研究背景:膝關(guān)節(jié)功能評估在臨床診斷和治療中發(fā)揮非常重要的作用。然而,現(xiàn)有的臨床評估手段仍無法滿足醫(yī)生及患者對膝關(guān)節(jié)動態(tài)功能客觀量化的需求。光學運動捕捉技術(shù)實現(xiàn)了關(guān)節(jié)功能的無創(chuàng)動態(tài)評估,但因場地要求大、設(shè)備成本高、測試時間長,以及對測試者技術(shù)要求高等缺點,目前仍主要用于實驗室研究層面,難以滿足國內(nèi)廣大關(guān)節(jié)傷病群體的臨床診療需求。因此,基于前期已對一款便攜式膝關(guān)節(jié)運動分析系統(tǒng)進行了硬件精度驗證基礎(chǔ)上,本文擬對該款便攜式膝關(guān)節(jié)運動分析系統(tǒng)進行不同測試者間以及同一測試者不同時間點間的可重復性研究,并對擬行手術(shù)的膝骨性關(guān)節(jié)炎患者進行手術(shù)前后療效評價的初步臨床應用研究。該系統(tǒng)可便捷、客觀的獲得膝關(guān)節(jié)在步行動態(tài)過程中的六自由度運動學參數(shù),并通過本研究證實了該系統(tǒng)的可重復性,旨在為臨床上對膝骨性關(guān)節(jié)炎、運動損傷等膝關(guān)節(jié)疾病的診治和療效評價提供重要的方法支持和數(shù)據(jù)參考。研究方法:(1)由兩名有經(jīng)驗的測試者分別使用便攜式膝關(guān)節(jié)運動分析系統(tǒng)(Opti-knee?;Innomotion Inc,中國上海)對5名健康受試者雙側(cè)膝關(guān)節(jié)進行連續(xù)5天測試,共采集并分析200條膝關(guān)節(jié)步態(tài)數(shù)據(jù)。采用多重相關(guān)系數(shù)(CMC)比較不同因素(測試者和時間)步態(tài)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,其中CMC0.75表示高相關(guān)性,而CMC0.75表示中等或低相關(guān)性,采用獨立樣本t檢驗比較不同測試者步態(tài)數(shù)據(jù)的差異性,P0.05為顯著性差異。從而獲得該系統(tǒng)由不同測試者和不同時間數(shù)據(jù)采集的可重復性。(2)招募5名患單側(cè)重度膝骨性關(guān)節(jié)炎,并行全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的患者。通過該系統(tǒng)采集患者雙側(cè)膝關(guān)節(jié)步態(tài)。采用配對樣本t檢驗對受試者手術(shù)前和術(shù)后六周雙側(cè)膝關(guān)節(jié)步態(tài)六自由度數(shù)據(jù)進行差異性檢測。研究結(jié)果:(1)5名健康受試者在不同時間點的膝關(guān)節(jié)六自由度步態(tài)數(shù)據(jù)CMC值均大于0.8,表明該系統(tǒng)在同一受試者不同天測試相關(guān)性良好。兩名測試者之間的六自由度步態(tài)數(shù)據(jù)CMC值均大于0.95,表明該系統(tǒng)在不同測試者間相關(guān)性良好。膝關(guān)節(jié)6自由度步態(tài)數(shù)據(jù)總體的CMC值均大于0.88,表明該系統(tǒng)的六自由度總體測試相關(guān)性良好。不同測試者之間配對t檢驗結(jié)果顯示無顯著性差異(P0.05)。(2)臨床應用實驗中,比較患者手術(shù)側(cè)腿在手術(shù)前后的六自由度步態(tài)數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)手術(shù)側(cè)腿手術(shù)前后的六自由度均無顯著性差異,但術(shù)后的內(nèi)-外翻、內(nèi)-外旋及屈-伸的活動范圍相對術(shù)前均有增加。比較患者雙側(cè)腿三個旋轉(zhuǎn)自由度的步態(tài)數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)無論是手術(shù)前還是手術(shù)后,雙側(cè)腿之間的屈-伸均存在顯著性差異,內(nèi)-外翻、內(nèi)-外旋均無顯著性差異,非手術(shù)側(cè)三個旋轉(zhuǎn)自由度的活動范圍始終大于手術(shù)側(cè),雙側(cè)腿活動范圍均相對術(shù)前增大。比較患者雙側(cè)腿三個位移自由度的步態(tài)數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)前后位移在術(shù)前有顯著性差異,術(shù)后無顯著性差異;上下位移在術(shù)前無顯著性差異,術(shù)后有顯著性差異,內(nèi)外側(cè)位移在手術(shù)前后均無顯著性差異。研究結(jié)論:(1)本研究通過對便攜式膝關(guān)節(jié)運動分析系統(tǒng)進行了可重復性分析,發(fā)現(xiàn)便攜式膝關(guān)節(jié)運動分析系統(tǒng)在同一受試者不同天測試可重復性良好,在不同測試者操作下可重復性良好,六自由度總體可重復性良好,表明該便攜式膝關(guān)節(jié)運動分析系統(tǒng)具有良好的可重復性,適用于膝關(guān)節(jié)步態(tài)功能檢測。(2)本研究使用這種便攜式系統(tǒng),測量了膝骨性關(guān)節(jié)炎行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前及術(shù)后早期的膝關(guān)節(jié)步態(tài)六自由度數(shù)據(jù)。術(shù)后六周雙側(cè)膝關(guān)節(jié)六自由度活動范圍除前后及上下位移外,均較術(shù)前有所增長,更趨向正常人的活動范圍。表明患者在術(shù)后六周,三個旋轉(zhuǎn)角度和內(nèi)外側(cè)位移的活動范圍得到了提升。通過這個研究,證明本系統(tǒng)可快捷采集、精準呈現(xiàn)臨床膝骨關(guān)節(jié)炎患者的六自由度步態(tài)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)以更為客觀的數(shù)據(jù)形式來呈現(xiàn)臨床結(jié)果,為后續(xù)關(guān)節(jié)疾病患者的關(guān)節(jié)功能檢測,治療方案制定和個性化康復追蹤提供客觀、量化的工具。
【學位單位】：上海體育學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：R873
【部分圖文】：

圖 2-1 足底壓力板結(jié)合運動捕捉示意圖基于運動學參數(shù)的測量分析系統(tǒng)涉及人的檢測、跟蹤和識別，在虛擬現(xiàn)監(jiān)控，醫(yī)療診斷等許多領(lǐng)域中有著廣泛的應用[13]。方法是利用攝像頭、設(shè)備來采集人體運動信息，主要包括關(guān)節(jié)運動角度、運動速度以及不同的相對運動等參數(shù)，常見有通過在人體不同部位貼大量反光標記獲得人維運動參數(shù)來計算步態(tài)的光學運動捕捉技術(shù)、利用位置傳感器計算關(guān)節(jié)

圖 2-2 運動捕捉技術(shù)分類些運動捕捉技術(shù)各有側(cè)重和優(yōu)缺點（表 2.3），被廣泛應用于人體運。但在臨床應用層面上，需要綜合考慮設(shè)備成本、檢測難度、運動和精準性等實際問題，如電磁式、機械式和慣性式運動捕捉技術(shù)存實、復雜的功能動作的特點；基于視頻的運動捕捉技術(shù)則尚不成熟

量的變化規(guī)律。用與系統(tǒng)相配套的運動捕捉軟件完成反光球的運動捕捉后利用生物力學建模軟件針對研究目的建模分析, 最后在多媒體整合軟件中包括圖表、三維圖像、視頻等信息的多媒體報告。多臺攝像頭意味著高昂的費用和大型的實驗場地，無論是且光敏小球的粘貼還是后續(xù)多個軟件配合下?lián)幚矶际沟谜麄�實驗過程比較繁瑣，需要浪費大量人工和時間，無法快速的對臨床上數(shù)量巨大的骨科患者進行及時評估。
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本文編號：2881460