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Bewertung der Posturalen Kontrolle und der Muskelaktivierung unterextremer Art bei Personen mit c...
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JoVE Journal Neuroscience
Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability

Bewertung der Posturalen Kontrolle und der Muskelaktivierung unterextremer Art bei Personen mit chronischer Knöchelinstabilität

Full Text
8,984 Views
07:52 min
September 18, 2020

DOI: 10.3791/61592-v

Lulu Yin1, Zhangqi Lai2, Xiaoyue Hu2, Kun Liu3, Lin Wang2

1Department of Critical Care Medicine, Shanghai Tenth People's Hospital, School of Medicine,Tongji University, 2School of Kinesiology,Shanghai University of Sport, 3Department of Rehabilitation Medicine,Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People's Hospital

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study evaluates the coordination of visual, somatosensory, and vestibular systems alongside muscle activation using computerized dynamic posturography and surface electromyography in individuals with chronic ankle instability (CAI). The method investigates postural stability and could potentially extend to other neurologic and musculoskeletal disorders.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuromuscular Control
  • Postural Stability
  • Chronic Ankle Instability

Background

  • Chronic ankle instability leads to postural control deficiencies.
  • Delayed muscle activation can affect stability.
  • This study uses advanced techniques to analyze these issues.

Purpose of Study

  • To evaluate sensory system coordination and muscle activation for maintaining stability in individuals with CAI.
  • To develop a comprehensive method for assessing postural stability.
  • To explore potential applications in other conditions affecting stability.

Methods Used

  • Computerized dynamic posturography (CDP) and surface electromyography (EMG) were used.
  • The study involved participants with chronic ankle instability.
  • Key tests included sensory organization, motor control, and unilateral stance tests.
  • Calibration and setup of the CDP and EMG systems were detailed.
  • Data was processed with specific filters and parameters for analysis.

Main Results

  • Participants exhibited varying levels of stability and reaction times when compared to normative data.
  • Coordination of sensory systems was assessed, with reliance on the ankle strategy for maintaining stability.
  • Some abnormal responses were noted, indicating unilateral orthopedic issues.

Conclusions

  • This study provides insights into the neuromuscular control mechanisms in CAI.
  • The methods could be adapted to investigate other disorders affecting postural stability.
  • Findings emphasize the importance of coordination among sensory systems for balance.

Frequently Asked Questions

What advantages does computerized dynamic posturography offer?
CDP allows for precise analysis of postural stability and sensory coordination in various conditions, including CAI.
How is the main biological model implemented?
Participants with chronic ankle instability undergo a series of balance and coordination tests using CDP and EMG systems.
What types of data or outcomes are obtained?
Data related to muscle activation, reaction times, and sensory system coordination are measured and analyzed.
How can the method be applied to other conditions?
The approach can be adapted to study postural stability in various neurologic or musculoskeletal disorders.
What are the key limitations of this study?
Results may vary based on participant demographics and the specific parameters set during testing.
What types of tests are performed during the study?
Key tests include the sensory organization test, motor control test, and limits of stability assessments.

Personen mit chronischer Knöchelinstabilität (CAI) zeigen Haltungskontrollmangel und verzögerte Muskelaktivierung der unteren Extremitäten. Die computergestützte dynamische Posturographie in Kombination mit der Oberflächenelektromyographie liefert Einblicke in die Koordination der visuellen, somatosensorischen und vestibulären Systeme mit Muskelaktivierungsregulation, um die Haltungsstabilität bei Personen mit CAI aufrechtzuerhalten.

Dieses Protokoll stellt einen neuartigen Ansatz zur Bewertung der Koordination der visuellen Somata-Sensor- und Vestibulären Systeme und der damit verbundenen Muskelaktivierung dar, die erforderlich ist, um die Haltungsstabilität aufrechtzuerhalten. Diese Technik kann verwendet werden, um eine umfassende Untersuchung der neuromuskulären Kontrolle für chronische Knöchelinstabilität durch die Kombination von computergestützter dynamischer Posturographie und damit verbundener Muskelaktivität durchzuführen. Diese Methode könnte auch verwendet werden, um Haltungsstabilität und damit verbundene Muskelaktivität in anderen Bedingungen wie neurologischen oder Muskel-Skelett-Systemstörungen zu erkunden.

Bevor Sie mit einer Analyse beginnen, schalten Sie das CDP-System ein und führen Sie eine Selbstkalibrierung aus, um zu bestätigen, dass das Gerät mit einer Abtastfrequenz von 100 Hertz arbeitet. Doppelklicken Sie in der Software auf Balance Manager System, Clinical Module und New Patient. Geben Sie den Teilnehmernamen, die Größe, die ID, das Gewicht und das Alter ein, und wählen Sie Bewertung, Sensorischer Organisationstest, Motorsteuerungstest, Anpassungstest, Stabilitätsgrenzen und einseitige Haltung aus.

Schalten Sie das EMG-Oberflächensystem ein und doppelklicken Sie auf das EMG-Motion-Tools-Symbol. Geben Sie die Triggersignale an und richten Sie die Teilnehmer-ID ein. Und legen Sie eine drahtlose Elektrode auf den Bauch jedes zu messenden unteren Extremitätsmuskels. Verwenden Sie dann die Synchronisationsleitung, um das Oberflächen-EMG-System mit dem CDP-System zu verbinden, und passen Sie die EMG-Oberflächenkamera an, um die Signalanzeige des CDP-Systems zu erfassen.

