VI Sympozjum. Analiza ruchu teoria i praktyka w zastosowaniach klinicznych. pod patronatem Polskiego Towarzystwa Biomechaniki

Transkrypt

1 VI Sympozjum Analiza ruchu teoria i praktyka w zastosowaniach klinicznych pod patronatem Polskiego Towarzystwa Biomechaniki Instytut Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka Warszawa, 4 marca

2 VI Sympozjum Analiza ruchu teoria i praktyka w zastosowaniach klinicznych 4 marca 2011, IPCZD, Warszawa PROGRAM 9:00 9:15 Otwarcie sympozjum 9:15 9:30 K.Graff, T.Rostek, P.Pawlak, J.Isajenko, A.Traczewski Ocena wpływu treningu wibracyjnego na siłę zespołów dynamicznych stawu kolanowego 9:30 9:45 M.Wychowański, A.Wit, J.Laskowski, K.Kaczmarczyk, P.Adamczyk Wyniki pomiarów parametrów chodu zdrowych kobiet na ścieżce podoskopowej 9:45 10:00 A.Świtoński, R.Mucha, D.Danowski, M.Mucha, A.Polański, K.Wojciechowski, A.Sieroń Analiza możliwości różnicowania coxartrozy na podstawie zredukowanych kinematycznych danych ruchu 10:00 10:15 A.Dziuba Metoda IM analizy składowych sił reakcji podłoża w chodzie dzieci z porażeniem mózgowym (CP) jako ilościowa i obiektywna metoda uzupełniająca klasyfikację GMFCS 10:15 10:30 J.Głowacka-Popkiewicz, M.Krawczyk Analiza czynników wpływających na poprawę stabilności postawy stojącej u chorych z hemiplegią. Projekt protokołu badania 10:30 10:45 J.Pyskir, M.Pyskir, D.Ratuszek, M.Dylewski, W.Hagner Wykorzystanie systemu ZEBRIS w analizie ruchu rotacji u pacjentów z zespołem bólowym kręgosłupa szyjnego rehabilitowanych w Klinice Rehabilitacji CM UMK 10:45 11:00 A.Dyszkiewicz, E.Nowak, P.Połeć, P.Kępiński Monitorowanie skuteczności leczenia zespołów bólowych kręgosłupa lędźwiowego za pomocą wyznaczników konturograficznych 11:00 11:30 Przerwa na kawę 11:30 13:20 Sesja plakatowa A.Dyszkiewicz, P.Połeć, P.Kępiński Nowe perspektywy neurorehabilitacji realizowanej w oparciu o system cybernetycznego egzoszkieletu MAX A.Dyszkiewicz, M.Płaza, A.Wojtanek Jonopresoterapia nowym narzędziem korekcji dysfunkcji w chorobie zwyrodnieniowej kończyny górnej K.Kaczmarczyk, I.Wiszomirska, A.Wit Parametry kinetyczne i czasowoprzestrzenne chodu w zależności od prędkości poruszania się i wieku kobiet A.Świtoński, A.Polański, K.Wojciechowski Osobnicze cechy chodu T.Krzeszowski, B.Kwolek, K.Wojciechowski Akwizycja ruchu postaci ludzkiej w wielokamerowym systemie wizyjnym M.Krawczyk, M.Syczewska Porównanie wpływu dwóch różnych koncepcji kinezyterapii na stan kliniczny chorych po pierwszym udarze niedokrwiennym mózgu K.Graff, P.Pawlak, E.Jelonek, G.Grabska, A.Łukaszewska, A.Traczewski Wpływ trening wibracyjnego na równowagę i siłę mięśniową pacjentów z OI A.Melińska, A.Czamara, Ł.Szuba, R.Będziński Wybrane aspekty oceny biomechanicznej kończyn dolnych człowieka E.Świtoński, R.Michnik, A.Głowacka Wpływ zmiany położenia markerów na wartości wielkości kinematycznych i dynamicznych wyznaczanych za pomocą systemów optoelektronicznych do analizy ruchu W.Filipowicz, P.Habela, K.Kaczmarski, M.Kulbacki System gromadzenia wielomodalnych danych ruchu wspierający analizę ruchu E.Żak, J.Durmała, G.Sobota, A.Głowacka, S.Snela, A.Czernuszenko, 2

3 M.Bonikowski Wstępne wyniki 4 tygodniowego treningu chodu oceniane na podstawie analizy ruchu I.Drzewowska Równowaga ciała u osób niepełnosprawnych intelektualnie S.Winiarski, S.Jaroszczuk, A.Stępień Weryfikacja protokołu dla kończyn górnych na przykładzie ruchów swobodnych i uderzenia w tenisie ziemnym E.Prętkiewicz-Abacjew, M.Orzechowska, B.Rogo Zmiany nachylenia krzywizn kręgosłupa i tułowia pod wpływem obciążenia momentem siły ciężkości wysuniętych w przód kończyn górnych G.Ilewicz, Z.Nawrat, J.Śliwka, A.Mężyk Analiza ruchu łańcucha biokinematycznego kardiochirurga i instrumentarium operacyjnego. Wstępne wyniki prac badawczych przy wykorzystaniu techniki optycznej G.Ilewicz, A.Mężyk Numeryczna analiza kinematyki i dynamiki struktury telemanipulatora kardiochirurgicznego M.Kalinowska, A.Wiśniewski, M.Syczewska Opis wybranych parametrów (próba charakterystyki) chodu chorych z zespołem Turnera 13:20 14:30 Przerwa na obiad 14:30 14:40 Prezentacja firmy TECHNOMEX 14:40 14:45 Prezentacja firmy Zeptor 14:45 15:00 K.Kocel, P.Wąsiewicz, M.Syczewska Wybór parametrów chodu użytych w algorytmie GGI dla różnych grup pacjentów 15:00 15:15 M.Błażkiewicz, A.Wit Porównanie krzywych przebiegów momentów sił mięśniowych w stawie skokowo-goleniowym w chodzie swobodnym 15:15 15:30 K.Antoniak-Lewandowska Analiza lokomocji małego dziecka w wodzie w procesie ontogenezy 15:30 15:45 M.Sobera Symetria obciążenia kończyn dolnych podczas naturalnego stania u dzieci w wieku 2-7 lat 15:45 16:00 Ł.Oleksy, A.Mika, R.Kielnar, A.Marchewka Ocena zależności pomiędzy asymetrią w aktywności bioelektrycznej (semg) mięśni szyi i tułowia oraz zaburzeniami w okolicy stawów skroniowo-żuchwowych 16:00 16:15 M.Gzik, R.Michnik, K.Jochymczyk Wzorce chodu dzieci w różnych grupach wiekowych 16:15 16:25 Zakończenie sympozjum 3

