Name: シットにスタンド・アンド・ウォーク120％の膝の高さから：鉛四肢の動的姿勢制御の独立性を評価するための新しいアプローチ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 24 s
Description: 学ぶ、座位から立位・歩行移行時の動的姿勢安定性を測定する手法。COPとBCOMを用いた複合的な安定性評価により、神経学的障害を持つ患者の回復予測や治療効果の評価に臨床現場で活用できる。

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著者は彼らの実用的なサポートのためにロンドンサウスバンク大学キングス・カレッジ・ロンドンとビル・アンダーソンでトニー・クリストファー、リンジーマジョラムに感謝したいと思います。このプロジェクトのためのデータを収集中で彼女の助けのためにロンドン大学キングスカレッジでエレノア・ジョーンズにもありがとうございます。

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著者らには、開示すべき競合する金銭的利益はありません。

ここで定義されたシット・ツー・スタンド・アンド・ウォーク（STSW）プロトコルは、健康な個体または患者群における複雑な過渡的移動中に動的な姿勢制御をテストするために使用することができます。プロトコルは、病理を有する被験者が参加できるように設計されている制約を含み、光をオフを含めることは、それが生態学的に有効と目標志向であることを意味します。それは、鉛四肢および高（120％KH）座席は基本的にSTSW 20時にタスクのダイナミクスに影響を与えないから立ち上がることが以前に示されているように、ここで説明する方法は、標準的なプロトコルとして適用することができます。健康な個体と比較して、患者が低シート高挑戦10から上昇見つけるため、このSTSWプロトコルは妥当性を持っている、彼らの影響を受けた脚部7と広い足の位置11から歩行を開始する前に、立ち上がり少ない水平運動量7と独立を生成する傾向があります。本稿ではまた、COPとBCOM displacを計算する方法を説明します動的安定性16の指標- -座席オフと第二段階の...

