用于实时生物力学监测的可访问远程康复系统
基于人工智能的相机系统在上肢康复中实时生物力学监测的开发与临床验证
本研究评估了一种新型基于摄像头的系统，该系统旨在通过实时测量手部和上肢生物力学来支持远程康复。许多从肌肉骨骼或神经系统疾病中恢复的患者在康复期间需要频繁监测，但由于距离、费用或难以获得专业护理，定期就诊可能很困难。目前的远程医疗方法通常依赖于定性评估或自我报告反馈，而非客观的生物力学测量。
本研究的目的是确定基于计算机视觉的系统是否能够仅使用标准摄像头准确估计关节角度、运动范围、肌肉力量和关节扭矩等生物力学参数。该系统利用人工智能和生物力学建模分析手部运动，以在康复锻炼期间提供实时测量。
参与者将在系统记录视频并提取解剖标志的同时执行引导性手部运动任务。这些数据将用于计算生物力学参数，并评估该系统是否能够可靠地远程监测康复进展。研究结果将有助于确定这项技术是否能为临床医生提供客观、连续的数据，以支持个性化康复并改善患者预后。
研究概览
详细说明
本研究旨在开发和验证一种基于摄像头的远程康复平台，该平台能够实时估计人手和上肢的生物力学参数。 肌肉骨骼和神经系统疾病通常需要在康复过程中进行持续监测，然而许多患者——特别是农村或服务不足地区的患者——难以频繁进行面对面的治疗。 现有的远程医疗系统主要依赖于主观报告或定期视频咨询，通常缺乏精确监测恢复所需的定量生物力学测量。
本研究的目的是评估计算机视觉和生物力学建模是否能够使用单个摄像头提供关节运动和力的准确、定量测量。 核心假设是人工智能算法可以从视频数据中检测手部的解剖标志点，并结合机械建模技术实时估计关节角度、扭矩和肌肉力量。 连续的生物力学跟踪可能使临床医生能够更好地监测康复进展，并及时调整治疗方案。
参与者将执行标准化的手部运动练习，同时使用消费级摄像头（如智能手机或笔记本电脑摄像头）捕获视频数据。 计算机视觉算法将识别手部标志点并计算关节运动学。 然后将这些测量结果与逆动力学建模相结合，以估计包括关节扭矩、运动范围和力量产生在内的生物力学参数。
本研究将通过比较计算出的生物力学测量结果与已建立的生物力学模型和参考数据集，来评估所提出系统的可靠性和有效性。 关键结果包括标志点检测的准确性、生物力学参数估计的可靠性以及康复练习期间远程监测的可行性。
本研究的成功完成将证明一种低成本、易访问的远程康复平台的可行性，该平台能够向临床医生和患者提供客观的生物力学反馈。 这种方法有可能改善康复服务的可及性，增强患者参与度，并支持远程医疗环境中的数据驱动临床决策。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名：Soroush Korivand, PhD
- 电话号码：662-325-9154
- 邮箱：skorivand@me.msstate.edu
学习地点
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Mississippi
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Jackson、Mississippi、美国、39216
- University of Mississippi Medical Center
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接触：
- Marc Walker, MD
- 邮箱：mwalker6@umc.edu
-
Starkville、Mississippi、美国、39759
- Mississippi State University
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接触：
- Soroush Korivand, PhD
- 电话号码：662-325-9154
- 邮箱：skorivand@me.msstate.edu
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首席研究员：
- Soroush Korivand, PhD
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
描述
纳入标准：
- 年龄在18岁或以上的成年人。
- 因肌肉骨骼或神经系统损伤或手术后正在接受或康复上肢或手部康复的个体。
- 能够完成康复锻炼所需的基本手部或上肢运动任务。
- 能够理解研究说明并提供知情同意。
排除标准：
- 严重认知障碍，无法理解研究程序。
- 存在妨碍安全参与手部或上肢康复锻炼的医疗状况。
- 严重视力障碍，无法与基于摄像头的监测系统互动。
- 正在参与可能影响康复效果的另一项干预性研究。
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 主要用途：治疗
- 分配：随机化
- 介入模型：并行分配
- 屏蔽：无（打开标签）
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的：基于摄像头的生物力学监测（干预措施）
参与者在进行标准化的手部/上肢康复训练时，AI摄像头系统会实时估算关节扭矩、肌肉力量和活动范围。
临床医生可在为期6周的研究期间，利用生物力学反馈来指导康复调整。
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一种单摄像头计算机视觉与逆向动力学建模系统，通过康复训练期间基于视频的手部关键点追踪来估算生物力学参数（关节扭矩、肌肉力量和活动范围）。
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有源比较器：标准远程健康康复（对照组）
参与者接受标准远程康复治疗，包括定期/每周检查以及常规护理指导。
不提供基于摄像头的实时生物力学监测反馈。
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参与者按照常规护理实践进行标准康复锻炼，并通过远程医疗与临床医生进行常规随访。
在康复过程中未使用基于摄像头的生物力学监测系统。
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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基于摄像头的关节扭矩估算准确性
大体时间：基线评估阶段
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AI相机系统在康复训练中估算关节扭矩的准确性，与金标准测力计测量结果进行比较。准确性将使用估算扭矩值与参考测力计读数之间的平均绝对百分比误差（MAPE）进行评估。
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基线评估阶段
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基于摄像与临床生物力学测量的相关性
大体时间：基线评估会议
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基于摄像头的系统估算的生物力学参数与临床参考测量值之间的一致性。
将使用皮尔逊相关系数和Bland-Altman分析来评估估算的关节扭矩与金标准测量值之间的一致性。
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基线评估会议
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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握力改善
大体时间：基线、3周和6周
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在康复计划期间使用临床测力计测量的手握力变化。
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基线、3周和6周
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关节活动度改善
大体时间：基线、3周和6周
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康复期间使用标准临床测角仪测量的手部和手指关节活动范围变化。
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基线、3周和6周
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功能恢复时间
大体时间：最多6周
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根据临床功能评估，参与者恢复至少80%受伤前手部功能所需的时间。
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最多6周
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患者对康复锻炼的依从性
大体时间：最多6周
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在研究期间，通过完成分配的康复治疗课程的比例来衡量参与者对规定康复锻炼的依从性。
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最多6周
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合作者和调查者
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (估计的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)？
IPD 计划说明
本研究完成後，可根據合理請求共享去識別化的個別參與者數據（IPD）。 共享的數據將包括衍生的生物力學參數（例如，關節扭矩、活動範圍）、總結性能指標，以及解釋所需的相關元數據。
由於潛在的識別性問題，原始視頻數據將不會共享。 所有共享的數據將根據機構政策和IRB要求進行去識別化處理。
在批准數據使用協議且目的符合原始研究目標的前提下，將向合格的研究人員提供訪問權限。
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
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