Доступная система дистанционной реабилитации для мониторинга биомеханических показателей в режиме реального времени
Разработка и клиническая валидация системы камер на основе искусственного интеллекта для мониторинга биомеханики в реальном времени при реабилитации верхних конечностей
В этом исследовании оценивается новая система на основе камеры, предназначенная для поддержки удаленной реабилитации путем измерения биомеханики кисти и верхней конечности в реальном времени. Многим пациентам, восстанавливающимся после заболеваний опорно-двигательного аппарата или неврологических состояний, требуется регулярное наблюдение во время реабилитации, но регулярные посещения клиники могут быть затруднены из-за расстояния, стоимости или ограниченного доступа к специализированной помощи. Современные телемедицинские подходы обычно полагаются на качественные оценки или самоотчеты пациентов, а не на объективные биомеханические измерения.
Цель данного исследования — определить, может ли система на основе компьютерного зрения точно оценивать биомеханические параметры, такие как углы суставов, диапазон движений, мышечная сила и крутящий момент суставов, используя только стандартную камеру. Система анализирует движение кисти с использованием искусственного интеллекта и биомеханического моделирования для предоставления измерений в реальном времени во время реабилитационных упражнений.
Участники будут выполнять управляемые задания по движению кисти, в то время как система записывает видео и извлекает анатомические ориентиры. Эти данные будут использоваться для вычисления биомеханических параметров и оценки того, может ли система надежно отслеживать прогресс реабилитации удаленно. Результаты помогут определить, может ли эта технология предоставить клиницистам объективные, непрерывные данные для поддержки персонализированной реабилитации и улучшения результатов лечения пациентов.
Обзор исследования
Статус
Подробное описание
Это исследование направлено на разработку и валидацию камерной платформы телереабилитации, способной оценивать биомеханические параметры кисти руки и верхней конечности в режиме реального времени. Заболевания опорно-двигательного аппарата и нервной системы часто требуют постоянного мониторинга во время реабилитации, однако у многих пациентов, особенно в сельских или недостаточно обслуживаемых регионах, ограничен доступ к частым очным сеансам терапии. Существующие системы телездравоохранения в основном полагаются на субъективные отчеты или периодические видеоконсультации и часто не имеют количественных биомеханических измерений, необходимых для точного мониторинга восстановления.
Цель данного исследования — оценить, могут ли компьютерное зрение и биомеханическое моделирование обеспечить точные количественные измерения движения суставов и силы с использованием одной камеры. Основная гипотеза заключается в том, что алгоритмы искусственного интеллекта могут обнаруживать анатомические ориентиры кисти по видеоданным и комбинировать их с методами механического моделирования для оценки углов суставов, крутящих моментов и мышечных сил в реальном времени. Непрерывное биомеханическое отслеживание может позволить клиницистам лучше контролировать прогресс реабилитации и своевременно корректировать протоколы терапии.
Участники будут выполнять стандартизированные упражнения для движений кисти, в то время как видеоданные будут захватываться с помощью потребительской камеры, такой как камера смартфона или ноутбука. Алгоритмы компьютерного зрения будут идентифицировать ориентиры кисти и рассчитывать кинематику суставов. Эти измерения затем будут интегрированы с моделью обратной динамики для оценки биомеханических параметров, включая крутящий момент суставов, диапазон движений и генерацию силы.
Исследование оценит надежность и валидность предложенной системы путем сравнения вычисленных биомеханических измерений с установленными биомеханическими моделями и референсными наборами данных. Ключевые исходы включают точность обнаружения ориентиров, надежность оценки биомеханических параметров и осуществимость дистанционного мониторинга во время реабилитационных упражнений.
Успешное завершение этого исследования продемонстрирует осуществимость недорогой, доступной платформы телереабилитации, способной предоставлять объективную биомеханическую обратную связь клиницистам и пациентам. Этот подход имеет потенциал для улучшения доступа к реабилитационным услугам, повышения вовлеченности пациентов и поддержки принятия клинических решений на основе данных в условиях удаленного здравоохранения.
Тип исследования
Регистрация (Оцененный)
Фаза
- Непригодный
Контакты и местонахождение
Контакты исследования
- Имя: Soroush Korivand, PhD
- Номер телефона: 662-325-9154
- Электронная почта: skorivand@me.msstate.edu
Места учебы
-
-
Mississippi
-
Jackson, Mississippi, Соединенные Штаты, 39216
- University of Mississippi Medical Center
-
Контакт:
- Marc Walker, MD
- Электронная почта: mwalker6@umc.edu
-
Starkville, Mississippi, Соединенные Штаты, 39759
- Mississippi State University
-
Контакт:
- Soroush Korivand, PhD
- Номер телефона: 662-325-9154
- Электронная почта: skorivand@me.msstate.edu
-
Главный следователь:
- Soroush Korivand, PhD
-
-
Критерии участия
Критерии приемлемости
Возраст, подходящий для обучения
- Взрослый
- Пожилой взрослый
Принимает здоровых добровольцев
Описание
Критерии включения:
- Взрослые в возрасте 18 лет и старше.
- Лица, проходящие или восстановившиеся после реабилитации верхней конечности или кисти вследствие травмы опорно-двигательного аппарата, неврологического повреждения или хирургического вмешательства.
- Способность выполнять базовые задачи движения кисти или верхней конечности, необходимые для реабилитационных упражнений.
- Способность понимать инструкции исследования и предоставлять информированное согласие.
Критерии исключения:
- Тяжелые когнитивные нарушения, препятствующие пониманию процедур исследования.
- Медицинские состояния, препятствующие безопасному участию в реабилитационных упражнениях для кисти или верхней конечности.
- Тяжелые нарушения зрения, препятствующие взаимодействию с системой мониторинга на основе камеры.
