Golfvorm-gebaseerde analise van kopbewing met behulp van 'n merkerlose dopalgoritme met 2D-video

Jung, dis wonderlik om jou vandag weer op die podsending te hê. Jy het 'n gereelde luisteraar geword. En Dr. Bj, dis regtig 'n eer om jou vandag hier te hê. So my eerste vraag vir julle albei, en enigeen van julle kan hierop inspring, is hoe julle die idee gekry het om hierdie studie te doen?

Was dit iets waaroor jy al 'n rukkie gedink het, of het jy op die nuwe tegnologie, die video-gebaseerde algoritme, afgekom en gedink dat dit dalk 'n goeie gebruik daarvoor kan wees? Of is jy geïnspireer deur 'n spesifieke pasiëntontmoeting?

Dr. Beomseok Jeon: Hierdie probleem het alles begin toe ek by die Distonie-bewing-werkgroep aangesluit het, wat deur MDS georganiseer is wat spesifiek aan hierdie probleem van distoniese bewing moes werk.

Hierdie werkgroep is gelei deur Hyder Jinnah en het [00:02:00] baie kundiges gehad soos Alberto Albanese, Alfonso Fasano, Sanjay Pandey, Rick Helmich, Marie Vidailhet, Marina Tjissen, Aasef Shaikh, Roger Elble, en Victor Fung. En een van die lede was Mark Hallett, wat 'n paar weke gelede oorlede is, wat 'n groot bydrae tot hierdie werk gelewer het deur baie goeie kommentaar te lewer en pasiëntvideo's aan ons te stuur.

Ons wil hom regtig baie dankie sê.

Dr. Mitra Afshari: Absoluut. Ek dink ons ​​almal mis Dr. Hallett en ons dink aan hom. Dit klink dus asof daar baie werk in die idee agter hierdie projek gegaan het en baie werk namens verskeie kragstasies wanneer dit by distonie kom, as deel van die distonie-werkgroep. En so in hierdie studie poog jy om 'n meer objektiewe benadering te vind tot [00:03:00] bewingsanalise en servikale distonie en essensiële bewingpasiënte wat kopbewing het. Anekdoties dink ek ons ​​was almal in daardie posisie waar ons ons vermoë bevraagteken het om werklik 'n distoniese kopbewing te onderskei van 'n kopbewing wat in essensiële bewing gesien word. Ons weet, distoniese bewing lyk minder ritmies. Hulle lyk minder sinusvormig, hulle is meer rukkerig. Hulle is minder van daardie soort suiwer, ware bewing waaraan ons dink, en terwyl jy ook op soek is na bykomende leidrade soos onderliggende toniese postuur, is daar beslis 'n paar gevalle wat baie uitdagend kan wees. So jy het die eenvoudige vraag gevra, kom ons neem wat ons dink ons ​​weet oor die ritmisiteit en die sinusvormigheid van hierdie kopbewings en kom ons toets dit. So jy gebruik eenvoudige rekenaarvisietegnieke om 2D-video-opnames van pasiënte met kopbewings te analiseer, spesifiek [00:04:00] die beweging van die punt van die neus dop te hou, en jy het prospektief en retrospektief na pasiënte gekyk deur argiefvideo's.

Soos u genoem het, Dr. Bj, het u spesifiek saamgewerk met die bekende Distonia Coalition Group wat gelei word deur Buzz Jinnah by Emory Universiteit in Atlanta in die VSA en u het werklik hul argief van servikale distonia-pasiënte van daardie video's benut. Die pasiënt spesifiek met kopbewing en u het ook prospektief pasiënte by u universiteit ingeskryf en selfs voordeel getrek uit 'n paar video's van ET-pasiënte wat MRI-gefokusde ultraklank ondergaan het, as ek reg is, vir hul handbewing. U kon ook u bevindinge van hierdie merkerlose video-gebaseerde golfvormanalise bevestig. U het bevestig dat hierdie bevindinge ooreenstem met fisiese sensor-gebaseerde metings deur die data te korreleer met 'n giroskoop wat op die pasiënt se kop geplaas is. So Dr. [00:05:00] BJ of Dr. Shin, kan u kortliks u metodes in hierdie studie beskryf, en uiteindelik, wat het u uiteindelik gedoen? Kan u 'n prentjie in ons luisteraar se gedagtes skets van hoe dit alles uitgewerk het? 

