Phục hồi chức năng đúng cách có thể ngăn ngừa viêm xương khớp

Phục hồi chức năng đúng cách có thể ngăn ngừa viêm xương khớp

Các vận động viên và người hâm mộ thể thao đều biết rằng ACL (dây chằng chéo trước) bị rách khiến người chơi bị loại khỏi trận đấu, cần phải phẫu thuật sửa chữa và cần thời gian hồi phục lâu dài. Nhưng đối với nhiều vận động viên bị chấn thương, việc tạm thời phải ngồi ngoài chỉ là bước khởi đầu của cuộc đấu tranh cả đời.

Theo Eni Halilaj, một trợ lý giáo sư về kỹ thuật cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon và là nhà cơ sinh học chuyên về phục hồi chức năng chỉnh hình, 60% những người bị chấn thương đầu gối phổ biến này cũng bị thoái hóa khớp sớm trong đời. Căn bệnh thoái hóa khớp, ảnh hưởng đến ước tính 32,5 triệu người ở Hoa Kỳ, đặc biệt có vấn đề đối với những bệnh nhân trẻ tuổi vì thời gian kéo dài hơn mà tình trạng mãn tính có thể gây ra đau suy nhược, cứng khớp và hạn chế khả năng vận động.

"Làm thế nào chúng ta có thể làm cho 60% có cùng kết quả lâu dài với 40%?" Halilaj hỏi, người đang nghiên cứu để tìm hiểu sự khác biệt giữa những người mắc bệnh và những người không bị thoái hóa khớp sau chấn thương đầu gối.

Halilaj và nhóm kỹ sư cơ khí, kỹ sư sinh học và nhà khoa học máy tính liên ngành của cô đang làm việc để tích hợp những hiểu biết sâu sắc từ công việc tính toán và thử nghiệm của họ để phát triển các chiến lược phục hồi chức năng hiệu quả nhằm khôi phục và duy trì khả năng vận động không bị đau trong suốt cuộc đời bệnh nhân.

Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm chụp chuyển động của Halilaj tập trung vào việc xác định các yếu tố nguy cơ cơ học đối với các bệnh suy nhược như viêm xương khớp. Phòng thí nghiệm rộng 1.000 foot vuông được trang bị 20 camera đặt dọc theo trần nhà trong toàn bộ căn phòng, được sử dụng để hình dung các điểm đánh dấu hình cầu phản chiếu cao được đặt một cách chiến lược trên cơ thể đối tượng để theo dõi chuyển động và phân tích dáng đi của họ. Máy chạy bộ dây đai phân tích sâu hơn chuyển động của đối tượng bằng cách đo lực tác động qua mỗi bước. Cảm biến điện cơ (EMG) được sử dụng để đánh giá hoạt động của cơ trong quá trình vận động bằng cách đo hoạt động điện do cơ xương tạo ra.

Mặc dù dữ liệu thu thập được trong loại phòng thí nghiệm nghiên cứu này là rất quan trọng để xác định các yếu tố nguy cơ cơ học, nhưng việc tiếp cận của bệnh nhân với các cơ sở như vậy bị hạn chế. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự hiện diện của các nhà nghiên cứu quan sát các bài kiểm tra phân tích dáng đi có ảnh hưởng có thể đo lường được đối với cách bệnh nhân đi bộ có thể làm suy yếu độ tin cậy của các phát hiện từ các nghiên cứu phân tích dáng đi truyền thống.

Chìa khóa để có những hiểu biết tốt hơn có thể nằm ở việc theo dõi cách bệnh nhân di chuyển trong môi trường tự nhiên thay vì các phòng thí nghiệm chuyên biệt như Phòng thí nghiệm Cơ xương sinh học của Halilaj.

Halilaj cho biết: “Sử dụng các cảm biến có thể đeo linh hoạt trông giống như Band-Aids, chúng tôi theo dõi chuyển động bên ngoài phòng thí nghiệm, nơi bệnh nhân không có hành vi tốt nhất và có thể đang áp dụng các chiến lược đi bộ tránh đau gây hại cho khớp của họ về lâu dài.

Nhóm của cô ấy đang ghép nối dữ liệu cảm biến có thể đeo được với hình ảnh cộng hưởng từ nâng cao của đầu gối để khám phá các cách đi bộ có vấn đề liên quan đến chứng viêm xương khớp sớm — cái mà cô ấy gọi là "dấu ấn sinh học kỹ thuật số của bệnh viêm xương khớp".

Ngoài việc thích nghi với dáng đi sau phẫu thuật, vật lý trị liệu đóng một vai trò quan trọng trong việc phục hồi. Những tiến bộ gần đây trong thị giác máy tính hiện cung cấp tiềm năng chưa được khai thác cho việc phân tích chuyển động từ video, cho phép theo dõi và phản hồi theo thời gian thực để cải thiện liệu pháp vật lý. Halilaj và nhóm của cô cũng đang phát triển phần mềm mã nguồn mở kết hợp các thuật toán thị giác máy tính với mô hình cơ sinh học để cho phép theo dõi chuyển động chính xác từ các máy ảnh rẻ tiền, như những máy ảnh được nhúng trong điện thoại thông minh cá nhân.

Các nghiên cứu quan sát theo dõi bệnh nhân trong liệu pháp vật lý và môi trường tự nhiên sẽ giúp các nhà nghiên cứu như Halilaj phát hiện ra các dấu ấn sinh học kỹ thuật số của bệnh trong tương lai, có thể được nhắm mục tiêu bằng các công nghệ phòng ngừa trong tương lai. Cùng với các chuyên gia về xúc giác, nhóm của Halilaj đang phát triển các hệ thống xúc giác có thể đeo được để giúp huấn luyện bệnh nhân thay đổi cách họ di chuyển.

"Trong một tương lai không xa, chúng tôi hình dung các bác sĩ lâm sàng sẽ sử dụng dữ liệu từ các cảm biến thiết bị đeo tối thiểu này và video trên điện thoại thông minh để cô lập 60% bệnh nhân có khả năng bị suy nhược xương khớp, cá nhân hóa liệu pháp của họ và thậm chí kê toa thuốc xúc giác có thể đeo được. Halilaj kết luận.

Cung cấp bởi Đại học Carnegie Mellon

Các câu hỏi liên quan