脳卒中後の感覚システム、例えば上位運動ニューロン（UMN）損傷に影響を与える臨床病理は、負の運動に影響を与える可能性が弱さ、姿勢の安定性および痙性の損失、などの機能障害につながります。回復は安全立ったり1,2を歩くの機能マイルストーンを達成するために失敗脳卒中生存者のかなりの数が可変することができます。 歩行の離散的な実践と座る・ツー・スタンドUMN病理3,4の後に一般的なリハビリのタスクは、しかし、移行の動きが頻繁に無視されています。シットにウォーク（STW）は対スタンドシット（STS）、歩行開始（GI）を組み込む、および5を歩いシーケンシャル姿勢-運動タスクがあります。 STW時ためらいの反射STSとGIの分離は、古いunimpaireに加えて、パーキンソン病6および慢性脳卒中7を有する患者において観察されていますD大人8ではなく、若い健康な個体9インチしたがって、座る・ツー・スタンド・アンド・ウォーク（STSW）は、一般的に臨床環境内に実装されており、立ったときに、可変長の休止期が定義されています。しかし、患者集団に適したコンテキストでSTSWダイナミクスを定義する現在まで発表されたプロトコルはありません。 通常STWで最初の椅子の高さを研究（KH;床から膝までの距離）膝の高さの100％で、足幅やGI鉛四肢自己選択であり、腕は胸や生態学的に意味のあるタスクのコンテキスト全体で拘束されています5-9不在ことが多いです。しかし、患者が100％KH挑戦10から上昇見つけ、頻繁に健康な個体11に比べて、広い足の位置を採用し、その影響を受けた脚部7で歩行を開始し、勢い7を生成するために、彼らの武器を使用しています。 歩行、purposで全身運動の状態変化を開始するには<html> eful方向が12必要です。これは、全身重心切り離すことにより達成される：中央の圧力（COPから（BCOMを空間13内のすべての考え身体セグメントの加重平均）：得られた地面反力の位置（GRF）ベクトル14）。 GIの先行段階では、急速なステレオタイプの後部と揺動する四肢に向けてCOPの横方向の動きは、それによってBCOMの勢い12,15を発生させる発生します。それらの間の水平距離は、動的姿勢制御16の尺度として提案されたものとCOPとBCOMは、このように、分離されています。 COP-BCOMの距離の計算は、COPとBCOM位置の同時測定が必要です。 COPの標準的な計算は、式（1）17に次のようになります。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/54323/54323eq1.jpg" />tp_upload / 54323 / 54323eq2.jpg &quot;/&gt; <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/54323/54323eq3.jpg" /> （1） Mと力はそれぞれ力プラットフォーム軸と方向性GRF周りのモーメントを表しています。添字は、軸を表します。原点は、接触面と力プラットフォームの原点との間の垂直距離であり、ゼロであると考えられます。 BCOM位置を導出する動方法は、セグメントマーカの変位を追跡することを含みます。身体セグメントの動きの忠実な表現は、軟組織アーチファクト（CAST法18）を最小化する、骨のランドマークから離れて配置された剛性板でクラスター化マーカーを使用することによって達成することができます。 BCOM位置を決定するために、個々の身体セグメントの質量は、死体のワーク19に基づいて、推定されます。三次元（3D）運動システム独自のソフトウェアは、近位およびdの座標位置を使用してistalセグメントの場所：1）セグメントの長さを決定するには、2）算術分節質量を推定し、3）セグメントCOMの位置を計算します。これらのモデルは、その後、セグメント間の位置の純和（ 図1）に基づいて、特定の時点での3D BCOM位置の推定値を提供することができます。 したがって、本論文の目的は、生態学的に有効であり、高シート高さから上昇含まれ、標準化さSTSWプロトコルを提示する最初のものです。 STSW 120％からKHは、KHが侵害個人向けより簡単に（かつ安全）で120％から上昇を意味し、20を上昇中に下BCOM垂直速度とGRFのの100％KH禁止世代から生体力学的に不明瞭であることが以前に示されています。第二に、3Dモーションキャプチャを使用して、主要なマイルストーンと遷移中に動的な姿勢制御を評価するために、COP-BCOM水平距離を導出します。 STSW中に健康な個体で手足ルとは無関係である。このアプローチは、広告20は 、機能回復の評価の見通しを提供しています。最後に、若い健康な個体の予備STSWデータセットを表すが提示され、グループ内の内および対象間可変性は、病理学的個体との比較を通知するために定義されています。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54323/54323fig1.jpg" /> 図1は、2次元BCOM計算。簡略化のため、例えば、2次元、3結合塊から全脚COMの計算に基づいているそれぞれのCOM位置（x、y）、およびセグメントの質量（M 1の座標M 2、M 3）が知られています。セグメント大衆や実験に対する分節COM位置の位置は、（LCS;起源：0、0）座標系、対象体重および公開された人体計測データを用いて動き解析システム独自のソフトウェアによって推定されている（本文参照します）。 X AND Y脚COMの位置は、3-結合質量のこの例では、次に示す式を用いて導出されている。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54323/54323fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

