Justifiant appropriées Techniques de capture de mouvement pour l'évaluation de Nordic Walking Gait et Posture chez les personnes âgées

Résumé

Le but était de justifier l'utilisation optimale des techniques de collecte de données pour Nordic marche à pied et à l'analyse de la posture. Capture de mouvement en trois dimensions devrait être utilisé pendant de courte analyse de la durée (ie cycle de marche unique), tandis que accélérométrie devrait être utilisé plus longtemps analyse de la durée (c. -à -cycles répétés) comme une marche de 6 minutes de test.

Résumé

marche nordique (NW) est devenu une forme sûre et simple de l'exercice au cours des dernières années, et dans l'étude de ce schéma de marche, diverses techniques de collecte de données ont été employées, chacune avec positifs et négatifs. L'objectif était de déterminer l'effet de NO sur les anciens démarche adulte et de la posture et de déterminer l'utilisation optimale des différents systèmes de collecte de données à la fois à court et à long analyse de durée. Gait et la posture pendant NW et la marche normale ont été évalués dans 17 adultes en bonne santé âgés (âge: 69 ± 7,3). Les participants ont effectué deux essais de 6 Tests Minute Walk (6MWT) (1 avec pôles (WP) et 1 sans bâtons (NP)) et 6 essais d'une promenade 5m (3 WP et 3 NP). Motion a été enregistrée à l'aide de deux systèmes, un système de accélérométrie 6 capteurs et un système de capture de mouvement en 3 dimensions 8-caméra, afin de quantifier spatio-temporelle, cinématique, et les paramètres cinétiques.

Avec les deux systèmes, les participants ont démontré une augmentation longueur de la foulée et le double support et dimied vitesse de marche et la cadence WP par rapport à NP (p <0,05). WP En outre, avec la capture de mouvement, plus grand temps de support unique a été trouvé (p <0,05). Avec la capture 3-D, plus petite génération et des moments de force la puissance de la hanche ont été trouvés au contact du talon et de pré-swing, ainsi que plus faible absorption de puissance du genou lors du contact du talon, pré-swing, et le terminal oscillant WP par rapport à NP, lorsqu'il a évalué plus d'un le cycle (p <0,05). En outre, WP a donné plus petits moments de force au contact du talon et le swing de terminal avec de plus grands moments à mi-position d'un cycle de marche (p <0,05). Aucun changement n'a été trouvé pour la posture.

NW semble approprié pour la promotion d'un schéma de marche normale chez les personnes âgées. Capture de mouvement en trois dimensions devrait être principalement utilisé lors de l' analyse de la marche de courte durée (ie cycle de marche unique), tandis que accélérométrie systèmes devraient être principalement utilisés dans les cas nécessitant plus l' analyse de la durée comme lors de la 6MWT.

Introduction

Marche nordique (NW) est considérée comme une forme simple et sûre de la marche de santé en utilisant des poteaux spécialement conçus ^1. Il est suggéré que les pôles offrent plus de stabilité, améliorer la posture, et de réduire le stress articulaire des membres inférieurs. Toutefois, des preuves limitées ou contradictoires existe en ce qui concerne le chargement des articulations et l'alignement postural. D'une part, Schwameder et al. ^2, Willson et al. ^3, et Koizumi et al. ⁴ Les améliorations du rapport dans les mesures cinématiques et / ou des réductions de réaction du sol, la compression, et les forces de cisaillement avec leurs études pôle de marche. D'autre part, la baisse des mesures cinématiques et augmentation de la charge conjointe en termes de freinage / forces et des moments de force de propulsion ont été rapportés par Hansen et al. ^5, Stief et al. ^6, et Hagen et al. ⁷ , tandis que pôle marche. En outre, les demandes d'amélioration de l'alignement postural semblent avoir entirel disparuy non pris en charge par la recherche scientifique sur ce point.

