新的运动传感技术如何帮助标准化背痛护理

数字卫生系统可以告诉临床医生，当某人的心脏病风险需要降低胆固醇的药物时，或者是否有必要为2型糖尿病患者注射胰岛素。

但对于数以百万计的腰痛患者来说，护理决策在很大程度上依赖于患者不适的主观测量 - 通常会导致昂贵的测试和治疗(背痛是美国第三高的医疗保健支出，仅次于糖尿病和心脏病)不一定提供永久的解决方案。

俄亥俄州立大学的工程和医学研究人员正在开发一种数字健康系统方法，旨在增强背痛临床决策。在完成一系列研究测试他们在实验室中完善的精确，客观的测量之后，该团队旨在应用数据驱动的实践来评估和修复脊柱功能障碍带来的问题。

在最近发表在《临床生物力学》上的一项研究中，研究人员将自我报告的疼痛和残疾测量与来自可穿戴运动传感系统的数据相结合，以评估腰椎融合手术患者的腰部功能。虽然术后疼痛缓解和残疾降低是在六周内自我报告的，但客观指标在手术后至少六个月内没有检测到脊柱的实际功能改善。

研究人员得出结论，这些精确的基于运动的措施及其纳入迅速发展的国家患者脊柱功能评分和其他医疗数据数据库，可以构成手术患者更客观的临床决策的基础。

“你不能只问人们对背部的感觉，”资深作者，俄亥俄州立大学脊柱研究所执行主任威廉马拉斯说。

“对于背痛，人们被要求以1到10的等级来评价他们的感受。但是既然椎间盘中没有疼痛感受器，这意味着什么?我们的技术试图为问题带来客观的指标，不仅要看人们对背痛的感觉，还要定量测量他们的运动有何不同，以及这对生物力学意味着什么，“马拉斯说，他是医学院骨科，神经外科和物理医学与康复方面的综合系统工程教授。

Marras的实验室几十年来一直在研究脊柱上的日常生活力量，并在30年前开发了第一个可穿戴背部传感器，以评估在各种环境中执行一系列任务时的运动如何影响背部。最近，他的团队用商用芯片(通常在手机中发现)改造了这些设备，这些芯片告诉我们我们在太空中的位置。

该系统名为“Conity”，具有临床腰部运动监视器，该监视器配备了安装在上背部和腰部安全带上的芯片传感器，可在执行一系列标准化运动期间捕获人的三维“运动特征”。这些组合技术不仅可以产生运动范围的定量数据，还可以产生运动速度和加速度的定量数据 - Marras的研究发现，这些数字对于理解脊柱功能更具信息性。

研究中的121例腰椎融合手术患者在术前和术后分别评估了一次和术后一次的前后弯曲、左右弯曲和脊柱旋转。为了确定他们的功能表现得分，将他们的个人数据与基于从健康对照收集的数据的综合测量进行比较。参与者还完成了问卷调查，评估了他们在基线和术后访问时的疼痛、残疾、避免恐惧行为和生活质量。

基于运动传感数据的首次显着功能性能改善直到手术后六个月才在这些患者中观察到，在接下来的18个月中功能稳步发展。但患者早在手术后六周就自我报告了疼痛，能力和恐惧避免方面的显着改善。

虽然缓解疼痛很重要，但研究人员指出，客观的功能评估可能是衡量脊柱融合手术后何时恢复正常活动的更好指标。

“我们的技术能够查看，1，你是否有背部损伤，2，它的状态如何?是越来越好，是变坏了，是进步了，还是脱离了规模?马拉斯说。“当你对背部，特别是椎间盘造成损伤时，你不知道损伤何时发生，因为我们椎间盘中的神经受体很少。你可能会造成伤害，人们永远不会知道。

马拉斯在早期研究中对运动监视器的使用激起了军方对该技术的兴趣，并为国防部提供了资金，因此它可用于评估机组人员的脊柱功能 - 一群已知会经历腰痛的服务人员。

“在腰部疾病的世界中，这一切都是关于不要让它持续数月或数年，直到它变得非常糟糕，因为那样真的很难解决，”马拉斯说。“我们与之交谈的军事领导人认为，这可以让机组人员找到正确的解决方案，并防止出现问题。

“这使我们能够加强我们的数据库，开发更多的技术，并将其变成一个数字医疗系统平台，可以帮助中的许多人解决他们的问题。这是一个跳板，为美国国立卫生研究院提供了做同样事情的机会。

除了来自患者问卷和运动传感数据的信息外，研究人员还将医学成像结果和电子病历文档整合到数据库中，以提供高度个性化的评估并扩大平台的分析能力。

Marras是俄亥俄州立大学参与即将由联邦政府资助的一项临床试验的联合首席研究员，以评估脊柱治疗，并继续独立于该试验收集有和没有背痛的人的运动传感器数据。他的团队还开发了临床医生软件，以在全国范围内扩展运动传感器测试的可用性。

“我们正在建立一个系统的计算机平台，我们可以在全国任何地方分发，”他说。“我们希望通过与不同的大学合作，我们能够建立一个大型数据库，我们可以利用人工智能和机器学习来切入并找出最重要的东西。我们认为我们知道，但对大量数据的复杂分析可以帮助我们找到我们可能遗漏的任何东西。