4 Ocena wpływu treningu wibracyjnego na siłę zespołów dynamicznych stawu kolanowego Graff Krzysztof 1,2 Tomasz Rostek 1, Piotr Pawlak 1, Joanna Isajenko 1 Artur Traczewski Klinika Rehabilitacji Pediatrycznej IP-CZD, Kierownik Kliniki lek. med. Anna Łukaszewska 1 Katedra Rehabilitacji AWF Warszawa, Kierownik Katedry dr hab. n. med. prof. AWF Janusz Domaniecki 2 Wstęp. Zmiany spowodowane treningiem wibracyjnym, są porównywalne do zmian zachodzących po długotrwałym treningu siłowym. Prowadzone są badania nad wpływem wibracji w celu zapobieganiu osteoporozy, czy poprawy stabilności stawów, jednak dotyczą one w większości osób dorosłych. Mało jest badań nad wpływem wibracji na organizm dziecka. Celem badań jest odpowiedzenie na pytanie, czy krótkotrwały trening wibracyjny może w sposób znaczący poprawić moment siły mięśniowej stawu kolanowego wśród pacjentów z bocznym skrzywieniem kręgosłupa?. Materiał. Badaniami objęto grupę 38 dziewcząt z bocznym skrzywieniem kręgosłupa w wieku 9-17 lat będących pacjentkami Kliniki Rehabilitacji Pediatrycznej IP-CZD. Pacjentki podzielono na dwie podgrupy: pierwszą grupę skolioz poddaną treningowi wibracyjnemu i ćwiczeniom usprawniającym (20 osób) a drugą grupę poddano wyłącznie ćwiczeniom usprawniającym (18 osób). Metodyka. Podczas 3 tygodniowego turnusu rehabilitacyjnego dokonano dwukrotnej oceny zespołów dynamicznych stawu kolanowego, na początku i na końcu pobytu pacjenta w oddziale. Pomiary momentów sił mięśniowych przeprowadzona na stanowisku własnej konstrukcji z kolanem zgiętym do 90 stopni i przymocowanym do stalowej belki z naklejonymi tensometrami. Badany miał za zadanie prostować z maksymalna siłą a następnie zginać kończynę w stawie w warunkach izometrycznych. Badanie wykonywano trzykrotnie, a do analizy brano po uwagę największą wartość pomiaru. Trening wibracyjny przeprowadzany był w oparciu o dwa urządzenia generujących drgania. Jedno z nich generowało drgania o charakterze stochastycznym - SRT Zeptor Medical (3-8Hz), a drugie harmonicznym Galileo (20Hz, amplituda mm, rozstaw 2). Trening przeprowadzana dwa razy dziennie po 11 min. Uzyskane wyniki oceniono testami nieparametrycznymi tj. testem znaków oraz Kołmogorowa-Smirnowa. Wyniki. Wyjściowy stan momentów sił stawu kolanowego w obu grupach był porównywalny - różnice nie były istotne statystycznie. W grupie pacjentów nie poddanych treningowi wibracyjnemu nie stwierdzono znaczącej poprawy siły zarówno zginaczy jak i prostowników stawu kolanowego. Natomiast wśród pacjentek poddanych treningowi wibracyjnemu stwierdzono znaczącą poprawę siły grupy prostowników stawu kolanowego. Nie stwierdzono znamiennego wzrostu siły w grupy zginaczy kolana. Spowodowane to zostało stosowaną pozycją ciała na platformie wibracyjnej, która jednoznacznie aktywizowała w większym stopniu prostowniki stawu kolanowego. Przeprowadzona ocena wpływu wibracji na siłę stawu kolanowego stanowi wycinek szerszych badań dotyczących wpływu wibracji na sprawność motoryczną i układ szkieletowy pacjentów z zaburzonym metabolizmem kostnym. Praca przeprowadzona w ramach DS. 159 realizowanego przez AWF Warszawa 4

5 WYNIKI POMIARÓW PARAMETRÓW CHODU ZDROWYCH KOBIET NA ŚCIEŻCE PODOSKOPOWEJ* 1 AWF Józefa Piłsudskiego w Warszawie 2 Carolina Medical Center, Warszawa Michał Wychowański 1,2, Andrzej Wit 1, Jacek Laskowski 2, Katarzyna Kaczmarczyk 1,Paweł Adamczyk 2 Wprowadzenie Ocena funkcjonalna stopy podczas chodu ma istotne znaczenie w diagnostyce medycznej i sportowej. Projektowanie modelu matematycznego do podejmowania strategii operacyjnej w osteotomii kończyny dolnej wymaga zgromadzenia danych dotyczących morfologicznych cech zdrowej stopy i charakterystyk chodu prawidłowego. Modelowanie matematyczne stopy zdrowej i chodu prawidłowego jest pierwszym etapem realizacji projektu doskonalenie metod operacyjnego leczenia palucha koślawego u kobiet. Materiał: Wykonano RTG obu stóp w projekcji AP, bocznej i na palcach oraz MRI. Zbadano 140 kobiet, 30 kobiet nie zakwalifikowało się do etapu stopa zdrowa, 10 osób zrezygnowało w czasie badan, u 3 kobiet jedna stopa była zdrowa, a druga chora. Przyjęto następujące kryteria włączenia do badań: subiektywnie kobieta uważa że ma stopy zdrowe, nie ma żadnych dolegliwości, nie ma ograniczeń funkcjonalnych, nie ma kłopotów z noszeniem dowolnego obuwia, w badaniu lekarskim bez zaburzeń budowy i funkcji na zdjęciu RTG bez widocznej patologii budowy. Kryteria wyłączenia z badań były następujące: wrodzone lub nabyte deformacje stóp, przebyte urazy wymagające leczenia w gipsie ( złamania, zwichnięcia), przebyte operacje stóp, ciąża, płaskostopie, poprzeczne z obecnym modzelem, zmiany zwyrodnieniowe stóp, choroby reumatyczne, zespoły neurologiczne. Metoda: Pomiarów dokonywano na ścieżce podoskopowej firmy ZEBRIS. Ścieżka o wymiarach 304 cm na 56 cm z tensometrycznymi czujnikami ciśnienia na całej powierzchni umożliwia pomiar rozkładu nacisku stóp na podłoże podczas chodu z częstotliwością próbkowania 120 Hz. Przed pomiarem badane wykonywały po dwa przejścia próbne. Rejestrowano rozkład nacisku na stopach podczas 3 kolejnych przejść na ścieżce z prędkością żwawego spaceru. Wyniki: Wyodrębniono dwie grupy. Grupę kobiet młodszych w wieku 24±3 lat (grupa I) która, została włączona do eksperymentu jako grupa kontrastowa. Względem tej grupy przeprowadzono normowanie wyników zasadniczej grupy starszych kobiet w wieku 52±7 lat (grupa II). Podstawowe parametry charakteryzujące badane kobiet nie mają rozkładu normalnego. Dlatego dla zbadania różnic międzygrupowych zastosowano test Kruskala-Wallisa. Kobiety z grupy II oprócz wieku (p<0,001) różnią się od kobiet z grupy I wysokością ciała (p<0,05) gdyż są przeciętnie niższe o około 5 centymetrów. Wysokość ciała istotnie wpłynęła na różnice w BMI (p<0,05) gdyż nie zanotowano różnic w masie ciała (p<0,1). Opracowano profil swobodnego chodu na podstawie 19 parametrów opisujących chód. Normowanie przeprowadzono na średnią i standardowe odchylenie grupy kobiet młodszych. Profil chodu kobiet starszych na tle kobiet młodszych wyznaczono na podstawie 19 parametrów opisujących mechanikę chodu. Prezentowany profil wskazuje, że równice w chodzie obu badanych grup kobiet przejawiają się głównie w parametrach opisujących geometrię. Stwierdzono brak zgodności z rozkładem normalnym większości wskaźników symetrii (SI). Normy SI dla obu grup kobiet podano dla mediany i wartości SI w przedziale od 1 do 3 kwartyla. Podziękowania: * Praca wykonana w ramach projektu Modelowanie matematyczne w planowaniu zabiegów osteotomii kończyny dolnej realizowanej na podstawie umowy z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju KB/116/13245/IT1-B/U/08 5

