Un essai d’arrachement instrumenté pour caractériser les réponses posturales

Résumé

Atteinte des réflexes posturaux, appelé instabilité posturale, est difficile à quantifier. Évaluations cliniques tels que l’essai de traction souffrent de problèmes avec fiabilité et mise à l’échelle. Nous présentons ici une version instrumentée de l’essai de traction pour caractériser objectivement réponses posturales.

Résumé

Atteinte des réflexes posturaux, appelé instabilité posturale, est un déficit commun et invalidant de la maladie de Parkinson. Afin d’évaluer les réflexes posturaux, cliniciens emploient généralement l’essai de traction à réponses correctives grade à une perturbation en arrière au niveau des épaules. Cependant, l’essai de traction est sujette à des problèmes avec la fiabilité et la mise à l’échelle (score/4). Nous présentons ici une version instrumentée de l’essai de traction pour quantifier plus précisément les réponses posturales. Semblable à l’essai clinique, les tire est administrés manuellement sauf force de traction est également enregistrée. Les déplacements du tronc et des pieds sont capturés par un système de suivi de mouvement semi-portatifs. Données brutes représentent la distance parcourue (en unités de millimètre), ce qui analyse et interprétation ultérieure de l’intuitif. L’essai de traction instrumenté détecte également les variabilités confond influant sur administration de test de traction, comme force de traction, ainsi identifier et quantifier les potentiel qui peuvent être expliquées par des techniques statistiques. L’essai de traction instrumenté pourrait s’appliquer dans études cherchant à capturer des anomalies tôt dans les réponses posturales, suivre l’instabilité posturale dans le temps et détecter les réponses au traitement.

Introduction

Réflexes posturaux agissent pour maintenir l’équilibre et la posture verticale en réponse aux perturbations¹. Altération de ces réponses posturales dans des affections comme la maladie de Parkinson se traduit par une instabilité posturale, et communément mène à la tombe, réduit la confiance à pied et diminue la qualité de vie,^2,3,⁴. En pratique clinique, les réflexes posturaux sont généralement évalués avec l’essai de traction, où un examinateur vigoureusement tire le patient vers l’arrière au niveau des épaules et grades visuellement la réaction de^{6,5,7, 8}. instabilité posturale est habituellement marquée à l’aide de l’Unified Parkinson maladie Rating Scale (UPDRS) (0 - normal à 4 - grave), publié par la société de trouble pour le mouvement International⁵. Cette méthode a été largement utilisée dans l’évaluation des personnes atteintes de la maladie de Parkinson, mais souffre de manque de fiabilité et très limitée mise à l’échelle (score/4)^6,7,9. Résultats de tests de traction souvent ne concordent pas avec les résultats cliniques importants tels que les chutes et la notation basé sur des entiers manque de sensibilité pour détecter des changements posturaux fine^10,11.

Laboratoire de mesures objectives d’offrir des informations précises sur la nature de la réponse de balance en quantifiant la cinétique (par exemple, le centre de pression), cinématique (p. ex., en collaboration avec déplacement de goniométrie/limb) et neurophysiologiques (p. ex., muscle points de terminaison de recrutement)¹². Ces méthodes peuvent identifier les anomalies avant l’instabilité posturale est cliniquement évidente et suivre l’évolution au fil du temps, y compris les réponses au traitement^13,14.

Outils pour quantifier l’instabilité posturale

Les techniques conventionnelles de posturographie dynamique emploient couramment plates-formes mobiles. Des réponses posturales qui en résultent sont quantifiés en utilisant une combinaison de posturographie, électromyographie (EMG) et accélérométrie^12,15,16. Toutefois, les réponses de bas en haut des perturbations de la plateforme - qui évoquent une réponse comme glisser sur un sol humide, sont fondamentalement différents des réponses posturales descendante de l’essai de traction clinique - comme peut se produire lorsque étant heurté dans une foule. Des preuves nouvelles suggèrent des perturbations du tronc donnent différentes caractéristiques posturales à celles des plates-formes^17,18,19en mouvement. En conséquence, d’autres ont essayé des perturbations du tronc en laboratoire au moyen de techniques complexes, y compris les moteurs, poulies et pendules^15,20,21,22. Méthodes de mesure sont souvent chers et inaccessibles et comprennent de capture de mouvement axée sur la vidéo qui nécessite un espace dédié à des laboratoires spécialisés^20,21. Idéalement, une méthode objective pour caractériser les réponses de test de traction doit possèdent d’excellentes propriétés psychométriques, être facile à administrer, portable, simple à utiliser et largement accessibles. Ceci est important afin de faciliter l’adoption généralisée de la technique comme un outil d’évaluation alternatives pour évaluer les réponses posturales dans la recherche et, éventuellement, les milieux cliniques.

