자세의 응답 특성 계측된 풀 테스트

요약

자세 불안정 되 나 자세 반사의 장애 계량 하기가 어렵습니다. 풀 테스트 등 임상 평가 신뢰성과 스케일링 문제를 겪고 있습니다. 여기, 우리 객관적 자세 응답 특성을 풀 테스트의 계측된 된 버전을 제시.

초록

자세 불안정 되 나 자세 반사의 장애는 파 킨 슨 병에서 일반적이 고 해제 적자. 임상은 일반적으로 자세 반사를 평가, 어깨에서 뒤로 섭 동 학년 시정 응답을 풀 테스트 사용 하 고. 그러나, 풀 테스트는 신뢰성과 스케일링 (점수/4) 문제 경향이 있다. 여기, 우리 자세 응답 더 정확 하 게 계량을 풀 테스트의 계측된 된 버전을 제시. 임상 테스트에 가깝다 끌어 당겨 힘도 기록 제외 하 고 수동으로 관리 됩니다. 트렁크와 발 치환 반 휴대용 모션 추적 시스템에 의해 캡처됩니다. 원시 데이터는 후속 해석 및 분석 직관적인 만들기 (단위로 밀리미터), 주행 거리를 나타냅니다. 계측 된 풀 테스트는 또한 통계적 기법에 의해 설명 될 수 있는 좌우 풀 테스트 관리, 잡아 당기기 힘, 식별 하 고 잠재력을 측정 함으로써 같은 혼동 한다 variabilities를 감지 합니다. 계측된 풀 테스트 postural 응답에 이른 이상 캡처, 시간이 지남에, 자세 불안정을 추적 하 고 치료에 응답을 감지 하고자 하는 연구에 응용 할 수 있습니다.

서론

자세 반사 응답 섭¹으로 직 립 자세와 균형을 유지 하는 역할. 파 킨 슨 병 같은 질환에 이러한 자세 반응의 장애 결과 자세 불안정, 그리고 일반적으로 리드 폭포 도보 신뢰 감소, 삶의 질^2,3,⁴를 감소. 임상 연습, 자세 반사 일반적으로 평가 풀 테스트, 시험관에 활발 하 게 환자를 어깨에서 뒤로 끌어 하 고 시각적으로 성적 응답^{5,6,7, 8}. 자세 불안정 일반적으로 사용 하 여 통합 파 킨 슨 질병 평가 척도 (UPDRS) (0-4 정상-심각한), 국제 운동 장애 사회⁵출판 득점. 이 방법은 파 킨 슨 병 개인의 평가에 광범위 하 게 사용 되었습니다 하지만 신뢰성 및 매우 제한 된 확장 (점수/4)^6,,79를 겪고 있다. 풀 시험 점수 자주 할 연결 되지 폭포 등 중요 한 임상 끝점과 고 정수 기반 평가 부족 감도 좋은 체위 변경^10,11을 감지 하.

(예를 들어, 압력의 센터), 균형 운동 측정 응답의 본질에 대 한 정확한 정보를 제공 하는 객관적인 측정 실험실 기반 운동학 (예를 들어, 관절 각도/사지 변위) 및 신경 생리학 (예를들면, 근육 모집) 끝점¹². 이러한 방법을 자세 불안정은 임상으로 분명 전에 이상 식별 하 고 치료^13,14에 대 한 응답을 포함 하 여 시간이 지남에 따라 변경 내용을 추적 수 있습니다.

자세 불안정을 측정 도구

Dynamic posturography의 전통적인 기술을 일반적으로 이동 플랫폼을 사용합니다. 결과 postural 응답 posturography, 전도 (EMG), 그리고 속도계^12,,1516의 조합을 사용 하 여 정량 된다. 그러나, 젖은 바닥에 같은 반응을 보여주고, 플랫폼 섭-의 하단-최대 응답은 근본적으로 서로 다른 임상 풀 테스트-탑-다운 자세 응답에서 군중에 승진 되 고 때 발생할 수 있습니다. 증거를 신흥 truncal 섭 이동 플랫폼^17,,1819의 다른 자세 특성 항복을 제안 합니다. 따라서, 다른 모터, 진^15,20,,2122, 풀 리, 등 복잡 한 기술을 사용 하 여 실험실에서 truncal 섭 시도 했습니다. 측정 방법 자주 저렴 하 고 액세스할 수 있으며 전문된 실험실^20,21에 전용된 공간을 필요로 하는 비디오 기반 모션 캡처의 구성. 이상적으로, 풀 테스트 응답 하는 객관적인 방법 우수한 심리 측정 속성을 관리, 운영을 간단 하 고, 광범위 하 게 액세스할 수 있는 휴대용 쉽게 수 있어야 합니다. 이것은 촉진 연구 및 잠재적으로, 자세 응답을 평가 하는 다른 평가 도구 임상 설정으로는 기술의 광범위 하 게 채택 해야 합니다.