6 Analiza możliwości różnicowania coxartrozy na podstawie zredukowanych kinematycznych danych ruchu Adam Świtoński (1), Romualda Mucha (2), Dariusz Danowski (3), Monika Mucha (2), Andrzej Polański (1), Konrad Wojciechowski (1), Aleksander Sieroń (2) (1) Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, (2) Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Śląski Uniwersytet Medyczny, (3) Zespół Sanatoryjno-Szpitalny Rehabilitacji Narządu Ruchu, Goczałkowice Zdrój Wstęp Laboratorium Pomiaru Ruchu (HML) Polsko-Japońskiej Wyższej Szkoły Technik Komputerowych umożliwia jednoczesny i synchroniczny pomiar ruchu jednej osoby, na który składają się dane pochodzące z czterech następujących podsystemów: 1)kinematyki ruchu, 2) elektromiografii dynamicznej (EMG) 3) reakcji sił podłoża, 4) video, jak również zapewniający rejestrację tych danych. Dane pochodzące z wymienionych podsystemów są obszerne, dokładne i uniwersalne i pozwalają na wieloaspektową analizę ruchu. Ceną płaconą za możliwość pozyskania takich danych jest koszt aparatury laboratorium i jego niewielka mobilność. W związku z powyższym można sformułować dwa pytania. Czy możliwa jest diagnoza wybranego schorzenia, w tym przypadku coxartrozy, jedynie na podstawie danych kinematycznych, których pozyskanie jest możliwe przy użyciu taniego sytemu kamer wideo i następne, czy możliwa jest redukcja danych kinematycznych do postaci krzywej 3D, umożliwiającej ilościowe wnioskowanie percepcyjne? Materiał i metoda Choroba zwyrodnieniowa stawów jest jednym z najczęściej spotykanych schorzeń układu ruchu współczesnego człowieka. Częstość jej występowania oraz intensywność objawów wzrasta wraz z wiekiem, co związane jest ze zjawiskiem zużywania się struktur stawowych w procesie inwolucji. Miejscami szczególnie narażonymi na zmiany zwyrodnieniowe jest dolny odcinek kręgosłupa oraz stawy kończyn dolnych, zwłaszcza biodrowe i kolanowe. Szacuje się, że w Polsce na chorobę zwyrodnieniową cierpi ponad 8 milionów ludzi, z czego aż 40% stanowi choroba zwyrodnieniowa stawu biodrowego, [1,2] Zmiany zwyrodnieniowe stawu biodrowego prowadzą do zaburzenia chodu, wyrażającego się zaburzeniami fazy lotu i podporu chodu pacjenta oraz obniżenia siły mięśniowej obręczy biodrowej po stronie chorej. Dotyczy to zwłaszcza mięśnia pośladkowego wielkiego, średniego i małego oraz naprężacza powięzi szerokiej, mięśnia prostego uda oraz gruszkowatego. Mechanizmy te, wyzwalające ból i niefizjologiczne ustawienie miednicy, powodują przesunięcie środka ciężkości i manifestują się utykaniem i chodem kaczkowatym. [3] Istotnym problemem jest zatem precyzyjna diagnoza ilościowa, kwalifikująca do endoprotezoplastyki stawu biodrowego lub nadzorowania procesu rehabilitacji. Wykorzystując pełne możliwości pomiarowe HML, przeprowadzono badania chodu dla grupy 15 osób, wśród których znajdowały się osoby zdrowe i osoby ze zwyrodnieniem stawu biodrowego. Na podstawie pełnego zestawu danych, lekarze specjaliści ortopedzi sformułowali diagnozę ilościową. Następnie, jedynie dla danych kinematycznych, stosując metody redukcji wymiarowości wyznaczono krzywe reprezentujące ruch w przestrzeni 3D/2D i badano jakościową korelację cech tych krzywych z precyzyjną diagnozą, wykonaną na podstawie pełnego zestawu danych. Wyniki Dla kinematycznych danych ruchu każdej z osób dokonano, niezależnie, redukcji 6

7 danych translacji i orientacji odpowiednio z przestrzeni 78D, 75D do 3D/2D. Na uzyskanych krzywych wyróżniono cykl chodu oraz fragmenty, początkowy i końcowy. Uzyskane wyniki w zakresie cyklu chodu, wskazują na zależność krzywej 3D od danych kinematycznych i stopnia zaawansowania zwyrodnienia. Podsumowanie Ponieważ różne metody redukcji wymiarowości takie jak: Principal Component Analysis, Linear Discriminant Analysis, Laplacian Eigenmaps, Hessian LLE, Local Tangent Space Alignment, Diffusion maps, Kernel PCA, t-distributed Stochastic Neighbor Embedding, [4], dają nieco różne krzywe 3D/2D, dalszych badań wymaga wybór metody jak również kontynuowanie badań na większej grupie osób. Literatura [1] T.S. Gaździk: Ortopedia i traumatologia; PZWL, Warszawa 2002; [2] W. Dega: Ortopedia i rehabilitacja; PZWL, Warszawa 2003; [3] J.Kiwerski: Rehabilitacja medyczna; PZWL, Warszawa 2006; [4] [dostęp 18 stycznia 2010] 7

8 Metoda IM analizy składowych sił reakcji podłoża w chodzie dzieci z porażeniem mózgowym (CP) jako ilościowa i obiektywna metoda uzupełniająca klasyfikację GMFCS Dziuba Alicja 1, 1 Akademia Wychowania Fizycznego we Wrocławiu, Katedra Biomechaniki Wstęp Analiza chodu jest obiektywnym narzędziem w ocenie klinicznej lokomocji dzieci z mózgowym porażeniem (CP). Poprawna diagnoza i odpowiednio prowadzona rehabilitacja są konieczne, aby u osoby dotkniętej tą chorobą w jak największym stopniu poprawić funkcje motoryczne. Ortezy, operacje ortopedyczne, leki i fizjoterapia są najczęstszymi sposobami leczenia. Wciąż poszukuje się jednak skutecznych i obiektywnych metod oceny strony motorycznej i postępów leczenia. Patologiczny chód objawia się między innymi nieprawidłowym przebiegiem wartości sił reakcji podłoża. Do interpretacji składowych sił reakcji podłoża w chodzie stosuje się różne metody (Herzog i wsp. 1989, White i wsp. 2005). Zapotrzebowanie na proste, obiektywne i ilościowe metody oceny sprawności chodu i postępów rehabilitacji dzieci z CP jest ogromne. Dotychczas na świecie jest szeroko stosowana szczegółowa, lecz jakościowa i subiektywna klasyfikacja dzieci z CP Gross Motor Function Classification System (GMFCS) (Palisano i wsp. 1997). Jakościowa informacja nie zawsze odzwierciedla rzeczywisty stan motoryczny dziecka, jest czasochłonna i różni się subiektywnym opisem. Dlatego autorzy pracy podczas wielu lat poszukiwań stworzyli metodę całkującą IM oceny motoryki dzieci z CP wykorzystując siły reakcji podłoża w chodzie. Celem pracy było wykorzystanie przebiegów sił reakcji podłoża podczas chodu do stworzenia metody całkującej (IM), która może być obiektywnym narzędziem uzupełniającym klasyfikację funkcjonalną dzieci CP przy pomocy powszechnie stosowanego Gross Motor Function Classification System (GMFCS), zwłaszcza w ośrodkach gdzie nie ma systemów analizy ruchu, ale na wyposażeniu są platformy dynamograficzne. Metody badawcze i analizowane dzieci. W badaniach uczestniczyło 10 dzieci zdrowych i 11 dzieci z CP chodzących samodzielnie lub z pomocą (osoby dorosłej, chodzika lub kul). Kontrolne badania dzieci z CP przeprowadzano 5 razy w odstępach półrocznych od 2007 do 2009 roku, dzieci zdrowe badano raz. Dzieci CP korzystały z terapii określonej przez lekarza prowadzącego uzupełnionej terapią na Mechanicznym Koniku (Mechanical Home Pony Dziuba, 2000). Wykorzystano platformę Kistlera, autorskie oprogramowanie GRFintegral i autorską skalę klasyfikacji CO dzieci IScale, oceniającą poziom poprawności zapisów składowych sił reakcji podłoża. Podobnie jak w skali GMFCS dzieciom poruszającym się samodzielnie lub z pomocą (osoby dorosłej, chodzika lub kul) przyporządkowano 3 stopnie. Im wyższy stopień tym słabszy stan lokomocji. Dla każdej fazy składowej siły znaleziono zakres dla całej grupy dzieci z CP, który podzielono na 3 stopnie. Wyniki. Przeprowadzone badania wykazały podobieństwa i różnice IM i GMFCS, które ułożone w określony algorytm obiektywnie mogą wspierać powszechnie stosowany GMFCS w zakresie chodu (tabela 2). Podzielno go na etapy, których kolejność stanowi uszczegółowienie stanu funkcjonalnego dziecka: 1. Etap 1 porównanie średniej wartości IM ze skalą GMFCS (r = 0.53, p<0.05). 2. Etap 2 podział IM na kończynę R i L. Służy ocenie asymetrii. Wykazano różnice istotne statystycznie (p<0.05) tylko w fazie TSt, 3. Etap 3 bardziej szczegółowa ocena składowych x, y, z. Korelacja istotna statystycznie (0.38 r 0.64, p<0.05) między GMFCS i składowymi IM. 8

