11.03.2022
Спортсмены и любители спорта знают, что разрыв передней крестообразной связки выбивает игрока из игры, требует хирургического вмешательства и длительного восстановления. Но для многих травмированных спортсменов временное отстранение — это только начало борьбы на всю жизнь.
По словам Эни Халилай, доцента кафедры машиностроения Университета Карнеги-Меллона и биомеханика, специализирующегося на ортопедической реабилитации, у 60 процентов тех, кто страдает от этой распространенной травмы колена, в раннем возрасте развивается остеоартрит. Дегенеративное заболевание суставов, от которого страдают примерно 32,5 миллиона человек в США, особенно проблематично для молодых пациентов из-за более длительного периода времени, в течение которого хроническое заболевание может вызывать изнурительную боль, скованность и ограничение подвижности.
«Как мы можем сделать так, чтобы 60 процентов имели такой же долгосрочный результат, как и 40 процентов?» — спросил Халилай, который работает над тем, чтобы понять разницу между теми, у кого остеоартрит развивается, и теми, у кого его нет после травмы колена.
Халиладж и ее междисциплинарная команда инженеров-механиков, биоинженеров и ученых-компьютерщиков работают над интеграцией результатов своей экспериментальной и вычислительной работы для разработки эффективных стратегий реабилитации, направленных на восстановление и сохранение безболезненной подвижности на протяжении всей жизни.
Эксперименты в лаборатории захвата движения Халиладжа сосредоточены на выявлении механических факторов риска изнурительных заболеваний, таких как остеоартрит. Лаборатория площадью 1000 квадратных футов оснащена 20 камерами, расположенными вдоль потолка по всей комнате, которые используются для визуализации сферических маркеров с высокой отражающей способностью, которые стратегически размещаются на теле человека, чтобы отслеживать его движения и анализировать их походку. Беговая дорожка с расщепленным ремнем дополнительно анализирует движение субъекта, измеряя силу, прикладываемую каждым шагом. Датчики электромиографии (ЭМГ) используются для оценки активации мышц во время движения путем измерения электрической активности, производимой скелетными мышцами.
Хотя данные, собранные в исследовательской лаборатории такого типа, имеют решающее значение для выявления механических факторов риска, доступ пациентов к таким объектам ограничен. Недавние исследования показали, что присутствие исследователей, наблюдающих за тестами анализа походки, оказывает заметное влияние на то, как пациенты ходят, что может подорвать надежность результатов традиционных исследований анализа походки.
Предоставлено: Университет Карнеги-Меллона.
Ключ к лучшему пониманию может заключаться в наблюдении за тем, как пациенты двигаются в естественной среде, а не в специализированных лабораториях, таких как лаборатория скелетно-мышечной биомеханики Халиладжа.
«Используя гибкие носимые датчики, которые выглядят как пластыри, мы отслеживаем движения за пределами лаборатории, где пациенты ведут себя не лучшим образом и могут использовать стратегии ходьбы, чтобы избежать боли, которые в конечном итоге повреждают их суставы», — сказал Халиладж.
Ее группа объединяет данные носимых датчиков с усовершенствованной магнитно-резонансной томографией колена, чтобы обнаружить проблематичные стратегии ходьбы, связанные с ранним остеоартритом — то, что она называет «цифровыми биомаркерами остеоартрита».
В дополнение к адаптации походки после операции, физиотерапия играет важную роль в восстановлении. Недавние достижения в области компьютерного зрения теперь предлагают неиспользованный потенциал для анализа движений с помощью видео, позволяя отслеживать в реальном времени и получать обратную связь для улучшения физиотерапии. Халиладж и ее команда также разрабатывают программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое объединяет алгоритмы компьютерного зрения с биомеханическим моделированием, чтобы обеспечить точное отслеживание движения с помощью недорогих камер, таких как встроенные в персональные смартфоны.
Наблюдательные исследования, которые наблюдают за пациентами в физиотерапии и в естественных условиях, помогут таким исследователям, как Халиладж, обнаружить цифровые биомаркеры будущих заболеваний, на которые в будущем можно будет воздействовать с помощью профилактических технологий. Вместе с экспертами в области тактильных ощущений команда Халилая разрабатывает носимые тактильные системы, которые помогут пациентам научиться менять способ передвижения.
«В недалеком будущем мы предполагаем, что клиницисты будут использовать данные этих минимальных носимых датчиков и видео со смартфонов, чтобы изолировать 60 процентов пациентов, которые могут страдать от изнурительного остеоартрита, соответствующим образом персонализировать свою терапию и даже назначать носимые тактильные устройства. устройство, которое помогает им исправить походку, пока не стало слишком поздно», — заключил Халилай.
Направление реабилитологии alpha-med.kz
