Name: Méthode pour mesurer tonicité des muscles axiaux et proximaux (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: Découvrez la méthode Twister pour mesurer la tonicité musculaire axiale et proximale chez des sujets debout. Cette technique quantifie le couple résistif et aide à comprendre le contrôle postural et ses applications en neurologie.

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Nous tenons à remercier Eugène Gurfinkel et Mark Chapman pour leur rôle dans la conception et la fabrication de Twister. Le développement de Twister a été financée par les Instituts nationaux de subventions de la santé R01 AR-31 017 à P. et V. Cordo Gurfinkel et F32 HD-008520 à T. Cacciatore. T. Cacciatore tiens également à remercier le Medical Research Council, Royaume-Uni pour le soutien à l&#39;écriture de ce manuscrit.

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<li>Zatsiorsky, V. M. Kinetics of human motion. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZatsiorsky%2C+VM+%22Human+Kinetics%22">Human Kinetics</a>. , (2002).</li>
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<li>Gurfinkel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postural+muscle+tone+in+the+body+axis+of+healthy+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Postural muscle tone in the body axis of healthy humans.</a> Journal of Neurophysiology. 96, 2678-2687 (2006).</li>
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<li>Cacciatore, T. W., Gurfinkel, V. S., Horak, F. B., Cordo, P. J., Ames, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+dynamic+regulation+of+postural+tone+through+Alexander+Technique+training%5BTitle%5D)+AND+%22Human+movement+science%22%5BJournal%5D)">Increased dynamic regulation of postural tone through Alexander Technique training.</a> Human movement science. 30, 74-89 (2011).</li>
<li>Franzen, E., Gurfinkel, V. S., Wright, W. G., Cordo, P. J., Horak, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Haptic+touch+reduces+sway+by+increasing+axial+tone%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Haptic touch reduces sway by increasing axial tone.</a> Neuroscience. 174, 216-223 (2011).</li>
<li>Franzen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+performance+in+balance%2C+walking+and+turning+tasks+is+associated+with+increased+neck+tone+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Reduced performance in balance, walking and turning tasks is associated with increased neck tone in Parkinson's disease.</a> Exp. Neurol. 219, 430-438 (2009).</li>
<li>Wright, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axial+kinesthesia+is+impaired+in+Parkinson%27s+disease%3A+Effects+of+levodopa%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Axial kinesthesia is impaired in Parkinson's disease: Effects of levodopa.</a> Exp. Neurol. , (2010).</li>
<li>Sinkjaer, T., Toft, E., Andreassen, S., Hornemann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+stiffness+in+human+ankle+dorsiflexors%3A+intrinsic+and+reflex+components%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Muscle stiffness in human ankle dorsiflexors: intrinsic and reflex components.</a> J Neurophysiol. 60, 1110-1121 (1988).</li>
<li>Sherrington, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+plastic+tonus+and+proprioceptive+reflexes%5BTitle%5D)+AND+%22Quart.+J.+Exper.+Physiol%22%5BJournal%5D)">On plastic tonus and proprioceptive reflexes.</a> Quart. J. Exper. Physiol. 2, 109-156 (1909).</li>
<li>Wright, W. G., Gurfinkel, V., King, L., Horak, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parkinson%27s+disease+shows+perceptuomotor+asymmetry+unrelated+to+motor+symptoms%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Parkinson's disease shows perceptuomotor asymmetry unrelated to motor symptoms.</a> Neurosci. Lett. 417, 10-15 (2007).</li>
</ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

