リアルタイム生体力学モニタリングのためのアクセシブル遠隔リハビリテーションシステム
AIベースのカメラシステムによる上肢リハビリテーションのためのリアルタイム生体力学モニタリングの開発と臨床的検証
この研究では、手および上肢の生体力学をリアルタイムで測定することで遠隔リハビリテーションを支援するために設計された新しいカメラベースのシステムを評価します。筋骨格系または神経系の疾患から回復中の多くの患者は、リハビリテーション中に頻繁なモニタリングを必要としますが、距離、費用、または専門医療へのアクセス制限により定期的な診療所への通院が困難な場合があります。現在の遠隔医療アプローチは、通常、定量的な評価や自己申告によるフィードバックに依存しており、客観的な生体力学的測定ではありません。
この研究の目的は、標準的なカメラのみを使用して、関節角度、可動域、筋力、関節トルクなどの生体力学パラメータを正確に推定できるコンピュータビジョンベースのシステムを評価することです。このシステムは、人工知能と生体力学的モデリングを使用して手の動きを分析し、リハビリテーション演習中のリアルタイム測定を提供します。
参加者は、システムがビデオを記録し解剖学的ランドマークを抽出する間、指示された手の動きの課題を実行します。これらのデータは生体力学パラメータを計算し、システムがリハビリテーションの進捗を遠隔で確実にモニタリングできるかどうかを評価するために使用されます。結果は、この技術が医療従事者に客観的かつ継続的なデータを提供し、個別化されたリハビリテーションを支援し患者の転帰を改善できるかどうかを判断するのに役立ちます。
調査の概要
詳細な説明
本研究は、ヒトの手と上肢の生体力学的パラメータをリアルタイムで推定可能なカメラベースの遠隔リハビリテーションプラットフォームの開発と検証を目的としています。 筋骨格系および神経系疾患では、リハビリテーション中の継続的なモニタリングが必要ですが、特に地方部や医療過疎地域の多くの患者は、頻繁な対面セラピーへのアクセスが限られています。 既存の遠隔医療システムは主に主観的報告や定期的なビデオ相談に依存しており、回復の正確なモニタリングに必要な定量的な生体力学的測定を欠いていることが多いです。
本研究の目的は、コンピュータビジョンと生体力学的モデリングが、単一カメラを使用して関節運動と力の正確な定量的測定を提供できるかどうかを評価することです。 中心的な仮説は、人工知能アルゴリズムがビデオデータから手の解剖学的ランドマークを検出し、それらを機械的モデリング技術と組み合わせて、関節角度、トルク、筋力をリアルタイムで推定できるというものです。 継続的な生体力学的トラッキングにより、臨床医はリハビリテーションの進捗をより適切にモニタリングし、治療プロトコルを適時に調整できる可能性があります。
参加者は、スマートフォンやノートパソコンのカメラなどの民生用カメラを使用してビデオデータを収集しながら、標準化された手の運動エクササイズを実施します。 コンピュータビジョンアルゴリズムは手のランドマークを識別し、関節運動学を計算します。 これらの測定値は、逆動力学モデリングと統合され、関節トルク、可動域、力生成を含む生体力学的パラメータを推定します。
本研究は、計算された生体力学的測定値を確立された生体力学的モデルおよび参照データセットと比較することにより、提案システムの信頼性と妥当性を評価します。 主要なアウトカムには、ランドマーク検出の精度、生体力学的パラメータ推定の信頼性、リハビリテーションエクササイズ中の遠隔モニタリングの実現可能性が含まれます。
本研究の成功は、臨床医と患者に客観的な生体力学的フィードバックを提供できる低コストでアクセス可能な遠隔リハビリテーションプラットフォームの実現可能性を示すでしょう。 このアプローチは、リハビリテーションサービスへのアクセスを改善し、患者の関与を高め、遠隔医療環境におけるデータ駆動型の臨床意思決定を支援する可能性があります。
研究の種類
入学 (推定)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究連絡先
- 名前：Soroush Korivand, PhD
- 電話番号：662-325-9154
- メール：skorivand@me.msstate.edu
研究場所
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Mississippi
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Jackson、Mississippi、アメリカ、39216
- University of Mississippi Medical Center
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コンタクト：
- Marc Walker, MD
- メール：mwalker6@umc.edu
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Starkville、Mississippi、アメリカ、39759
- Mississippi State University
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コンタクト：
- Soroush Korivand, PhD
- 電話番号：662-325-9154
- メール：skorivand@me.msstate.edu
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主任研究者：
- Soroush Korivand, PhD
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
- 大人
- 高齢者
健康ボランティアの受け入れ
説明
対象基準:
- 18歳以上の成人。
- 筋骨格系または神経系の損傷または手術後の上肢または手のリハビリテーションを受けている、または回復中の個人。
- リハビリエクササイズに必要な基本的な手または上肢の動作タスクを遂行できる能力。
- 研究指示を理解し、インフォームドコンセントを提供できる能力。
除外基準:
- 研究手順の理解を妨げる重度の認知障害。
- 手または上肢のリハビリエクササイズへの安全な参加を妨げる医学的状態。
- カメラベースのモニタリングシステムとの相互作用を妨げる重度の視覚障害。
- リハビリ結果に影響を与える可能性のある別の介入研究への参加。
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：処理
- 割り当て：ランダム化
- 介入モデル：並列代入
