تحليل المشي واستخدام الأطراف الصناعية
يسجل تحليل المشية الآلي عملية المشي باستخدام معلمات قابلة للقياس تم جمعها من خلال استخدام المعدات، مثل هذه التقنيات الأساسية كانت ستمكّن من قياس سرعة المشي (المسافة المقطوعة من الوقت) والإيقاع (الخطوات لكل وحدة زمنية). قدم ماركس، البالغ من العمر 18 عامًا وصفًا نوعيًا أكثر دقة للمشي المرضي في عام 1905، عندما وصف عملية المشي في ثماني مراحل منظمة وناقش آثار تصميم الأطراف الاصطناعية على وظيفة المشي، حيث أشاد ماركس بالتصوير التنظيري الحركي باعتباره أداة تشخيصية محتملة لتحسين المشية المرضية.
اليوم نسجل معلمات المشية بأدوات شائعة مثل ساعة توقيت أو معقدة مثل التكامل المتزامن للحركية ثلاثية الأبعاد وعلم الحركة وطرق التخطيط الكهربائي للعضلات، كان التركيز الأساسي للتقييم السريري على التقنيات المتاحة والتقنيات غير المكلفة، كما تم استخدام حصيرة بصمة بسيطة وغير مكلفة لعقود لتسجيل الضغوط الأخمصية حافي القدمين، تستخدم العيادات شعارات فردية أو متعددة لتسجيل طول الخطوة بالإضافة إلى عرض قاعدة المشي. في وقت مبكر، جعلت تقنية الفيديو بقدرات الحركة البطيئة وصفًا نوعيًا أكثر دقة لدورة المشي ممكنًا، كما أدى التطوير المستمر لبرامج تقييمات المشي بالفيديو غير المكلفة إلى جعل التطبيقات الكمية السريرية أكثر عملية أيضًا. ومع ذلك، فإن معظم أنظمة الفيديو الكمية والنوعية تقيس زوايا المفاصل في بعدين، مما لا يقدم تحليلًا كاملاً لنشاط المشي ثلاثي الأبعاد.
استخدام التكنولوجيا المساعدة في تقييم المشي
اجتاز الجانب عالي التقنية في تحليل المشي الكمي طريقًا طويلاً بشكل مدهش، حيث بدأت ولادة تحليل الأداء الحركي والتحفيز الكهربائي والأداء الزمني في سبعينيات القرن التاسع عشر، الذي أجرى أولاً تحليل الحركة للمشي المرضي من خلال التصوير، كما تم قياس أحداث المشي المتعلقة بالمعلمات الزمنية، كان نظام تبديل القدم عبارة عن حذاء تجريبي يقيس طول وسرعة الخطوة وضغط القدم على الأرض.
منذ ذلك الحين، استخدم الباحثون والأطباء بشكل متزايد مجموعة واسعة من تقنيات المشي لقياس معايير الأداء البشري في المشي الطبيعي والمرضي، يجمع معمل خدمة كاملة معلومات عن ستة معايير للأداء في المشي: الزماني والتمثيل الغذائي والحركية ومخطط كهربية العضل والضغط.
قياس المعلمات الزمنية والمسافة للمشي
تتيح المعلمات الزمنية (الوقت والمسافة) للطبيب تلخيص الجودة الشاملة لمشية المريض، قد تكون أنظمة جمع البيانات الزمنية أحد أكثر المكونات فعالية المتاحة للتقييم في البيئة السريرية. في مختبر المشية، يمكن للوسادات المضمنة بالمفتاح الميكروي الملصقة أسفل حذاء أو قدم المريض أن تسجل مقدار الوقت الذي يقضيه المريض في العديد من المعالم التشريحية على مسافة محددة، كما تتوفر أيضًا حصائر المشي المحمولة الحساسة للضغط والمتصلة بجهاز كمبيوتر محمول مع برنامج تحليل مشية للوقت ومعلمات المسافة تجارياً للاستخدام في الإعدادات السريرية. على سبيل المثال، نظام GAITRite، الذي يتكون من ممر إلكتروني متصل على الكمبيوتر، يسجل الخصائص الزمنية والمكانية للمرضى أثناء المشي وكذلك أثناء أداء المهام الوظيفية أو المهنية الأخرى.
يمكن التعرف على انحرافات المشي المتعلقة بالانقلاب المفرط أو وقت الكعب فقط المطول وأخذها في الاعتبار عند تعديل المحاذاة أو مكونات الأطراف الاصطناعية أو أجهزة تقويم العظام، إن نظام جمع البيانات الزمنية فعال من حيث التكلفة بشكل خاص وذو مغزى سريريًا. وعادة ما تكون البيانات الزمنية نتاج نظام قياس آخر مثل مخطط كهربية العضل أو تحليل الحركة، كما تتوفر أنظمة البيانات المؤقتة تجاريًا وتغطي نطاقًا واسعًا من التكلفة والتطور التقني والوقت المطلوب لتحليل البيانات الموجزة. ومع ذلك، يمكن تسجيل بعض المعلمات الزمنية بدرجة أقل من الدقة باستخدام ساعة توقيت وكاميرا فيديو.
