מדד אובייקטיבי של פונקציות שרירים הוא מאתגר במיוחד אצל ילדים. על סמך חיישן תלת-מימד דיגיטלי זמינים מסחרית, מבחן ידידותיים המשחקים פותחה כדי להעריך את תפקוד האיבר העליון לניסויים קליניים.
ניוון שרירים הדרגתיים ובלתי הפיכים מאפיינת ניוון שרירי עמוד השדרה (SMA) ומחלות אחרות דומות שריר הפרעה. הערכה אובייקטיבית של פונקציות שרירים אמנם חיוני וחשוב, אתגר, תנאי מוקדם לניסויים קליניים מוצלחים. סולמות דירוג הקליני הנוכחי לרסן את הפרעות התנועה לפריטים בודדים מסוימים בבקתות־חוף מוגדרים מראש. החיישן תלת-ממדי Kinect התפתחה בעלות נמוכה ונייד טכנולוגיית חישת תנועה נהגו ללכוד המסלול העממי תנועה רפואי רבים ואת תחומי מחקר. גישה מוזרה באמצעות חיישן תלת-ממדי זה פותחה, מבחן משחק דמוי נועד באופן אובייקטיבי למדוד את הפונקציה הגפיים העליונות של חולי SMA. הבדיקה אב טיפוס לפלח יכולת תנועה משותפת. בעת שישב בסצינה וירטואלי, החולה היה הורה כדי להרחיב להגמיש, הרם את היד כולו על מנת להגיע, למקם אובייקטים מסוימים. שניהם קנטית, ייתכן מאפייני תנועת הגפיים העליונות היו חילוץ, ניתח, למשלסיומת המרפק, כיפוף זוויות, יד מהירות, האצה. המחקר הראשון כלול קבוצה קטנה של חולי SMA מהיותו 18 ופקדים 19 תואם גיל מין בריאים. ניתוח מקיף של תנועת הזרוע הושג; עם זאת, אין הבדל משמעותי בין הקבוצות נמצאו בשל ההתאמה של היכולת של המטופל ואת הקושי במבחן. מבוסס על חוויה זו, גרסה שנייה של הבדיקה המורכב גירסה שונה של המשחק הראשון עם קשיים מוגברת ומשחק השני מיקוד השרירית היו תוכנן, מיושמת. הבדיקה החדשה לא נערכה כל קבוצות המטופל עדיין. העבודה שלנו יש הפגינו יכולת פוטנציאלית של החיישן תלת-ממדי בהערכת תפקוד השרירים כזה והוא הציע גישה אובייקטיבית כדי להשלים את המאזניים דירוג קליניים.
אבחון מקיף של תפקוד השרירים הוא הערכה ביקורתית הרבה מחלות נוירומוסקולריות, על תנאי מוקדם חשוב לניסויים קליניים מוצלחים. סולמות דירוג הקליניים משמשים יותר ויותר ככלי הערכה מתוקננת ומדידת בתור תוצאה ומבוססת1. עם זאת, הם יסתמכו על הדין הסובייקטיבית של קלינאים עשויה לגרום בווריאציות משמעותי שמוביל אינטר – ו אינטרה-מדרג עקביות2 או שנוצר מספרים שאינם עונים לקריטריונים של מדידות מדויקות1. בנוסף, הרבה מחלות נוירומוסקולריות להשפיע במידה רבה על ילדים, רוב אלה סולמות דירוג ארוך ומשעמם, אשר כופים אתגרים נוספים. דוגמה מחלה התוקפת היא בעמוד השדרה שרירי ניוון (SMA), שהיא מחלה neuromuscular קטלנית המאופיינת חולשת שרירים מתקדמת3. בהתאם פנוטיפים הקליניים, חולים לחיות עם כיסאות גלגלים (סוג 2), ואת חלקם יכול לעמוד וללכת ללא עזרה (סוג 3)4. יש לדרישה גוברת עבור כלי הערכה יותר רגיש והוא אובייקטיביים למדוד את תפקוד השרירים טווח תנועה משותפת, כוח שרירים, עייפות שרירים וכן הלאה, על מנת לעקוב אחר התקדמות המחלה והיעילות סמים.
