Analyse fan hollebeving basearre op golffoarmen mei in markerleas trackingalgoritme mei 2D-fideo

Jung, it is geweldich om dy hjoed wer yn 'e podcast te hawwen. Do bist in regelmjittige gast wurden. En Dr. Bj, it is echt in eare om dy hjoed hjir te hawwen. Dus myn earste fraach foar jimme beiden, en ien fan jimme kin hjir wat oan dwaan, ik woe jimme freegje hoe't jimme op it idee kamen om dizze stúdzje te dwaan?

Wie dit iets dêr't jo al in skoftke oer neitocht hiene, of kamen jo de nije technology, it fideo-basearre algoritme, tsjin en tochten jo dat dit in goed gebrûk derfoar wêze koe? Of waarden jo ynspirearre troch in bepaalde pasjintûnderfining?

Dr. Beomseok Jeon: Dit probleem begûn allegear doe't ik by de Dystonia Tremor Working Group kaam, dy't organisearre waard troch MDS dy't spesifyk oan dit probleem dystonyske tremor wurkje moast.

Dizze wurkgroep waard laat troch Hyder Jinnah en hie [00:02:00] in protte saakkundigen lykas Alberto Albanese, Alfonso Fasano, Sanjay Pandey, Rick Helmich, Marie Vidailhet, Marina Tjissen, Aasef Shaikh, Roger Elble, en Victor Fung. En ien fan 'e leden wie Mark Hallett, dy't ferskate wiken lyn ferstoarn is, dy't in grutte bydrage levere hat oan dit wurk troch in protte goede opmerkings te meitsjen en fideo's fan pasjinten nei ús te stjoeren.

Wy wolle him tige tankje.

Dr. Mitra Afshari: Absoluut. Ik tink dat wy allegear Dr. Hallett misse en wy tinke oan him. Dat it klinkt as wie der in soad wurk yn it idee efter dit projekt en in soad wurk út namme fan meardere krêfthuzen as it giet om dystonie, as ûnderdiel fan 'e wurkgroep foar dystonie. En dus yn dizze stúdzje besykje jo in objektiver oanpak te finen foar [00:03:00] tremoranalyse en pasjinten mei servikale dystonie en essensjele tremor dy't holletremor hawwe. Anekdoatysk tink ik dat wy allegear yn dy posysje west hawwe wêr't wy ús fermogen om in dystonyske holletremor echt te ûnderskieden fan in holletremor dy't sjoen wurdt by essensjele tremor yn twifel lutsen hawwe. Wy witte dat dystonyske tremors minder ritmysk lykje te wêzen. Se lykje minder sinusfoarmich te wêzen, se binne mear skokkerich. Se binne minder fan dat soarte suvere, wiere tremor dêr't wy oan tinke, en wylst jo ek sykje nei ekstra oanwizings lykas ûnderlizzende tonyske hâlding, binne d'r perfoarst guon gefallen dy't heul útdaagjend kinne wêze. Dus jo hawwe de ienfâldige fraach steld, lit ús nimme wat wy tinke dat wy witte oer de ritmisiteit en de sinusfoarmigens fan dizze holletrillingen en lit ús se op 'e proef stelle. Dus jo brûke ienfâldige kompjûterfisytechniken om 2D-fideo-opnames fan pasjinten mei holletrillingen te analysearjen, spesifyk [00:04:00] it folgjen fan 'e beweging fan' e punt fan 'e noas, en jo hawwe pasjinten prospektyf en retrospektyf besjoen fia argyffideo's.

Lykas jo neamden, Dr. Bj, jo hawwe spesifyk gearwurke mei de bekende Dystonia Coalition Group dy't laat wurdt troch Buzz Jinnah oan 'e Emory University yn Atlanta yn 'e FS en jo hawwe har argyf fan pasjinten mei cervikale dystonie fan dy fideo's echt benut. De pasjint spesifyk mei hollebeving en jo hawwe ek prospektyf pasjinten ynskreaun oan jo universiteit en sels gebrûk makke fan guon fideo's fan ET-pasjinten dy't MRI-rjochte echografie ûndergien, as ik it goed haw, foar har hânbevingen. Jo koene ek jo befiningen befêstigje fan dizze markerleaze fideo-basearre golffoarmanalyses. Jo hawwe befêstige dat dizze befiningen yn oerienstimming wiene mei fysike sensor-basearre mjittingen troch de gegevens te korrelearjen mei in gyroskoop dy't op 'e holle fan' e pasjint pleatst waard. Dus Dr. [00:05:00] BJ of Dr. Shin, koene jo koart jo metoaden yn dizze stúdzje beskriuwe, en úteinlik, wat hawwe jo úteinlik dien? Kinne jo in byld skilderje yn 'e gedachten fan ús harker fan hoe't dit allegear útwurke is? 

