تحلیل مبتنی بر شکل موج لرزش سر با استفاده از الگوریتم ردیابی بدون نشانگر با ویدئوی دوبعدی

جونگ، خیلی خوبه که امروز دوباره در پادکست حضور داری. تو تبدیل به یه مخاطب ثابت شدی. و دکتر بی جی، واقعاً باعث افتخاره که امروز اینجا هستی. خب، اولین سوال من از هر دوی شما، و هر کدوم از شما می‌تونید در این مورد نظر بدید، می‌خوام ازتون بپرسم چطور به فکر انجام این مطالعه افتادید؟

آیا این چیزی بود که مدتی به آن فکر می‌کردید، یا اینکه به فناوری جدید، الگوریتم مبتنی بر ویدئو، برخوردید و فکر کردید که این می‌تواند کاربرد خوبی برای آن باشد؟ یا اینکه از برخورد با یک بیمار خاص الهام گرفتید؟

دکتر بومسئوک جئون: این مشکل از زمانی شروع شد که من به گروه کاری لرزش دیستونی پیوستم، که توسط MDS سازماندهی شده بود و قرار بود به طور خاص روی این مشکل لرزش دیستونیک کار کند.

این گروه کاری به ریاست حیدر جناح تشکیل شده بود و [00:02:00] متخصصان زیادی مانند آلبرتو آلبانیز، آلفونسو فاسانو، سانجی پاندی، ریک هلمیچ، ماری ویدایلِت، مارینا تجیسن، آصف شیخ، راجر اِبل و ویکتور فونگ در آن عضویت داشتند. یکی از اعضای آن مارک هالت بود که چند هفته پیش درگذشت و با ارائه نظرات خوب و ارسال ویدیوهای بیماران برای ما، سهم بزرگی در این کار داشت.

ما واقعاً می‌خواهیم از او خیلی تشکر کنیم.

دکتر میترا افشاری: کاملاً. فکر می‌کنم همه ما دلتنگ دکتر هالت هستیم و به او فکر می‌کنیم. بنابراین به نظر می‌رسد که کار زیادی برای ایده پشت این پروژه انجام شده است و کارهای زیادی از طرف چندین متخصص در زمینه دیستونی، به عنوان بخشی از گروه کاری دیستونی، انجام شده است. و بنابراین در این مطالعه، هدف شما یافتن رویکردی عینی‌تر برای تجزیه و تحلیل لرزش [00:03:00] و بیماران مبتلا به دیستونی گردنی و لرزش اساسی است که لرزش سر دارند. به طور خلاصه، فکر می‌کنم همه ما در موقعیتی قرار گرفته‌ایم که توانایی خود را در تمایز واقعی لرزش سر دیستونیک از لرزش سری که در لرزش اساسی دیده می‌شود، زیر سوال برده‌ایم. می‌دانیم که لرزش‌های دیستونیک کمتر ریتمیک به نظر می‌رسند. به نظر می‌رسد کمتر سینوسی هستند، بیشتر تشنجی هستند. آنها کمتر از آن نوع لرزش خالص و واقعی هستند که ما فکر می‌کنیم، و در حالی که شما به دنبال سرنخ‌های اضافی مانند وضعیت تونیک زمینه‌ای نیز هستید، قطعاً مواردی وجود دارد که می‌تواند بسیار چالش برانگیز باشد. بنابراین شما این سوال ساده را پرسیدید، بیایید آنچه را که فکر می‌کنیم در مورد ریتمیک بودن و سینوسی بودن این لرزش‌های سر می‌دانیم، در نظر بگیریم و آنها را آزمایش کنیم. بنابراین شما از تکنیک‌های ساده بینایی کامپیوتر برای تجزیه و تحلیل ضبط‌های ویدیویی دو بعدی از بیماران مبتلا به لرزش سر، به طور خاص [۰۰:۰۴:۰۰] ردیابی حرکت نوک بینی استفاده می‌کنید، و بیماران را به صورت آینده‌نگر و گذشته‌نگر از طریق ویدیوهای آرشیوی بررسی می‌کنید.