<table><tbody><tr><td>モーショントラッキングカメラ</td><td>Qualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td>Oqus 300 +</td> <td>n = 8</td></tr><tr><td>Qualysis Track Manager (QTM)</td><td>Qualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td>QTM 2.9 ビルド番号: 1697</td><td>プロプライエタリな追跡ソフトウェア&nbsp;</td></tr><tr><td>フォースプラットフォーム&nbsp;アンプ</td><td>Kistler Instruments, Hook, UK</td><td>5233A</td><td>n= 4</td></tr><tr><td>Force Platform</td><td>Kistler Instruments, Hook, UK</td><td>9281E</td><td>n= 4</td></tr><tr><td>AD Converter</td><td>Qualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td></td><td></td>230599</tr><tr><td>軽量木製歩道セクションキ</td><td>スラーインスツルメンツ、フック、英国</td><td>タイプ9401B01&nbsp;</td><td>n= 2</td></tr><tr><td>軽量木製歩道セクションキ</td><td>スラーインスツルメンツ、フック、英国</td><td>タイプ9401B02&nbsp;</td><td>n= 4</td></tr><tr><td>4ポイント「L字型」キャリブレーションフレーム</td><td>の四分位&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>「T字型」の杖</td><td>の四分の一&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>直径12mmのパッシブレトロリフレクティブ</td><td>マーカーQualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td>カタログ番号:160181</td><td>フラットベース</td></tr><tr><td>ダブル粘着テープ</td><td>Qualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td>猫番号:160188</td><td>マーカーを皮膚に固定するため</td></tr><tr><td>高さ調節可能なスツール</td><td>イケア、スウェーデン</td><td>スヴェネリック</td><td>高さ43 - 58 cm、各脚に~10cmのカスタマイズされた高さ延長オプション</td></tr><tr><td>円形(ディスク)圧力床パッド</td><td>Arun Electronics Ltd、サセックス、英国</td><td>PM10</td><td>305 mm 直径、3 mm厚さ、2 線</td></tr><tr><td>下肢トラッキングマーカークラスター</td><td>Qualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td>カタログ番号:160145</td><td>2マーカークラスター、8マーカー付き下半身(n = 2)</td></tr><tr><td>上肢追跡マーカー</td><td>クラスターQualysis&nbsp;(Qualysis AB ヨーテボリ、スウェーデン)</td><td>カタログ番号:160146</td><td>2マーカークラスター、6マーカー付き下半身(n = 2)</td></tr><tr><td>自己固定包帯</td><td>Fabrifoam、PA、米国</td><td></td><td>3 '' x 5 '</td></tr><tr><td>サイクリングスカルキャップ</td><td>DHB</td><td>ウィンズラム</td><td></td></tr><tr><td>デジタルコラムスケール</td><td>Seca</td><td>763デジタル医療スケールW /スタディオメーター</td><td></td></tr><tr><td>測定キャリパー</td><td>グリップオン</td><td>グリップジャンボアルミキャリパー-モデル番号59070</td><td>24で。顎</td></tr><tr><td>拡張可能な腕のゴニオメーター</td><td>ラファイエットの器械</td><td>モデル 01135</td><td>ゴレホン</td></tr><tr><td>ライト スイッチ</td><td></td><td></td><td>カスタムメイド</td></tr><tr><td>の Visual3D バイオメカニクス分析ソフトウェア</td><td>C-Motion Inc.、ジャーマンタウン、メリーランド州、米国</td><td>バージョン 4.87</td><td></td></tr></tbody></table>

シットにスタンド・アンド・ウォーク120％の膝の高さから：鉛四肢の動的姿勢制御の独立性を評価するための新しいアプローチ

Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

感覚病理などを持つ個人は、ストロークが困難（：STW座る・ツー・ウォーク）座って歩行を開始から上昇の一般的なタスクを実行しています。このように、シット・ツー・スタンドと歩行開始の臨床リハビリテーションの分離に - と呼ばシット・ツー・スタンド・アンド・ウォーク（STSWは） - 通常です。しかしながら、病理学的評価のために適した明確に定義された分析手法で標準化されたSTSWプロトコルが定義されていません。 したがって、ゴール指向のプロトコルは、それがリード手足のサポート独立した広いベースで120％の膝の高さから開始される立上り位相を要求​​することによって、健康で妥協個人に適して定義されます。 2次元（2D）センター・オブ・圧力（COP）を得た3次元（3D）セグメントの移動軌跡、及び力プラットフォームの光学キャプチャはCOPと全身-センターオブ間の水平距離の許可追跡を軌道質量（BCOM）、増加の減少位置安定性だが、貧困層の動的姿勢制御を表現することが提案されています。 BCOM-COPの距離はとし、被験者の脚の長さに正規化なしで発現されます。 COP-BCOM距離がSTSWを通じて変化する一方で、ステップ1と2の間にシートを切り、初期つま先オフ（TO1）の主要な移動イベントでの正規化されたデータは、10若い健康な個体によって実行される5繰り返し試験で低イントラ及びインター対象の変動を持っています。このように、若い健康な個体で上位運動ニューロン損傷患者、またはその他の危険にさらさ患者群、および規範的データとの間STSWパラダイムの実行中に重要なイベントでのCOP-BCOMの距離を比較して、動的姿勢の安定性の評価のための新規方法論です。