تقدير تكلفة الطاقة للمشي
تعكس البيانات الأيضية تكلفة الطاقة الفسيولوجية للمشي. المقاييس التقليدية لتكلفة الطاقة هي استهلاك الأكسجين وإجمالي ثاني أكسيد الكربون المتولد ومعدل ضربات القلب، كما تشمل العوامل الأخرى ذات الصلة حجم الهواء الذي يتم استنشاقه ومعدل التنفس، يتم عرض كل هذه المعلمات فيما يتعلق بالسرعة والمسافة المقطوعة خلال فترة التجميع تاريخيًا، تم جمع البيانات الأيضية أثناء سير المريض على جهاز المشي مرتديًا الأجهزة السرية.
وفي السنوات الأخيرة، نظرًا للتأثير المعروف لجمع جهاز المشي في تغيير سرعة المشي الطبيعية، فمن المرجح أن يتم الحصول على بيانات تكلفة الطاقة على مسار مفتوح لمسافة مُقاسة مع تنقل المريض في نزهة حرة أو إيقاع طبيعي، مع نمو وتطور سوق الأجهزة القلبية الرئوية باستمرار، هناك مجموعة واسعة من معدات الاختبار متعددة الاستخدامات للاختيار من بينها.
أظهر الباحثون أن الفرد الذي لديه بتر يستخدم كمية أقل من الأكسجين لاجتياز مسافة معينة من الشخص الذي تعرض لبتر عبر القصبة لكنه لا يستطيع تفسير السبب. لهذا التفسير، يجب فحص معلمات المشي الأخرى، كما لا يمكن لمقاييس تكلفة الطاقة أن تحدد بسهولة تصميمات القدم الاصطناعية المتنوعة على نطاق واسع التي يرتديها المريض نفسه، في حين أن البيانات الحركية وبيانات مخطط كهربية العضل يمكن ذلك عادةً.
الأنظمة الحركية
توفر معظم الأنظمة الحركية حركة المفاصل والجسم في شكل رسومي، كما تتضمن هذه المعلومات الحركات السهمية والإكليلية والعرضية التي تحدث في الكاحل والركبة والورك والحوض، تم تجهيز المريض بكريات عاكسة موضوعة على معالم تشريحية معروفة جيدًا. عادة، يتم وضع مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء حول كل من عدة كاميرات، كما يتم توجيه هذا الضوء إلى المجالات العاكسة والتي بدورها تنعكس على الكاميرات، يتم رقمنة كل حقل من بيانات الفيديو ويحدد المشغل العلامات يدويًا ويتم حساب إحداثيات المركز الهندسي لكل علامة باستخدام برنامج الكمبيوتر، كما يتم عرض البيانات الناتجة كأرقام عصا متحركة تمثل الحركات الفعلية التي ينتجها المريض.
يمكن للمشغل تجميد أي إطار وتكبير الصورة في أي مفصل لفحص أنماط المشي بعمق أكبر، كما يمكن للمشغل استخراج الأرقام الأولية التي تمثل وضع المفصل والحركة في الفضاء أو إنتاج نسخة مطبوعة تظهر حركة المفصل في جميع الطائرات المخططة مقابل النسبة المئوية لدورة المشي، يمكن حساب السرعات الزاوية والتسارع والازاحة الخطية المشتركة والقطعية.
البيانات من الأنظمة الأخرى التي تم جمعها خلال نفس التسلسل الزمني مثل بيانات الحركة غالبًا ما يتم دمجها مع الكينماتيكا، كما يمكن أن تكون الأنظمة المتقدمة مثل هذه مكونًا مكلفًا للغاية في معمل المشي ولكن البيانات التي تم جمعها توفر بعضًا من أكثر البيانات عمقًا وصحة، في معمل المشي أو المختبر السريري.
ويعد إعداد نظام الحركة بمثابة الجوهر التكنولوجي، كما تم استخدام مجموعة متنوعة من أنظمة حركة Vicon لتقييم حركة المفاصل في المرضى الذين يعانون من الشلل الدماغي الشلل التشنجي ومختلف مجموعات المرضى الأخرى، وبالمثل تم استخدام أنظمة لتحليل الحركة لجمع البيانات التي تقارن الركبتين الميكانيكية والمعالجات الدقيقة في المرضى الذين يعانون من عجز في المشي والتوازن.
