Klinische gangbeeldanalyse: erop of eronder!

Transcriptie

1 SMALLL jaarcongres 2016 Nieuwe methoden van functionele diagnostiek Klinische gangbeeldanalyse: erop of eronder! VAHL lezing Jaap Harlaar

2 Society of Movement Analysis Laboratories in the Low Lands (20 juni 2006)

3 Biomechanica, Spierfysiologie & Electromyografie Hof, A.L., 1974, Enige mechanische verschijnselen in de passieve spier, verslag doctoraal opdracht, afd. der elektrotechniek, THT, rapport nr. 68

4 Department of Rehabilitation Medicine

5 ... goed kunnen lopen Klinische gangbeeldanalyse? Interventie 5

6 Clinical Gait Analysis

7 Giovanni Borelli ( )

8 From motion caption to animation + = 8

9 Gait Analysis in the 21st century Anatomical calibration is key 9

10 10 3D joint kinematics

11 Interpretation 11

12 to make people walk better Physical exam, Xrays Gait Observation Analysis? Intervention knowledge common & personal,, it is logical to expect that objective and quantifiable assessment of gait should be undertaken before and after treatment that sets gait improvement as one of its aims

13 Effectiveness of SEML Rutz et al 2013

14 Wat draagt klinische gangbeeldanalyse bij aan een betere behandeling? Veel scepsis Geen directe evidentie Enige indirecte evidentie Wat ís de vraag eigenlijk? Is wetenschappelijke evaluatie haalbaar? En hoe pakken we dat dan aan?

15 De boodschappen van vandaag Producten definiëren en de kwaliteit ervan borgen Aan evidentie bouwen door samen te werken Nieuwe methoden blijven ontwikkelen

16 De boodschappen van vandaag Producten definiëren en de kwaliteit ervan borgen

17 Wat is eigenlijk klinische gangbeeld analyse? 3D kinetics

18 International Classification of Functions (ICF) Disease / Trauma Function / Structure Activities Participation External factors Personal factors

19 Wat is eigenlijk klinische gangbeeld analyse? 3D kinetics

20 Wat is eigenlijk klinische gangbeeldanalyse? Functionele stoornis diagnostiek van een loopprobleem 3D kinetics > etiologische, mogelijk behandelbare, factoren Aard van het loopprobleem bepaalt de complexiteit van de diagnostiek

21 Categorie Cat 1 Cat 2 Wat is eigenlijk klinische gangbeeldanalyse? Complexiteit Gestandaardiseerde video opnames met gestructureerde analyse Spatiotemporele parameters dmv eenvoudige instrumentatie Geïntegreerde analyse van gestandaardiseerde videopnames en instrumentatie van : grondreactiekrachten en/of meer-kanaals EMG Cat 3 Geïntegreerde analyse van 3D Motion Capture en instrumentatie van : grondreactiekrachten en/of meer-kanaals EMG. Gebruik van standaard (geschaalde) modellen Cat 4 Als 3, met gebruikmaking van subject specifieke modellen en/of uitgebreide bepalingen van subject specifieke anatomie of fysiologie Product: Functionele stoornis diagnostiek van een loopprobleem In een vaste vorm, met gedocumenteerde achterliggende procedures

22 Wat is eigenlijk klinische gangbeeld analyse? Categorie Doel Professionele omgeving Cat 1 Monitoring Praktijk van FT, Reva centra Cat 2 Niet complexe FS Diagnostiek Selecte praktijken van FT, Reva centra/zkh bij selecte patiënten Cat 3 Uitgebreide FS Diagnostiek Selecte Reva centra/zkh, bij selecte patiënten Cat 4 Experimentele FS diagnostiek Translationeel onderzoek Selecte academische instellingen Product: Functionele stoornis diagnostiek van een loopprobleem In een vaste vorm, met gedocumenteerde achterliggende procedures