L’essai de traction instrumenté

Le but du présent protocole est d’offrir des chercheurs une technique pour l’évaluation objective des réponses posturales à l’essai de traction. Un système de capture de mouvement électromagnétique semi-portatifs et largement disponible sous-tend la technique. La perturbation implique des tractions manuelles qui ne nécessitent pas de systèmes mécaniques spécialisés. Cette méthode a une sensibilité suffisante pour détecter de petites différences dans les temps de réaction posturales et l’amplitude de la réponse ; par conséquent, il est adapté afin de pouvoir saisir les anomalies potentiels évalués de la normale jusqu'à l’instabilité posturale de catégorie 1 selon le UPDRS (instabilité posturale avec rétablissement de l’équilibre sans aide)⁵. Cette méthode peut également être utilisée pour examiner les effets du traitement sur l’instabilité posturale. Le protocole décrit ici est dérivé de celle de Tan et al.,²³.

Protocole

Toutes les méthodes décrites ont été examinés et approuvés par le Comité d’éthique de la recherche humaine locale à Melbourne santé. Le consentement éclairé a été obtenu par le participant avant l’étude.

1. installation de l’équipement

1. Préparer le tracker motion électromagnétique avec 3 détecteurs de mouvement miniature selon les directives du fabricant. Avant la collecte de données, s’assurer que chaque capteur est échantillonné à un minimum 250 Hz, déplacement est mesurée en unités millimètre et rotations (tangage, roulis et lacet) sont exprimés en degrés. S’assurer que tous les filtrages internes sont désactivées, et la position des capteurs définie pour faire référence à une origine statique (habituellement l’émetteur électromagnétique).
2. Apposer un peson (plage de tension minimale 100 N, type S recommandé) sur le faisceau de patients au niveau de l’épaule à l’aide d’une corde d’un diamètre minimum de 10 mm.
   Remarque : Le système de harnais et de la corde sont utilisables dans les participants pouvant peser jusqu'à 120 kg.
3. Connecter la cellule de charge à l’unité d’acquisition de données (convertisseur a/n).
4. Raccorder le déclencheur de sortie de l’unité d’acquisition de données dans une entrée de déclenchement du tracker motion pour enregistrement synchronisé. Taux d’échantillonnage pour correspondre le tracker de mouvement et de désactiver le filtrage de tous les la valeur unité d’acquisition de données.
5. Faire l’expérience dans une salle tranquille pour minimiser les distractions pendant l’évaluation. Laissez un espace pour les participants à prendre diverses mesures correctives pour rétablir l’équilibre.
   NOTE : Patients atteints de la maladie de Parkinson et rétropulsion sont connus pour prendre 5-6 étapes vers l’arrière pendant l’essai de traction.
6. Place tombe tapis sur le sol par mesure de précaution.
7. Nettoyer les harnais, les capteurs et les fils avec une lingette désinfectante de grade hôpital avant l’essai de chaque participant.
   NOTE : Enregistrement vidéo (p. ex., en utilisant une caméra portable sur un trépied) de l’essai de traction instrumenté procédure est recommandée afin que toute irrégularité au cours du traitement de données peut être référencées contre les données vidéo d’un procès.