9 4. Etap 4 obejmuje fazy składowych podporu LR, MSt, TSt, PS, może wskazać na mniej lub bardziej spastyczne mięśnie kończyn dolnych. Korelacja istotna statystycznie (0.33 r 0.66, p<0.05) między GMFCS i fazami składowych IM. 5. Etap 5 wyrażony wartością ogólną IM (jak etap 1) lub bardziej szczegółową (jak etapy 2, 3, 4), może służyć do oceny postępów terapii. Dyskusja W badaniach klinicznych nie stosowano dotychczas metody IM opisanej w niniejszym opracowaniu, stąd może być ona cennym uzupełnieniem szczególnie systemu GMFCS (Palisano 1997). Dzieci zdrowe uzyskiwały charakterystyczne przebiegi sił reakcji podłoża ze wszystkimi opisanymi w literaturze szczytami (White i wsp. 1999), natomiast dzieci z CP w zależności od stopnia porażenia miały obniżone wartości szczytów lub nie posiadały ich wcale. Informacja o punktach charakterystycznych nie jest jednak wystarczająca, aby ocenić stopień porażenia lub postęp rehabilitacji. Tym bardziej, że także u dzieci zdrowych wartości szczytów zależą od wieku dziecka (Diop i wsp. 2005), wysokości ciała (Beck i wsp. 1981, Stansfield 2003), prędkości z jaką się porusza (Schwarz i wsp. 2008). Wykorzystanie innych sposobów interpretacji składowych sił reakcji podłoża w chodzie jest również mało praktyczne w zastosowaniu do chodu dzieci z CP (Herzog i wsp. 1989, White i wsp. 1999, White i wsp. 2005). Powodem może być zbyt skomplikowana i niezrozumiała dla lekarzy i fizjoterapeutów procedura klasyfikacji. Dlatego też cenne jest zastosowania opisanej w pracy procedury IM uzupełniającej klasyfikację GMFCS w ocenie motoryki dzieci CP. Jest ona prosta i możliwa do zastosowania w gabinetach lekarskich, gdzie nie można ustawić systemu kamer do trójwymiarowej analizy ruchu. W przypadku metody IM wystarczy niewielkich rozmiarów platforma i oprogramowanie. Badania wykazały, że metoda IM w dziedzinie analizy sił reakcji podłoża podczas chodu może być stosowana jako uzupełnienie metody GMFCS. Taki sposób interpretacji daje bardziej przydatne informacje niż wybrane punkty ekstremalne. Opisana w pracy metoda IM analizy składowych sił reakcji podłoża w chodzie dzieci CP może być stosowana w ocenie klinicznej chodu do określenia różnic między chodem patologicznym i normami chodu dzieci zdrowych. Może być również wykorzystywana do diagnozy przed-i po leczeniu. Literatura 1. Beck RJ, Andriacchi TP, Kuo KN, Fermier RW, Galante JO. Changes in the gait patterns of growing children. Journal of Bone and Joint Surgey 1981; 63(9): Diop M, Rahmani A, Belli A, Gautheron V, Geyssant A, Cottalorda J. Influence of Speed Variation and age on ground reaction forces and stride parameters of children s normal gait. International Journal of Sports Medicine 2005; 26(8): Dziuba A. The mimic of horse s back movement by mechanical saddle for hippotherapy, Acta of Bioengineering and Biomechanics 2000; 2, Suppl. 1, Herzog W, Nigg BM, Read LJ, Olsson E. Asymmetries in ground reaction force patterns in normal human gait. Medicine and Science in Sport and Exercise 1989; 21: , 5. Palisano R, Rosenbaum PL. Development and reliability of a system, to classify gross motor function in children with cerebral palsy. Developmental Medicine and Child Neurology 1997; 39(4): Schwarz MH, Rozumalski A, Trost JP. The effect of walking speed on the gait of typically developing children. Journal of Biomechanics 2008; 41: Stansfield BW, Hillman SJ, Hazlewood ME, Lawson AM, Mann AM, Loudon IR, Robb JE. Normalization of gait data in children, Gait & Posture 2003; 17: White R, Agouris I, Fletcher E. Harmonic analysis of force platform data in normal and cerebral palsy gait. Clinical Biomechanics 2005; 20: White R, Agouris I, Selbie RD, Kirkpatrik M. The variability of force platform data in normal and cerebral palsy gait. Clinical Biomechanics 1999; 14;

10 Analiza czynników wpływających na poprawę stabilności postawy stojącej u chorych z hemiplegią. Projekt protokołu badania Zespół fizjoterapii Instytutu Psychiatrii i Neurologii, II Kliniki Neurologicznej w Warszawie Julita Głowacka - Popkiewicz, Maciej Krawczyk Wstęp Wielu badaczy podkreśla [1,8,5,4,10], że spośród wielu biologicznych i funkcjonalnych czynników, kontrola postawy ciała jest najlepszym wskaźnikiem prawdopodobieństwa osiągnięcia niezależności funkcjonalnej przez pacjentów po udarze mózgu. Poprawa symetrii obciążenia kończyn dolnych jest uznawana za jeden z głównych celów fizjoterapii [8]. Mimo przeprowadzonych wielu badań z wykorzystaniem platformy stabilometrycznej nie zostały do końca poznane mechanizmy w oparciu o które dochodzi do poprawy stabilności postawy stojącej zwłaszcza mechanizmy kompensacyjne strony niedotkniętej [3,7,10]. Brakuje informacji szczegółowo opisujących czynniki mogące sprzyjać lub spowalniać proces poprawy równowagi w okresie wczesnym i podostrym po udarze mózgu. Istnieje niewiele doniesień odnoszących się do zależności poprawy kontroli postawy a lokalizacją, obszarem uszkodzenia oraz współistnieniem zaburzeń poznawczych [3]. Badanie sił reakcji podłoża z wykorzystaniem dwóch platform może pozwolić na dokładniejszą analizę zachowania się ścieżki środka ciężkości obu kończyn dolnych osobno [3]. Optymalne zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw poprawy równowagi i kształtowania się strategii kompensacyjnych pozwoli na zwiększenie skuteczności procesu usprawniania pacjentów po udarze mózgu [5,8]. Hipotezy: Lokalizacja uszkodzenia oraz zaburzenia wyższych funkcji ruchowych wpływają na rodzaj obieranych strategii utrzymywania równowagi u pacjentów po udarze mózgu. Poprawa równowagi odbywa się dzięki poprawie motorycznej strony zajętej oraz poprzez zmianę strategii zachowania strony niezajętej. Metody i narzędzia badawcze: Grupa badawcza: Pacjenci po przebytym pierwszym udarze potwierdzonym tomografią komputerową lub rezonansem magnetycznym, w wieku lat, z zachowanym kontaktem logicznym, samodzielnie utrzymujący pozycję stojącą przez 30 sekund. Pacjenci bez współistniejących schorzeń neurologicznych i ortopedycznych mających wpływ na równowagę, samodzielni przed udarem. Narzędzia badawcze: Rozpoznanie neurologiczne potwierdzone rezonansem Ocena lokalizacji i rozległości uszkodzenia na podstawie tomografii komputerowej Ocena stanu neurologicznego według skali NIHSS Ocena niepełnosprawności i czynności dnia codziennego( Skala Rankina i Extended Barthel Index ) Ocena sprawności ruchowej (Skala Fugl Meyer, Rivermead Motor Assessment)) Ocena funkcji tułowia i równowagi (Postural Assessment Stroke Scale, Skala Berga) Ocena chodu testem TUG (Timed Up and Go). Index masy i wzrostu ciała BMI Badanie dodatkowe: 10