Il est de notre avis que Twister peut être utilisé examinera les questions nombreuses dans le contrôle tonique. À ce jour, Twister a conduit à 7 publications telles 6-11,14. Probablement la plus importante caractéristique de Twister est qu&#39;il fournit un système intégré, mesure de cinétique de ton. Cette mesure de couple de ton n&#39;est pas fournie par cinématique, dynamique inverse ou les approches électromyographiques, et est nécessaire pour répondre aux nombreuses questions concernant ton. En outre, Twister est unique en pas sensiblement interférer avec l&#39;antigravité naturel ou comportement postural, et fournit un tonique, plutôt que d&#39;une perturbation phasique. Une utilisation potentielle de twister est la quantification des effets toniques de la maladie sur le tonus postural. Alors que la rigidité intrinsèque et le réflexe a été bien étudié pour de nombreuses maladies neurologiques et musculo-squelettiques en utilisant les perturbations rapide, l&#39;effet quantitatif de nombreuses maladies sur le tonus postural n&#39;est pas bien caractérisée. En particulier, Twister peut être used pour quantifier les effets des troubles tels que la rigidité 7,10,14, hypotonie, dystonie, et douleurs au dos et au cou de l&#39;ampleur, la distribution et la symétrie du tonus postural long de l&#39;axe du corps. Il peut également être utilisé pour mesurer kinesthésie axial, p.ex., la perception de rotation du corps repose sur les propriocepteurs des muscles et la symétrie perceptuomotor 11, par exemple, la représentation de tout droit pendant torsion axiale 14. Enfin, Twister peut être utilisé pour étudier l&#39;effet des interventions sur ces mesures du tonus postural axial 8. Nous estimons le coût de l&#39;embauche une firme d&#39;ingénierie pour fabriquer Twister est d&#39;environ $ 30.000 américains. Cet appareil peut vraisemblablement être fabriqués en interne pour une fraction de ce coût, comme le prix des matières premières est faible, mais significative de fabrication est nécessaire. Tout au long de son utilisation, Twister a beaucoup évolué et continue de le faire. Il ya beaucoup de questions fondamentales qui peuvent être abordés avec Twister. Nous espérons que cetterapport aidera d&#39;autres enquêteurs construire des dispositifs Torsion ou stimuler la recherche dans ce domaine fondamental mais mal compris.

méthode pour mesurer tonicité des muscles axiaux et proximaux

Method to Measure Tone of Axial and Proximal Muscle

Le contrôle de l&#39;activité musculaire tonique reste mal comprise. Si la tonalité anormale est communément évaluée cliniquement par la mesure de la résistance passive des membres détendus 1, pas de systèmes sont disponibles pour étudier le contrôle des muscles toniques dans un état ​​naturel, active de soutien antigravité. Nous avons développé un dispositif (Twister) pour étudier la régulation tonique des muscles axiaux et proximaux lors de l&#39;entretien posturale actifs (c&#39;est à dire la posture la tonalité). Twister tourne régions du corps axiale par rapport à l&#39;autre sur l&#39;axe vertical au cours attitude, afin de tordre les régions cou, du tronc ou de la hanche. Cette torsion impose des changements de longueur axiale sur les muscles sans changer la relation du corps à la gravité. Parce que Twister ne fournit pas de soutien postural, le ton doit être réglementé pour contrecarrer les couples gravitationnels. Nous quantifions ce règlement tonique par le couple rétive à la torsion, ce qui reflète l&#39;état de tous les muscles subissent des changements de longueur, ainsi que par électromyographie demuscles concernés. Parce que le ton est caractérisée par de longue durée l&#39;activité musculaire de faible niveau, le contrôle tonique est étudié avec des mouvements lents qui produisent «tonique» des changements dans la longueur du muscle, sans évoquer rapide &quot;phasique&quot; réponses. Twister peut être reconfiguré pour étudier divers aspects de la tonicité musculaire, comme co-contraction, la modulation tonique pour les changements de posture, des interactions entre les segments du corps tonique, ainsi que les seuils de perception de ralentir la rotation axiale. Twister peut également être utilisé pour fournir une mesure quantitative des effets de la maladie sur le tonus postural axiale et proximale et d&#39;évaluer l&#39;efficacité de l&#39;intervention.

Nous avons développé un dispositif (Twister) pour étudier la régulation de l&#39;activité musculaire tonique posturale lors de la maintenance active. Twister mesures de résistance à la torsion et réponses musculaires chez des sujets debout pendant de torsion de l&#39;axe du corps. L&#39;appareil peut être configuré de manière flexible pour étudier divers aspects du contrôle tonique dans le cou, le tronc, et / ou les hanches.

Méthode pour mesurer tonicité des muscles axiaux et proximaux

Le contrôle de l'activité musculaire tonique demeure mal compris. Bien que le tonus anormal soit couramment évalué en clinique en mesurant la résistance passive...