すべての被験者は、指示通りに、それらの非支配的な肢でリードし、双子の力プラットフォーム上に配置された自分の足で上昇しました。通常の歩行は、他のプラットフォーム上にきれいにステッピングの被験者で観察されたと3D光学ベースのモーション解析が正常に120％KHから上昇5繰り返しゴール指向STSW作業時に全身の動きを追跡しました。同時COPとBCOM（ML）と前後（AP）座席オフとIC2（100％STSWサイクル）を含む間の変位内外：上昇、一時停止、歩行開始（GI）、ステップ1、ステップ2は、 図5（a）にそれぞれ示されていますそして第一の主題のための5B（左脚（非支配的な）リード）。 ML面では、GIの発症に席オフから無視できるCOPまたはBCOM変位がありました。しかし、GI発症COP後に離れてスイング四肢に向かって起立肢から左方向に変位させる - 右方向に変位BCOMから分離します。その後、COPは、横方向にdisplacエスその後のスタンス肢に向けて右方向、つま先オフの前にBCOMの右方向を越えて渡します...

ここでは、座って立っているか歩くかの主要なイベントで、全身の重心までの距離に対する圧力中心を使用して位置安定性を測定する新しいプロトコルを提示します。これは、フォースプラットフォームと3次元モーションキャプチャ技術から派生しました。このパラダイムは信頼性が高く、神経学的に損なわれた個人の評価に利用できます。

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

このプロトコルの全体的な目的は、座位から立位への移行、および歩行時における動的な姿勢安定性を測定することです。これは、病理を有する個人が困難に感じることが多い複雑な移行動作です。この手法の主な利点は、利用可能な最善の圧力中心（COP）および全身重心（BOM）の推定値を用いて、安定性の総合的な指標を提供できることです。この技術の意義は、臨床現場への応用にも寄与します。有意義な安定性の測定値を、回復の予測や、座位から歩行への回復率を向上させる治療法の評価に活用できる可能性があるためです。本手順のデモンストレーションを行う参加者は、当研究室の大学院生であるMichael Attwatersです。まず、コンピューターで専用のトラッキングソフトウェアを開きます。キャプチャ周波数を60 hertzに設定し、予測誤差20 millimeters、最大残差2 millimeters、最小軌道長を2フレーム分、最大フレームギャップを10フレームとする3Dトラッキングパラメータを設定します。次に、各フォームプラットフォームアンプリファイアから各8つの個別のフォースプラットフォームコンポーネントを、対応するアナログ-デジタルコンバータに識別させます。各フォースプレートのあらかじめ設定されたキャリブレーション設定、スケーリング係数、およびアナログチャンネルがすべて指定されていることを確認してください。さらに、キャプチャの最後の10フレームにおけるフォースプレートのベースライン読み取り値を読み取るようにソフトウェアを構成します。モーションキャプチャ周波数の乗数を17に設定し、アナログサンプリング周波数が1020 hertzという適切な値になるようにしてください。3D空間位置のキャリブレーション準備として、L字型の参照構造体をキャプチャボリューム内の床上に配置し、この構造体の長軸が内部方向を向くようにします。次に、ソフトウェアのキャリブレーション設定ページで、キャリブレーションタイプに「wand」を選択し、長さを750 millimeterに設定します。そして、座標系の方向として、正のC軸が上方を向き、正のY軸が長いアームとなるように選択します。OKをクリックします。キャリブレーションアイコンをクリックし、キャリブレーションキャプチャの予定時間を60秒に設定します。次に、結果を保存するファイルディレクトリを指定します。「OK」をクリックしてキャリブレーションを開始します。キャリブレーション用ワンドを、予定されるキャプチャボリューム内で回転および平行移動させながら、60秒間動かしてください。その後、キャリブレーション結果を確認し、個々のカメラの残留誤差が1.5 millimeters未満であることを確認して、キャリブレーションを承認してください。「OK」をクリックします。最後に、各プラッ

sit-to-stand-walk-from-120-knee-height-novel-approach-to-assess

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

間欠性跛行の個人は、健康な対照と比較してバランスが悪いことを示しています。コンピュータ化された動的姿勢法は、バランス障害に対する個人の姿勢反応を測定するための客観的な方法です。これは、感覚刺激が変化し、予期しない摂動が発生する状況に対応する人の能力を客観的に反映します。...