11 Test stabilometrii 30 sec. (o stałej porze dnia, dwa powtórzenia) : Testy na dwóch platformach (ocena środka nacisku-cop dla każdej kończyny osobno) - 6 prób Testy na pojedynczej platformie (ocena ścieżki środka nacisku COP dla obu kończyn ) - 7 prób Uzyskane rezultaty badania mogą przyczynić się do opracowania bardziej skutecznych strategii fizjoterapeutycznych dostosowanych do indywidualnych problemów pacjentów. Literatura: 1. L. Bensoussan et al. Changes in Postural Control in Hemiplegic Patients After Stroke Performing a Dual Task Arch Phys Med Rehabil 2007; 88; Bonan IV, Colle FM et al. Reliance of visual information after stroke. Part 1 Balance on dynamic posturography. Arch Phys Med Rehabil 2004; 85; A.H Geurts M. Haart et A review of standing balance recovery from stroke;. Gait & Posture 22 (2005) Hirschfeld, H Motor Control of every day motor tasks: Guidance for neurological rehabilitation. Physiology and Behaviour 2007; 92: Hochstenbach J, Donders R, Mulder T, van Limbeek J, Schoonderwaldt H. Long-Term outcome after stroke: a disability-oriented approach. Int J Rehabil Res 1996 ; 19; Lesley A. et al. Attentional Demands for Static Postural Control After Stroke Arch Phys Med Rehabil : Marsden JF; The vestibular control of balance after stroke. Journal of neurology. neurosurgery, and psychiatry. 2005, 76 (5); Mirjam de Haart et al. Recovery of Standing Balance in Postacute Stroke Patients A Rehabilitation Cohort Study. Arch Phys Med Rehabil 2004; 85; Mirjam de Haart et al. Weight-Shifting recovery after stroke. Arch Phys Med Rehabil 2005; 86; Sinikka H. Peurala Postural instability in patients with chronic stroke. Restorative Neurology and Neuroscience 2007; 25:

12 Wykorzystanie systemu ZEBRIS w analizie ruchu rotacji u pacjentów z zespołem bólowym kręgosłupa szyjnego rehabilitowanych w Klinice Rehabilitacji CM UMK. Jerzy Pyskir 1, Małgorzata Pyskir 2, Dorota Ratuszek 2,Michał Dylewski 3, Wojciech Hagner 1 Katedra i Zakład Biofizyki UMK w Toruniu, Collegium Medicum w Bydgoszczy Department of Biophysics, Nicolaus Copernicus University, Collegium Medicum in Bydgoszcz 2 Katedra i Klinika Rehabilitacji UMK w Toruniu, Collegium Medicum w Bydgoszczy Department of Rehabilitation, Nicolaus Copernicus University, Collegium Medicum in Bydgoszcz 3 Klinika Uzdrowiskowa POD TĘŻNIAMI im. Jana Pawła II, Spółdzielnia Usług Medycznych w Ciechocinku, Laboratorium Badawczo-Rozwojowe pod patronatem CM UMK w Bydgoszczy Wstęp Zespól bólowy kręgosłupa szyjnego jest w ostatnich latach bardzo częstą przyczyną zgłaszania się coraz młodszych pacjentów do poradni rehabilitacyjnej. Dotychczas skuteczność różnych metod terapeutycznych oceniana była w dużej mierze subiektywnie przez pacjentów. Pacjent może odczuć zmniejszenie dolegliwości bólowych, jednak nie może samodzielnie ocenić zmian zakresów ruchu w poszczególnych płaszczyznach. Dlatego podjęto próbę obiektywnej oceny ruchu kręgosłupa szyjnego w różnych płaszczyznach z wykorzystaniem systemu ZEBRIS. Materiał i metoda Pacjenci zgłaszający się do Katedry i Kliniki Rehabilitacji CM UMK zaproszeni zostali dwukrotnie na pomiary wykonane przy pomocy systemu ZEBRIS w Klinice Uzdrowiskowej Pod Tężniami w Ciechocinku. Wykorzystano program WinSpine do pomiaru współrzędnych przestrzennych wybranych punktów na ciele. Współrzędne tych punktów rejestrowane były u każdego z pacjentów dwukrotnie podczas jednego badania w kilku wybranych położeniach głowy względem tułowia w pozycji siedzącej (pacjent patrzy przed siebie, w maksymalnej rotacji w lewo oraz w maksymalnej rotacji w prawo). Następnie pacjenci pod kierunkiem fizjoterapeuty ćwiczyli przez 2 tygodnie metodą McKenziego. Poza ćwiczeniami nie stosowano żadnych dodatkowych metod terapeutycznych (np. fizykoterapia, masaże). Po zakończonym cyklu terapii powtarzano pomiary w Klinice Uzdrowiskowej Pod Tężniami. Pomiary współrzędnych w tych samych pozycjach wykonano także w grupie zdrowych ochotników. Na przeprowadzenie badan otrzymano zgodę Komisji Bioetycznej CM UMK. Wyniki pomiarów przeniesiono do arkusza kalkulacyjnego. W pierwszej fazie analizy oszacowano błędy popełniane podczas pomiarów. Do oceny zakresów ruchów rotacji wyznaczono kąty pomiędzy wybranymi wektorami ( prowadzonymi pomiędzy zadanymi punktami). Zdefiniowano wektor określający linię barków oraz wektor linii wyrostków sutkowatych w płaszczyźnie poprzecznej. Poddano analizie zmiany kąta pomiędzy tymi wektorami w rotacji w prawo oraz w lewo w stosunku do pozycji wyjściowej. Wyniki 12

13 W grupie pacjentów z zespołem bólowym kręgosłupa szyjnego maksymalny kąt rotacji w płaszczyźnie poprzecznej był przed rozpoczęciem ćwiczeń istotnie mniejszy niż w grupie zdrowych ochotników. Badanie wykonane po serii ćwiczeń wykonywanych pod nadzorem terapeuty wykazało u prawie wszystkich pacjentów znaczne zwiększenie zakresu ruchu rotacji. Tylko w dwóch przypadkach zmiana zakresu ruchu była niewielka na poziomie błędu pomiarowego. W tych przypadkach wynik badania jest wskazówką do sposobu prowadzenia dalszej terapii. Zmierzone przyrosty wartości kątów rotacji korespondowały z odczuciem pacjentów, którzy sygnalizowali poprawę ruchomości obserwowaną zwłaszcza podczas jazdy samochodem. Wnioski System ZEBRIS jest bardzo dobrym narzędziem do obiektywnej oceny zakresów ruchów kręgosłupa szyjnego. Uzyskane dane stanowią bardzo cenną informację dla terapeuty, pozwalają na ocenę skuteczności dotychczasowej terapii i w razie potrzeby dokonywanie korekt. Łatwość wykonywania pomiaru sprawia, że badanie może być powtarzane w trakcie długiej terapii i stanowić narzędzie do jej monitorowania. Uzyskane wyniki wskazują na wysoką skuteczność metody McKenziego w terapii zespołów bólowych kręgosłupa szyjnego. Literatura 1. Bogduk N., Mercer S.: Biomechanics of the cervical spine. 1: Normal kinematics, Clinical Biomechanics 15, pp , Chen J. at all (2001) Errors in Precise Examiner Head Placement During Cervical Rangeof-Motion Measurements, Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics 327, Vol. 24 Nr 5, Feipel V at all (1999), Normal global motion of the cervical spine: an electrogoniometric study Clinical Biomechanics 14, 462± Grip H. at all (2007) Variations in the axis of motion during head repositioning a comparison of subjects with whiplash-associated disorders or non-specific neck pain and healthy controls. Clinical Biomechanics 22, Hald E., Hertle R., Yang D., (2009) Development and Validation of a Digital Head Posture Measuring System, American Journal of Ophthalmology vol. 147, no Pyskir M., Dylewski M., Pyskir J., Kitschke E., Struensee M., Ratuszek D., Hagner- Derengowska M., Hagner W. Possibilities of assessment spatial parameters of head in relation to shoulder girdle in different head positions and McKenzie therapy influence on cervical spine range of motion using ZEBRIS System Disability in society and medicine. Ed. S. Spisacka. Biała Podlaska: Państwowa Szkoła Wyższa, 2010 s

