS) : 파일럿 연구

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 Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of sciatic nerve injury rodent models. In this protocol, we describe a novel kinematic analysis method that uses a three-dimensional (3D) motion capture apparatus for functional evaluations using a rat sciatic nerve crush injury model. First, the rat is familiarized with treadmill walking. Markers are then attached to the designated bone landmarks and the rat is made to walk on the treadmill at the desired speed. Meanwhile, the posterior limb movements of the rat are recorded using four cameras. Depending on the software used, marker tracings are created using both automatic and manual modes and the desired data are produced after subtle adjustments. This method of kinematic analysis, which uses a 3D motion capture apparatus, offers numerous advantages, including superior precision and accuracy. Many more parameters can be investigated during the comprehensive functional evaluations. This method has several shortcomings that require consideration: The system is expensive, can be complicated to operate, and may produce data deviations due to skin shifting. Nevertheless, kinematic analysis using a 3D motion capture apparatus is useful for performing functional anterior and posterior limb evaluations. In the future, this method may become increasingly useful for generating accurate assessments of various traumas and diseases.

We introduce a kinematic analysis method that uses a three-dimensional motion capture apparatus containing four cameras and data processing software for performing functional evaluations during fundamental research involving rodent models.

Sciatic 신경 호감 상해의 쥐 모형에 있는 기능 평가를 위한 3D 운동학 분석

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

신경과학

Motor Dual-Tasks for Gait Analysis and Evaluation in Post-Stroke Patients

Eighteen stroke patients were recruited for this study involving the evaluation of cognition and walking ability and multitask gait analysis. Multitask gait analysis consisted of a single walking task (Task 0), a simple motor dual-task (water-holding, Task 1), and a complex motor dual-task (crossing obstacles, Task 2). The task of crossing obstacles was considered to be equivalent to the combination of a simple walking task and a complex motor task as it involved more nervous system, skeletal movement, and cognitive resources. To eliminate heterogeneity in the results of the gait analysis of the stroke patients, the dual-task gait cost values were calculated for various kinematic parameters. The major differences were observed in the proximal joint angles, especially in the angles of the trunk, pelvis, and hip joints, which were significantly larger in the dual motor tasks than in the single walking task. This research protocol aims to provide a basis for the clinical diagnosis of gait function and an in-depth study of motor control in stroke patients with motor control deficits through the analyses of dual-motor walking tasks.

This paper presents a protocol specifically for dual motor task gait analysis in stroke patients with motor control deficits.

뇌졸중 후 환자의 보행 분석 및 평가를 위한 운동 이중 작업

Eighteen stroke patients were recruited for this study involving the evaluation of cognition and walking ability and multitask gait analysis. Multitask ...

Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics is still unclear. The present study describes a motion analysis approach that utilizes three-dimensional (3D) reconstruction from video captures. Using this technology, disuse-evoked alterations of walking performances were observed in rodents exposed to a simulated microgravity environment by unloading their hindlimb by their tail. After 2 weeks of unloading, the rats walked on a treadmill, and their gait motions were captured with four charge-coupled device (CCD) cameras. 3D motion profiles were reconstructed and compared to those of control subjects using the image processing software. The reconstructed outcome measures successfully portrayed distinct aspects of distorted gait motion: hyperextension of the knee and ankle joints and higher position of the hip joints during the stance phase. Motion analysis is useful for several reasons. First, it enables quantitative behavioral evaluations instead of subjective observations (e.g., pass/fail in certain tasks). Second, multiple parameters can be extracted to fit specific needs once the fundamental datasets are obtained. Despite hurdles for broader application, the disadvantages of this method, including labor intensity and cost, may be alleviated by determining comprehensive measurements and experimental procedures.

The present protocol describes three-dimensional motion tracking/evaluation to depict gait motion alteration of rats after exposure to a simulated disuse environment.

설치류의 비활동으로 인한 보행 변화에 대한 포괄적인 이해

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics ...