ВАЛИДАЦИЯ МЕР ИЗ ПРИЛОЖЕНИЯ SMARTPHONE SWAY BALANCE: ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

1. Джереми, А. Паттерсон
2. Райан З. Амик
3. Тарункумар Туммар
4. Майкл Э. Роджерс
5. Аннотация
6. Методы:
7. Результаты:
8. Выводы:
9. Уровень доказательности:
10. ВСТУПЛЕНИЕ
11. МЕТОДЫ
12. РЕЗУЛЬТАТЫ
13. Таблица 1.
14. ОБСУЖДЕНИЕ
15. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
16. РЕКОМЕНДАЦИИ

Int J Sports Phys. 2014 апр; 9 (2): 135–139.

, PhD, FACSM, 1, MEd, 2, PT, MEd, 1 и, PhD, FACSM1

Джереми, А. Паттерсон

1 Кафедра исследований человеческой деятельности, Уичитский государственный университет, Уичита, Канзас, США

Райан З. Амик

2 Кафедра промышленного и производственного машиностроения, Wichita State University, Wichita, KS, США

Тарункумар Туммар

1 Кафедра исследований человеческой деятельности, Уичитский государственный университет, Уичита, Канзас, США

Майкл Э. Роджерс

1 Кафедра исследований человеческой деятельности, Уичитский государственный университет, Уичита, Канзас, США

1 Кафедра исследований человеческой деятельности, Уичитский государственный университет, Уичита, Канзас, США

2 Кафедра промышленного и производственного машиностроения, Wichita State University, Wichita, KS, США

Джереми А. Паттерсон, доктор философии, FACSM, Департамент исследований человеческой деятельности, Уичитский государственный университет, 1845 Fairmount, Wichita, KS, 67260‐0016 Телефон: (316) 978‐5440 Факс: (316) 978-5451, E-mail: [email protected] Эта статья была цитируется другие статьи в PMC.

Аннотация

Цель / Общие сведения:

Ряд различных методов оценки баланса в настоящее время доступны и широко используются. К ним относятся как субъективные, так и объективные оценки. Возможность предоставлять количественные измерения баланса и положения является преимуществом объективных инструментов, однако эти инструменты обычно не используются вне условий исследовательской лаборатории из-за стоимости, сложности операции, размера, продолжительности оценки и общей практичности. Цель этого пилотного исследования состояла в том, чтобы оценить ценность и обоснованность использования программного обеспечения, разработанного для доступа к выходным сигналам акселерометров iPod и iPhone, и преобразовать его в измерение человеческого баланса.

Методы:

Тридцать здоровых людей колледжа (13 мужчин, 17 женщин; возраст = 26,1 ± 8,5 года) вызвались добровольцами. Участники в течение 10 секунд выполняли статический протокол теста для одной ноги спортсмена на SD-карте системы Biodex Balance, одновременно используя мобильное устройство с программным обеспечением для баланса. Переднюю / заднюю стабильность регистрировали с использованием обоих устройств, которые описывали как смещение в градусах от уровня и называли «балльной оценкой».

Результаты:

Не было никаких существенных различий между двумя сообщенными балансовыми баллами (р = 0,818. Средний балансовый балл на платформе баланса составил 1,41 ± 0,90 по сравнению с 1,38 ± 0,72 с использованием мобильного устройства.

Выводы:

Необходим объективный, удобный и экономически эффективный инструмент для объективного измерения баланса. Результаты этого исследования являются многообещающими, поскольку оценка баланса, полученная с помощью акселерометров смартфона, соответствовала оценкам баланса, полученным из ранее подтвержденной системы баланса. Однако дальнейшее исследование необходимо, так как эта версия мобильного программного обеспечения оценивает баланс только в переднем / заднем направлении. Кроме того, дальнейшее тестирование необходимо на здоровых популяциях, а также на тех, у кого нарушена система управления двигателем.

Уровень доказательности:

Уровень 2b (Наблюдательное исследование достоверности) 1

Ключевые слова: акселерометр, проверка баланса в одной ноге, приложение для смартфона, оценка стабильности

ВСТУПЛЕНИЕ

Человеческий баланс - это общий термин, используемый для описания координации сложных сенсорных, моторных и биомеханических процессов с целью поддержания своего центра масс (СОМ) относительно их базовой опоры (BOS). 2 , 3 Способность поддерживать равновесие или постуральную стабильность является важным компонентом моторных навыков, начиная от простого поддержания осанки и заканчивая сложными произвольными движениями. 4 , 5 , 6 Было показано, что улучшение баланса помогает в восстановлении после травм, профилактике травм и улучшении функциональных показателей как у молодых, так и у пожилых людей. 4 , 7 , 8 Таким образом, способность быстро и надежно оценивать баланс для любой группы населения в любых клинических, рекреационных или оздоровительных условиях становится все более важной.

Было разработано несколько методов оценки баланса, как объективных, так и субъективных. Методы субъективной оценки широко варьируются в методологии тестирования. Как правило, они включают набор процедур тестирования и оценки, уникальных для выбранного теста, и, как правило, используются в клинических условиях. Здесь администратор теста использует свои клинические знания и опыт для оценки пациента. Преимущества этих тестов баланса состоят в том, что они легко вводятся и практически не требуют оборудования. Однако, хотя многие из них были проверены, они не предоставляют количественно измеряемых данных и полагаются на навыки и опыт администратора тестов для оценки и интерпретации. 9

Объективные методы оценки баланса включают использование силовых платформ, тензодатчиков и акселерометров. Преимущества этих устройств заключаются в их способности генерировать количественные оценки, с помощью которых клиницисты и исследователи могут отслеживать изменения по нескольким тестам. Тем не менее, хотя эти методы испытаний обладают большей достоверностью и надежностью по сравнению с субъективными методами, за исключением акселерометров, необходимое оборудование, как правило, большое и трудное для транспортировки. 9 Это затрудняет проведение оценок баланса на основе оборудования вне клинической или лабораторной среды. Акселерометры, с другой стороны, маленькие, легкие и могут быть прикреплены к объекту. Кроме того, было показано, что они полезны для оценки баланса как во время статических, так и динамических действий. 10 , 11 Однако, несмотря на свои преимущества перед другими объективными показателями, акселерометры по-прежнему в основном используются только в лабораторных условиях, что ограничивает широкое клиническое использование этого метода оценки баланса. 9 , 12

По мере развития технологий наблюдается рост распространенности бытовой электроники, которая включает использование нескольких акселерометров. Одно из таких достижений можно найти в iPod и iPhone, разработанных Apple Inc. Эти системы включают нано-акселерометры Micro Electro-Mechanical Systems (MEMS), которые измеряют мгновенное ускорение объекта по сравнению с гравитацией в любой момент времени в свободном доступе. Падающая система отсчета Измерения выполняются с использованием подвижного стержня, подвешенного на пружинах, обработанных микрообработкой, которые измеряют ускорение за счет отклонения стержня при перемещении устройства относительно силы тяжести. 12 МЭМС-акселерометры обычно включают в себя три измерительные оси, которые количественно определяют ускорение, но находятся в одном устройстве. Эти акселерометры называются трехосными или трехосными акселерометрами.

Концепция системы беспроводного акселерометра для количественной оценки атрибутов походки и баланса была проиллюстрирована с помощью узла беспроводного акселерометра G-link®, Apple iPod и iPhone. 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 Эти устройства способны хранить образцы данных, которые могут быть переданы беспроводным способом в удаленное место для последующей обработки. Несколько авторов указали, что iPod и iPhone демонстрируют способность точно получать количественные параметры баланса с достаточным уровнем согласованности. 16 , 18 , 19 Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы продолжить проверку точности и надежности акселерометрических мобильных устройств. Кроме того, существует необходимость проверки точности и надежности приложений для смартфонов, использующих акселерометрию.

В настоящем исследовании использовались SD-система Biodex Balance (Biodex Medical Systems, Ширли, Нью-Йорк, США) и мобильное приложение SWAY Balance (SWAY Medical, Талса, Оклахома, США), установленное на устройстве Apple iPod Touch (Apple Computer Inc., Купертино). , Калифорния, США). Система Biodex использует круглую платформу, которая может свободно перемещаться по передней-задней (AP) и медиально-боковой (ML) осям одновременно, и измеряет степень наклона вокруг каждой оси. Затем устройство вычисляет медиально-боковой индекс стабильности (MLSI), передне-задний индекс стабильности (APSI) и общий индекс стабильности (OSI) с помощью тензодатчиков, которые измеряют изменение давления и силы в пружинах нижняя часть платформы. 20 , 21 Единицы, представляющие индекс стабильности, представляют собой интерпретацию изменения напряжения, определенную нераскрытыми расчетами Biodex Medical Systems, Inc. И наоборот, мобильное приложение SWAY Balance, установленное на мобильном устройстве, получает доступ к выходным данным, полученным от трехосных акселерометров, в определить баланс (стабильность) балла. Единицы, представляющие балансовую оценку, являются интерпретацией ускорения прогиба в акселерометрах, а также определяются нераскрытыми расчетами SWAY Medical.

Цель этого пилотного исследования состояла в том, чтобы оценить ценность и обоснованность использования программного обеспечения, разработанного для доступа к выходным сигналам акселерометров iPod и iPhone, и преобразовать его в измерение человеческого баланса.

МЕТОДЫ

Тридцать здоровых людей колледжного возраста (13 мужчин, 17 женщин; средний возраст = 26,1 + 8,5 лет), свободных от любых ранее существовавших состояний, которые могли изменить их способность к равновесию, обычно участвовали в этом исследовании. Все процедуры тестирования были одобрены Институциональным советом по исследованиям, проводимым на людях, в Уичитском государственном университете, и до участия было получено информированное согласие от всех субъектов.

Испытуемые выполнили одно испытание протокола тестирования одной ноги спортсмена, требуя, чтобы они 10 секунд стояли на своей доминирующей ноге на платформе Balance System SD. Рост и вес субъекта были записаны, и размещение ног на платформе проводилось в соответствии с рекомендациями производителя. Постуральное влияние одновременно измеряли с помощью Apple iPod Touch, загруженного с помощью программного обеспечения SWAY Balance Mobile Application. Субъектам было дано указание держать iPod в вертикальном положении, при этом сторона экрана устройства должна быть приближена к средней точке грудины. Баланс системы SD и SWAY тесты были инициированы и прекращены одновременно, чтобы поддерживать синхронизированную запись. По завершении теста для анализа были экспортированы баллы индекса передне-задней устойчивости (APSI), сгенерированные Biodex, и данные о постурально-переднем постуральном колебании, сгенерированные мобильным приложением SWAY Balance. Статистический анализ для этого исследования был выполнен с использованием версии 17.0 «Статистические пакеты для социальных наук» (SPSS).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Данные суммированы в. Предварительные данные показали сильную согласованность в результатах программного обеспечения для мобильных приложений SWAY Balance по сравнению с данными из системы BIODEX Balance System SD (). Результаты APSI на платформе весов были 1,41 + 0,90 по сравнению с 1,38 + 0,72 при использовании приложения SWAY Balance для смартфонов. T-тест парных образцов не выявил существенной разницы между средними значениями колебаний для субъектов при измерении каждым устройством (p = 0,818). Была обнаружена значительная корреляция между двумя наборами данных со средней разницей (0,030 + 0,713) (р <0,01, r = 0,632) ().

Согласованность балансовых баллов между системой Biodex Balance System SD и приложением SWAY Balance для смартфонов.

Разница в измеренных значениях баланса между SD-системой Biodex Balance System и приложением SWAY Balance для смартфонов. Средняя разница (0,030 + 0,713) показала значительную корреляцию между двумя методами.

Таблица 1.

Возраст (лет ± с.д.) 26.1 ± 8.5 Рост (см ± с.д.) 170.1 ± 7.9 Вес (кг ± с.д.) 72.3 ± 15.5 Biodex Balance System SD * (передний / задний балл ± sd) 1.41 ± 0.90 Мобильное приложение SWAY Balance * (передний / задний балл ± sd) 1,38 ± 0,72

ОБСУЖДЕНИЕ

Инструменты оценки баланса могут использоваться для оценки нервно-мышечных эффектов старения, выявления неврологических расстройств, помощи в диагностике травм, связанных с травмой головного мозга, и выявления функциональных дефицитов, связанных с повседневной деятельностью. Кроме того, реализация программы обучения равновесию может помочь в профилактике травматизма, использоваться в качестве предписывающего инструмента реабилитации при восстановлении травм, снизить риск падений при старении, улучшить функциональные или спортивные результаты, а также обеспечить лучшее общее понимание физиологические системы, способствующие постуральному движению и стабильности. 5 , 6 , 22 , 23 , 24 Хотя программы обучения и оценки баланса используются для многих условий и групп населения, необходимо выбрать правильную оценку и меры баланса, чтобы выбрать подходящий метод обучения равновесию. Для успешной реализации программ обучения балансу протоколы оценки должны быть надежными, действительными, воспроизводимыми и достаточно чувствительными для измерения незначительных изменений. В исследовании, которое проводилось одновременно с этим пилотным исследованием, автор проверил пять устройств iPod Touch, чтобы определить чувствительность выходов ускорения. 25 Результаты продемонстрировали низкие коэффициенты изменчивости, что позволяет предположить, что значения чувствительности в этих устройствах являются весьма согласованными. Соответствующее программное обеспечение, обеспечивающее доступ к этим выходам, сможет распознавать небольшие движения, связанные со стабильностью позы. Целью этого экспериментального исследования было определение совместимости приложения для мобильных устройств, которое получает доступ к данным трехосных акселерометров в iPod Touch для оценки баланса человека.

Предварительные результаты этого пилотного исследования показывают, что программное обеспечение, используемое для доступа к трехосным акселерометрам в iPod / iPhone, может быть полезным методом оценки баланса. Тем не менее, это экспериментальное исследование и ограничено по объему. В то время, когда проводилось это исследование, мобильное приложение SWAY Balance было в бета-версии и недоступно на рынке. Эта версия программного обеспечения использовала акселерометры iPod Touch только для измерения движения в передней / задней плоскости. Причиной этого было определение того, достаточно ли приемлемы согласованность между SD системы Biodex Balance и мерами мобильного приложения SWAY Balance, чтобы продолжить дальнейшую разработку оценки SWAY Balance. После завершения этого пилотного исследования программное обеспечение было обновлено, чтобы фиксировать как передние / задние, так и медиальные / боковые движения. В настоящее время проводятся последующие исследования по оценке дополнительных параметров баланса, которые можно оценить с помощью этого обновления программного обеспечения. Несмотря на ограничения в программном обеспечении SWAY Balance, результаты текущего исследования показали постоянство в выходе по сравнению с SD системы Biodex Balance. Дальнейшие исследования определят обоснованность и надежность окончательной версии оценки баланса SWAY. Стоит также отметить, что участники исследования были образцом удобства, все они были студентами программы Exercise Science и знакомы с методами оценки человеческого баланса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Информация, полученная из этого пилотного исследования, может быть полезна для медицинских работников, тренеров по физическому воспитанию, родителей и спортивного сообщества. Существует неудовлетворенная потребность в удобном, простом в использовании, экономически эффективном инструменте для измерения баланса. Устройство, отвечающее этим критериям, стало бы важной разработкой для определения лиц с постуральной нестабильностью. Результаты этого первоначального эксперимента являются многообещающими. Измерения баланса, хотя и с небольшим размером выборки, соответствовали измерениям, полученным с использованием ранее утвержденной системы, демонстрируя одновременную достоверность измерений с использованием приложения SWAY на портативном устройстве. Тем не менее, последние обновления в приложении SWAY требуют дальнейших исследований для оценки его воспроизводимости, как в здоровой популяции, так и в популяции с нарушениями системы управления двигателем.

РЕКОМЕНДАЦИИ

2. Поллок А.С., Дурвард Б.Р. Роу П.Дж. и соавт. Что такое баланс? Клин Реабилит. 2000; 14: 402‐406 [ PubMed ] [ Google ученый ] 3. Rose DJ Баланс, Поза и Локомоция. В Spirduso WW Francis KL MacRae PG (Eds.), Physical Dimenges of Aging (2-е изд.). Шампейн, Иллинойс: Human Kinetics, 2005: 131‐151 [ Google ученый ] 4. Роджерс МЭНЛ Роджерс Н. Такесима Обучение балансу у пожилых людей. Старение здоровья. 2005; 1 (3): 475‐486 [ Google ученый ] 5. Гускевич К.М., Перрин Д.Х. Исследования и клинические применения оценки баланса. J Sport Rehabil. 1996; 5: 45‐63 [ Google ученый ] 6. Вуллакотт М.Х. Шамуэй-Кук А. Концепции и методы оценки постуральной нестабильности. J Старение Физ. Актив. 1996; 4: 214-233 [ Google ученый ] 7. Давлин С.Д. Динамический баланс у спортсменов высокого уровня. Восприятие Моторного Навыка. 2004; 83 (3, Pt2): 1171-1176 [ PubMed ] [ Google ученый ] 8. Александр Н.Б. Постуральный контроль у пожилых людей. J Am Geriatr Soc. 1994; 42 (1): 93‐108 [ PubMed ] [ Google ученый ] 9. Роджерс М.Е. Роджерс Н.Л., Такешима Н. и соавт. Методы оценки и улучшения физических параметров, связанных с риском падения у пожилых людей. Предыдущая Мед. 2003; 36: 255-264 [ PubMed ] [ Google ученый ] 10. Чо Цай Камен Г. Выявление дефицита баланса у частых фальшивомонетчиков с использованием инструментов клинической и количественной оценки. J Am Geriatr Soc. 1998; 46 (4): 426-430 [ PubMed ] [ Google ученый ] 11. Як Х. Дж. Бергер Р. К. Динамическая устойчивость у пожилых людей: определение возможной меры. J Gerontol. 1993; 48 (5): M225-M230 [ PubMed ] [ Google ученый ] 12. Culhane KM O'Connor M. Lyons D., et al. Акселерометры в реабилитационной медицине для пожилых людей. Старение 2005; 34 (6): 556-560 [ PubMed ] [ Google ученый ] 13. Лемуан Р., Коройан, С. Мастроянни, Т. Грундфест, В. Акселерометры для количественной оценки походки и двигательных расстройств: перспективный обзор. J Mech Med Biol. 2008; 8 (2): 137‐152 [ Google ученый ] 14. LeMoyne R. Coroian C. Mastroianni T. Беспроводная акселерометр, система рефлексного количественного определения, характеризующая отклик и латентность. Представлено на: Ежегодной международной конференции IEEE; 3-6 сентября 2009 г .; Миннеаполис, Миннесота [ PubMed ] [ Google ученый ] 15. Лемуан Р., Короян, С. Мастроянни, Т. Система беспроводного акселерометра для количественной оценки походки. Представлено на: Международной конференции по комплексной медицинской технике; 9-11 апреля 2009 г .; Темпе, Аризона [ Google ученый ] 16. LeMoyne R., et al. Беспроводной акселерометр iPod для получения количественных характеристик походки. Представлено на: 5-й конференции и выставке «Границы в биомедицинских устройствах», Нью-Йорк, Американское общество инженеров-механиков; 20-21 сентября 2010 г .; Ньюпорт Бич, Калифорния [ Google ученый ] 17. Lemoyne R., et al. Реализация iPhone для характеристики тремора болезни Паркинсона с помощью беспроводного акселерометра. Представлено на: 32-й ежегодной международной конференции IEEE EMBS; 31 августа - 4 сентября 2010 г .; Буэнос-Айрес, Аргентина [ PubMed ] [ Google ученый ] 18. Lemoyne R. Mastroianni T. Grundfest W. Беспроводной акселерометр iPod для количественной оценки характеристик походки. Представлено на: 33-й ежегодной международной конференции IEEE EMBS; 30 августа - 3 сентября 2011 г .; Бостон, Массачусетс [ PubMed ] [ Google ученый ] 19. Lemoyne R. Mastroianni T. Coroian C., et al. Беспроводное трехмерное акселерометрическое устройство для измерения рефлекса с системой искусственного рефлекса. J Mech Med Biol. 2010; 10 (3): 401-415 [ Google ученый ] 20. Карими Н., Эбрахими И., Кахризи С. и соавт. Оценка постурального баланса с использованием системы баланса Biodex у пациентов с и без боли в пояснице. Pak J Med Sci. 2008; 24 (3): 372-377 [ Google ученый ] 21. Хинман М.Р. Факторы, влияющие на надежность системы баланса Biodex: краткое изложение четырех исследований. J Sport Rehabil. 2000; 9 (3): 240‐252 [ Google ученый ] 22. Белл Д.Р., Гускевич К.М., Кларк М.А. и соавт. Систематический обзор системы оценки ошибок баланса. Спорт Здоровье. 2011; 3 (3): 287‐295 [ PMC бесплатная статья ] [ PubMed ] [ Google ученый ] 23. Хорак Ф.Б. Постуральная ориентация и равновесие: что нам нужно знать о нейронном контроле баланса для предотвращения падений? Старение 2006; 35 (приложение 2): ii7-ii11 [ PubMed ] [ Google ученый ] 24. Тайсон С.Ф. Как измерить равновесие в клинической практике. Систематический обзор психометрии и клинической применимости показателей баланса активности для неврологических состояний. Клин Реабилит. 2009; 23 (9): 824-840 [ PubMed ] [ Google ученый ] 25. Amick RZ Patterson JA Jorgensen MJ Чувствительность трехосевых акселерометров в мобильных потребительских электронных устройствах: экспериментальное исследование. Int J Appl Sci Tech. 2013; 3 (2): 97‐100 [ Google ученый ] Статьи из Международного журнала спортивной физиотерапии предоставлены здесь благодаря секции спортивной физической терапии Американской ассоциации физиотерапии.

Похожие