계측 된 풀 테스트

이 프로토콜의 목표는 풀 테스트 자세 응답의 객관적인 평가 대 한 기술 연구를 제공 하는. 반 휴대용 널리 전자기 모션 캡처 시스템 기술을 뒷받침. 섭 동 전문된 기계 시스템을 필요로 하지 않는 수동 잡아 당기기를 포함 한다. 이 메서드는 자세 반응 시간과 응답 진폭;에 작은 차이 검출 하기 위하여 충분 한 감도 따라서, 그것은 잠재적인 이상이 UPDRS (남의 균형 회복 자세 불안정)⁵에 따라 1 학년 자세 불안정까지 정상에서 별을 캡처에 적합. 이 방법은 또한 자세 불안정성에 치료의 효과 탐험 활용 수 있습니다. 여기에 설명 된 프로토콜 탄 외.²³에 그에서 파생 됩니다.

프로토콜

설명 된 모든 방법은 검토 되었고 멜버른 건강에서 로컬 인간의 연구 윤리 위원회에 의해 승인. 동의 이전에 연구 참가자 로부터 얻은 것입니다.

1. 장비 설치

1. 제조업체의 지침에 따라 3 미니어처 모션 센서와 전자기 모션 추적기를 준비 합니다. 데이터 수집 전에 각 센서는 최소 250 Hz에서 샘플링, 변위 밀리미터 단위로 측정 되며 회전 (피치, 롤, 그리고 yaw)도 확인 합니다. 모든 내부 filterings 비활성화 됩니다 정적 원점 (일반적으로 전자기 전송기)를 참조 하는 센서의 위치 설정 확인 합니다.
2. 로드 셀 (최소 긴장 범위 100 N, S-타입 권장) 수준 어깨-최소 직경 10 mm의 밧줄을 사용 하 여 환자 하네스를 부착.
   참고: 하네스 시스템 및 밧줄은 참가자 최대 120 k g에서 사용에 적합 합니다.
3. 로드 셀 데이터 수집 유닛 (A/D 컨버터)에 연결 합니다.
4. 기록 동기화 되도록 동작 추적기의 트리거 입력으로 데이터 수집 단위에서 출력 방 아 쇠에 연결 합니다. 설정 데이터 수집 유닛 샘플링 레이트 동작 추적기를 일치 하는 모든 필터링 기능을 해제 합니다.
5. 평가 하는 동안 산만 최소화 하기 위해 조용한 방에서 실험을 실시 합니다. 균형을 회복 하기 위해 몇 가지 수정 단계를 참가자 들에 대 한 충분 한 공간을 허용 합니다.
   참고: retropulsion와 파 킨 슨 병 환자의 5-6 단계 풀 테스트 동안 뒤로 데 려 알려져 있습니다.
6. 장소는 예방책으로 바닥에 매트를 내린다.
7. 하네스, 센서, 그리고 각 참가자를 테스트 하기 전에 병원 학년 살 균 제 지우기 와이어 청소.
   참고: 비디오 녹화 (예를 들어, 사용 하 여 휴대용 카메라를 삼각대에) 계측된 풀 테스트의 절차 재판의 비디오 데이터에 대 한 데이터 처리 하는 동안 부정을 참조할 수 있도록 좋습니다.

2. 참가자 선택 및 준비

1. 연구에 대 한 적절 한 참여자를 식별: 참가자 나가, 질병 조건 및 자세의 관심은 및 균형 평가 일반적으로 풀 임상 테스트를 사용 하 여 심각도의 범위를 함유 할 수 있다. 확인 참가자 수 독립적으로 서 지원 (즉, 1 학년은 UPDRS 따라 자세 불안정)까지 복구를 요구 하지 않는 교정 균형 응답을 생성 합니다.
2. 심장 혈관, vestibular, 비전 및 musculoskeletal 조건 (를 포함 하 여 사람 발 정형 또는 부 목), 어떤 사람을 제외 하지 않는 접촉에 그 조사의 주제는 그 균형 성능 저하 될 수 있습니다 주의 사항, 그리고 균형 또는 주의 (예를 들어, 항우울제, 진통제, benzodiazepines, 트리, antiarrhythmics, 및이 뇨 제) 영향을 미치는 알려진 약물에 그.
3. 실험의 날에 편안한 느슨한 옷을 착용 하 고 풀 테스트 절차 전에 신발을 제거 참가자를 있다.
4. 로드 셀으로 사용자 지정 된 트렁크 마구에 퍼 팅에 참여를 지원 합니다. 가슴와 허리 버클을 클릭 합니다. 조정 결박 마구에는 빡 빡 하지만 편안 하 게 확인 하십시오. 밧줄에 당길 때 마구에서 50mm 이상 여유를 허용 하지 않습니다. 알려진된 자세 불안정으로 참가자, 보조 참가자 서 마구 적용 했을 때 존재 인지 확인 합니다.
5. 두 번째 및 세 번째 흉부 척추의 수준에), (에서 sternal 노치 의료 테이프를 사용 하 여 모션 센서를 부착 하 고 오른쪽과 왼쪽 발목 발목에서 발에.
   참고: 알려진된 자세 불안정으로 참가자에 앉아에 센서를 적용. 모든 케이블을 여행 위험을 피하기 위해 신중 하 게 배선 해야 합니다.
6. 맨발, 바닥에 수직 및 수평 라인 표시를 따라 (참가자의 지원의 기본 기초)에 따라 편안한 자세에서 서 참가자를 요구 하십시오. 참가자의 발 위치 note 또한 참고 모든 풀 후 동일한 위치에 복귀 하기 위하여 그들의 자신의 발 위치에 참가자를 요구 하십시오. 모든 재판 후 참가자의 발 위치를 모니터링 하 고 모든 편차는 관찰 하는 경우 원래 발 위치로 돌아갑니다 참가자에 게.
7. 참가자가 그들의 옆에 끌어 사이 산만 최소화 하기 위해 작품 손으로 눈높이에서 전방 1.5 m에 초점을 지시 합니다.