Dr. Jung Hwan Shin: Ja. Baie dankie vir die vraag. Dis wonderlik om jou binnekort te sien, Mitra. Ek stel belang in video-gebaseerde analise van bewegings in bewegingsversteurings, insluitend Parkinson se siekte, en eintlik fokus my navorsingsbelangstellings op hierdie video-gebaseerde analise van bradikinesie, posture en gang, veral. Ek is baie gefokus op die ganganalise met die tweedimensionele video's. Maar dis nogal interessant dat ek belangstel in hierdie video-gebaseerde analise, wat alles begin het in my PhD-era waar ek die basiese navorsing met behulp van die muismodelle gedoen het. Terug in die dae toe ek die PhD gedoen het, het ek probleme gehad om die muis soos endoskope op te spoor.

So daar was soos [00:06:00] lyne aan die muiskop geheg en die konvensionele metode het daardie lyne wat aan die muiskoppe geheg is, verwar met die stert van die muis. So ons moet met die ander metode vorendag kom om die trajek van die muis te analiseer. En ons het uitgevind dat rekenaarvisietegnieke die dophou van die muis sonder merkers wat aan die werklike muis geheg is, moontlik kan maak. So, in my PhD-program het ek baie van daardie algoritmes gebruik om die posisie van die muis na te spoor. En nadat ek teruggekom het na die kliniek, het ek gevind dat ons baie video's het. Ons het baie video's van die bewing, gang, bradikinesie, so hoekom nie hierdie algoritme op die pasiënte toepas nie? So dit is al wat dit begin het.

Ek het dus baie studies gedoen, selfs oor baie fenomenologieë van die pasiënt, onder toesig van professor Bj. Hierdie projek het begin [00:07:00] met laboratoriumvergaderings waar BJ die besprekings oor die distonie-tremorgroepe wat hy genoem het, gedeel het. Alhoewel daar 'n duidelike definisie van tremor en distonie is, kan daar baie meningsverskil wees oor die werklike fenomenologie van die pasiënte, want of ons ritmisiteit en sinusvormige waarneming waarneem, is nogal subjektief. Bj het genoem hoekom ons nie daardie sinusvormige en ritmisiteit met die video-gebaseerde algoritme meet nie, want dit weerspieël wat, want dit is 'n video-analise. Goed. Hy het genoem dat dit baie voordelig sou wees. Hierdie projek het begin met die hipotese-gedrewe manier, nie die datagedrewe manier nie. Dit was dus baie duidelik om sinusvormigheid en ritmisiteit te meet, nie die hele omvattende kenmerk van hierdie tremor nie. Ek dink dit was baie duidelik en het die weg gebaan wat die studie [00:08:00] op een of ander manier meer uitvoerbaar en doeltreffend gemaak het. Daarom het ons slegs die neuspunt van die kopbewing gemeet, want as ons die vele omvattende kenmerke van die kopbewing sou analiseer, sou ons dalk die driedimensionele metode moes gebruik, want kopbewing gaan op die driedimensionele manier. Maar ons doel was om ritmisiteit en sinusoidaliteit te meet. Ons hoef dus nie al daardie kenmerke te meet nie, maar ons moet die golfvorm van die pasiënt aflei.