2. préparation et sélection des participants

1. Identifier les participants appropriés pour une étude : les participants peuvent comprennent tout un éventail d’âges, des maladies et la gravité où réponses posturales sont d’un intérêt et évaluation de l’équilibre emploie généralement l’essai d’arrachement en clinique. Veiller à ce que les participants peuvent se tenir indépendamment et générer une réponse corrective balance ne pas ayant besoin d’aide pour récupérer (jusqu'à 1 Grade instabilité posturale selon l’UPDRS).
2. Exclure une personne souffrant de cardiovasculaire, vestibulaire, vision et troubles musculo-squelettiques (y compris les personnes ayant besoin d’orthèses plantaires ou attelles), qui risqueraient de performance balance sauf si c’est l’objet de l’enquête, ceux au contact précautions à prendre et ceux sur les médicaments susceptibles d’affecter l’équilibre ou l’attention (p. ex., antidépresseurs, neuroleptiques, benzodiazépines, antiépileptiques, antiarythmiques et diurétiques).
3. Ont le participant de porter des vêtements confortables et lâche le jour de l’expérience et déchausser avant la procédure d’essai de traction.
4. Aider le participant à la mise sur le harnais de coffre sur mesure avec la cellule de pesage. Cliquez sur les boucles autour de la poitrine et la taille. S’assurer que les sangles de réglage du harnais sont serrés mais confortables. Ne laissez pas plus de 50 mm de mou dans le harnais lorsque vous tirez sur la corde. Chez les participants avec une instabilité posturale connue, veiller à ce qu’un assistant est présent lorsque le faisceau est appliqué alors que le participant est debout.
5. Fixer les détecteurs de mouvement à l’aide de ruban adhésif médical jusqu'à l’encoche sternal (au niveau de la vertèbre de deuxième et troisième thoracique) et sur les pieds à la malléole de la cheville droite et gauche.
   Remarque : Appliquer des capteurs sur les participants avec une instabilité posturale connue en séance. Tous les câbles doivent passer soigneusement pour éviter les risques de voyage.
6. Demander au participant de se tenir les pieds nus, dans une position confortable (fonction préféré base du participant de soutien) le long de marquage de ligne horizontale et verticale sur le sol. Notez la position des pieds du participant. Demander au participant de noter également que leurs propres pieds position afin de revenir à la même position après chaque extraction. Contrôler le placement des pieds du participant après toutes les épreuves et demander au participant de revenir à la position initiale des pieds si tous les écarts sont observés.
7. Demandez aux participants de se concentrer sur 1,5 m avant au niveau des yeux avec des mains d’oeuvre à leurs côtés afin de minimiser les distractions entre tire.

3. procédure d’essai de traction instrumenté

1. Effectuer l’essai de traction instrumenté conformément aux directives cliniques pull test décrit par l' UPDRS⁵.
2. Expliquer le mode opératoire et laisser le participant sait que marcher est autorisée à retrouver équilibre suite au tirer vers l’arrière. Décourager les réponses anticipées comme la flexion du tronc vers l’avant, des raidisseurs en posture ou genou flexion avant la traction. Notez ces réponses s’ils se produisent pendant l’expérience.
3. Avant chaque tir, s’assurer que le participant est attentif en demandant aux participants de se concentrer sur un tableau accroché au mur. S’assurer que le participant est debout, les yeux ouverts, mains à leurs côtés, et leurs pieds placés sur les marqueurs désignés dans une position confortable.
4. Debout derrière le participant. Appliquer une traction rapide d’une force suffisante pour générer une réponse tronc et étape par l’intermédiaire de la corde et capteur tenue perpendiculairement au niveau de l’épaule du participant.
5. Après chaque tir, assurez-vous le participant retourne aux pieds originaux de positionnement. Réinitialiser la position des marqueurs désignés sur le sol et répéter 35 fois.
   Remarque : Le nombre d’essais peut varier selon la conception expérimentale et de la population clinique.
6. Permettre aux participants d’une pause de 2 min après chaque 10 essais ou tel que requis pour réduire les effets de la fatigue et assurer l’attention est concentrée sur la tâche. Les participants peuvent choisir de rester assis ou debout. Demande que les participants s’abstenir de parler entre tire à moins que demande une pause ou exprimant l’inconfort au cours de la procédure.
7. Une mesure de sécurité supplémentaire, veiller à ce que l’évaluateur et l’assistant sont debout dos près d’un mur tout en laissant suffisamment d’espace pour le participant à prendre diverses mesures vers l’arrière.
   Remarque : L’évaluateur doit toujours être prêt à attraper le patient. Un assistant est nécessaire pour la sécurité lorsque les participants avec une instabilité posturale connue sont évalués.
8. Détacher les capteurs et assister le participant sur la sellette après l’achèvement de la procédure d’essai de traction instrumenté.

