Charakterystyka oparta na wizji skalowania ruchu ludzkiego w zadaniach o dużej amplitudzie

Choroba Parkinsona charakteryzuje się bradykinezą i zaburzeniami skalowania ruchowego, prowadząc do zmniejszenia amplitudy ruchu i obniżenia funkcjonalnej sprawności. Podejścia ćwiczeniowe z dużą amplitudą są szeroko stosowane w celu przeciwdziałania tym deficytom poprzez promowanie przesadnego wykonania ruchu i ponownego skalibrowania wewnętrznej percepcji ruchu. Jednak podczas powtarzalnych serii ćwiczeń osoby często wykazują stopniowe zmniejszanie amplitudy ruchu, zjawisko znane jako zanik amplitudy, które zwykle wymaga werbalnej korekty przez klinicystę.

Pomimo swojej istotności klinicznej, zanik amplitudy nie został obiektywnie skwantyfikowany, a jakość ruchu jest powszechnie oceniana wyłącznie poprzez obserwację wzrokową. Systemy przechwytywania ruchu oparte na znacznikach, choć dokładne, są niepraktyczne do rutynowego lub zdalnego stosowania. Analiza bezmarkerowa oparta na kamerze RGB oferuje tanią i dostępną alternatywę do obiektywnej oceny ruchu, szczególnie w kontekstach telerehabilitacji, gdzie bezpośredni nadzór wzrokowy jest ograniczony.

Uczestnicy i projekt badania

Zostanie zrekrutowanych łącznie 22-26 zdrowych ochotników w wieku 18-45 lat. Wszyscy uczestnicy będą zdolni do samodzielnego funkcjonalnego ruchu i dostarczą pisemną świadomą zgodę przed uczestnictwem. Badanie ma jednosesyjny, obserwacyjny projekt.

Protokół ćwiczeń

Uczestnicy wykonają sześć standaryzowanych ćwiczeń z dużą amplitudą:

Wymach od podłogi do sufitu

Krok do przodu

Krok w bok

Siadanie i wstawanie

Sieganie do przodu w celu chwycenia i zwolnienia przedmiotu

Duże chodzenie

Każde ćwiczenie będzie rejestrowane przez osiem powtórzeń przy użyciu pojedynczej kamery RGB rejestrującej ruch całego ciała. Nie będą używane żadne czujniki noszone ani znaczniki odblaskowe.

Dla każdego ćwiczenia, pierwsze powtórzenie zostanie wykonane bez wcześniejszej instrukcji dotyczącej maksymalnego wysiłku. Natychmiast po zakończeniu, ekspert klinicysta werbalnie potwierdzi, czy to wykonanie reprezentuje maksymalną amplitudę ruchu uczestnika. Po potwierdzeniu, to powtórzenie zostanie wyznaczone jako indywidualna próba referencyjna dla tego ćwiczenia.

Przetwarzanie danych i miary wyników

Dane ruchowe będą analizowane przy użyciu dwóch komplementarnych podejść:

Analiza oparta na pozycji:

Punkty kluczowe stawów będą ekstrahowane z wideo przy użyciu algorytmu estymacji pozy. Amplituda ruchu będzie obliczana przy użyciu metryk opartych na przemieszczeniu stawów i normalizowana zgodnie z indywidualnymi cechami antropometrycznymi. Zanik amplitudy będzie kwantyfikowany poprzez porównanie wczesnych i późnych powtórzeń oraz przez obliczenie trendów dla każdego powtórzenia.

Analiza reprezentacji wizualnej:

Jako element eksploracyjny, samonadzorowany wizjoner transformatorowy będzie używany do ekstrakcji reprezentacji cech wizualnych z filmów ćwiczeń. Każde powtórzenie będzie porównywane z potwierdzonym przez klinicystę powtórzeniem referencyjnym przy użyciu miar podobieństwa cech. Wyniki podobieństwa dla każdego powtórzenia będą używane do scharakteryzowania zmian wewnątrz ćwiczenia i identyfikacji wzorców zgodnych z zanikiem amplitudy.

Analiza statystyczna

Rozkład danych będzie oceniany pod kątem normalności. Zmiany w amplitudzie ruchu i trendy dla każdego powtórzenia będą analizowane przy użyciu sparowanych metod statystycznych. Związki między pomiarami opartymi na kamerze a obserwacjami klinicystów będą badane przy użyciu analizy korelacji, z istotnością statystyczną ustaloną na p < 0,05.

Zagadnienia etyczne i oczekiwany wpływ

Badanie nie obejmuje żadnych inwazyjnych procedur ani interwencji terapeutycznych. Dane wideo będą anonimizowane i bezpiecznie przechowywane, a uczestnicy mogą wycofać się w dowolnym momencie. Zatwierdzenie etyczne zostało uzyskane od Komisji Etyki Nieinterwencyjnej Uniwersytetu Biruni.

Oczekuje się, że to badanie zademonstruje wykonalność metod opartych na kamerze do obiektywnej oceny amplitudy ruchu i zaniku amplitudy, dostarczając podstaw metodologicznych dla przyszłych badań obejmujących populacje pacjentów, zautomatyzowane systemy sprzężenia zwrotnego i zastosowania telerehabilitacji.