Dr. Jung Hwan Shin: Ja. Tankewol foar de fraach. It is geweldich om dy gau te sjen, Mitra. Ik bin ynteressearre yn fideobasearre analyze fan bewegingen by bewegingssteurnissen, ynklusyf de sykte fan Parkinson, en eins rjochtsje myn ûndersyksinteresses har op dizze fideobasearre analyze fan bradykinesia, hâldingen en gong, foaral. Ik bin frij rjochte op it dwaan fan 'e gonganalyze mei de twadiminsjonale fideo's. Mar it is frij nijsgjirrich dat ik ynteressearre bin yn dizze fideobasearre analyze, dy't allegear begûn yn myn PhD-tiidrek, wêr't ik it basisûndersyk die mei de mûsmodellen. Yn 'e dagen dat ik myn PhD die, hie ik muoite om de mûs te folgjen dy't lykas endoskopen droegen.

Dat der wienen dus linen oan 'e mûskop fêstmakke en de konvinsjonele metoade betize dy linen dy't oan 'e mûskoppen fêstmakke wienen, lykas endoskopie, mei de sturt fan 'e mûs. Dat wy moatte mei in oare metoade komme om it trajekt fan 'e mûs te analysearjen. En wy hawwe ûntdutsen dat kompjûterfisytechniken it folgjen fan 'e mûs mooglik meitsje koenen sûnder markers dy't oan 'e eigentlike mûs fêstmakke wienen. Dus, yn myn PhD-programma haw ik in protte fan dy algoritmen brûkt om de posysje fan 'e mûs te folgjen. En nei't ik weromkaam nei de klinyk, fûn ik dat wy in protte fideo's hawwe. Wy hawwe in protte fideo's fan 'e tremors, gong, bradykinesia, dus wêrom dit algoritme net tapasse op 'e pasjinten? Dat is alles wat it begon.

Dat ik haw in protte stúdzjes dien, sels oer in protte fenomenologyen fan 'e pasjint ûnder tafersjoch fan professor Bj. En dit projekt begon [00:07:00] mei de laboratoariumgearkomsten dêr't BJ de diskusjes dielde oer dystony-tremorgroepen dy't hy neamde. Hoewol d'r in dúdlike definysje is fan tremor en dystony, mar as it giet om de eigentlike fenomenology fan 'e pasjinten, kin d'r in protte ûnienigens wêze, om't oft wy ritmisiteit en sinusfoarmige waarnimme frij subjektyf is. Dus, Bj neamde wêrom't wy dy sinusfoarmige en ritmisiteit net mjitte mei it fideo-basearre algoritme, om't it reflektearret wat, om't it in fideo-analyze is. Okee. Dus hy neamde dat it heul foardielich wêze soe. Dus dit projekt begon mei de hypoteze-oandreaune manier, net de gegevens-oandreaune manier. Dat it wie heul dúdlik om sinusfoarmigens en ritmisiteit te mjitten, net it heule wiidweidige skaaimerk fan dizze tremor. Dat ik tink dat dat heul dúdlik wie en de wei liede dy't de stúdzje [00:08:00] op ien of oare manier mear mooglik en effisjint makke. Dêrom hawwe wy allinich de noaspunt fan 'e holletrillingen metten, want as wy de protte wiidweidige skaaimerken fan 'e holletrillingen analysearje soene, moatte wy miskien in trijediminsjonale metoade brûke, om't holletrillingen op in trijediminsjonale manier geane. Mar ús doel wie om ritmisiteit en sinusfoarmigens te mjitten. Dat wy hoegden net al dy skaaimerken te mjitten, mar wy moatte de golffoarm fan 'e pasjint ôfliede.