4. traitement du signal

Remarque : Utilisez une plate-forme scientifique de données adéquates tels que MATLAB, R ou Python. Commandes indiquées ici sont pour MATLAB et l’exemple de code est disponible en tant que Fichier supplémentaire.

1. Importer des données enregistrées au cours de l’étape 3.4 dans une plate-forme scientifique de données approprié : csvread().
2. Aligner les données motion tracker et charge cellulaire utilisant des signaux de déclenchement et de ré-échantillonner à une fréquence d’échantillonnage plus élevée : fonction de resample() 1kHz si nécessaire.
3. Toutes les données de motion tracking et charge de cellule avec une fréquence de coupure de 0,05 Hz à supprimer la dérive de la ligne de base du filtre passe-haut : butter() et filtfilt().
4. Double de différencier la requête tronc déplacement de données de suivi pour obtenir le tronc vitesse et accélération : diff().
5. Utilisez le signal de déclenchement ou un algorithme de détection de crête appliqué aux données de cellule de charge, tranche enregistrements pour obtenir des époques de chaque tir individuel test essai : findpeaks() fonction.
6. Détecter et rejeter les essais avec le mouvement du tronc anticipée. Un déplacement du tronc vers l’avant immédiatement avant l’administration de tirer, habituellement présente un pic au moins trois écarts-types au-dessus de la moyenne de référence du capteur tronc : std() et mean().
7. Déterminer les temps de réaction posturale comme étant la différence entre le début du déplacement de tronc (3 écarts-types au-dessus de moyenne base) suite à la traction et le tournant de la courbe de vitesse de tronc (indiquant le début de la décélération du tronc) : différencier, diff() et utilisation zéro détecteur de passage, zcd().
8. Déterminer l’ampleur de la réponse posturale comme la décélération maximale du tronc : min() ou max().
9. Calculer la durée de réaction de l’étape comme étant la différence entre le début du déplacement du tronc (conformément au point 4.7) au mouvement initial du gué membre : 3 écarts-types au-dessus de la moyenne de référence.
10. Déterminer l’amplitude de réponse d’étape en calculant le déplacement total du pied en millimètres (mm), d’arraché pied initial contact du gué membre arrêtant rétropulsion vers l’arrière. Exclure les étapes moins de 50 mm, car la modification dans la base de soutien est considéré comme négligeable²⁴: min() ou max().
11. Calculer la force de traction maximale et le taux de développement de la force de la cellule de pesage : max() pour tirer ; Max() et diff() taux de force.
    Remarque : La force de traction maximale indique la force maximale instantanée livré, alors que la force est la pente de la force contre la courbe de temps indiquant comment rapidement la force a été générée.

Résultats

L’essai de traction instrumenté (Figure 1) a été utilisé pour étudier les réponses tronc et étape dans une cohorte de jeunes, en bonne santé²³. Trente-cinq essais ont été présentés en série, avec un stimulus auditif envoyée simultanément à chaque tir (Figure 2). Le stimulus auditif était de 90 dB (normal) ou 116 dB (bruyant). Le fort stimulus a été démontré comme suffisantes pour déclencher des effets de S...

Discussion

Ici, nous avons démontré le protocole pour l’instrumentation de l’essai d’arrachement en clinique, en prenant une méthode largement utilisée en pratique clinique et ce qui donne une mesure objective des réponses posturales en plus de l’aspect important de l’administration de tirer. À l’aide de semi-portatifs suivi de mouvement, cette méthode offre un moyen de mesure qui n’est plus accessible par rapport aux techniques de laboratoire classiques²⁸. En utilisant cette méthode, les chercheurs peuvent ...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Convertisseur analogique-numérique & Logiciel	CED	Micro 1401-3	Tout système d’acquisition numérique adapté peut être utilisé
Cellule de charge	Omegadyne	LCM201-100N
MATLAB Software	MathWorks Inc.	NA	Toute plateforme de science des données peut être utilisée
Capteur de mouvement	Ascension	6DOF, type-800
Détecteur de mouvement	Ascension.	3D Guidance trakSTAR	Transmetteur de milieu de gamme
S& F Harnais et ceinture techniques	Lowepro	LP36282