Deur slegs die neuspunt-van-die-kop-bewing dop te hou, kon ons analiseer hoe ritmies of hoe sinusvormig hul bewinggolfvorms is. En ons moes ons eie parameters ontwikkel om die ritmisiteit en sinusvormigheid te meet, wat soos probeer-en-tref was. En ons het met die beste parameters vorendag gekom wat [00:09:00] die ritmisiteit en sinusvormigheid kon weerspieël, wat baie van ons bewing- en distonie-kundiges saamstem met die mede-outeurs van ons artikels. In hierdie studie wou ons bevestig of die ritmisiteit- en sinusvormigheidsparameters wat ons bereken het, korrek is. Dus het ons met ons interne kohorte gevalideer deur die giroskoop te gebruik. Ons het gesien dat daardie parameters ooreenstem en van die begin af het ons die hoëfrekwensie-, geen hoë raamtempo-video's, 240-raam-per-sekonde-video's gebruik, want ons wou seker maak dat ons nie die ontledingseffek kon hê nie, want ons het geweet dat die pasiënt met bewing met die lae raamtempo video-opgeneem word. Dan lei die analise tot die verskillende frekwensies van die werklike bewing. So ons het 240 raam per sekonde video's gebruik, maar ons [00:10:00] het uiteindelik gevind dat selfs met die 30 raam per sekonde toe ons daardie video's afwaarts gemonster het, dit steeds 'n goeie ooreenstemming met die giroskoop getoon het. Dus wou ons hierdie algoritme toets op die vele video's, nie van ons eie sentrum nie, maar video's van regoor die wêreld. En die Dystonia Coalition het baie ondersteuning gegee om daardie video's te deel. Nie net die servikale distonie-pasiënte nie, maar ook die essensiële tremor-pasiënte. En dit is hoe ons die verspreiding van die ritmisiteit en sinusoidaliteit in servikale distonie- en essensiële tremor-pasiënte getoon het. So basies die uitkoms, die hoofresultaat van hierdie studie, is dat ons die verspreiding van daardie servikale distonie essensiële tremor getoon het in terme van ritmisiteit en sinusoidaliteit, wat objektief gemeet is deur die video-analise.

Dr. Mitra Afshari: Verstaan. So jy het iets geneem wat jy [00:11:00] op jou diermodelle toegepas het en jy het dit in wese op mense toegepas.

En jy kon 'n eenvoudige hipotese toets, en het daardie hipotese werklik bevestig. Dit was dus beslis 'n kreatiewe benadering. En so het jy by sommige van die resultate van die artikel uitgekom. Ek dink almal wil weet, is distoniese bewing in servikale distonie inderdaad minder ritmies en minder sinusvormig? En het dit gelyk of jou resultate by daardie hipotese pas?

Dr. Beomseok Jeon: Natuurlik, ja. Kopbewegings in servikale distonie is erger, minder ritmies en minder sinusvormig in baie gevalle. Daarom wou sommige mense in ons groep nie die term distoniese tremors gebruik nie, want tremors moet ritmies en sinusvormig wees. Sommige mense in ons groep het nie saamgestem met die term distoniese tremors in servikale [00:12:00] distonie nie, maar daar was sommige mense wat bewegings in servikale distonie gehad het, wat servikale distonie gehad het, wat redelik ritmies en redelik sinusvormig was. Hy het gekies in die reeks van essensiële tremor wat die begin van die probleem was, wat in die toekoms opgelos moet word.

Dr. Mitra Afshari: Fantasties. En het jy gevind dat die amplitude van die bewing spesifiek jou resultate beïnvloed het? Ek dink dit was een van die veranderlikes waarna jy spesifiek gekyk het. Kan jy daardie bevindinge met ons hersien?

Dr. Jung Hwan Shin: Ja, inderdaad. Dit het te doen gehad met die amplitude en ons het baie video's gehad wat ons geanaliseer het en ons het gevind dat daar pasiënte met die groot amplitude is. Daar was pasiënte met die klein amplitude en ons het gevind dat daardie sinusoidaliteit en ritmisiteitsindeks gekorreleer het met die bewingsamplitude.

[00:13:00] As die amplitude van die bewing groot was, is hulle geneig om ritmies en sinusvormig te wees. Maar in die groep met 'n laer amplitude is hulle geneig om minder sinusvormig en minder ritmies te wees. Maar die beperking van ons studie was dat ons nie die amplitude van die bewing objektief kon meet nie, omdat ons die tweedimensionele video gebruik het.