Allinnich troch it folgjen fan 'e noaspunt fan 'e holle-trillingen koene wy ​​analysearje hoe ritmysk of hoe sinusfoarmich har tremorgolffoarmen binne. En wy moasten ús eigen parameters ûntwikkelje om de ritmisiteit en sinusfoarmigens te mjitten, dy't as proef en flater west hawwe. En wy kamen mei de bêste parameters dy't [00:09:00] de ritmisiteit en sinusfoarmigens reflektearje koene, wat in protte fan ús tremor- en dystonie-eksperts it iens binne mei de mei-auteurs fan ús artikels. Yn dizze stúdzje woenen wy falidearje oft de ritmisiteit- en sinusfoarmigensparameters dy't wy berekkene hiene korrekt binne. Dat wy hawwe falidearre mei ús ynterne kohorten mei de gyroskoop. Wy seagen dat dy parameters oerienkamen en fan it begjin ôf brûkten wy fideo's mei hege frekwinsje, gjin hege framerate, 240 frames per sekonde, om't wy der wis fan wêze woene dat wy gjin analysearjend effekt hawwe koene, om't wy wisten dat fideo's fan 'e pasjint mei tremors mei de lege framerate waarden opnommen. Dan misliedt de analyse nei de ferskillende frekwinsjes fan 'e werklike tremor. Dat wy brûkten fideo's fan 240 frames per sekonde, mar wy [00:10:00] fûnen úteinlik dat sels mei de 30 frames per sekonde doe't wy dy fideo's downsamplen, it noch altyd in goede oerienkomst mei de gyroskoop liet sjen. Dat wy woene dit algoritme teste op 'e protte fideo's, net fan ús eigen sintrum, mar fideo's fan oer de hiele wrâld. En Dystonia Coalition joech in soad stipe foar it dielen fan dy fideo's. Net allinich de pasjinten mei servikale dystonie, mar ek de pasjinten mei essensjele tremor. En sa hawwe wy de ferdieling fan 'e ritmisiteit en sinusoidaliteit sjen litten by pasjinten mei servikale dystonie en essensjele tremor. Dus yn prinsipe is it resultaat, it wichtichste resultaat fan dizze stúdzje, dat wy de ferdieling fan dy essensjele tremor mei servikale dystonie sjen litten hawwe yn termen fan ritmisiteit en sinusoidaliteit, wat objektyf metten waard troch de fideo-analyze.

Dr. Mitra Afshari: Begrypt. Dus jo hawwe wat nommen dat jo [00:11:00] tapast hiene op jo diermodellen en jo hawwe it yn essinsje tapast op minsken.

En jo koenen in ienfâldige hypoteze úttestje, en dy hypoteze echt befêstigje. Dat it wie perfoarst in kreative oanpak. En sa kamen jo ta guon fan 'e resultaten fan it artikel. Dus ik tink dat elkenien witte wol, binne dystonyske tremors yn servikale dystonie, binne se yndie minder ritmysk en minder sinusfoarmich? En like it derop dat jo resultaten oerienkomme mei dy hypoteze?

Dr. Beomseok Jeon: Fansels, ja. Hollebewegingen by servikale dystonie binne yn in protte gefallen slimmer, minder ritmysk en minder sinusfoarmich. Dêrom woene guon minsken yn ús groep de term dystonyske tremors net brûke, om't tremors ritmysk en sinusfoarmich wêze moatte. Guon minsken yn ús groep wiene it net iens mei de term dystonyske tremors by servikale [00:12:00] dystonie, mar der wiene guon minsken dy't bewegingen hiene by servikale dystonie, dy't servikale dystonie hiene, dy't frij ritmysk en frij sinusfoarmich wie. Hy keas yn it berik fan essensjele tremor dat it begjin fan it probleem wie, dat yn 'e takomst oplost wurde moat.

Dr. Mitra Afshari: Fantastysk. En hawwe jo fûn dat de amplitude fan 'e tremor spesifyk ynfloed hie op jo resultaten? Ik tink dat dat ien fan 'e fariabelen wie dy't jo spesifyk besjoen hawwe. Kinne jo dy befiningen mei ús besprekke?

Dr. Jung Hwan Shin: Ja, yndied. It hie te krijen mei de amplitude en wy hienen in protte fideo's dy't wy analysearre hawwe en wy fûnen dat d'r pasjinten binne mei de grutte amplitude. D'r wiene pasjinten mei de lytse amplitude en wy fûnen dat dy sinusoidaliteit en ritmisiteitsyndeks korrelearren mei de tremor-amplitude.

[00:13:00] As de amplitude fan 'e tremor grut wie, wiene se meastal ritmysk en sinusfoarmich. Mar yn 'e groep mei legere amplitude wiene se meastal minder sinusfoarmich en minder ritmysk. Mar de beheining fan ús stúdzje wie dat wy de amplitude fan 'e tremor net objektyf mjitte koene, om't wy de twadiminsjonale fideo brûkten.