Comme pour les résultats contradictoires trouvés avec des motifs de la marche, les différentes méthodes et de l'équipement ont été utilisés dans cette ligne de recherche aussi bien. Plusieurs études ont utilisé des systèmes de mouvement en 3 dimensions capture ^4,6 et caméras vidéo numériques ^2,5, toutes avec plaques de force incorporés dans le système, afin d'évaluer adéquatement la démarche. Bien plus, d' autres études ont eu recours à d' autres moyens d'évaluer la démarche de polarisation nordique y compris l' utilisation de electrogoniometry ^7, électromyographie (EMG) ^8, et des jauges de contrainte montées sur des poteaux ^2,9. Avec la technique utilisée dans ce protocole, il présente l'avantage spécifique d'être en mesure de démontrer une représentation plus appropriée (cycles ie répétés de la marche) de Nordic poling allure d'un individu par rapport aux techniques alternatives qui se sont concentrées davantage sur de courtes durées et des cycles de démarche unique. En outre, cette méthode utiliseaccélérométrie, un outil valide, ce qui à ce point a été peu utilisé dans la recherche de la marche nordique. Selon l'objectif des projets de recherche individuels, l'application de ce protocole peut être approprié pour les situations décrites dans ce protocole, en particulier à court et à long démarche de durée. Il est important de noter que la capture et l' accélérométrie mouvement sont adaptés pour obtenir une variété de caractéristiques de la démarche , notamment: spatio-temporelle (par exemple la foulée la longueur, la vitesse de marche, etc.), cinématique (par exemple , l' amplitude du mouvement), et cinétique (par exemple forces , sorties de puissance, etc.) paramètres.

Et en dépit de l'utilisation de ces diverses pièces d'équipement, de courte durée seulement des événements de la marche (ie cycle de démarche unique) ont été évalués, ce qui laisse des questions en ce qui concerne l'évaluation de la meilleure démarche plus longue durée (c. -à -cycles de démarche répétées). Par conséquent, la justification de la mise au point et l'utilisation de cette technique est basée sur la importance de façonner une image complète de Nordic poling démarche.

Le but de cette étude était double. Tout d'abord, l'objectif principal est de déterminer et de justifier l'utilisation des deux systèmes d'accélérométrie et de systèmes de capture de mouvement en 3 dimensions dans l'évaluation de la marche et de la posture sur les deux courtes et longues durées. Secondairement, l'objectif est de déterminer l'effet global des bâtons de marche nordique sur les modèles de la démarche, y compris des mesures spatio-temporelles et cinétiques ainsi que l'alignement postural des personnes âgées. À ce jour, peu de recherches ont porté sur des adultes plus âgés NW et de ce qui a été publié, la fonction (c. -à- force, l' équilibre, la flexibilité) a représenté les principales variables de résultats. Par conséquent, les connaissances concernant le rôle des bâtons de marche sur les variables de la marche mesurables est nécessaire et peut donner un aperçu sur la façon dont les pôles peuvent jouer dans nos modèles de démarche que nous vieillissons.

Protocole

Cette étude a été réalisée en conformité avec les lignes directrices du Comité d'éthique de la recherche de l'Université d'Ottawa.