L'objectif général de l'expérience suivante est de quantifier le tonus postural le long de l'axe du corps. Cela est réalisé à l'aide d'un dispositif de commande par servomoteur appelé Twister, capable d'imposer une torsion axiale, mais ne fournissant aucun soutien antigravitaire. Lorsque ce dispositif fait tourner une région sélectionnée de l'axe du corps, des changements lents de la longueur des muscles traversant cette région se produisent.Ensuite, le couple résistant résultant est mesuré afin de quantifier le contrôle tonique de l'ensemble des muscles subissant des changements de longueur. Les résultats obtenus montrent l'ampleur et le contrôle dynamique de l'activité musculaire tonique en fonction de l'amplitude crête à crête et de la phase du couple résistant, ainsi que de la modulation du signal EMG. Dans des conditions naturelles, la majeure partie de la musculature squelettique ou de la musculature du corps se trouve en activité continue, à faible intensité et en état stationnaire. Ce mode d'activité est appelé activité tonique, activité posturale tonique.Notre objectif est d'étudier le mécanisme physiologique de ce mode de contrôle tonique. L'appareil en torsion est unique en ce qu'il nous permet d'aborder des questions importantes en neurosciences, comme celle de savoir comment le cerveau contrôle le tonus postural normal. Il est également important pour répondre à des questions en neurologie, telles que la manière dont le tonus anormal chez les patients atteints de la maladie de Parkinson affecte leur performance fonctionnelle, et comment nous pouvons améliorer le tonus par un traitement ?Twister est un dispositif commandé par un servo-moteur permettant de quantifier le tonus postural dans les régions axiales et proximales du corps. Pendant la station debout active, le sujet se tient sur une plateforme qui pivote de plus ou moins 20 degrés sur un roulement autour de l'axe vertical. Un moteur électrique assure cette rotation avec un rapport d'entraînement permettant d'atteindre des vitesses de plateforme comprises entre 0,5 degré par seconde et cinq degrés par seconde, ainsi qu'un couple élevé afin d'éliminer les signaux vestibulaires susceptibles de perturber la station tranquille.Twister fait pivoter le bas du corps dans l'espace plutôt que le haut du corps. Dans cette configuration, le bassin est fixé dans l'espace à l'aide d'un dispositif fixé à un cadre, et un codeur optique fixé à l'arbre de la plateforme indique le déplacement de rotation à la fois pour le contrôle du servomoteur et pour l'analyse des données. Un cadre rigide en acier avec un renfort diagonal empêche la rotation du haut du corps et assure une rigidité en torsion élevée entre l'ensemble de la plateforme et le capteur de couple, nécessaire à une mesure précise du couple.Le système de fixation supérieure et de suspension contrebalancée légère relie la marge supérieure de la région tordue au cadre. Un capteur de couple placé dans la fixation supérieure mesure la résistance du sujet à la rotation. Le système de suspension se compose de quatre plaques rectangulaires en aluminium articulées alternativement le long des axes antérieur, postérieur et médio-latéral.Cela crée une rigidité élevée pour la rotation autour de l'axe vertical afin de mesurer précisément le couple sans restreindre les mouvements dans les autres dimensions. En particulier, la faible rigidité en translation selon les directions X, Y et Z garantit que les sujets maintiennent eux-mêmes leur stabilité posturale et empêche que la fixation supérieure ne fournisse une référence spatiale. Le ressort agit pour contrer le poids du système de suspension. Un ensemble de roulement vertical est utilisé pour ajuster la fixation supérieure à la hauteur du sujet.Une fixation inférieure relie la marge inférieure de la région tordue à la plateforme tournante, de sorte que les segments corporels situés sous la fixation inférieure tournent avec la plateforme. La fixation inférieure est constituée d'une barre télescopique légère qui est reliée à la plateforme tournante. Une charnière relie la barre télescopique à la plateforme afin de permettre un balancement postural antéro-postérieur.Trois attaches sont utilisées avec le twister : un casque léger, un harnais d'épaule et un orthèse pelvienne, chacun pouvant être fixé solidement au corps. Pour tordre le cou, le dispositif crânien est réglé à la hauteur appropriée. Une fois le casque fixé, attachez le dispositif aux épaules. À ce stade, la tête est immobilisée tandis que les épaules peuvent pivoter.Alternativement au fait de tordre le tronc, les épaules sont fixées au-dessus et le bassin en dessous. Ainsi, le bas du corps peut tourner tandis que le haut du corps reste immobile. En troisième option, les hanches peuvent être tordues en fixant le bassin au-dessus.Dans ce cas, la torsion est localisée à la rotation interne et externe de la hanche. Lorsque les pieds, le segment tibial et la cuisse tournent avec