14 MONITOROWANIE SKUTECZNOŚCI LECZENIA ZESPOŁÓW BÓLOWYCH KRĘGOSŁUPA LĘDŹWIOWEGO ZA POMOCĄ WYZNACZNIKÓW KONTUROGRAFICZNYCH Andrzej Dyszkiewicz, Ewa Nowak, Paweł Połeć, Paweł Kępiński Laboratorium Biotechnologii LABIOT Cieszyn Specjalistyczny Niepubliczny Zakład Opieki Zdrowotnej VIS Cieszyn Instytut Fizjoterapii Politechniki Opolskiej Studium Doktoranckie Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach Postawa stojąca jest dynamicznym aktem ruchowym, dla którego warunkiem stabilności jest rzutowanie środka ciężkości na płaszczyznę podparcia. Jednym z podstawowych, zewnętrznych przejawów stabilizacji jest przestrzenna symetria wektorowych, kątowych i amplitudowych wyznaczników ruchów i mikro-ruchów. Układ nerwowy w dążeniu do realizacji globalnego zadania ruchowego, w reakcji na ból ogranicza zakres ruchu chorej kończyny, zwiększając amplitudę po stronie zdrowej, stąd proporcje parametrów ruchowych mierzonych w bliźniaczych markerach kończynowych dają wyraziste wskaźniki asymetrii. Wartości te są od dawna wykorzystywane do pośredniej, ilościowej oceny wpływu bólu na układ ruchu. Oprócz łatwo dostrzegalnej asymetrii parametrów dynamicznych, ból powoduje również prawie niedostrzegalną asymetrię spoczynkowych parametrów gorsetu mięśniowego tułowia, wpływając jakościowo na testy Romberga oraz obrazy podoskopowe. Podoskopia statyczna umożliwia akwizycję obrazu odcisku stóp na powierzchni szklanej szyby za pomocą typowego skanera komputerowego, a następnie obliczenie standardowych cech wybranych elementów obrazu lewej i prawej stopy oraz wyznaczenie wskaźników asymetrii (SP). Kręgosłup reaguje wzorcem skoliozy reflektorycznej, której wyznaczniki są proporcjonalne do intensywności bólu, a w miarę ustępowania dolegliwości dochodzi do stopniowej symetryzacji parametrów napięcia mięśni grzbietu. Do rejestracji rzeźby mięśniowej wykorzystano kwadroskopowy zestaw statywów z kamerami umieszczonymi na planie kwadratu, w którym pacjent znajdował się w punkcie przecięcia przekątnych. Zainstalowane oprogramowanie rejestrowało obraz tułowia w projekcji AP, PA, lewobocznej i prawobocznej. Zdjęcie pleców pacjenta poddano procedurze progowej binaryzacji, erozji, rysowania linii, cofania linii, a następnie aktywnej konturografii, uzyskując poziomicowy, lewo i prawostronny rozkład rzeźby mięśniowej grzbietu, co dało możliwość wyznaczenia współczynników asymetrii dla odpowiednich par konturów(sk). Celem pracy była ocena konsekwencji bólu za pomocą skali VAS, asymetrii wskaźników podoskopowych (SP), konturograficznych (SK) oraz testu Lasegue a (SL), u pacjentów z ostrym zespołem krążkowo-korzeniowym na tle zmian w przestrzeni L 4 / 5, L 5 /S 1 oraz ich porównanie po miejscowym leczeniu fizykoterapeutycznym za pomocą elektrofonoforezy. W badaniach wzięło udział 80 pacjentów, z czego grupę kontrolną stanowiło 20 zdrowych pracowników służby zdrowia. W leczeniu 60 pacjentów zastosowano zasadę podwójnie ślepej próby, co spowodowało podział na grupę A1 liczącą 31 osób (16 kobiet i 15 mężczyzn w wieku 47,6 6,5 lat), leczoną za pomocą 2,5% żelu ketoprofen oraz grupę A2, liczącą 29 pacjentów (14 kobiet i 15 mężczyzn w wieku 45,3 4,7 lat), leczoną za pomocą ziołowego preparatu Neuroterapia. Leki podawano miejscowo, w kierunku prostopadłym do przestrzeni L 5 S 1 i L 4 L 5, stosując dwie 15-minutowe aplikacje za pomocą głowicy do elektrofonoforezy (parametry 14

15 prądu 1,5mA, ultradźwięki 3W, wypełnienie impulsu 20%, modulacja 16Hz, polaryzacja czoła głowicy (+)). Wnioski: (1) zastosowanie wskaźników asymetrii dla parametrów podoskopowych (SP), kont urograficznych (SK) oraz testu Lasegu a (SL) w monitorowaniu leczenia zespołu krążkowokorzeniowego L 4 / 5, L 5 S 1 umożliwia zarejestrowanie wyraźnych różnic pomiędzy stanem przed i po zakończeniu leczenia rehabilitacyjnego na poziomie istotności statystycznej p< 0,01 (2) analiza porównawcza wyników wykazała przewagę skuteczności leczenia w grupie A2, stosującej żel Neuroterapia, w stosunku do grupy A1, stosującej ketoprofen co było wynikiem znamiennym statystycznie na poziomie istotności p < 0,05. 15

16 Nowe perspektywy neurorehabilitacji realizowanej w oparciu o system cybernetycznego egzoszkieletu MAX Andrzej Dyszkiewicz, Paweł Połeć, Paweł Kępiński Laboratorium Biotechnologii LABIOT Cieszyn Specjalistyczny Niepubliczny Zakład Opieki Zdrowotnej VIS Cieszyn Słowa kluczowe: skojarzona, monitorowana neurorehabilitacja, instrumentalne torowanie bodźców, modyfikacja plastyczności neuronalnej mózgu. Jednym z istotnych problemów współczesnej medycyny są uszkodzenia centralnej i obwodowej części systemu nerwowego, powstajace w mechanizmie naczyniowym, zapalnym, rozrostowym lub urazowym. Oprócz etiologii duże znaczenie ma lokalizacja i wielkość powstałych zmian, stąd tak wiele nadziei łączy się ze stanami, w których nie dochodzi do całkowitego uszkodzenia struktury nerwowej, a jedynie czasowej dysfunkcji. Planując zatem rehabilitację uszkodzonej części systemu nerwowego w pierwszej kolejności należy odpowiedzieć na pytanie, czy problem rehabilitacji dla istniejącej dysfunkcji będzie przebiegał: (1) w oparciu o regenerację uszkodzonej struktury i przywrocenie funkcji w konsekwencji naprawy komórek nerwowych; (2) odtworzenie funkcji zniszczonego ośrodka na zrębie komórkowym, ktory przetrwał uraz i był z nim przynajmniej częściowo związany strukturalnie. Podstawowym atutem neurorehabilitacji, jest istnienie włączonych anatomicznie w sieć integratorów rdzeniowych i mózgowych, licznych komórek zapasowych, nie związanych do tej pory z żadną funkcją sieci. Po wyrównaniu zachwianego urazem stanu czynnościowego, mózg wchodzi w okres plastyczności neuronalnej polegającej na ich czasowej aktywacji. Jest to okres, w którym zapasowe komórki wykazują podatność na przeprogramowanie i udział w asocjacji nowych pętli czynnościowych i ich sieci, mogących stać się fizycznym podłożem dla wytworzenia i utrwalenia utraconych funkcji sterujących narządami. Zadaniem medycyny jest zatem w kolejności: (1) dokonanie oceny położenia i wielkości ogniska urazu; (2) dokonanie oceny związku ogniska ze współistniejącą dysfunkcją obwodową; (3) ustalenie charakteru dominujących zmian w ognisku; (4) ustalenie terminu rozpoczęcia oraz planu rehabilitacji; (5) zastosowanie skojarzonej rehabilitacji celem ukierunkowania procesów naprawczych na węzłowe procesy regeneracji oraz czynnościowej dysfunkcji. Głównym celem cybernetycznego egzoszkieletu MAX jest instrumentalnoczynnościowe wzmocnienie powyższych mechanizmów dzięki skojarzeniu w jednym urządzeniu i czasowej synchronizacji ogólnoustrojowej diagnostyki z rehabilitacją bierną, fizykoterapią mózgu i rdzenia kręgowego oraz związanych z nimi obszarów zaburzonej motoryki ciała. W standardowej procedurze występuje: (1) asymilacja systemu z organizmem pacjenta, polegająca na synchronizacji markerów z jego anatomią; (2) wykonanie wstępnych testów układu sercowo-naczyniowego, oddechowego oraz nerwowego (SNON); (3) wykonanie biernego testu ruchowego (BTR) celem zdiagnozowania profilu dysfunkcji ruchowej; (4) powtarzanie sekwencji testów (SNON) w trakcie lub po biernych testach ruchowych (BTR), celem sporządzenia profilu dysfunkcji ruchowo-metabolicznej (PDRM); (5) opracowanie profilu działań terapeutycznych (PDT) i zastosowanie skojarzonego leczenia ruch + fizykoterapia; (6) podsumowanie rezultatów bloku terapii poprzez porównanie 16