Procédure 1. Screening

1. Fournir montrent de côté des présentations à des groupes de la région de marche locales et recrutement de poste affiches dans les centres communautaires et les établissements publics afin de recruter un groupe d'adultes actifs âgés vivant dans la communauté.
2. Lors de la visite initiale, d' abord saluer les participants, présentez - les au laboratoire, et de leur fournir le temps de se transformer en une tenue appropriée (c. -à- shorts, t-shirt et chaussures de course). Une fois prêt, fournir à chaque participant une description en profondeur l'étude, obtenir le consentement éclairé écrit et écran chaque individu pour l'admissibilité à l'étude à l'aide de divers questionnaires.
   NOTE: Les critères d'inclusion comprend: 55-80 ans, novice à la marche nordique (NW), pas de troubles neurologiques, des troubles cognitifs pas, pas de conditions cardiaques, aucune blessure ou une chirurgie démarche affectant antérieure et supérieuremouvement des extrémités, et la capacité de marcher sans aide.
   1. Demandez au participant de compléter une santé générale et physique Questionnaire d'activité et de l'aptitude à l'activité physique Questionnaire (Q-AAP) afin de confirmer l'âge, le niveau d'activité, les conditions neurologiques existantes, et d'évaluer brièvement la santé cardiaque.
   2. Ensuite, demandez - leur de remplir une stabilité posturale auto-déclarée et les chutes questionnaire (adapté de Ashburn et al. ¹⁰⁾ pour déterminer la prévalence de l' automne, le cas échéant. Enfin, remplissez le Montreal Cognitive Assessment (MOCA) à chaque sujet afin de contrôler la déficience cognitive légère ^11, constituant un score minimum de 26 sur 30.

2. Pole Set-up et Nordic Walking Instruction

1. Fournir à chaque participant avec un ensemble de pôles, et les instruire sur la façon de régler les pôles à une longueur optimale par rapport à leur hauteur. Assurez-vous que le réglage correspond à environ 65% de la hauteur du corps de l'individu.
   1. Fournir à chaque participant avec les instructions suivantes relatives à l'ajustement de la perche. Demandez aux participants de se tenir debout, ont les participants placent la pointe poteau en face des orteils, demandez aux participants de placer le coude et l'avant-bras à côté du corps, et demander aux participants d'allonger les pôles de sorte que le coude forme un approximatif de 90 ° l'angle en regard du corps. Enfin, serrer les pôles et l'angle des pointes de bottes en arrière.
2. Demander au participant les 4 étapes de base suivantes afin de réduire la quantité d'informations à traiter et à assurer une compréhension approfondie de la technique ^12. Allot environ 30 min pour l'instruction et la pratique ultérieure de la technique.
   REMARQUE: les instructions de marche nordique sont à fournir par un marche nordique instructeur certifié.
   1. Avant de fixer les bracelets, demander au participant de placer leurs poteaux derrière le bas du dos etse tenir droit. Demandez aux participants de se tenir avec leur poitrine haute et les épaules détendues.
      NOTE: Expliquez aux participants que cela est fait pour acquérir une compréhension de la posture verticale du corps nécessaire pour la marche nordique.
   2. Demandez à chaque participant fixer les bracelets, placez les pointes polaires derrière eux, et se détendre leurs armes à leurs côtés. Tout en gardant leurs mains ouvertes (c. -à ne pas saisir les poignées), demander au sujet de commencer à marcher avec le balancement des bras minimal pour environ 100 m.
      NOTE: A ce stade, les pôles sont tout simplement à la traîne du participant.
   3. Tout en gardant les mains ouvertes et en faisant glisser les pôles derrière eux, demander au participant de commencer à marcher plus vite. Demandez aux participants de visualiser apportant leur main comme s'ils sont sur le point de serrer la main de quelqu'un.
      NOTE: A ce stade, explique que le but est de promouvoir les actions naturelles réciproques et rythmiques des bras et des jambes pendant la marche.
   4. Finalement,comme le bras pivote vers l'avant, avoir le participant saisit doucement la poignée et appliquer une force contre le sol. Avec chaque bras oscillant, d'instruire l'individu à soulever légèrement les pôles du sol et fermement les planter à chaque foulée subséquente.
      NOTE: A ce stade, expliquent que les aides à la force appliquée dans la progression de la démarche et offre une résistance à la musculature du haut du corps.

