В недавнем выпуске IEEE Transactions по нейронным системам и реабилитационной инженерии исследователи из инженерной школы Питта Свонсона, Школы здравоохранения и реабилитационных наук и Школы медицины предлагают математическую модель, которая может исследовать множественные особенности ходьбы или походки у здоровых людей. и клинические группы населения. На сегодняшний день ни одно исследование не объединило такую команду, чтобы изучить такое большое количество движений, сравнивая здоровых и клинических пожилых людей.
Предыдущие исследования обычно измеряли только один или два типа движений только у одной популяции.«Сразу можно определить, испытывает ли пожилой человек трудности при ходьбе, проведя простой тест на походку», — сказал Эрвин Сейдич, ведущий автор статьи и доцент кафедры инженерии в Swanson School. «Но можем ли мы количественно оценить эти изменения и задокументировать их раньше?
Это самая большая проблема и то, что мы пытаемся смоделировать».Тридцать пять взрослых старше 65 лет были набраны для исследования, в том числе 14 здоровых участников, 10 человек с болезнью Паркинсона и 11 взрослых, у которых было нарушение чувствительности в ногах из-за периферической невропатии (повреждения нервов). Испытания по ходьбе проводились с использованием беговой дорожки с компьютерным управлением, участники носили акселерометр — небольшую коробку, прикрепленную к ремню, — и набор светоотражающих маркеров на нижней части тела, которые позволяли отслеживать движения участников через камеру. основанная, система анализа движения.
Эти две системы позволили команде исследовать движения туловища и нижней части тела пациентов во время ходьбы. Участники выполнили три упражнения по ходьбе на беговой дорожке — одно в обычном темпе ходьбы, другое при медленной ходьбе и еще одно, которое включало работу над заданием во время ходьбы (т. Е. Нажатие кнопки в ответ на звук).Сигналы акселерометра использовались для изучения трех аспектов движения: участники движутся вперед и назад, из стороны в сторону и вверх и вниз.
Затем исследователи использовали передовые математические вычисления для извлечения данных из этих сигналов.Результаты, интегрированные в математические модели, показали значительные различия между здоровым и клиническим населением. Эти показатели позволили провести различие между тремя группами, выявив важные особенности походки участников.В настоящее время команда Питта планирует провести исследование этого типа в более широком масштабе — оценить модели походки пожилых людей, проживающих в жилых помещениях для самостоятельного проживания.
«Наши результаты показывают, что мы потенциально можем разработать эти математические модели в качестве биомаркеров для прогнозирования изменений в ходьбе из-за таких заболеваний, как болезнь Паркинсона», — сказал Сейдич. «Теперь мы хотим пойти дальше. Мы особенно надеемся помочь этим людям, живущим в автономных жилых помещениях, предсказав ухудшение их ходьбы еще раньше».
«Что также делает это исследование уникальным, так это многопрофильный командный подход, который мы использовали», — сказала Дженнифер С. Брач (SHRS ’94G,’ 00G), главный исследователь исследования и доцент кафедры физиотерапии Питта. «Здесь мы собрали исследовательскую группу, в которую вошли инженеры, физиотерапевты и специалисты по гериатрии, чтобы работать над важной проблемой пожилых людей — изменениями в мобильности».В состав исследовательской группы Питта также входят главный исследователь Марк С. Редферн, вице-проректор по исследованиям и профессор биоинженерии Уильям Кеплер Уайтфорд; выпускница Кристин А. Лоури (SHRS ’87, ’02G), научный сотрудник программы подготовки стипендиатов гериатрической школы Медицинской школы; и выпускница Дженника Белланка (ENGR ’09, ’11G), в настоящее время инженер отдела исследований в области безопасности и гигиены труда в Национальном институте безопасности и гигиены труда.