همانطور که اشاره کردید، دکتر بی.جی.، شما به طور خاص با گروه ائتلاف دیستونی شناخته شده به رهبری باز جناح در دانشگاه اموری در آتلانتا در ایالات متحده همکاری کردید و واقعاً از آرشیو آنها از بیماران دیستونی گردنی از آن ویدیوها استفاده کردید. بیمار به طور خاص با لرزش سر و شما همچنین به طور آینده‌نگر بیماران را در دانشگاه خود ثبت نام کردید و حتی از برخی از ویدیوهای بیماران ET که تحت سونوگرافی متمرکز MRI ​​قرار می‌گرفتند، اگر درست بگویم، برای لرزش دستشان استفاده کردید. شما همچنین توانستید یافته‌های خود را از این تجزیه و تحلیل شکل موج مبتنی بر ویدیوی بدون علامت تأیید کنید. شما با مرتبط کردن داده‌ها با ژیروسکوپی که روی سر بیمار قرار داده شده بود، تأیید کردید که این یافته‌ها با اندازه‌گیری‌های مبتنی بر حسگر فیزیکی مطابقت دارند. بنابراین دکتر [۰۰:۰۵:۰۰] بی.جی. یا دکتر شین، می‌توانید به طور خلاصه روش‌های خود را در این مطالعه شرح دهید و در نهایت، چه کاری انجام دادید؟ آیا می‌توانید تصویری از چگونگی انجام همه این‌ها در ذهن شنونده ما ترسیم کنید؟ 

دکتر جونگ هوان شین: بله. خیلی ممنون از سوالت. میترا، خیلی خوشحالم که به زودی می‌بینمت. من به تحلیل ویدئویی حرکات در اختلالات حرکتی از جمله بیماری پارکینسون علاقه‌مند بوده‌ام و در واقع علایق تحقیقاتی من بر این تحلیل ویدئویی برادیکینزی، وضعیت بدن و به خصوص راه رفتن متمرکز است، من کاملاً بر انجام تحلیل راه رفتن با ویدیوهای دوبعدی متمرکز هستم. اما جالب است که من به این تحلیل ویدئویی علاقه‌مند بوده‌ام، که همه اینها از دوران دکترا شروع شد، جایی که تحقیقات اولیه را با استفاده از مدل‌های موش انجام دادم. در روزهایی که دکترا داشتم، در ردیابی موش با پوشیدن آندوسکوپ مشکل داشتم.

بنابراین خطوطی مانند [00:06:00] به سر موش متصل بودند و روش مرسوم، آن خطوط متصل به سر موش را، مانند آندوسکوپی، با دم موش اشتباه می‌گرفت. بنابراین ما باید روش متفاوتی را برای تجزیه و تحلیل مسیر موش ارائه دهیم. و ما متوجه شدیم که تکنیک‌های بینایی کامپیوتر می‌توانند ردیابی موش را بدون نشانگرهای متصل به موش واقعی امکان‌پذیر کنند. بنابراین، در دوره دکترای من، از بسیاری از این الگوریتم‌ها برای ردیابی موقعیت موش استفاده کردم. و بعد از اینکه به کلینیک برگشتم، متوجه شدم که ویدیوهای زیادی داریم. ویدیوهای زیادی از لرزش، راه رفتن، کندی حرکت داریم، پس چرا این الگوریتم را روی بیماران اعمال نکنیم؟ بنابراین، همه چیز از همین جا شروع شد.