Wenn beide Systeme bereit sind, verwenden Sie einen Sicherheitsgurt, um den Teilnehmer an der Stützleiste zu fixieren, und richten Sie die nackten Füße des Teilnehmers sorgfältig an den Kraftplatten aus, sodass der Teilnehmer der visuellen Umgebung zugewandt ist. Deaktivieren Sie dann den in den visuellen Surround eingebetteten Bildschirm. Um einen sensorischen Organisationstest durchzuführen, weisen Sie den Teilnehmer an, mit seinem Schwerpunkt so stabil wie möglich aufrecht zu stehen und den Teilnehmer jeden Test dreimal für 20 Sekunden pro Test unter jeder in der Tabelle angegebenen Bedingung absolvieren zu lassen.

Für eine einseitige Haltungsanalyse weisen Sie den Teilnehmer an, die Hände mit offenen Augen auf die vordere überlegene Iliac-Wirbelsäule zu legen und die instabile Knöchelseite als Stützbein zu betrachten. Lassen Sie den Teilnehmer das Kniegelenk seines nicht stützenden Beins um ca. 30 Grad ausstrecken und beugen, während er 10 Sekunden lang stabil steht. Lassen Sie den Teilnehmer nach dem dritten Versuch die gleiche Messung mit geschlossenen Augen wiederholen.

Für eine Grenze des Stabilitätstests weisen Sie den Teilnehmer an, seinen Schwerpunkt im zentralen Bereich zu halten, bis er einen Klingelton hört, an dem der Teilnehmer seinen Körper anlehnen und seinen Schwerpunkt schnell in eine von acht Richtungen im Bildschirm für 10 Sekunden verschieben sollte. Um einen Motorsteuerungstest durchzuführen, weisen Sie den Teilnehmer an, seine Körperstabilität als Reaktion auf das unerwartete Abrutschen der Kraftplatten wiederherzustellen. Um einen Anpassungstest durchzuführen, weisen Sie den Teilnehmer an, seine Körperstabilität wiederherzustellen, indem Sie die Zehen als Reaktion auf fünf aufeinander folgende unerwartete Drehungen mit einer Geschwindigkeit von 20 Grad pro Sekunde nach oben oder unten richten.

Wenn alle Tests im Verarbeitungsfenster der Oberflächen-EMG-Software abgeschlossen sind, importieren Sie die CD3-Datei der EMG-Rohdaten und die MP4-Datei des Lichtvideos. Legen Sie bei den Verarbeitungs-Pipeline-Operationen den Butterworth-Filter mit Tiefpass auf 450 Hertz und eine Reihenfolge von zwei, den Hochpass auf 20 Hertz mit der Reihenfolge zwei, den Kerbfilter auf 50 Hertz und das wurzelmittlere quadratische Glättungsfenster auf 100 Millisekunden fest. Legen Sie auf der Registerkarte "Ereignisse generieren" fest, dass alle Kanäle für mindestens 50 Millisekunden über fünf X-Baseline-Rauschstandardabweichungen hinausgehen, und alle Kanäle fallen unter fünf X-Standardabweichungen über die Baseline für mindestens 50 Millisekunden, um den Muskel abzuschalten.

Wählen Sie dann auf der Registerkarte Parameter generieren die integrale Elektromyographie, das Wurzelmittelquadrat, die mittlere Leistungsfrequenz, die mittlere Frequenz aus. In dieser Analyse konnte der Teilnehmer, wie durch die grünen Balken angegeben, seine drei Sinnessysteme besser koordinieren und effektiver reagieren als sein Alter mit dem normativen Kontrapunkt im Datensatz. Mit ihren Vision, Propriozeption, und Vestibül sensorische Empfindungen, um das Gleichgewicht während der gesamten sensorischen Analyse zu halten.

Der Teilnehmer setzte vor allem auf die Knöchelstrategie und ihre Fähigkeit, die Haltungsstabilität aufrechtzuerhalten. Der totale Schwung zwischen dem linken und rechten Beinen war normal, sowohl wenn die Augen des Teilnehmers offen waren, als auch wenn sie geschlossen waren. Der Teilnehmer zeigte eine verzögerte Reaktionszeit zwischen dem Senden des Bewegungssignals und dem Beginn der Körperbewegung, aber eine normale Bewegungsgeschwindigkeit.

Bei den vorderen und rechten Endpunktexkursionen erreichte der Bewegungsabstand des Schwerpunkts nicht den normalen Bereich. Der maximale Abstand der Schwerpunktbewegung war jedoch normal. Der Teilnehmer zeigte eine normale Gewichtsverteilung, aber eine ungewöhnliche Rückwärtsverschiebungsreaktion, die auf eine einseitige orthopädische Verletzung hindeutet.

Darüber hinaus war die Erhöhung der Amplitudenskalierung zweibeinige symmetrisch in Bezug auf die Amplituden des Kraftplattenrutschens, und der Sway Energy Score war normal. Achten Sie darauf, das Alter, die Höhe und das Gewicht des Teilnehmers genau einzugeben und die Fußpositionen korrekt auszurichten, da diese Parameter die Position des CDP bestimmen und die Haltungsanalyse beeinflussen.

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Neurowissenschaften Ausgabe 163 Haltungskontrolle Muskelaktivierung Chronische Knöchelinstabilität Computerisierte dynamische Posturographie Oberflächenelektromyographie Synchronisation

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