17 wyników (PDRM), czyli testów ruchowych (BTR) oraz testów (SNON) przed i po rehabilitacji, celem określenia trendu efektów klinicznych. Podsumowując, podstawowa procedura działania cybernetycznego egzoszkieletu MAX polega na prowadzeniu skojarzonych z fizykoterapią cykli ogólnoustrojowej rehabilitacji biernej, wykonywanej jako zbiór zazębiających się i parametrycznie powtarzalnych procedur, którym towarzyszy szerokopasmowa diagnostyka organizmu pacjenta, porównująca jego stan aktualny z wyjściowym, w celu wyeksponowania trendu reakcji na stosowane leczenie o ściśle określonym profilu bodźcowym. Powyższe urządzenie umożliwia sprawne leczenie dysfunkcji nerwowo-mięśniowych oraz związanych z nimi obszarów senso-motorycznych mózgu, prowadząc równocześnie analizę wybranych parametrów ruchu i funkcji fizjologicznych. W wymiarze cybernetycznym wiąże się to z integracją funkcji narzędziowych w rozproszonych lub uszkodzonych sieciach neuronowych. 17

18 Jonopresoterapia nowym narzędziem korekcji dysfunkcji w chorobie zwyrodnieniowej kończyny górnej Andrzej Dyszkiewicz, Marek Płaza, Antonina Wojtanek Laboratorium Biotechnologii LABIOT Cieszyn Specjalistyczny Niepubliczny Zakład Opieki Zdrowotnej VIS Cieszyn Instytut Fizjoterapii Politechniki Opolskiej Dłoń jest uniwersalnym, nerwowo-mięśniowym narzędziem, mogącym zmieniać cechy materialnej rzeczywistości, według wykreowanych w mózgu wyobrażeniowych wzorców. Utworzony z 27 kości zrąb podporowy tworzy biokinematyczny łańcuch skomplikowanej i wielotorowej zwrotnicy przekierowującej siły wewnętrzne mięśni dłoni, przedramienia, ramienia, a nawet tułowia - na podłoże lub związane z nim przedmioty. Nerwowo-mięśniowe sterowanie układem biomechanicznym o tak złożonej konstrukcji i przystosowanym do skomplikowanych funkcji ruchowych warunkowane jest możliwością pozyskiwania precyzyjnej informacji pozycyjnej, kontaktowej (faktura powierzchni, temperatura), a także informacji o siłach działających w węzłowych punktach łańcucha biokinematycznego, w szczególności na jego końcu, w miejscach styku z otoczeniem. Oczywistą potrzebą funkcjonalną jest również optymalne krążenie tętnicze oraz sprawny odpływ żylny i limfatyczny. Współistnienie wymienionych cech strukturalno-funkcjonalnych w niewielkiej objętości narządu z jednej strony wpływa na imponującą liczbę stopni swobody ręki, przekładając się na ruchy hakowe, szczypcowe, zintegrowane ruchy chwytne, a także transformację kątową i rotacyjną płaszczyzny chwytu dzięki zastosowaniu nadgarstka. Z drugiej strony, nadmierna bliskość wymienionych układów często prowadzi do dysfunkcji w przebiegu choroby zwyrodnieniowej, zapalnej lub urazu. Celem pracy był test klinicznego zastosowania aparatu URDG1 oraz skojarzonej metody rehabilitacyjnej jonopresoterapii w leczeniu dysfunkcji ręki spowodowanej chorobą zwyrodnieniową stawów. W ramach badań sformowano grupę kontrolną (K) złożoną z 15 zdrowych pracowników służby zdrowia oraz grupę testową (A), do której zakwalifikowano 31 pacjentów, w wieku 55,7±6,5 lat, chorujących na chorobę zwyrodnieniową, rozpoznaną na podstawie kryteriów American College of Rheumatology. Pacjentów podzielono losowo na dwie podgrupy: (A1) złożoną z 17pacjentów (9 kobiet i 8 mężczyzn) oraz (A2) złożoną z 14 pacjentów (8 kobiet i 6 mężczyzn). Pacjentów grypy A1 poddawano przez 10 dni zabiegom jonopresoterapii z wykorzystaniem borowiny (30 minut na każdą dłoń), natomiast pacjentów grupy (A2), w podobnym wymiarze czasowym, typowym ćwiczeniom kinezyterapeutycznym, stosowanym w tym schorzeniu dla ręki. W diagnostyce oceniano dynamometrycznie siłę dłoniowych zginaczy ręki oraz mierzono temperaturę i wskaźniki tętna w splotach włośniczkowych palców rąk, przed 1-szym zabiegiem (grupa K, A1, A2), po 1-szym i po 10-tym zabiegu (grupa A1, A2). Wtniki: (1) Wyniki pomiarów siły dłoniowych zginaczy palców, temperatura i przepływ włośniczkowy, przed 1-szym zabiegiem nie różniły się w sposób istotny pomiędzy pacjentami grup A1 i A2, natomiast wartości te były znamiennie niższe w porównaniu z grupą kontrolną K. (2) Porównując wyjściowe dane pomiarowe (przed 1-szym zabiegiem) z wynikami uzyskanymi po zakończeniu leczenia (po 10-tym zabiegu), szczególnie w grupie A1 stwierdzono duży wzrost siły dłoniowych zginaczy palców, temperatury i przepływu włośniczkowego, który był znamiennie wyższy niż w grupie A2 18