3. Collecte de données et protocole de test

1. En utilisant une mesure standard de bande, échelle de poids, et de l'étrier, de prendre des mesures anthropométriques du participant, y compris la hauteur, le poids, inter-ASIS distance, à gauche et les longueurs de jambe droite, la largeur des genoux, des largeurs de la cheville, les compensations de l'épaule, la largeur des coudes, des largeurs de poignet, et épaisseurs de main.
   1. Au moyen d' un ruban à mesurer, mesurer chaque longueur de la jambe lorsque la distance à l'axe antéro-épine iliaque (SISA) au centre de la malléole interne, ainsi que la distance entre l'épine iliaque antéro gauche et à droite ( à savoir </ Em> distance inter-ASIS).
      1. Ensuite, mesurer la largeur de chaque joint à l' aide d' un pied à coulisse en trouvant la distance entre les proéminences osseuses (par exemple les condyles) de chaque articulation. Enfin, mesurer la hauteur et le poids du participant en utilisant un ruban à mesurer standard et échelle, respectivement.
2. Afin d'évaluer les modèles de démarche (par exemple , les mesures spatio-temporelles) et l' alignement postural sur une longue période de temps, utiliser un système de accélérométrie pour la collecte de données au cours de la marche de 6 minutes Test (6MWT), qui est un test valide et approprié dans l'évaluation adulte âgé d'endurance physique ^13.
   1. Pour le système de accélérométrie, veiller à ce qu'il est composé d'au moins 6 capteurs, chacun avec des accéléromètres et des gyroscopes intégrés à eux afin de mesurer à la fois l'accélération (g) et la vitesse angulaire (deg / sec) de chaque segment spécifique du corps.
      1. Avant le placement sur le participant, veiller à ce que tous les capteurs are solidement amarré à la station d'accueil du système afin de les synchroniser et calibrer le système, et , finalement , le relais des mesures de données précises ^14.
   2. Fixez les capteurs utilisant crochet et boucle sangles réglables, fixer les capteurs au poignets, chevilles, rachis lombaire (L5) et du tronc et de recueillir à un taux d'un minimum de 100 Hz d'échantillonnage.
      1. Lors du placement des capteurs, veiller à ce qu'elles soient orientées selon les lignes directrices du système. Positionner les capteurs de la cheville en avant. Positionner les capteurs de poignet en arrière (lorsqu'il est en position anatomique). Positionner le capteur de tronc au-dessus du sternum, et positionner le capteur L5 directement à l'L5 vertèbres.
         REMARQUE: Les données cinématiques sont transmises sans fil à partir de ces capteurs à un point d'accès qui est utilisé à la fois avec précision la transmission des données synchronisées.
   3. Monter le participant avec les 6 capteurs et leur demander d'effectuer deux essais du 6MWT, une avec des poteaux et des one sans. assigner au hasard ces deux essais pour contrôler les effets de la commande.
   4. Demandez aux participants de marcher en arrière le long d'un 25 m allée à une vitesse d'auto-sélectionné pour le 6MWT, à la fois avec et sans poteaux. A ce moment, veillez à cliquer sur "Démarrer" pour commencer la collecte de données avec le système d'accélérométrie.