ההתקדמות המהירה של טכנולוגיית חישת תנועה הפכה אותו מאפשרת לנתח את מאפייני התנועה במחיר נמוך יחסית, ביניהם הערך של החיישן תלת-ממדי (Kinect) בלכידת תנועה לכל הגוף בצורה נטולת סמן נרחב נבדקה. באמצעות חיישן אינפרה אדום משולב והמכונה מיושמים לימוד אלגוריתמים, להסיק המיקומים גוף של אנשים מסומנים באמצעות המיקומים תלת-ממדי של 20 אתרים אנטומי המפרקים בגוף או נקודות כולל הראש, הצוואר, הידיים, פרקי הידיים, המרפקים, עמוד השדרה, הירכיים, הברכיים, הקרסוליים הכתפיים רגל5. הפתרון הזמני הוא עד 30 הרץ, אשר היא מספקת התנועה הפיזית ביותר למעט כמה תסמינים מוטוריים פתולוגיים כגון רעידות. בדיוק המרחבי של החיישן תלת-ממדי אומתה בהרחבה את האמת הקרקע6 או תקן הזהב, אשר הוא תנועה תלת-ממדי המבוסס על סמן ניתוח מערכת7,8,9,10 11, ,12. תוקפו בו-זמניות טוב ואת הפארמצבטית נחשפו על ידי בדיקות שונות, במיוחד מן המצח הצג12 , עבור תנועות7ברוטו. כדי להעריך באופן אובייקטיבי את הפונקציה הגפיים העליונות לילדים עם SMA, אנחנו תוכננה ומומשה מבחן משחק דמוי בהתבסס על חיישן תלת-ממדי כדי למדוד את היכולת של התנועה המשותפת.
המבדק מבוסס-Kinect המוצע סיפק אובייקטיבית, ניתוח תנועה מקיף תוך מתן פתרון ידידותי לילדים, בעלות נמוכה, ונייד ביחס סולמות דירוג קליניים מסורתי או וידאו המבוסס על סמן מתוחכם מערכות. עם מבחן המשחקים שנמשכו פחות מ-5 דקות, נקודות הגוף מרובות נבחנו באופן אינטנסיבי בו זמנית, מאפיינים רבים ייתכן וברמות קינמטיות נותחו עם רמת דיוק גבוהה, כולל מהירות, זוויות משותפת, וכן הלאה. מאמצי אימון הקמה כולו היו גם הרבה פחות תובענית בהשוואה סולמות דירוג או מערכות וידאו.
השלב הקריטי ביותר בגישה זו היה העיצוב הבדיקה. כדי ללכוד את הסימפטומים התנועה הבסיסית, הפעילות מעוצב צריך לכסות את הספקטרום יכולת המתאים ולהימנע רצפה או תקרה אפקטים. בדוגמה של אינדיקציה ספציפית זו, הסימפטומים הפיזיים נפוצות של SMA כוללים חולשת שרירים, טווח משותף מוגבל, קשיות שרירים, עייפות, וכן הלאה. המבחן המוצע מתאים תסמינים אלה המערבים את טווח משותף מוגבל, שהיה אופייני לחולים מסוג 2 SMA. למרבה הצער, האב-טיפוס נבחנה רק בתור ניסיון ראשון במחקר המתוכנן זה גייס רק SMA type 3 חולים. מאז היכולת של חולים אלה היו מעל מה המבחן הנוכחי יכול למדוד (אפקט תקרה), לא ניתן להשיג את התוצאות הרצויות. עבור קבוצה החולה, מהיותו זו העברת הגוף ועייפות שריר יהיה מדד טוב יותר.
מבוסס על חוויה זו, גרסה שנייה של הבדיקה המורכב גרסה מותאמת של המשחק “ארון הבגדים” משחק “חתירה בסירה” נוספים עוצבו. הגירסה של המשחק “ארון הבגדים” יש שלוש רמות קושי. הרמה הראשונה, האובייקטים ממוקמים ליד הגופה כך הנושא אינו צריך מלא להאריך את הזרוע, אילו מטרות הקבוצה המטופל חלש, הושיבו אותי בכיסא הגלגלים, לא לגמרי להרחיב את הידיים שלהם ללא תמיכה. ברמה השניה, האובייקטים ממוקמים במרחק של אורך כל הזרוע, אשר מטרות הקבוצה החולה מי יכול להרים את הידיים ללא כל תמיכה. השלב הקשה ביותר, האובייקטים ממוקמים מעט מהטווח הזרוע; לכן, הנושא צריך להזיז את תא המטען העליון כהרחבה. הרמה השלישית מטרות הקבוצה החולה מהיותו בו נמדד גם התנועה צירית, צינתור. במהלך שלב מיקום של המשחק, אורך הזרוע הנושא באופן אוטומטי נמדדים וישנה לאחר מכן להשתמש כדי לחשב את מיקומי האובייקטים במשחק הבא; לכן, רמות הקושי מותאמים באופן אוטומטי על יכולתו של הפרט. כאשר היכולת של כל אדם המגבלה לא ניתן להגיע או להציב האובייקטים, רמת תדלג באופן אוטומטי לאחר זמן מסוים, או ידני על ידי המפעיל על-ידי לחיצה על כפתור “SKIP” על המסך. סיבולת שריר “חתירה בסירה” את מטרות המשחק וזה דורש את הנושא לחזור על זרוע מתגלגל התנועה מהר ככל האפשר במשך דקה אחת. במחקר בעתיד, הגירסה השנייה נועדה לכסות את הספקטרום החולה מסוג SMA 2 סוג 3, מאז הפעילויות למדוד את היכולת של חולים עם יכולת תנועה היד מוגבל בחולים עם תפקוד היד מלאה ואת מוגבל תנועה צירית.