Die afstand tussen die kop en die kamera was dus verskillend tussen individue. As ons die afstand kon beheer, sou ons dalk die amplitude objektief kon aflei. Maar in hierdie studie kon ons dit nie doen nie. Ons het dus indirek getoon dat die tremor-amplitude gekorreleer is met die ritmisiteit en sinusoidaliteitsindeks gebaseer op die tetra-skaal en die dubbelsinnige tremor-amplitude afgelei van die pasiënt. Maar dit is in die vorige studie bestudeer, insluitend baie navorsers, insluitend dr. Aasef, wat toon dat [00:14:00] tremor inderdaad gekorreleer is met hul sinusoidaliteit en ritmisiteit van die tremors.

Dr. Mitra Afshari: So alhoewel daar 'n mate van beperking was met hoe jy daardie data verkry, het wat jy gevind het, gelyk of dit ooreenstem met vorige studies met betrekking tot die tremor-amplitude. So daar is beslis iets daar. Een interessante bevinding was dat in die kohort vir die ET-pasiënte, terwyl daar hoër ritmisiteit in sinusoidaliteit was, wat meer aanduidend was dat dit essensiële tremor was, was daar minder akkuraatheid tussen die aanhaling-onaanhaling video-gebaseerde diagnose en die werklike kliniese diagnose. Dus was daardie diagnostiese akkuraatheid ongeveer 64% met betrekking tot ET in vergelyking met ongeveer 82% met betrekking tot servikale distonie-koptremor. Wat maak jy van hierdie bevinding?

Dr. Beomseok Jeon: Weereens het servikale distonie minder ritmiese, minder sinusvormige kopbewegings [00:15:00] wat baie duidelik servikale distonie van ander tremorversteurings onderskei. Maar sommige pasiënte met distonie het taamlik ritmiese, taamlik sinusvormige bewegings gehad, kenmerke naby aan essensiële tremor. Daarom kan hulle nie net op grond van ritmisiteit en sinusvormigheid betroubaar onderskei tussen ET en servikale distonie nie.

Dis die probleem. Dit was die vraag of pasiënte met servikale distonie ritmiese, sinusvormige kopbewegings kan hê wat bewing genoem kan word.

Dr. Mitra Afshari: Absoluut. En dis die uitdaging wat ons terugbring na hoekom hierdie ondersoeke gedoen word. So, as jy dit alles saamvoeg, wat dink jy is die boodskap wat uit hierdie ondersoek geneem moet word? Dit lyk asof ET en servikale distonie-kopbewings beslis almal op 'n spektrum is, reg? Hoe sou jy die boodskap wat uit jou studie vandag geneem moet word, opsom?

Dr. Jung Hwan Shin: Goed. Soos Professor BJ genoem het, het ons veranderlikheid in heterogeniteit van servikale distonie met bewing gevind, en ook binne die pasiënt met essensiële bewing. Ek dink hierdie studie bied dit in die werklike wêreld waar kliniese fenomenologie subjektief gemeet kan word en dit nogal moeilik is om selfs onder kenners saam te stem. Daar was dus 'n interessante artikel deur Elan Louis wat die video's van vyf pasiënte gebruik het en sewe MDS-kundiges gevra het om te diagnoseer of dit essensiële bewing of distoniese rukkerige distonie is. En [00:17:00] al die kenners het daardie pasiënte binne verskillende fenomenologieë gediagnoseer. Sommige kenners het gesê al daardie pasiënte is rukkerige distonie en sommige kenners het gesê hulle is almal pasiënte met essensiële bewing. En ander kenners was tussenin. Ons kan dus sien dat dit in die werklike wêreld baie moeilik sou wees.