      NOTE: Au cours des essais de pôles, fournir des instructions aux participants de mettre en œuvre leur instruction de polarisation.
3. Enfin, évaluer courts événements durée de la marche à l'aide d'un système de capture de mouvement en 3 dimensions la collecte à un minimum de 100 Hz, avec deux plaques de force intégrés dans la voie. Synchroniser les plates-formes de force avec le système de capture de mouvement, veiller à ce que les plates-formes de force sont mis à zéro pour éviter le bruit dans les données, et veiller à ce qu'ils recueillent à un taux d'échantillonnage suffisant, par exemple 1000 Hz.
   1. Synchroniser les plaques du système de capture de mouvement de force d'abord en les reliant à l'ordinateur via les fils fournissentd de la société. Deuxièmement, directement dans le logiciel du système de capture de mouvement, il est impératif de "ajouter" les plaques au volume de capture de force en saisissant les dimensions, les sensibilités, les taux d'échantillonnage, ainsi que toute autre information requise pour le système.
   2. Veiller à ce que les plaques de force ont été «remis à zéro». Pour ce faire, en deux étapes: 1) un clic droit sur chaque plaque de force dans le logiciel et sélectionnez «Zéro force de plaque» et 2) appuyez sur le bouton «zéro» qui est directement sur la zone d'acquisition de données des plaques de force.
      REMARQUE: Assurez-vous que le système de capture de mouvement recueille de l'information en temps réel à la fois les jambes gauche et droite de grèves à pied sur chaque plate-forme de force et permet une analyse spatio-temporelle, cinématique et cinétique.
4. Procéder à un étalonnage dynamique du système (visant à définir le volume de capture qui doit être utilisé lors de la collecte de données). Pour ce faire, une baguette 3-marqueur d'une manière contrôlée par le capture l'espace. Ensuite , effectuer un étalonnage statique du système pour définir le système de coordonnées global (c. -à- point de 0, 0, 0 (x, y, z référence) en plaçant un L-cadre 4-marqueur à celui spécifié point de référence et sélectionnez «Volume Set 'dans le logiciel de l'ordinateur.
   NOTE: L'étalonnage dynamique aide ultérieurement dans la reconstruction de la position en 3 dimensions de 39 marqueurs réfléchissants utilisés pour ce modèle.
   1. Monter le participant avec les 39 marqueurs réfléchissants, les attacher avec du ruban adhésif double face et en les plaçant sur des repères spécifiques anatomiques, notamment: deuxième métatarsiens, malléoles latérale, calcanei, gauche et droite à mi-tige, condyle fémoral latéral, gauche et droite mi-cuisse , ASIS, SIEP, T10, C7, de retour, de la clavicule, du sternum, acromion, à mi-humérus, epicondyles latérales gauche et à droite, à gauche et à droite à mi-avant-bras, les poignets médial et latéral, deuxième métacarpiens, tête antéro-latérale, et postéro-latéral tête.
   2. Demander au participant alorseffectuer 6 essais de 5 m à pied à travers le volume de capture de systèmes, trois avec des bâtons et trois sans. attribuer aléatoirement ces essais au contrôle de l'effet de l'ordre et de fournir la même instruction que par l'6MWT.

