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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
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JoVE Journal Neuroscience
Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability

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

Full Text
8,977 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.

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。

このプロトコルは、視覚ソマタ感覚と前庭システムの協調性、および姿勢安定性を維持するために必要な関連する筋肉の活性化を評価するための新しいアプローチを提示する。この技術は、コンピュータ化された動的な姿勢と関連する筋肉活動の組み合わせを通じて慢性足首不安定性のための神経筋制御の包括的な調査を行うために使用することができる。この方法は、神経学や筋骨格系障害などの他の状態における姿勢安定性および関連する筋肉活動を探索するためにも使用することができる。

分析を開始する前に、CDPシステムをオンにして自己キャリブレーションを完了し、機器が100ヘルツのサンプリング周波数で動作していることを確認します。ソフトウェアで、バランスマネージャシステム、臨床モジュール、および新しい患者をダブルクリックします。参加者の名前、身長、ID、体重、年齢を入力し、評価、感覚組織テスト、モータ制御テスト、適応試験、安定性の限界、および一方的なスタンスを選択します。

サーフェス EMG システムをオンにして、EMG モーション ツールアイコンをダブルクリックします。トリガ信号を指定し、参加者IDを設定します。次に、同期線を使用して表面EMGシステムをCDPシステムに接続し、表面EMGシステムカメラを調整してCDPシステムの信号インジケータライトをキャプチャします。

両方のシステムが準備ができたら、安全ハーネスを使用して参加者をサポートバーに固定し、参加者が視覚的なサラウンドに向かうように参加者の裸足をフォースプレートに慎重に合わせます。次に、ビジュアルサラウンドに埋め込まれた画面をオフにします。感覚組織テストを実施するには、参加者にできるだけ安定した重心で立つように指示し、各条件で各条件で各テストにつき20秒間、各テストを3回完了させます。

一方的なスタンス分析のために、参加者に目を開けて前側の上腸骨脊椎に手を置き、不安定な足首側を支持脚と考えてもらう。参加者は、10秒間安定して立ちながら、非支持脚の膝関節を約30度伸ばして曲げます。3回目の試験の後、参加者に目を閉じて同じ測定を繰り返してもらいます。

安定性テストの限界については、参加者がリング音を聞くまで中央部の重心を維持するように指示し、その時点で参加者は体を傾け、画面の8方向のうちの1つで重力の中心をターゲットフレームに素早く10秒間シフトします。モーターコントロールテストを行う場合は、無理板の予期せぬ滑りに応じて身体の安定性を回復するように参加者に指示します。適応テストを行う場合は、20度/秒速度で5回連続した予期せぬ回転に対応してつま先を上方または下方に向けて体の安定性を回復するよう参加者に指示します。

表面EMGソフトウェアの処理ウィンドウですべてのテストが完了すると、光ビデオのEMG生データとMP4ファイルのCD3ファイルをインポートします。処理パイプライン操作で、低パスの Butterworth フィルターを 450 ヘルツ、2 の順序、2 桁の順序で 20 ヘルツへのハイパス、50 ヘルツにノッチ フィルター、およびルート平均平方平滑化ウィンドウを 100 ミリ秒に設定します。[イベントの生成] タブで、すべてのチャネルが 5 つの X ベースラインノイズ標準偏差を超えて筋肉をオンにし、すべてのチャネルがベースライン上の 5 つの X 標準偏差を下回るように設定します。

次に、[パラメータの生成]タブで、積分電図、平均平方根、平均電力周波数、中周波数を選択します。この分析では、緑色のバーで示されているように、参加者は3つの感覚システムをより良く調整し、データセット内の規範的なカウンターポイントに一致した年齢よりも効果的に応答することができました。感覚分析全体のバランスを維持するために、視力、プロプリオセプション、前庭感覚を使用する。

参加者は主に足首の戦略と姿勢の安定性を維持する能力に依存していました。左右の脚の間の総スイングは、参加者の目が開いたときと閉じられた時の両方で正常でした。参加者は移動信号の送信と身体運動の始まりとの間に遅れた反応時間を示したが、通常の移動速度である。

前方および右端点の遠足では、重心の移動距離は正規の範囲に達しませんでした。しかし、重心の移動の最大距離は正常であった。参加者は正常な体重分布を示したが、一方的な整形外科損傷を示唆する異常な後方変位応答を示した。

また、振幅スケーリングの増加は、力板スリッページの振幅に対して二足対称であり、揺れエネルギースコアは正常であった。これらのパラメータは CDP の位置を決定し、姿勢解析に影響を与えるため、参加者の年齢、身長、および体重を正確に入力し、足の位置を正しく揃えるようにしてください。

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神経科学 問題 163 姿勢制御 筋肉の活性化 慢性足首不安定 コンピュータ化動的姿勢 表面筋電図 同期

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