la plateforme, une plateforme de force standard peut être placée sous les pieds du sujet sur la plateforme tournante afin de mesurer simultanément le couple résistant dans le segment tordu. Cette plateforme de force peut également servir à quantifier les oscillations posturales pendant la torsion.Un système servo en temps réel sur mesure contrôle la rotation de la plateforme au moyen d'un programme informatique personnalisé qui interagit avec le contrôleur matériel afin de définir le profil temporel souhaité de la rotation de la plateforme et d'initier un essai. Le dispositif matériel, un contrôleur PID, délivre un signal de commande du moteur en fonction d'un signal de position de la plateforme provenant de l'encodeur optique et de la rotation souhaitée. Le contrôleur génère trois profils pour la rotation de la plateforme.Dans un mode, le contrôleur sélectionne un profil triangulaire pour alterner entre une rotation à vitesse constante dans le sens horaire et antihoraire. Alternativement, le profil par pas peut être sélectionné afin d'obtenir un mode de rotation discontinu par étapes. La rotation peut également être entraînée par un profil triangulaire dont l'amplitude augmente au fil des cycles.Pour commencer une expérience, fixez les attaches corporelles sur les segments souhaités, en veillant à ce qu’elles soient bien ajustées et qu’il n’y ait aucun jeu torsionnel. L’expérience illustrée ici démontrera la torsion du tronc après que le sujet se tient debout sur la plateforme tournante, face à l’avant. Réglez la hauteur des paliers linéaires de sorte que la fixation supérieure soit à la même hauteur que l’attache corporelle correspondante. Ajustez la fixation inférieure à l’aide de la barre télescopique afin qu’elle corresponde à la hauteur de l’attache corporelle inférieure.Fixer les attaches supérieure et inférieure aux éléments correspondants du corps. Effectuer les réglages de positionnement de manière à ce qu'aucun couple ne soit appliqué au sujet en position préalable à l'essai. Une fois le sujet bandé, lui demander de se tenir debout, détendu, sans intervenir.Sélectionnez un gain d'amplification pour le capteur de couple en fonction de la région du corps qui est tordue. Afin de maximiser la plage dynamique de ce signal, réinitialisez le biais du capteur de couple. Commencez l'oscillation de surface de la mâchoire et l'enregistrement des données.Les signaux de couple et de rotation de la plateforme sont généralement enregistrés à 50 hertz. À l’aide du logiciel d’acquisition Spike Two, lancez la torsion avec le profil de rotation de plateforme souhaité ; le mouvement doit en général être suffisamment lent et fluide pour que les sujets ne perçoivent pas précisément la torsion. La torsion est illustrée.Voici un exemple de couple de torsion du tronc associé à un escalier. Mode de rotations de la plateforme illustré. Voici le couple de torsion du tronc associé à la rampe augmentant l'amplitude des rotations triangulaires.Le couple résistant augmente généralement avec l'excursion de la plateforme ; toutefois, cette augmentation ralentit lorsque l'excursion devient plus importante. La résistance globale est généralement quantifiée par le couple maximal. Le couple moyen sur plusieurs cycles indique que la résistance à la torsion varie selon les segments corporels, du cou au tronc jusqu'aux hanches.Les réponses individuelles de 10 sujets sont présentées ici pour la résistance torsionnelle du tronc ; trois cycles d'ondes triangulaires de 10 degrés à raison d'un degré par seconde ont été utilisés. Remarquez que les sujets individuels présentent un comportement cohérent au fil des cycles, avec de grandes variations et une résistance différente entre les sujets. Les tracés montrant la résistance la plus élevée sont typiques d'une activité musculaire tonique constante.Alors que les tracés présentant la résistance la plus faible sont typiques d'une forte modulation de l'EMG, les résultats montrent une reproductibilité intersujets de la résistance torsionnelle dans le temps. Deux mesures effectuées chez sept sujets, espacées d'un mois, sont présentées ici.Pic de tope. Le couple du tronc présente un comportement cohérent intra-sujet au cours des séances de test, mais une grande variabilité inter-sujets. L'estimation de l'état du tonus revêt une grande importance en milieu clinique.Dans l'étude diagnostique. Même le mécanisme de l'activité tonique n'est pas entièrement clair. L'étude de la physiologie du contrôle du tonus musculaire peut être très utile pour comprendre la pathologie du tonus, le type de spasticité, la rigidité et autres aspects.En plus de mesurer le tonus postural axial, le twister peut être utilisé pour étudier la manière dont le cerveau contrôle l'orientation spatiale. Cela correspond à la façon dont nous utilisons nos sens, comme l'information vestibulaire et le sens musculaire, pour savoir où se trouve l'avant droit.

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