Vizuální charakterizace škálování lidského pohybu při úlohách s velkou amplitudou

Parkinsonova choroba je charakterizována bradykinezí a narušeným motorickým škálováním, což vede ke snížené amplitudě pohybu a zhoršenému funkčnímu výkonu. Přístupy k cvičení s velkou amplitudou jsou široce používány k potlačení těchto deficitů podporou přehnané realizace pohybu a rekvalibrace vnitřního vnímání pohybu. Během opakujících se sérií cvičení však jedinci často vykazují postupný pokles amplitudy pohybu, což je jev známý jako útlum amplitudy, který obvykle vyžaduje verbální korekci klinickým pracovníkem.

Navzdory klinickému významu nebyl útlum amplitudy objektivně kvantifikován a kvalita pohybu se běžně hodnotí pouze vizuálním pozorováním. Systémy pro snímání pohybu založené na značkách, i když přesné, jsou nepraktické pro rutinní nebo vzdálené použití. Beznačková analýza založená na RGB kameře představuje nízkonákladovou a dostupnou alternativu pro objektivní hodnocení pohybu, zejména v kontextech telerehabilitace, kde je přímá vizuální supervize omezená.

Účastníci a design studie

Bude rekrutováno celkem 22–26 zdravých dobrovolníků ve věku 18–45 let. Všichni účastníci budou schopni samostatného funkčního pohybu a před účastí poskytnou písemný informovaný souhlas. Studie sleduje jednosezení, observační design.

Protokol cvičení

Účastníci provedou šest standardizovaných cvičení s velkou amplitudou:

Dosah od podlahy ke stropu

Předkrok

Bokem krok

Vstávání ze sedu

Předpažení k uchopení a uvolnění předmětu

Velká chůze

Každé cvičení bude zaznamenáno na osm opakování pomocí jedné RGB kamery snímající pohyb celého těla. Nebudou použity žádné nositelné senzory ani reflexní značky.

U každého cvičení bude první opakování provedeno bez předchozí instruktáže ohledně maximálního úsilí. Bezprostředně po dokončení klinický expert verbálně potvrdí, zda tato realizace představuje maximální amplitudu pohybu účastníka. Po potvrzení bude toto opakování určeno jako individuální referenční pokus pro dané cvičení.

Zpracování dat a výstupní měření

Pohybová data budou analyzována pomocí dvou komplementárních přístupů:

Analýza založená na postoji:

Klíčové body kloubů budou extrahovány z videa pomocí algoritmu odhadu postoje. Amplituda pohybu bude vypočtena pomocí metrik založených na posunu kloubů a normalizována podle individuálních antropometrických charakteristik. Útlum amplitudy bude kvantifikován porovnáním časných a pozdních opakování a výpočtem trendů podle opakování.

Analýza vizuální reprezentace:

Jako průzkumná složka bude použit samořízený vision transformer k extrakci vizuálních reprezentačních prvků z videí cvičení. Každé opakování bude porovnáno s klinicky potvrzeným referenčním opakováním pomocí měření podobnosti prvků. Skóre podobnosti podle opakování bude použito k charakterizaci změn v rámci cvičení a identifikaci vzorců konzistentních s útlumem amplitudy.

Statistická analýza

Distribuce dat bude posouzena na normalitu. Změny v amplitudě pohybu a trendy podle opakování budou analyzovány pomocí spárovaných statistických metod. Asociace mezi měřeními založenými na kameře a pozorováními klinických pracovníků budou prozkoumány pomocí korelační analýzy, s hladinou statistické významnosti nastavenou na p < 0,05.

Etické aspekty a očekávaný dopad

Studie nezahrnuje žádné invazivní procedury ani terapeutické intervence. Video data budou anonymizována a bezpečně uložena a účastníci mohou kdykoliv odstoupit. Etické schválení bylo získáno od Etické komise Biruni University pro neintervenční studie.

Tato studie očekává, že prokáže proveditelnost metod založených na kameře pro objektivní hodnocení amplitudy pohybu a útlumu amplitudy, čímž poskytne metodologický základ pro budoucí studie zahrnující pacienty, automatizované systémy zpětné vazby a aplikace telerehabilitace.