4. Les données et l' analyse statistique ¹⁴

1. Lors de l'analyse de l'6MWT, enlever tous les tours au cours du procès, afin de rendre compte de la marche strictement l'état d'équilibre Après avoir enlevé les tours, utiliser le logiciel du système pour extraire les mesures spatio-temporelles, plage de tronc de mouvement (ROM) dans tous les lieux, et vitesses de tronc dans tous les plans.
   NOTE: Ceci est fait automatiquement lors de ce protocole grâce à des algorithmes utilisés par le système lui - même ^14. Les étapes consistant à extraire les variables dépendantes nécessaires dans ce système sont listés ci-dessous.
   1. Utilisation du logiciel du système d'accélérométrie, cliquez d'abord sur 'Data Monitor', sélectionnez les essais horodatés appropriés qui ont été collectées, cliquez droit sur le trEIAA, et sélectionnez «Convertir au format CSV. Après avoir fait cela, ouvrez le fichier CSV et veiller à ce que les données de tous les 6 capteurs ont été exportés pour une analyse ultérieure.
   2. Ensuite, sélectionnez le procès à nouveau et cliquez sur "Exporter au format PDF. Observer le système génère un rapport PDF avec un certain nombre de variables. De là, extraire les variables qui sont souhaitées pour l'étude, dans ce cas, des mesures spatio-temporelles et cinématiques.
2. Pour la capture de mouvement en 3 dimensions, filtrer tous les essais en utilisant un quatrième ordre zéro lag filtre Butterworth pour les appareils analogiques avec une fréquence de coupure de 10 Hz ainsi qu'un filtre Woltring les trajectoires des marqueurs avec une MSE 15 mm valeur prédite. Pour ce faire, fixer les options de filtrage "Butterworth et Woltring 'à la conduite des opérations dans le logiciel du système, sélectionnez les fréquences de coupure susmentionnées et les valeurs MSE, et cliquez sur" Exécuter ".
   1. Ajouter une opération de «Exporter vers un fichier ASCII 'au pipeline des opérations au seinle système et sélectionner "Exécuter". Enregistrer la feuille de calcul ASCII nouvellement exporté (feuille de calcul) à l'ordinateur.
   2. Ouvrez les fichiers ASCII exportés et dans chaque fichier, recherchez les sorties de puissance et des moments de force (c. -à- cinétique) pour chacune des articulations des membres inférieurs, y compris la cheville, du genou et de la hanche.
      NOTE: Utilisation des fonctions minimales et maximales au sein de la feuille de calcul, calculer les crêtes supérieures et inférieures correspondant aux différentes phases d'un cycle unique de la démarche (par exemple A1, K1, H1, etc.) tel que décrit par Winter ^14.
   3. Ensuite, extraire les mesures spatio-temporelles en utilisant le logiciel de système spécifique, qui, dans ce cas, est calculé automatiquement grâce à des algorithmes du système et de mesures anthropométriques. Pour extraire les variables spécifiques, d'abord importer le procès souhaité dans le logiciel du système, sélectionnez «Événements», et cliquez sur la variable souhaitée pour obtenir la moyenne variable à partir de chaque essai.
3. Lnfin, en utilisant les fichiers ASCII, localiser les trajectoires pour le marqueur C7 ainsi que les marqueurs sacraux / pelviens. L'utilisation de ces trajectoires, calculer l'alignement postural que le différentiel entre ces marqueurs et les trajectoires dans les deux directions médio-latérale et antéro-postérieur.
4. Ouvrez le logiciel statistique et importer le procès spécifique. Tout d'abord, en utilisant le test de Shapiro-Wilks pour la normalité, assurer si les données sont normalement distribuées.
   1. Pour comparer avec et sans bâtons, l'utilisation jumelé tests t lorsque les données sont normalement distribués et Wilcoxon Rank Tests lorsqu'il est décalé. Utilisez plusieurs procédures de comparaisons par paires Holm-Sidak lorsque cela est nécessaire. Le niveau de signification est fixé à p <0,05.

Résultats

Paramètres Gait spatio-temporelle

Lors de la marche avec des bâtons de marche nordique et évalués en utilisant des plaques de capture et de force mouvement, longueur de la foulée (p <0,01), double temps de support (p <0,001), et le temps de support unique (p <0,001) sont tous sensiblement plus longue par rapport à la marche sans bâtons . En outre, la vitesse démarche (p <0,05) est significativement plus lente et la...

Discussion

L'importance de maintenir la cohérence en termes d'utilisation de pôle est critique dans ce protocole. En particulier, les mesures appropriées pour la technique de polarisation appropriée ainsi que pôle approprié mis en place sont importants pour maintenir la cohérence entre les différentes études. Par conséquent, les directives et les instructions d'une organisation spécifique de la marche nordique doivent être respectées pour les protocoles de ce genre. En outre , et en particulier lors de l' utilisati...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Bâtons de marche nordique	Nordixx Canada	Nordixx Global Traveler ou Walker	Des bâtons alternatifs peuvent être utilisés
Système d’accélérométrie APDM	APDM	Opal	Des systèmes alternatifs peuvent être utilisés
Système de capture de mouvement Vicon	Vicon		Des systèmes alternatifs peuvent être utilisés
Plates-formes de force Kistler	Kistler		Des plates-formes alternatives peuvent être utilisées
Vicon Nexus & Polygone	Vicon		Utilisé dans l’analyse de données
Marqueurs réfléchissants de 14 mm	Vicon		Le nombre de marqueurs dépend du modèle
Ruban à mesurer
Échelle
de poids Pied à