بنابراین من مطالعات زیادی حتی روی بسیاری از پدیده‌شناسی‌های بیمار تحت نظارت پروفسور بی.جی. انجام دادم. و این پروژه [00:07:00] از جلسات آزمایشگاهی شروع شد که در آن بی.جی بحث‌هایی را در مورد گروه‌های لرزش دیستونی که به آنها اشاره کرده بود، به اشتراک گذاشت. اگرچه تعریف روشنی از لرزش و دیستونی وجود دارد، اما وقتی صحبت از پدیده‌شناسی واقعی بیماران می‌شود، ممکن است اختلاف نظر زیادی وجود داشته باشد، زیرا اینکه آیا ما ریتمیک بودن و سینوسی بودن را درک می‌کنیم کاملاً ذهنی است. بنابراین، بی.جی اشاره کرد که چرا آن سینوسی بودن و ریتمیک بودن را با الگوریتم مبتنی بر ویدیو اندازه‌گیری نکنیم، زیرا این یک تحلیل ویدیویی است. خب. او اشاره کرد که این بسیار مفید خواهد بود. بنابراین این پروژه با روش فرضیه‌محور شروع شد، نه روش داده‌محور. بنابراین اندازه‌گیری سینوسی بودن و ریتمیک بودن بسیار واضح بود، نه کل ویژگی جامع این لرزش. بنابراین فکر می‌کنم این بسیار واضح بود و مسیری را هدایت کرد که مطالعه [00:08:00] را به نوعی عملی‌تر و کارآمدتر کرد. به همین دلیل است که ما فقط نوک بینی لرزش‌های سر را اندازه‌گیری کردیم، زیرا اگر قرار بود ویژگی‌های جامع و متعدد لرزش‌های سر را تجزیه و تحلیل کنیم، ممکن است مجبور شویم از روش سه‌بعدی استفاده کنیم زیرا لرزش‌های سر به صورت سه‌بعدی رخ می‌دهند. اما هدف ما اندازه‌گیری ریتمیک بودن و سینوسی بودن بود. بنابراین لازم نبود همه این ویژگی‌ها را اندازه‌گیری کنیم، اما باید شکل موج بیمار را استخراج کنیم.

فقط با ردیابی نوک بینی لرزش‌های سر، می‌توانستیم تجزیه و تحلیل کنیم که شکل موج‌های لرزش آنها چقدر ریتمیک یا سینوسی هستند. و ما مجبور شدیم پارامترهای خودمان را برای اندازه‌گیری ریتمیک بودن و سینوسی بودن توسعه دهیم، که مانند آزمون و خطا بوده است. و ما به بهترین پارامترهایی رسیدیم که می‌توانستند ریتمیک بودن و سینوسی بودن را منعکس کنند، که بسیاری از متخصصان لرزش و دیستونی ما و نویسندگان مقالات ما موافقند. در این مطالعه می‌خواستیم تأیید کنیم که آیا پارامترهای ریتمیک بودن و سینوسی بودن که محاسبه کرده‌ایم صحیح هستند یا خیر. بنابراین با استفاده از ژیروسکوپ با گروه‌های داخلی خود اعتبارسنجی کردیم. دیدیم که این پارامترها مطابقت دارند و از ابتدا، از ویدیوهای فرکانس بالا، بدون فریم ریت بالا، با سرعت ۲۴۰ فریم در ثانیه استفاده کردیم زیرا می‌خواستیم مطمئن شویم که نمی‌توانیم مانند اثر تجزیه و تحلیل عمل کنیم زیرا می‌دانستیم که ضبط ویدیو بیمار مبتلا به لرزش با فریم ریت پایین است. سپس تجزیه و تحلیل شما را به فرکانس‌های مختلف لرزش واقعی گمراه می‌کند. بنابراین ما از ویدیوهای ۲۴۰ فریم در ثانیه استفاده کردیم، اما در نهایت [۰۰:۱۰:۰۰] متوجه شدیم که حتی با ۳۰ فریم در ثانیه وقتی از آن ویدیوها نمونه‌برداری کردیم، هنوز هم تطابق خوبی با ژیروسکوپ نشان می‌داد. بنابراین، ما می‌خواستیم این الگوریتم را با ویدیوهای زیادی، نه از مرکز خودمان، بلکه از ویدیوهایی از سراسر جهان آزمایش کنیم. و ائتلاف دیستونیا از به اشتراک گذاشتن این ویدیوها حمایت زیادی کرد. نه تنها بیماران دیستونی گردنی، بلکه بیماران لرزش اساسی نیز. و اینگونه بود که ما توزیع ریتمیک بودن و سینوسی بودن را در بیماران دیستونی گردنی و لرزش اساسی نشان دادیم. بنابراین اساساً نتیجه، نتیجه اصلی این مطالعه این است که ما توزیع آن لرزش اساسی دیستونی گردنی را از نظر ریتمیک بودن و سینوسی بودن نشان دادیم، که به طور عینی با تجزیه و تحلیل ویدیو اندازه‌گیری شد.

دکتر میترا افشاری: فهمیدی؟ پس تو چیزی رو که [۰۰:۱۱:۰۰] روی مدل‌های حیوانی‌ات اعمال می‌کردی، اساساً روی انسان‌ها هم اعمال کردی.

