Haltungsorganisation der Ganginitiierung für die biomechanische Analyse unter Verwendung von Kraftplattformaufzeichnungen

Zusammenfassung

Dieser Artikel beschreibt das Material und die Methode, die entwickelt wurden, um die posturale Organisation der Ganginitiation zu untersuchen. Das Verfahren basiert auf Kraftplattformaufzeichnungen und auf dem direkten Prinzip der Mechanik zur Berechnung der Schwerpunkt- und Druckschwerpunktkinematik.

Zusammenfassung

Die Ganginitiation (GI), die transiente Phase zwischen orthograder Haltung und stationärer Fortbewegung, ist eine funktionelle Aufgabe und ein experimentelles Paradigma, das in der Literatur klassischerweise verwendet wird, um Einblicke in die grundlegenden Haltungsmechanismen zu erhalten, die der Körperbewegung und der Gleichgewichtskontrolle zugrunde liegen. Die Untersuchung des GI hat auch zu einem besseren Verständnis der Physiopathologie von Haltungsstörungen bei älteren und neurologischen Teilnehmern (z. B. Patienten mit Parkinson-Krankheit) beigetragen. Als solches wird anerkannt, dass es wichtige klinische Auswirkungen hat, insbesondere in Bezug auf die Sturzprävention.

Dieses Papier zielt darauf ab, Wissenschaftlern, Klinikern und Hochschulstudenten Informationen über das Material und die Methode zur Verfügung zu stellen, die entwickelt wurden, um die GI-Haltungsorganisation über einen biomechanischen Ansatz zu untersuchen. Die Methode basiert auf Kraftplattformaufzeichnungen und dem direkten Prinzip der Mechanik, um die Kinematik des Schwerpunkts und des Druckschwerpunkts zu berechnen. Die Interaktion zwischen diesen beiden virtuellen Punkten ist ein Schlüsselelement dieser Methode, da sie die Bedingungen der Stabilität und des Ganzkörperverlaufs bestimmt. Das Protokoll sieht vor, dass der Teilnehmer zunächst unbeweglich in aufrechter Haltung steht und bis zum Ende einer mindestens 5 m langen Strecke zu laufen beginnt.

Es wird empfohlen, die GI-Geschwindigkeit (langsam, spontan, schnell) und das Niveau des zeitlichen Drucks zu variieren - der Gang kann so schnell wie möglich nach der Abgabe eines Abfahrtssignals (hoher Zeitdruck) oder wenn sich der Teilnehmer bereit fühlt (niedriger Zeitdruck) eingeleitet werden. Biomechanische Parameter, die mit dieser Methode erhalten werden (z. B. Dauer und Amplitude antizipatorischer Haltungsanpassungen, Schrittlänge/-breite, Leistung und Stabilität), werden definiert und ihre Berechnungsmethode detailliert beschrieben. Darüber hinaus werden typische Werte angegeben, die bei gesunden jungen Erwachsenen erhalten werden. Abschließend werden kritische Schritte, Einschränkungen und Bedeutung der Methode in Bezug auf die alternative Methode (Motion-Capture-System) diskutiert.

Einleitung

Die Ganginitiation (GI), die transiente Phase zwischen orthograder Haltung und stationärer Fortbewegung, ist eine funktionelle Aufgabe und ein experimentelles Paradigma, das in der Literatur klassischerweise verwendet wird, um die posturale Kontrolle während einer komplexen motorischen Aufgabe zu untersuchen, die gleichzeitigen Ganzkörperantrieb und Stabilität erfordert¹. Es ist bekannt, dass Patienten mit neurologischen Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit², Schlaganfall³, progressiver supranukleärer Lähmung⁴ und "höheren Gangstörungen^"5 Schwierigke....

Protokoll

Das unten beschriebene Protokoll folgt der Richtlinie der Ethikkommission für Humanforschung der Université Paris-Saclay. Die Teilnehmer stimmten zu und unterschrieben eine Einverständniserklärung.

1. Teilnehmer

1. Schließen Sie mindestens 15 gesunde junge Erwachsene in das Experiment ein (im Alter von 20 bis 40 Jahren).
   HINWEIS: Diese empfohlene Anzahl von Probanden entspricht dem, was in der Literatur über GI klassisch betrachtet wird.
2. Schließen Sie Teilnehmer mit Gehhilfen, Seh-, Hör- oder orthopädischen Problemen, identifizierten neurologischen Störungen, Demenz, kognitiven Beeinträchtigungen (dh ein....

Ergebnisse

Beschreibung repräsentativer biomechanischer Zeitdiagramme, die während der Ganginitiierung von der Kraftplattform erhalten wurden
Unabhängig von der Höhe des zeitlichen Drucks oder der Anweisung zur GI-Geschwindigkeit geht dem Swing Fersen-off systematisch APA voraus. Diese APA können durch eine Rückwärts- und Schwingbeinseitenverschiebung des Druckschwerpunkts charakterisiert werden (Abbildung 2). Dieser vorausschauende Druckschwerpunkt fördert die Beschleunigung des Sc.......

Diskussion

Das Ziel dieser Arbeit war es, Wissenschaftlern, Klinikern und Studenten Informationen über die Methode (die "globale" Methode) zur Verfügung zu stellen, die in unserem Labor verwendet wird, um die biomechanische Organisation der Ganginitiation (GI) zu untersuchen. Kritische Schritte des Protokolls, Einschränkungen der Methode sowie alternative Methoden und Anwendungen werden im Folgenden erläutert.

Ein kritischer Schritt im Protokoll ist die Erkennung der Timing-Ereignisse des GI (d. H. APA-B.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Kraftplattform(en)	AMTI		Eine große [120 cm x 60 cm] oder zwei kleine [60 cm x 40 cm] Kraftplattform(en)
Python oder Matlab	Python oder MathWorks		Programmiersprache für die Berechnung experimenteller Variablen
Qualisys track manage	Qualisys		Software für die Synchronisation der Kraftplattform(en), die Aufzeichnung und die Online-Visualisierung von biomechanischen Rohspuren (3D-Kräfte und Momente)
Visual3D	C-Motion Inc		Software für die Verarbeitung von biomechanischen Rohspuren (Tiefpassfilterung)