2018年1月23日 星期二

步態分析技術發展

(文: 金鑫實業社 JAMES,轉載請註明出處,感謝!)

步態分析顧名思義是將走路量化成步態資訊,分析走路的速度、步伐變異程度、步態周期、站立期、擺盪期、抬腳離地高度…。量化的步態資訊能協助追踪其步態演變,進步或退步程度。它源自於 動作分析,過去執行動作分析需仰賴光學式動作擷取系統,然而儀器笨重不容易搬運,只能侷限在實驗室裡進行,且受測者身上需要貼反光球標記,擔心反光球會掉落,無法放開動作施展,擷取真正的運動狀態,再者設備造價昂貴,前置作業準備冗長,若攝影機沒有拍到,後續需補點作業,勉強才能生成一份報表,前面若是其中一個環節不對,就功虧一簣,欲哭無淚!

臨床在評估患者行動能力時,常應用步態評量,一般臨床常用的步態評量有二種作法,其一是緹氏步態評估量表,由專家目測評分量表,能簡單快速的分類,其二是實施TUG (Timed Up and Go)拿一個碼錶,請患者走公尺來回步行測驗,測量秒數。這二種方式,專家可以看到大略的走路型態,但是細微的變化不易觀察,得到的量化數據十分有限,頂多就是秒數,況且不同人判斷同一個走路行為,看到的結果不會完全一樣,較為主觀判斷。

有沒有一種工具介於二者之間? 既可以取得量化數據,又可以快速簡單操作? 測量速度快就能擴大服務對象,幫助快速預篩且取得量化數據的工作? 儀器輕便減少攜帶的負擔?

IMU (Inertial measurement unit )慣性感測單元,隨著微積電(MEMS)技術發展成熟,已可以將IMU感測器輕量化,藉由IMU感測器捕捉動作變得可行而且方便,其工作原理是利用感測器的原始訊號(加速度及角速度),走路時訊號會有規則的周期變化,抓取特定的時間點,例如腳跟著地(Heel Strike),同一腳的腳跟著地到另一次腳跟著地定義為一個步態周期。有了確切的時間,就可以將加速度及角速度作微積分處理,得到速度、角度、距離…等參數。國內外學者應用這種步態分析技術來預估老年人跌倒風險1,2,3,另外,也常用於中風病患的復健評量4,以及帕金森氏症的投藥劑量評量5,6等等

案例分享

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葡萄牙吉馬良斯醫院的Miguel Gago醫生在走廊實施步行測試,不妨礙臨床既有的測試,搭配穿戴式步態感測器輔助,進一步取得時序,空間等運動學量化數據,數據可以客觀評量比較帕金森氏症患者不同用藥劑量前後的動作差異。

【參考文獻】
  1. 蘇泰德, 李雪楨. 比較不同跌倒風險長者之步態特性與跌倒風險篩檢測試表現國立陽明大學物輔所 , 碩士論文, 2018.
  1. Jeffrey M. Hausdorff, Dean A. Rios, Helen K. Edelberg. “Gait variability and fall risk in community-living older adults: A 1-year prospective study.” Arch Phys Med Rehabil 82, Issue 8, (2001): 1050.
  1. Büla C, Major K, Lenoble-Hoskovec C, Botrugno F, Seematter-Bagnoud L, Piot-Ziegler C, Aminian K, Santos-Eggimann B."Foot clearance parameters as new indicators of fall risk in older persons." Gerontologist 55 (2015): 642.
  1. An-Lun Hsu, Pei-Fang Tang, Mei-Hwa Jan.“Analysis of impairments influencing gait velocity and asymmetry of hemiplegic patients after mild to moderate stroke.” Arch Phys Med Rehabil 84, Issue 8, (2003): 1185.
  1. O'Sullivan JD1, Said CM, Dillon LC, Hoffman M, Hughes AJ. “Gait analysis in patients with Parkinson's disease and motor fluctuations: influence of levodopaand comparison with other measures of motor function.” Mov Disord. 1998 Nov;13(6):900-6.
  1. Gago, M., Ferreira, F., Mollaei, N., Rodrigues, L., Sousa, N., Bicho, E. and Preira Rodrigues, P. "Gait analysis as a complementary tool in the levodopa dose decision in Vascular Parkinson’s Disease." International Congress of Parkinson's disease and movement disorders (2017): 656.