و شما توانستید یک فرضیه ساده را آزمایش کنید و واقعاً آن فرضیه را تأیید کردید. بنابراین قطعاً یک رویکرد خلاقانه بود. و بنابراین شما به برخی از نتایج مقاله پرداختید. بنابراین حدس می‌زنم همه می‌خواهند بدانند که آیا لرزش‌های دیستونیک در دیستونی گردنی، واقعاً ریتمیک‌تر و سینوسی کمتری دارند؟ و آیا به نظر می‌رسد نتایج شما با آن فرضیه مطابقت دارد؟

دکتر بومسئوک جئون: البته، بله. حرکات سر در دیستونی گردنی بدتر، کمتر ریتمیک و در بسیاری از موارد کمتر سینوسی است. به همین دلیل است که برخی از افراد گروه ما نمی‌خواستند از اصطلاح لرزش دیستونیک استفاده کنند زیرا لرزش‌ها باید ریتمیک و سینوسی باشند. برخی از افراد گروه ما با اصطلاح لرزش دیستونیک در دیستونی گردنی [00:12:00] موافق نبودند، اما برخی از افراد بودند که در دیستونی گردنی حرکاتی داشتند، که دیستونی گردنی داشتند، که کاملاً ریتمیک و سینوسی بود. او در محدوده لرزش اساسی انتخاب کرد که آغاز مشکل بود و باید در آینده حل شود.

دکتر میترا افشاری: فوق‌العاده. و آیا متوجه شدید که دامنه لرزش به طور خاص بر نتایج شما تأثیر گذاشته است؟ فکر می‌کنم این یکی از متغیرهایی بود که شما به طور خاص به آن توجه کردید. می‌توانید آن یافته‌ها را با ما مرور کنید؟

دکتر جونگ هوان شین: بله، بله. این موضوع به دامنه مربوط می‌شد و ما ویدیوهای زیادی داشتیم که آنها را تجزیه و تحلیل کردیم و متوجه شدیم که بیمارانی با دامنه بزرگ وجود دارند. بیمارانی با دامنه کوچک نیز وجود داشتند و متوجه شدیم که این سینوسی بودن و شاخص ریتمیک بودن با دامنه لرزش همبستگی دارند.

[00:13:00] اگر دامنه لرزش زیاد بود، آنها تمایل به ریتمیک و سینوسی بودن داشتند. اما در گروه دامنه پایین‌تر، آنها تمایل به سینوسی بودن و ریتمیک بودن کمتری داشتند. اما محدودیت مطالعه ما این بود که به دلیل استفاده از ویدیوی دو بعدی، نمی‌توانستیم دامنه لرزش را به طور عینی اندازه‌گیری کنیم.

بنابراین فاصله بین سر و دوربین در افراد مختلف متفاوت بود. اگر می‌توانستیم فاصله را کنترل کنیم، شاید می‌توانستیم به طور عینی دامنه را به دست آوریم. اما در این مطالعه نتوانستیم این کار را انجام دهیم. بنابراین ما به طور غیرمستقیم نشان دادیم که دامنه لرزش با شاخص ریتمیک بودن و سینوسی بودن بر اساس مقیاس تترا مرتبط است و دامنه لرزش مبهم از بیمار گرفته می‌شود. اما این موضوع در مطالعه قبلی مورد مطالعه قرار گرفته است، از جمله بسیاری از محققان از جمله دکتر آصف که نشان دادند در واقع [۰۰:۱۴:۰۰] لرزش با سینوسی بودن و ریتمیک بودن لرزش‌ها مرتبط است.

دکتر میترا افشاری: بنابراین، اگرچه در نحوه استخراج داده‌ها محدودیت‌هایی وجود داشت، اما به نظر می‌رسید آنچه شما یافتید با مطالعات قبلی در مورد دامنه لرزش مطابقت دارد. بنابراین قطعاً نکته‌ای وجود دارد. یکی از یافته‌های جالب این بود که در گروه بیماران مبتلا به لرزش اولیه، اگرچه ریتم سینوسی بالاتری وجود داشت که بیشتر نشان دهنده لرزش اساسی بود، اما بین تشخیص مبتنی بر ویدیو و تشخیص بالینی واقعی دقت کمتری وجود داشت. بنابراین دقت تشخیصی در مورد لرزش اولیه حدود ۶۴٪ در مقایسه با حدود ۸۲٪ در مورد لرزش سر ناشی از دیستونی گردن بود. نظر شما در مورد این یافته چیست؟

