대진폭 작업에서 인간 움직임 스케일링에 대한 비전 기반 특성화

파킨슨병은 서동증과 운동 크기 조절 장애가 특징이며, 이로 인해 운동 진폭이 감소하고 기능적 수행능력이 저하됩니다. 대진폭 운동 접근법은 과장된 운동 수행과 내적 운동 지각의 재조정을 촉진하여 이러한 결손을 보완하기 위해 널리 사용됩니다. 그러나 반복적인 운동 세트 동안 개인들은 종종 운동 진폭이 점진적으로 감소하는 현상을 보이는데, 이를 진폭 감쇠라고 하며 일반적으로 임상의의 언어적 교정이 필요합니다.

임상적 중요성에도 불구하고, 진폭 감쇠는 객관적으로 정량화된 바 없으며, 운동 품질은 일반적으로 시각적 관찰만으로 평가됩니다. 마커 기반 모션 캡처 시스템은 정확하지만 일상적이거나 원격 사용에는 비실용적입니다. RGB 카메라 기반 무마커 분석은 객관적인 운동 평가를 위한 저비용 및 접근성 있는 대안을 제공하며, 특히 직접적인 시각적 감독이 제한된 원격 재활 상황에서 유용합니다.

참가자 및 연구 설계

18-45세 건강한 지원자 총 22-26명을 모집합니다. 모든 참가자는 독립적인 기능적 운동이 가능하며, 참여 전 서면 동의서를 제출할 것입니다. 본 연구는 단일 세션 관찰 설계를 따릅니다.

운동 프로토콜

참가자는 6가지 표준화된 대진폭 운동을 수행합니다:

바닥에서 천장까지 닿기

전방 걸음

측방 걸음

앉았다 일어서기

물체 잡고 놓기 위한 전방 닿기

크게 걷기

각 운동은 전신 운동을 촬영하는 단일 RGB 카메라로 8회 반복 기록됩니다. 착용형 센서나 반사 마커는 사용되지 않습니다.

각 운동에 대해 첫 번째 반복은 최대 노력에 대한 사전 지시 없이 수행됩니다. 완료 직후, 임상 전문가가 언어적으로 이 수행이 참가자의 최대 운동 진폭을 나타내는지 확인할 것입니다. 확인 시, 이 반복은 해당 운동에 대한 개인 참조 시험으로 지정됩니다.

데이터 처리 및 결과 측정

운동 데이터는 두 가지 상호 보완적 접근법을 사용하여 분석됩니다:

자세 기반 분석:

관절 키포인트는 포즈 추정 알고리즘을 사용하여 비디오에서 추출됩니다. 운동 진폭은 관절 변위 기반 지표를 사용하여 계산되며 개인 인체 측정 특성에 따라 정규화됩니다. 진폭 감쇠는 초기와 후기 반복을 비교하고 반복별 추세를 계산하여 정량화됩니다.

시각적 표현 분석:

탐색적 구성 요소로서, 자가 지도 비전 트랜스포머가 운동 비디오에서 시각적 특징 표현을 추출하는 데 사용됩니다. 각 반복은 임상의가 확인한 참조 반복과 특징 유사도 측정을 사용하여 비교됩니다. 반복별 유사도 점수는 운동 내 변화를 특성화하고 진폭 감쇠와 일관된 패턴을 식별하는 데 사용됩니다.

통계 분석

데이터 분포는 정규성을 평가할 것입니다. 운동 진폭의 변화와 반복별 추세는 짝지어진 통계 방법을 사용하여 분석됩니다. 카메라 기반 측정과 임상의 관찰 간의 연관성은 상관 분석을 사용하여 탐색되며, 통계적 유의성은 p < 0.05로 설정됩니다.

윤리적 고려사항 및 기대 효과

본 연구는 침습적 절차나 치료적 중재를 포함하지 않습니다. 비디오 데이터는 익명화되어 안전하게 저장되며, 참가자는 언제든지 철회할 수 있습니다. 윤리 승인은 비루니 대학교 비중재 윤리위원회로부터 획득되었습니다.

이 연구는 운동 진폭 및 진폭 감쇠의 객관적 평가를 위한 카메라 기반 방법의 실현 가능성을 입증할 것으로 기대되며, 환자 집단, 자동화 피드백 시스템 및 원격 재활 응용 프로그램을 포함한 향후 연구를 위한 방법론적 기초를 제공할 것입니다.