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的：カメラベース生体力学モニタリング（介入）
参加者は標準化された手・上肢リハビリ運動を行いながら、AIベースのカメラシステムが関節トルク、筋力、可動域をリアルタイムで推定します。
臨床医は、6週間の研究期間中、この生体力学的フィードバックを利用してリハビリ調整を指導することができます。 |
リハビリテーション運動中のビデオベースの手のランドマーク追跡から生体力学パラメータ（関節トルク、筋力、可動域）を推定する、単一カメラ、コンピュータビジョン、逆動力学モデリングシステム。
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アクティブコンパレータ：標準遠隔リハビリテーション（対照）
参加者は定期的／毎週のチェックインと通常のケアガイダンスを伴う標準的な遠隔リハビリテーションを受けます。
リアルタイムのカメラベースの生体力学モニタリングフィードバックは提供されません。
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参加者は標準的なリハビリテーション演習を行い、通常のケア実践に従って臨床医による定期的な遠隔医療フォローアップを受けます。
リハビリテーションの過程では、カメラベースの生体力学モニタリングシステムは使用されません。
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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カメラベースの関節トルク推定の精度
時間枠：ベースライン評価セッション
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リハビリテーションエクササイズにおける関節トルク推定におけるAIベースカメラシステムの精度を、ゴールドスタンダードのダイナモメーター測定と比較した結果。
精度は、推定トルク値と基準ダイナモメーター測定値の間の平均絶対パーセント誤差（MAPE）を使用して評価されます。
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ベースライン評価セッション
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カメラベースと臨床バイオメカニクス測定の相関
時間枠：ベースライン評価セッション
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カメラベースシステムによって推定された生体力学的パラメータと参照臨床測定値との間の一致。
推定された関節トルクとゴールドスタンダード測定値との一致を評価するために、ピアソン相関係数およびブランド-アルトマン分析が使用されます。
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ベースライン評価セッション
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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握力の改善
時間枠：ベースライン、3週間、6週間
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リハビリテーションプログラム中に臨床ダイナモメーターを使用して測定した握力の変化。
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ベースライン、3週間、6週間
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可動域改善
時間枠：ベースライン、3週間、6週間
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リハビリテーション期間中に標準的な臨床ゴニオメトリーを用いて測定した手および指関節の可動域の変化。
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ベースライン、3週間、6週間
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機能回復時間
時間枠：最大6週間
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臨床機能評価に基づき、参加者が受傷前の手機能の少なくとも80％を回復するのに必要な時間。
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最大6週間
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患者のリハビリ運動への遵守
時間枠：最大6週間
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研究期間中に割り当てられたセラピーセッションの完了率によって測定される、処方されたリハビリ運動への参加者の遵守度。
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最大6週間
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協力者と研究者
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (推定)
一次修了 (推定)
研究の完了 (推定)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
キーワード
その他の研究ID番号
- MSU-UMMC-TELE-REHAB-001
- U54GM115428 (米国 NIH グラント/契約)
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
IPD プランの説明
本研究の非識別化された個人参加者データ（IPD）は、研究完了後に合理的な要請に応じて共有される場合があります。 共有されるデータには、導出された生体力学パラメータ（関節トルク、可動域など）、要約パフォーマンス指標、および解釈に必要な関連メタデータが含まれます。
潜在的な識別可能性の懸念から、生の動画データは共有されません。 すべての共有データは、機関の方針およびIRB要件に従って非識別化されます。
データ使用契約の承認後、元の研究目的と一致する目的で、資格のある研究者にアクセスが提供されます。
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。