دکتر بومسئوک جئون: باز هم، دیستونی گردنی حرکات سر با ریتم کمتر و سینوسی کمتری دارد [00:15:00] که بسیار واضح بود و دیستونی گردنی را از سایر اختلالات لرزش متمایز می‌کند. اما برخی از بیماران مبتلا به دیستونی حرکات نسبتاً ریتمیک و سینوسی داشتند که ویژگی‌هایی نزدیک به لرزش اساسی دارد. به همین دلیل است که فقط بر اساس ریتمیک بودن و سینوسی بودن، نمی‌توان ET را به طور قابل اعتمادی از دیستونی گردنی متمایز کرد.

مشکل همین است. مشکل این بوده که آیا بیماران دیستونی گردن می‌توانند حرکات ریتمیک و سینوسی سر داشته باشند که می‌توان آن را لرزش نامید یا خیر.

دکتر میترا افشاری: کاملاً. و این چالشی است که ما را به دلیل انجام این تحقیقات برمی‌گرداند. بنابراین با کنار هم قرار دادن همه اینها، فکر می‌کنید پیام اصلی این تحقیق چیست؟ به نظر می‌رسد لرزش سر [۰۰:۱۶:۰۰] و لرزش ناشی از دیستونی گردن قطعاً همگی در یک طیف قرار دارند، درست است؟ پیام اصلی مطالعه امروز خود را چگونه خلاصه می‌کنید؟

دکتر جونگ هوان شین: خب. همانطور که پروفسور بی.جی اشاره کرد، ما متوجه تنوع در ناهمگونی دیستونی گردنی با لرزش و همچنین در بیمار مبتلا به لرزش اساسی شدیم. فکر می‌کنم این مطالعه این موضوع را در دنیای واقعی نشان می‌دهد، جایی که پدیده‌شناسی بالینی می‌تواند به صورت ذهنی اندازه‌گیری شود و حتی متخصصان هم به سختی می‌توانند در مورد آن به توافق برسند. بنابراین مقاله بسیار جالبی از ایلان لوئیس وجود دارد که با استفاده از ویدیوهای پنج بیمار و از هفت متخصص MDS خواسته است که تشخیص دهند آیا این لرزش اساسی است یا دیستونی تشنجی دیستونیک. و [00:17:00] همه متخصصان این بیماران را با پدیدارشناسی مختلف تشخیص دادند. برخی از متخصصان گفتند که همه این بیماران دیستونی تشنجی هستند و برخی دیگر گفتند که همه آنها بیماران لرزش اساسی هستند. و متخصصان دیگر بین این دو بودند. بنابراین می‌توانیم ببینیم که در دنیای واقعی بسیار دشوار خواهد بود.

حتی اگر تعریف هر پدیده‌شناسی را داشته باشیم، بسیار دشوار خواهد بود. بنابراین فکر می‌کنم در این شرایط، استفاده از معیارهای عینی می‌تواند سرنخ و اشاره‌ای برای حل این بحث‌ها و جنجال‌ها ارائه دهد. بنابراین فکر می‌کنم پرداختن به پدیده‌شناسی خاص تنها بر اساس استفاده از ریتمیک بودن و سینوسی بودن بسیار دشوار خواهد بود. می‌توانیم معیار عینی داشته باشیم، اما با این کار می‌توانیم از نکات بالینی دیگری مانند ترفند حسی یا حالت‌های بدنی در کنار هم استفاده کنیم تا بتوانیم [00:18:00] را برای توصیف بهتر پدیده‌شناسی مطلوب‌تر کنیم. به نظر من، استفاده از جدیدترین فناوری پیشرفته دیجیتال با توصیف علائم می‌تواند از بسیاری جهات بسیار مفید باشد. می‌توانیم توزیعی مانند آنچه در جدول نتایج ما نشان داده شده است، داشته باشیم. و می‌توانیم بحث‌ها را از آنجا شروع کنیم. بنابراین این چیزی است که ما می‌خواستیم از نظر این لرزش به این حوزه پیشنهاد دهیم. یکی از کارهایی که ما در این مطالعه انجام داده‌ایم، که نسبتاً جدید است، استخراج شاخص سینوسی بودن است. شاخص ریتمیک بودن مورد مطالعه قرار گرفته و پارامترهای زیادی در طول سال‌ها توسعه یافته‌اند، اما شاخص سینوسی بودن در این مطالعه به تازگی پیشنهاد شده است. و دلیل اینکه ما توانستیم این کار را انجام دهیم این بود که از تجزیه و تحلیل مبتنی بر ویدیو استفاده کردیم. در واقع توانستیم شکل موج لرزش را داشته باشیم. و به همین دلیل است که توانستیم شاخص سینوسی بودن را استخراج کنیم، که مخفف دو تعریف اساسی لرزش است. باید ریتمیک و سینوسی باشد و با استفاده از فناوری دیجیتال توسعه یافته اخیر، فکر می‌کنم این رویکرد می‌تواند در بسیاری از پدیده‌شناسی‌ها و بخش‌های بحث‌برانگیز دیگر در اختلال حرکتی نیز اعمال شود.