בצד השני של העיצוב הבדיקה היא השיקול של אפקט קומה. בגלל הרזולוציה המרחבית ואת זמני מוגבל, החיישן תלת-ממדי רק הוא מסוגל ללכוד תנועות במדויק מגעיל כמו הליכה, מנופף ביד, וכן הלאה. לתנועה בסדר נדרשים זיהוי, כולל איור מפנה הקשה או ביד, רגיש יותר התקנים דיגיטליים כגון טלפונים ניידים או שורש כף היד wearables. כפי שפורט, המפתח להצלחת יישום כזה הוא לבנות את ההתאמה הנכונה בין תסמיני המחלה הבסיסית, יכולות המכשיר, פעילות מעוצב.
כמה שיקולים אחרים במהלך העיצוב הבדיקה כוללים קבוצת גיל, אפקט למידה, שפות, וכן הלאה. מאז SMA משפיע בעיקר לילדים, הבדיקה צריכה להיות כמו פשוטה, ברורה ככל האפשר תוך שמירה על תכונה מושכת משחוק. בתכנון שלנו, שימשו מצוירות דמויות ואובייקטים מצוירת ביד. הפעילות חיקו את התנהגות להתלבש עצמית אשר נרכשת בדרך כלל ע י ילדים לאחר שנתיים או שלוש של גיל. התנועות הוחזקו פשוטה כך נושאים יכול להבין ולבצע את הבדיקה לאחר תקופה קצרה הדרכה, למידה אפקטים היו להימנע, אשר היה נמדד ודן הפרסום הקודם שלנו13.
בעת ביצוע פרוטוקול בדיקה וניתוח נתונים, כמה בעיות שעלולות להתעורר בדומה ליישומים אחרים חיישן תלת-ממדי. בעיות אלה כוללות הפרעות שמש, בגדים מיוחדים, נושא אחד או יותר ב שדה ראייה, ובשעות של דגימה לא סדיר. מצאנו מקרה אחד שבו נושא בבגדים שחורים לא זוהה על ידי חיישן תלת-ממדי בחדר שטוף שמש, גם כאשר הנושא לא היה ישירות בשמש. כאשר נושא אחד או יותר כמופיעה ונעלמת שדה הראיה, ההקצאה של מספרי המזהה זוהה שלדים עלולה לקפוץ, שמעיקה הניתוח. אף-על-פי החיישן תלת-ממדי פלטי את האות בתדר של 30 הרץ, בתיאוריה, הפלט הממשי שיש פערים של עד מאה גב’ ולכן, חשוב לעקוב אחר ולייצא את חותמת הזמן.
המבחן הראשון שלנו היה לבצע את הגרסה הראשונה של החיישן תלת-ממדית, אשר כעת הוחלף על ידי גרסה שנייה, ומיושם הגירסה ששונתה שלנו מבוסס על זו הגירסה השנייה. בין גרסאות, הנהגים כבסיס הן שונות, גם שינתה ממשק יישום (API). ישנם אין הבדלים משמעותיים אחרים בעת העברת היישום. מאז שתי הגירסאות יישום יכולה להינתן באופן חופשי על פי בקשה על-ידי המחברים, ניתן להוריד את מנהלי ההתקנים של חיישן מהאתר Kinect, זה לא צריך להדאיג המשתמש.
שימוש בחיישן תלת-ממדי, פיתחנו כלי להערכת הפונקציה הגפיים העליונות אובייקטיביים, כמותיים חדשניים שילוב טכנולוגיה כמו משחק ידידותי לילדים. הכדאיות היה חקר וניתח. העבודה שלנו הוכיח את הכוח הפוטנציאלי של חיישן תלת-ממדי כמו גישה משלימים הערכת תנועה.
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים סטרהם בסטיאן השתתפות במבחן הדגמה של לורה הלומדים להגהת כתב היד הזה.
Microsoft Kinect for Windows v1 sensor | Microsoft | N/A | The first version of the test was developed on Kinect sensor v1 which is not sold any more. But the second version was developed on the Kinect sensor v2 which can be tested in a similar way by using Microsoft Kinect for Windows v2 sensor (GT3-00003) together with Microsoft Kinect Adapter (9J7-00009) |
DELL XPS 2720 All-In-One PC with windows 8 operating system, 16G RAM, Intel Core i7 and 64-bits | DELL | N/A | In our setup, a All-in-one computer was used, but in fact any laptop or computer which fullfills the following requirements and a big screen for the subjects to see will work: windows 8 or higher operating system; 64-bit processor; dual-core 3.2 GHz or faster processor; dedicated USB 3.0 bus; 2 GB RAM |