23 Ruwe data GBA Functionele stoornisdiagnose Quality Assurance & Accreditation Meet apparatuur Standaard Toepassing Interpretatie Technical QA Application QA Clinical QA?? Accuracy Synchronisation etc Reliability Models Inter lab review

24 De boodschappen van vandaag Producten definiëren en de kwaliteit ervan borgen Aan evidentie bouwen door samen te werken

25 International Classification of Functions (ICF) Disease / Trauma Function / Structure Activities

26 Gait Assessment? Intervention

27 Gait Assessment at two nested levels Ambulation Assessment?? Gait Analysis Specific Intervention Harlaar et al. (2010)

28 Two levels: the how much? and the how come? Ambulation Assessment?? Gait Analysis Specific Intervention

29 Brehm et al., 2008 Normalized Energy Cost Results a: walking efficiency 181 patients with Cerebral Palsy - 6 % Net Nondimensional Energy Cost range of control speeds + 17 % barefoot with AFO Control Barefoot AFO - 23 % Nondimensional Speed Normalized Walking Speed + 9 %

30 Classification of walking patterns normal

31 Classification of responders vs. Nonresponders: machine learning Schwartz et al, 2014

32 To learn from the past (1) What is needed High numbers Harmonized data Data activity level function level Pre-treatment-post Variance in practise Shared data Probabilistic modelling What it requests Multicenter efforts Guidelines, QA Coresets.... Follow up procedures Also share your failures Confidence Keen scientists

33 MD-Paedigree EU project Semantic infrastructure Case similarity

34 Wat moet er gebeuren Samenwerking Per aandachtsgebied wetenschap én praktijk én bedrijven ICT Structuren..

35 De boodschappen van vandaag Producten definiëren en de kwaliteit ervan borgen Aan evidentie bouwen door samen te werken Nieuwe methoden blijven ontwikkelen

36 Overground gait analysis Limited number of strides Stop and turn Only comfortable walking speed Hit on force plate

37 Treadmill-based gait analysis Continuous walking Virtual reality & visual feedback MANY strides Smaller lab area Real-time analysis Controlled walking speed possible All strides on force plate

38 Disadvantages of treadmill Familiarization More difficult for patients? Different walking pattern? Measurement error?

39 Comparing Kinematics Overground Treadmill Natural Krogt et al. (2014)

40 Angle (º) Angle (º) Angle (º) Treadmill vs Overground Kinematics: similar in TD pelvic tilt pelvic obliquity pelvic rotation hip flexion hip adduction hip rotation knee flexion ankle flexion foot progression % gait cycle % gait cycle % gait cycle

41 Angle (º) Angle (º) Angle (º) Treadmill vs Overground Kinematics: slightly different in CP pelvic tilt pelvic obliquity pelvic rotation hip flexion hip adduction hip rotation knee flexion ankle flexion foot progression % gait cycle % gait cycle % gait cycle

42 C. Kirtley Control walking speed Comfortable

43 Invoking a stretchreflex ACC perturbation after right heel strike belt speed difference (m/s) Sloot et al. (2016)

44 CALF MUSCLES burst depression Stride cycle (0-100% Stride cycle (0-100% Perturbation (0-100%) Perturbation (0-100%) 1 0

45 Feedback in CP and KOA

46 Physical exam + Gait analysis MRI images Segmentation MD-Paedigree: Technical workflow STATISTICAL SHAPE MODEL Personalized musculoskeletal modelling

47 MD-Paedigree: Technical workflow MRI SEGMENTATION MORPHING TO AN ANATOMICAL TEMPLATE EXTRACTING GEOMETRIC PARAMETERS

48 Forward modelling?

49 ... goed kunnen lopen Klinische gangbeeldanalyse? Interventie 57

50 Klinische gangbeeldanalyse! Interventie Producten definiëren en de kwaliteit ervan borgen Aan evidentie bouwen door samen te werken Nieuwe methoden blijven ontwikkelen