دکتر میترا افشاری: کاملاً. فکر می‌کنم شما این تحلیل‌های مبتنی بر ویدئوی دوبعدی را می‌شناسید، اگرچه بسیار ساده هستند، اما واقعاً ابزار قدرتمندی هستند که می‌توانید هنگام تشخیص به جعبه ابزار خود اضافه کنید و در نهایت بتوانیم دقیق‌ترین تشخیص‌ها را انجام دهیم و درمان‌های هدفمندتر و مؤثرتری را توسعه دهیم. در این تحقیق، شما فقط به نوک بینی نگاه می‌کردید. اما قبلاً به این موضوع اشاره کردید که با نگاه به آینده، می‌توانید به طور بالقوه اقدامات دیگری را حتی از آن ویدیوهای مبتنی بر دوبعدی استخراج کنید. آیا این درست است؟ حرکات یا محورهای [00:20:00] دیگری که شما دارید. این می‌تواند اطلاعات بیشتری برای کمک به تشخیص ارائه دهد. آیا این چیزی است که گروه شما در حال حاضر روی آن کار می‌کند یا به بررسی بالقوه آن در آینده با گروه مطالعه دیستونی فکر می‌کند؟

دکتر جونگ هوان شین: قطعاً. همانطور که اشاره کردیم، ما فقط روی نوک بینی تمرکز کردیم. دلیل اصلی این بود که می‌خواستیم سینوسی بودن و ریتمیک بودن لرزش‌های سر را ببینیم. مدل‌های بسیار دیگری با تجزیه و تحلیل مبتنی بر ویدیو وجود دارند که می‌توانند ویژگی‌های سه‌بعدی سر را مدل‌سازی کرده و از آن برای ارزیابی مواردی مانند زاویه چرخش از نظر شیب سر، چرخش سر و غیره استفاده کنند. بنابراین روش‌های جامع زیادی برای تجزیه و تحلیل لرزش‌های دیستونیک در سر یا حتی در دست وجود دارد. بنابراین ما بسیار علاقه‌مند به پیشبرد این پروژه با استفاده از این رویکردهای جامع هستیم و امیدواریم در آینده [00:21:00] الگوریتم‌های ظریف‌تر و بهتری را در توصیف این پدیده‌شناسی پیچیده توسعه دهیم.

دکتر میترا افشاری: خیلی ممنون دکتر شین، دکتر بی.جی. امروز واقعاً بحث فوق‌العاده‌ای بود. می‌خواهیم از تمام اعضای تیم شما برای همکاری در این پروژه، از تمام اعضای گروه مطالعات دیستونی برای تمام کارهایی که انجام داده‌اید، تشکر کنیم و از شما هم بابت وقتی که با وجود مشغله زیادتان برای گفتگو با ما گذاشتید، سپاسگزاریم. مطمئنم که ارائه روش‌های این تحقیق در این انجمن کار آسانی نیست، اما هر دوی شما کار فوق‌العاده‌ای انجام دادید. پس از شما تشکر می‌کنم و تا دفعه بعد، خداحافظ.

دکتر بومسئوک جئون: خدا حافظ.

دکتر جونگ هوان شین: متشکرم. [00:22:00] [00:23:00]