- Участие в другом интервенционном исследовании, которое может повлиять на результаты реабилитации.
Учебный план
Как устроено исследование?
Детали дизайна
- Основная цель: Уход
- Распределение: Рандомизированный
- Интервенционная модель: Параллельное назначение
- Маскировка: Нет (открытая этикетка)
Оружие и интервенции
Группа участников / Армия |
Вмешательство/лечение |
|---|---|
|
Экспериментальный: Камерный биомеханический мониторинг (Интервенция)
Участники выполняют стандартизированные упражнения для реабилитации кисти/верхней конечности, в то время как система на основе искусственного интеллекта с камерой оценивает крутящий момент суставов, мышечную силу и диапазон движений в реальном времени.
Клиницисты могут использовать биомеханическую обратную связь для корректировки реабилитации в течение 6-недельного периода исследования.
|
Однокамерная система компьютерного зрения и обратного динамического моделирования, оценивающая биомеханические параметры (момент в суставах, силу мышц и диапазон движения) на основе видеотрекинга ключевых точек кисти во время реабилитационных упражнений.
|
|
Активный компаратор: Стандартная телемедицинская реабилитация (Контрольная группа)
Участники получают стандартную телемедицинскую реабилитацию с периодическими/еженедельными проверками и обычными рекомендациями по уходу.
Обратная связь в реальном времени на основе камерного биомеханического мониторинга не предоставляется.
|
Участники выполняют стандартные реабилитационные упражнения и получают регулярные телемедицинские консультации с клиницистами в соответствии с обычной практикой оказания медицинской помощи.
В процессе реабилитации не используется камерная система биомеханического мониторинга.
|
Что измеряет исследование?
Первичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Точность оценки крутящего момента суставов на основе камеры
Временное ограничение: Сессия оценки исходного состояния
|
Точность системы на основе искусственного интеллекта с камерой в оценке крутящего момента суставов во время реабилитационных упражнений по сравнению с эталонными измерениями динамометра.
Точность будет оцениваться с использованием средней абсолютной процентной ошибки (MAPE) между расчетными значениями крутящего момента и эталонными показаниями динамометра.
|
Сессия оценки исходного состояния
|
|
Корреляция между камерными и клиническими биомеханическими измерениями
Временное ограничение: Сессия базовой оценки
|
Согласованность между биомеханическими параметрами, оцененными камерной системой, и эталонными клиническими измерениями.
Коэффициенты корреляции Пирсона и анализ Блэнда-Алтмана будут использованы для оценки согласованности между оцененным крутящим моментом в суставах и измерениями по золотому стандарту.
|
Сессия базовой оценки
|
Вторичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Улучшение силы хвата
Временное ограничение: Исходный уровень, 3 недели и 6 недель
|
Изменение силы сжатия кисти, измеренное с помощью клинического динамометра во время реабилитационной программы.
|
Исходный уровень, 3 недели и 6 недель
|
|
Улучшение диапазона движений
Временное ограничение: Исходный уровень, 3 недели и 6 недель
|
Изменение диапазона движений суставов кисти и пальцев, измеренное с помощью стандартной клинической гониометрии в период реабилитации.
|
Исходный уровень, 3 недели и 6 недель
|
|
Время функционального восстановления
Временное ограничение: До 6 недель
|
Время, необходимое участникам для восстановления как минимум 80% функций кисти до травмы на основе клинических функциональных оценок.
|
До 6 недель
|
|
Соблюдение пациентом режима реабилитационных упражнений
Временное ограничение: До 6 недель
|
Соблюдение участниками предписанных реабилитационных упражнений, измеряемое по проценту выполнения назначенных сеансов терапии в течение периода исследования.
|
До 6 недель
|
Соавторы и исследователи
Спонсор
Даты записи исследования
Изучение основных дат
Начало исследования (Оцененный)
Первичное завершение (Оцененный)
Завершение исследования (Оцененный)
Даты регистрации исследования
Первый отправленный
Впервые представлено, что соответствует критериям контроля качества
Первый опубликованный (Действительный)
Обновления учебных записей
Последнее опубликованное обновление (Действительный)
Последнее отправленное обновление, отвечающее критериям контроля качества
Последняя проверка
Дополнительная информация
Термины, связанные с этим исследованием
Ключевые слова
Другие идентификационные номера исследования
- MSU-UMMC-TELE-REHAB-001
- U54GM115428 (Грант/контракт NIH США)
Планирование данных отдельных участников (IPD)
Планируете делиться данными об отдельных участниках (IPD)?
Описание плана IPD
Обезличенные индивидуальные данные участников (ИДУ) этого исследования могут быть предоставлены по обоснованному запросу после завершения исследования. Данные, которые будут предоставлены, включают производные биомеханические параметры (например, крутящий момент сустава, диапазон движений), сводные показатели производительности и связанные метаданные, необходимые для интерпретации.
Необработанные видеоданные не будут предоставляться из-за потенциальных проблем с идентификацией. Все предоставляемые данные будут обезличены в соответствии с институциональными политиками и требованиями КЭ.
Доступ будет предоставлен квалифицированным исследователям после одобрения соглашения об использовании данных и для целей, соответствующих первоначальным целям исследования.
Информация о лекарствах и устройствах, исследовательские документы
Изучает лекарственный продукт, регулируемый FDA США.
Изучает продукт устройства, регулируемый Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
Эта информация была получена непосредственно с веб-сайта clinicaltrials.gov без каких-либо изменений. Если у вас есть запросы на изменение, удаление или обновление сведений об исследовании, обращайтесь по адресу register@clinicaltrials.gov. Как только изменение будет реализовано на clinicaltrials.gov, оно будет автоматически обновлено и на нашем веб-сайте. .