Dat de ôfstân tusken de holle en de kamera wie dus oars tusken yndividuen. As wy de ôfstân kontrolearje koene, koene wy ​​miskien objektyf de amplitude ôfliede. Mar yn dizze stúdzje koene wy ​​dat net dwaan. Dat wy hawwe yndirekt sjen litten dat de tremor-amplitude korrelearre is mei de ritmisiteit en sinusoidaliteitsyndeks basearre op 'e tetra-skaal en de dûbelsinnige tremor-amplitude ôflaat fan 'e pasjint. Mar dit is bestudearre yn 'e foarige stúdzje, ynklusyf in protte ûndersikers, ynklusyf Dr. Aasef, dy't oantoand hawwe dat yndie [00:14:00] tremor korrelearre is mei har sinusoidaliteit en ritmisiteit fan 'e tremors.

Dr. Mitra Afshari: Dat hoewol der wat beheining wie oangeande hoe't jo dy gegevens ôfliede, like wat jo fûnen wol oerien te kommen mei eardere stúdzjes oangeande de tremor-amplitude. Dat dêr sit perfoarst wat yn. Ien nijsgjirrige fynst wie dat yn 'e kohort foar de ET-pasjinten, wylst der in hegere ritmisiteit wie yn sinusoidaliteit, wat mear oanjout dat it essensjele tremor wie. Der wie minder krektens tusken de fideobasearre diagnoaze en de werklike klinyske diagnoaze. Dat dy diagnostyske krektens wie sawat 64% as it gie om ET yn ferliking mei sawat 82% as it gie om cervikale dystonie en holletremor. Wat tinke jo fan dizze fynst?

Dr. Beomseok Jeon: Opnij hat servikale dystonie minder ritmyske, minder sinusfoarmige kopbewegingen [00:15:00], wat tige dúdlik wie dat servikale dystonie ûnderskiedt fan oare tremorsteurnissen. Mar guon pasjinten mei dystonie hienen frijwat ritmyske, frijwat sinusfoarmige bewegingen, skaaimerken dy't ticht by essensjele tremor lizze. Dêrom kinne se, allinich basearre op ritmisiteit en sinusfoarmigens, net betrouber ûnderskied meitsje tusken ET en servikale dystonie.

Dat is it probleem. Dat is it probleem west oft pasjinten mei servikale dystonie ritmyske, sinusfoarmige hollebewegingen kinne hawwe dy't tremors neamd wurde kinne.

Dr. Mitra Afshari: Absoluut. En dat is de útdaging dy't ús werombringt nei wêrom't dizze ûndersiken dien wurde. Dus as jo dit allegear byinoar sette, wat tinke jo dat de boadskip fan dit ûndersyk is? It liket derop dat ET en cervikale dystonie [00:16:00] holletrillingen perfoarst allegear op in spektrum sitte, toch? Hoe soene jo de boadskip fan jo stúdzje hjoed gearfetsje?

Dr. Jung Hwan Shin: Okee. Dus lykas professor BJ neamde, fûnen wy fariabiliteit yn heterogeniteit fan 'e cervikale dystonie mei tremors en ek binnen de pasjint mei essensjele tremor. Ik tink dat dizze stúdzje dat biedt yn 'e echte wrâld, wêr't klinyske fenomenology subjektyf mjitten wurde kin en it frij lestich is om it iens te wêzen, sels ûnder saakkundigen. Dat d'r wiene in frij ynteressant artikel fan Elan Louis dat mei help fan 'e fideo's fan fiif pasjinten sân MDS-eksperts frege om te diagnostisearjen oft dit essensjele tremor of dystonyske jerky dystonie is. En [00:17:00] alle saakkundigen diagnostisearren dy pasjinten binnen ferskate fenomenologyen. Guon saakkundigen seine dat al dy pasjinten jerky dystonie binne en guon saakkundigen seine dat se allegear essensjele tremorpasjinten binne. En oare saakkundigen sieten dertuskenyn. Dat wy kinne sjen dat it yn 'e echte wrâld tige lestich wêze soe.