間歇性跛行患者における姿勢制御評価のためのコンピュータ化されたダイナミックPosturography

ここでは、げっ歯類の正確なステッピングを定量化するためのプロトコルを提示します。皮質および脊椎中枢パターンジェネレータ信号は、閉塞した移動中に正確な足の配置に必要です。ここでは、正確なステップ行動を直接調べる新しい制約付き歩行タスクについて報告します。...

非対称遊歩道：非対称歩行研究のための新しい行動アッセイ

この記事では、人間の姿勢制御を研究するための実験的/分析的枠組みを紹介する。このプロトコルは、立ち実験を行い、ボディキネマティクスと運動信号を測定し、結果を分析して、人間の姿勢制御の基礎となるメカニズムに関する洞察を提供するためのステップバイステップの手順を提供します。...

人間の姿勢制御を研究する実験的方法

慢性足首不安定性(CAI)を有する個人は、下肢の姿勢制御欠乏および遅れた筋肉活性化を示す。表面筋電図と組み合わせたコンピュータ化された動的姿勢学は、視覚、体性感覚、および前庭システムと筋肉活性化調節の協調に関する洞察を提供し、CAIを有する個人の姿勢安定性を維持する。...

慢性足首不安定性を有する個人における姿勢制御と下肢筋活性化の評価

対麻痺患者における反復的な電気支援座位から立位への運動中の腕と脚の寄与の定量化:パイロット研究

本稿では,歩行開始の姿勢構成を調査するために開発された材料と方法について述べる.この方法は、力のプラットフォームの記録と、重心と圧力運動の中心を計算するための力学の直接原理に基づいています。...

フォースプラットフォーム記録を用いた生体力学的解析のための歩行開始の姿勢構成

この記事では、2つの標準的で迅速でローテクなバランステストを使用して、立位と歩行のバランス障害について人々をスクリーニングする手順について説明します。...

Romberg Testingによる立位バランスとタンデムウォーキングによる歩行バランスのスクリーニング

このプロトコルは、マーカーレストレッドミルテストと深層学習駆動の多関節軌跡自動ラベリングを用いて、ラット後肢の運動学的評価パイプラインを構築し、再現可能な動きの定量化を可能にします。...

ラットにおける後肢の運動運動学の客観的定量化のための深層学習に基づく多関節同期追跡

私たちは、認知に対する年齢の影響を調査中でタブレットコンピュータベースのアプリケーション（EmoCogMeter）のユーザビリティをテストしました。結果は、それによって、アプリケーションの使いやすさを証明し、加齢に伴う認知機能の低下を示しています。調査結果は、検出および認知機能障害の監視のためのタブレットベースのアプリケーションの大きな臨床的および実用的な可能性を強調している。...

EmoCogMeter、新規タブレットコンピュータベースのアプローチを用いて認知機能の加齢変化の評価

げっ歯類における子宮頸部脊髄損傷後の前肢機能を評価するための3つの新たな行動試験（前肢ステップ交替、姿勢の不安定性試験、パスタハンドリング試験）に記載されている。...

新規タスクを使用した片側子宮頸SCI後前肢の機能を評価する：四肢ステップ交替、姿勢の不安定やパスタの取り扱い

学ぶ、座位から立位・歩行移行時の動的姿勢安定性を測定する手法。COPとBCOMを用いた複合的な安定性評価により、神経学的障害を持つ患者の回復予測や治療効果の評価に臨床現場で活用できる。

シットにスタンド・アンド・ウォーク120％の膝の高さから：鉛四肢の動的姿勢制御の独立性を評価するための新しいアプローチ

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