19 Parametry kinetyczne i czasowo przestrzenne chodu w zależności od prędkości poruszania się i wieku kobiet Katarzyna Kaczmarczyk 1, Ida Wiszomirska 1,2, Andrzej Wit 1,2 1 Akademia Wychowania Fizycznego Józefa Piłsudskiego w Warszawie 2 Almamer, Warszawa Wstęp Zmiany inwolucyjne mają wpływ na pogorszenie jakości chodu, zwiększając ryzyko upadków i w znaczący sposób wpływając na poziom jakości życia (Nowotny 2003). Liczne badania wykazały zmniejszenie prędkości chodu (Winter 1990, Prince 1997, Shrager 2008), spadek długości kroku, zaburzony wzorzec stawiania stopy w płaszczyźnie strzałkowej, zwiększenie szerokości kroku (Ronsky 1995) oraz dużą zmienność pomiędzy krokami (Thies 2205, Hollman 2007). Pojawiło się również kilka prac dotyczących zmiany z wiekiem parametrów kinetycznych takich jak spadek siły reakcji podłoża (Scarborough 1999, DeVita 2000, Hurley 2000, Lord 2005). Celem pracy jest analiza wybranych parametrów czasowo-przestrzennych oraz kinetycznych chodu prawidłowego kobiet w zależności od wieku i prędkości poruszania się. Materiał i metoda. W badaniu wzięło udział 14 kobiet w wieku lat oraz 17 kobiet w wieku lata. Pomiar obejmował trzykrotne przejście po ścieżce dynamometrycznej FDM Zebris z różną prędkością: normalną, szybszą niż normalna i wolniejszą niż normalna. Oprogramowanie WinFDM wygenerowało parametry charakteryzujące chód, które zostały poddane analizie. Do analizy statystycznej wykorzystano analizę wariancji dla powtarzanych pomiarów oraz test Newmana-Keulsa. Wyniki Wykazano istotne różnice statystyczne w długości kroku, fazie pojedynczego podparcia, fazie przygotowania do przeniesienia, fazie podwójnego podparcia w obrębie każdej z grup w zależności od prędkości poruszania się (p<0,05). W czasie trwania fazy przenoszenia istotne różnice odnotowano jedynie w grupie kobiet młodych poruszających się szybko i wolno. Grupy różniły się między sobą istotnie statystycznie we wszystkich prędkościach w większości analizowanych parametrów (p<0,05). Chód młodych kobiet charakteryzował się krótszą fazą podwójnego podporu kkd oraz większą długością kroku obu kończyn, dłuższą fazą przenoszenia oraz wyższą średnią prędkością chodu w trzech obserwowanych prędkościach poruszania się. Istotnych różnic między grupami nie stwierdzono jedynie w przypadku fazy pojedynczego podparcia. Przy porównywaniu parametrów kinetycznych wykazano istotne statystycznie różnice intra- i inter grupowe siły nacisku stóp na podłoże w każdej z mierzonych prędkości chodu. Wnioski Względne różnice w wartościach badanych parametrów czasowo-przestrzennych i kinetycznych pomiędzy grupami kobiet młodszych i starszych pozostają na tym samym poziomie w trzech badanych prędkościach chodu. 19

20 Osobnicze cechy chodu Adam Świtoński, Andrzej Polański, Konrad Wojciechowski Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, Aleja Legionów 2, Bytom Biometria, badająca zmienności cech osobowych, a co za tym idzie pozwalająca na wskazanie cech indywidualnych jest wykorzystywana w identyfikacji osobniczej. Zakres zastosowań identyfikacji jest bardzo szeroki, można wymienić między innymi autoryzację, kryminalistykę, kontrolę graniczną, kontrolę dostępu i rejestrację czasu pracy, czy monitoring [1]. Jedną z gałęzi systemów biometrycznych jest analiza cech chodu. W najbardziej podstawowej postaci bazuje ona na danych z kamer wideo, co pozwala na identyfikację bezpośrednio z nagrań systemów monitorujących, czyniąc taką identyfikację neutralną i praktycznie nie wymagającą świadomości badanego. Jest wiele opracowań dotyczących identyfikacji przeprowadzanej bezpośrednio na obrazach 2D. Dla przykładu w [5] identyfikacja prowadzona jest na bazie wyznaczonych szkieletów sylwetek i zmodyfikowanej analizie składowych niezależnych za pomocą której wyliczane są cechy chodu. W [6] dla każdego cyklu wyznaczone są uśrednione obrazy z binarnych obrazów sylwetek, a klasyfikacja przeprowadzana jest z wykorzystaniem metody dyskryminacyjnej. W celu zbadania osobniczych cech chodu wykorzystano system Motion Capture, dający bardzo dokładny pomiar parametrów chodu w kolejnych chwilach czasu. Bezpośrednie zastosowanie systemów Motion Capture do identyfikacji jest uciążliwe, ze względu na konieczność czasochłonnego przygotowania procesu akwizycji. Zawsze wymagane jest naklejenie w odpowiednich miejscach specjalnych znaczników śledzonych przez kamery wizyjne oraz ich kalibracja do określonego modelu szkieletowego. Zastosowanie systemu Motion Capturte ma jednak istotne zalety. Pozwala uniezależnić prowadzone badania od jakości nagrań wideo i niedoskonałości metod wykrywania sylwetek postaci na obrazach 2D. Dzięki temu możliwa jest ocena całościowa, szacująca z jaką skutecznością na podstawie danych chodu można przeprowadzić identyfikację lub idąc dalej, możliwe jest dokonanie ekspoloracji cech chodu pod kątem różnicowania osobniczego. Przykład opracowanej metody z wykorzystaniem Motion Capture. można znaleźć w [7]. Autorzy jednak ograniczaj się jedynie do identyfikacji z wykorzystaniem pełnego zbioru atrybutów, nie dokonując ich eksploracji. Chód opisują dwiema pierwszymi składowymi Fouriera każdego z atrybutów, dodatkowo dokonujące jego redukcji z wykorzystaniem metody składowych głównych [4]. W celu przeprowadzenia eksperymentu wyselekcjonowano grupę 25 mężczyzn w wieku lat, dla których dokonano akwizycji chodu. Chód odbywał się wzdłuż odcinka prostego o długości 4-5m, w zależności od wielkości kroku aktora. Zgromadzona w ten sposób baza danych zawiera 353 instancji z opisem chodu, co daje w przybliżeniu 15 pomiarów dla jednego aktora. Dane źródłowe z systemu Motion Capture zapisywane były w formacie ASF/AMC z pełnym szkieletem i rotacjami opisanymi za pomocą kątów Eulera. W ramach przeprowadzanych testów dokonano transformacji tego zapisu do postaci z wykorzystaniem notacji kwaternionowej obrotów, zapisu zredukowanego jedynie do danych o kątach pomiędzy sąsiadującymi segmentami szkieletu, odgórnie wskazanymi wartościami kątów oraz do postaci chmury punktów. Ze względu na złożoność zagadnienia - każda klatka chodu zawiera 69 kątów Eulera oraz trójelementowy wektor globalnej translacji, a każdy chód to sekwencja przynajmniej 500 klatek, do identyfikacji zastosowano techniki nadzorowanego uczenia maszynowego z reprezentacją klasyfikowanych obiektów w postaci wektorów cech.. Do wyznaczania cech chodu, dla każdego z atrybutów zbioru źródłowego lub po zastosowanej transformacji liczono odpowiednie miary..zastosowano podejście statystyczne, z wykorzystaniem transformaty Fouriera oraz z linią czasową. W podejściu statystycznym wyznaczano wartość średnią i wariancję lub histogram wartości o zadanej liczbie składowych i określonym zakresie. W podejście z wykorzystaniem transformaty Fouriera brano pod uwagę określoną liczbę składowych Fouriera o najniższych częstotliwościach. Linia czasowa zawierała informacje o wartościach atrybutów w określonych chwilach czasu, wyznaczonych przez procentowy podział całego chodu na zadaną liczbę równych okresów. Na bazie tak przygotowanych zbiorów danych przeprowadzono klasyfikację. Do tego celu wybrano klasyfikator k najbliższych sąsiadów [3] oraz naiwny klasyfikator Bayesa z rozkładem normalnym i estymatorem jądrowym [2]. Do oceny otrzymanych wyników klasyfikacji wyznaczano sprawność klasyfikatora, tj. procent poprawnie zidentyfikowanych chodów. Podziału zbioru danych na część testową i uczącą przeprowadzono z wykorzystaniem metody walidacji krzyżowej [4]. Badano wszystkie kombinacje przygotowanych reprezentacji zbiorów źródłowych i cech wyznaczanych na bazie różnych podejść. Dodatkowo dla zadanych podzbiorów cech zdefiniowano różne warianty selekcji cech, dla których eksperymenty powtarzano, np dla podejścia statystycznego badano w jakim stopniu na wynik końcowy wpływa średnia, a w jakim wariancja. a dla składowych Fouriera moduł i faza liczby zespolonej. Dla najlepszego przypadku, tj reprezentacji z wykorzystaniem kątów Eulera i cech wyliczanych na bazie podejścia statystycznego dla wszystkich atrybutów udało się uzyskać 100% skuteczność identyfikacji chodu Aby otrzymać ponad 90% skuteczność wystarczy śledzić jedynie ścieżkę chodu identyfikowanego aktora - reprezentacja w postaci chmury punktów, atrybuty opisujące węzeł główny (ang. root). Dodatkowo opis taki 20