Selfs al het ons die definisie van elke fenomenologie, sou dit baie moeilik wees. Ek dink dus dat die gebruik van objektiewe maatstawwe die leidraad kan gee om hierdie besprekings en kontroversies op te los. Ek dink dus dit sou baie moeilik wees om net in die sekere fenomenologie te delf gebaseer op die gebruik van ritmisiteit en sinusoidaliteit. Ons kan die objektiewe maatstaf hê, maar hiermee kan ons ander kliniese leidrade soos die sensoriese truuk of posture gebruik, sodat ons die fenomenologie meer [00:18:00] aangenaam kan maak. Vir my dink ek dat die gebruik van die mees onlangse gevorderde digitale tegnologie met die beskrywing van die simptome op baie maniere baie nuttig kan wees. Ons kan 'n soortgelyke verspreiding hê soos in ons resultate-tabel getoon. En ons kan besprekings van daar af begin. Dit is wat ons aan die veld wou voorstel in terme van hierdie bewing. Een van die dinge wat ons in hierdie studie relatief nuut gedoen het, is dat ons die sinusoidaliteitsindeks afgelei het. Die ritmisiteitsindeks is bestudeer en daar is baie parameters wat oor die jare ontwikkel is, maar die sinusoidaliteitsindeks is nuut in hierdie studie voorgestel. En die rede waarom ons dit kon doen, was dat ons die video-gebaseerde analise gebruik het. Ons kon eintlik die golfvorm van die bewing hê. En dit is [00:19:00] hoekom ons die sinusoidaliteitsindeks kon aflei, wat staan ​​vir die twee fundamentele definisies van bewing. Dit moet ritmies en sinusvormig wees en met behulp van die onlangs ontwikkelde digitale tegnologie, dink ek daardie benadering kan ook op baie ander fenomenologie en kontroversiële dele in die bewegingsversteuring toegepas word.

Dr. Mitra Afshari: Absoluut. Ek dink jy ken hierdie 2D-video-gebaseerde ontledings, hoewel hulle baie eenvoudig is, is hulle regtig 'n kragtige instrument om by jou gereedskapskis te voeg wanneer jy diagnoses maak en uiteindelik sodat ons die akkuraatste diagnoses kan maak en meer geteikende en effektiewe terapieë kan ontwikkel. In hierdie ondersoek het jy net na die punt van die neus gekyk. Maar jy het vroeër hierna verwys dat jy, as jy na die toekoms kyk, moontlik ander metings selfs uit daardie 2D-gebaseerde video's kan aflei. Is dit korrek? Ander bewegings of [00:20:00] asse wat jy. Dit kan bykomende inligting bied om tot 'n diagnose te leen. Is dit iets waaraan jou groep tans werk of dink jy daaraan om dit in die toekoms met die distonie-studiegroep te ondersoek.

Dr. Jung Hwan Shin: Beslis. Soos ons genoem het, het ons slegs op die punt van die neus gefokus. Die hoofrede was dat ons die sinusvormigheid en ritmisiteit van die kopbewing wou sien. Daar is baie ander modelle met video-gebaseerde analise wat die driedimensionele kenmerk van die kop kan modelleer en dit kan gebruik om die draaihoeke te bepaal in terme van die kopkanteling, koprotasie, ensovoorts. Daar is dus baie omvattende maniere om die distoniese bewing in die kop of selfs in die hand te analiseer. Ons is dus baie geïnteresseerd om hierdie projek vorentoe te beweeg deur daardie omvattende benaderings te gebruik en hoop om meer genuanseerde en beter algoritmes in die [00:21:00] toekoms te ontwikkel om daardie komplekse fenomenologie te beskryf.

Dr. Mitra Afshari: Baie dankie Dr. Shin, Dr. BJ. Dit was werklik 'n uitstekende bespreking vandag. Ons wil julle hele span bedank vir die werk aan hierdie projek, die hele distonie-studiegroep vir al die werk wat julle gedoen het, en ons wil julle bedank dat julle die tyd uit julle besige skedules geneem het om met ons te gesels. Ek is seker dit is nie maklik om die metodes van hierdie navorsingsondersoek in hierdie forum oor te dra nie, maar julle het albei fantastiese werk gedoen. So ek wil julle bedank en tot volgende keer, totsiens.

Dr. Beomseok Jeon: Bye.

Dr. Jung Hwan Shin: Dankie. [00:22:00] [00:23:00]