Sels as wy de definysje fan elke fenomenology hawwe, soe it tige lestich wêze. Dat ik tink dat it brûken fan objektive mjittingen yn dy termen in oanwizing en hint jaan kin om dizze diskusjes en kontroversjes op te lossen. Dat ik tink dat it tige lestich wêze soe om gewoan yn in bepaalde fenomenology te dûken basearre op allinich it brûken fan ritmisiteit en sinusfoarmigens. Wy koenen de objektive mjitte hawwe, mar hjirmei koenen wy oare klinyske hints brûke lykas de sensoryske trúk of hâldingen, sadat wy de fenomenology better [00:18:00] oannimliker meitsje kinne. Foar my tink ik dat it brûken fan de nijste avansearre digitale technology mei de beskriuwing fan 'e symptomen op in protte manieren tige nuttich wêze kin. Wy koenen in ferlykbere ferdieling hawwe lykas te sjen is yn ús resultatentabel. En wy koenen dêrwei diskusjes begjinne. Dat is wat wy oan it fjild foarstelle woene yn termen fan dizze tremor. Ien fan 'e dingen dy't wy dien hawwe, relatyf nij yn dizze stúdzje, is dat wy de sinusfoarmigensindex ôflaat hawwe. De ritmisiteitsyndeks is bestudearre en d'r binne in protte parameters ûntwikkele yn 'e rin fan' e jierren, mar de sinusoidaliteitsyndeks waard nij foarsteld yn dizze stúdzje. En de reden wêrom't wy it koene dwaan wie dat wy de fideobasearre analyze brûkten. Wy koene eins de golffoarm fan 'e tremor hawwe. En dat is [00:19:00] wêrom't wy de sinusoidaliteitsyndeks ôfliede koene, dy't stiet foar de twa fûnemintele definysjes fan tremor. It moat in ritmyske en sinusfoarmige wêze en mei de resint ûntwikkele digitale technology tink ik dat dy oanpak ek tapast wurde kin op in protte oare fenomenologyen en kontroversjele dielen yn 'e bewegingssteurnis.

Dr. Mitra Afshari: Absoluut. Ik tink dat jo dizze 2D-fideo-basearre analyses kenne, hoewol se tige ienfâldich binne, binne se echt in krêftich ark om ta te foegjen oan jo arkfak as jo diagnoaze stelle en úteinlik sadat wy de meast krekte diagnoaze kinne stelle en mear rjochte en effektive terapyen ûntwikkelje kinne. Yn dit ûndersyk seagen jo allinich nei it puntsje fan 'e noas. Mar jo hawwe hjir earder op ferwiisd dat jo, as jo nei de takomst sjogge, mooglik oare mjittingen kinne ôfliede, sels út dy 2D-basearre fideo's. Kloppet dat? Oare bewegingen of [00:20:00] assen dy't jo kinne brûke. Dat kin ekstra ynformaasje biede om te brûken foar in diagnoaze. Is dit iets dêr't jo groep op it stuit oan wurket of tinke jo oer om it yn 'e takomst mooglik te ûndersykjen mei de dystonie-stúdzjegroep.

Dr. Jung Hwan Shin: Wiswier. Lykas wy neamden, hawwe wy ús allinich rjochte op 'e punt fan' e noas. De wichtichste reden wie dat wy de sinusfoarmigens en ritmisiteit fan 'e holletrillingen sjen woene. D'r binne in protte oare modellen mei de fideobasearre analyze dy't de trijediminsjonale funksje fan 'e holle modellearje kinne en it brûke kinne om de draaihoeken te beoardieljen yn termen fan 'e hollekanteling, hollerotaasje, ensafuorthinne. Dat d'r binne in protte wiidweidige manieren om de dystonyske trillingen yn 'e holle of sels yn' e hân te analysearjen. Dat wy binne tige ynteressearre om dit projekt foarút te bringen, mei help fan dy wiidweidige oanpakken en hoopje yn 'e takomst in mear nuansearre en better algoritme te ûntwikkeljen by it beskriuwen fan dy komplekse fenomenology.

Dr. Mitra Afshari: Tankewol Dr. Shin, Dr. BJ. Dit wie echt in poerbêste diskusje hjoed. Wy wolle jimme hiele team betankje foar it wurkjen oan dit projekt, de hiele dystonie-stúdzjegroep foar al it wurk dat jimme dien hawwe, en wy wolle jimme betankje foar it nimmen fan 'e tiid út jimme drokke skema's om mei ús te praten. Ik bin der wis fan dat it net maklik is om de metoaden fan dit ûndersyk yn dit forum oer te bringen, mar jimme hawwe beide fantastysk wurk dien. Dus wol ik jimme betankje en oant de folgjende kear, oant sjen.

Dr. Beomseok Jeon: Doei.

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