3. 계측된 풀 테스트 절차

1. UPDRS⁵에 의해 설명 된 임상 풀 테스트 지침에 따라 계측된 풀 테스트를 수행 합니다.
2. 테스트 절차를 설명 하 고 참가자 알고 스테핑 수 있는지 다음 뒤로 당겨 균형을 회복 하자. 앞으로 트렁크 굴곡, 풀 이전 자세 또는 무릎 굴곡에 스티프닝 등 예상 응답을 억제 합니다. 실험 기간 동안 발생 하는 경우 이러한 응답 note.
3. 각 풀 이전 참가자는 참가자가 벽에 걸려 있는 그림에 초점을 요청 하 여 세심 한 확인 합니다. 참가자는 똑바로, 눈을 뜨고, 손에 그들의 측에 의해 서 그리고 그들의 발에 편안한 자세에서 지정 된 표식 배치를 확인 합니다.
4. 참가자의 뒤에 서 있다. 밧줄을 통해 트렁크와 단계 응답을 생성 하 고 로드 셀 수직 참가자의 어깨 수준으로 개최 하는 충분 한 힘의 활발 한 풀을 적용 합니다.
5. 각 풀 확인 후 참가자 원래 발 위치를 반환 합니다. 다시 바닥에 지정 된 마커를 위치를 다시 설정 하 고 35 번을 반복 합니다.
   참고: 횟수가 실험 설계 및 임상 인구 변화 수 있습니다.
6. 모든 10 시험 후 참가자 2 분의 짧은 휴식을 허용 또는 작업에 관심에 대 한 초점을 맞춘을 피로의 효과 줄이기 위해 확인 필요. 참가자는 앉아서 또는 서 서 선택할 수 있습니다. 참가자 끌어 사이 휴식을 요청 하지 않는 한 또는 절차 동안 불편을 표현에서 자제 요청.
7. 추가적인 안전 예방책으로는 감정 및 보조 서 벽에 가까운 그들의 허리와 뒤로 몇 단계를 참가자에 대 한 충분 한 공간을 허용 하는 동안 확인 합니다.
   주:는 감정 해야 합니다 항상 환자를 잡을 준비가 됩니다. 보조는 알려진된 자세 불안정과 참가자 평가 때 안전을 위해 필요 합니다.
8. 센서를 분리 하 고 계측된 풀 테스트 절차의 완료 후 프로그램에서 참가자.

4. 신호 처리

참고: MATLAB, R, 또는 파이썬 같은 적절 한 데이터 과학 플랫폼을 사용 합니다. 여기에 표시 된 명령은 MATLAB 이며 예제 코드는 추가 파일로 사용할 수 있습니다.

1. 가져올 데이터를 적합 한 데이터 과학 플랫폼으로 3.4 단계 기록: csvread().
2. 트리거 신호를 사용 하 여 모션 추적기와 부하 셀 데이터 정렬 및 더 높은 샘플링 속도에 맞도록: 1khz resample() 함수 필요한 경우.
3. 하이 패스 필터 모든 모션 추적 및 로드 셀 데이터 베이스 라인 드리프트를 제거 하는 0.05 Hz 컷오프 주파수: butter() 및 filtfilt().
4. 더블 트렁크 속도 및 가속도를 트렁크 모션 변위 데이터 추적을 차별화: diff().
5. 트리거 신호 또는 부하 셀 데이터에 적용 하는 피크 탐지 알고리즘을 사용 하 여, 각 개별 풀의 신기를 슬라이스 녹음 시운전: findpeaks() 기능.
6. 및 검색 예상 truncal 운동으로 재판을 거부 합니다. 풀 관리 직전 앞으로 트렁크 변위 일반적으로 선물을 피크로 적어도 3 위에 트렁크 센서의 기준 평균 표준 편차: std() 및 mean().
7. 트렁크 변위 (기준 평균 보다 3 표준 편차)의 발병 간의 차이 자세 반응 시간 결정 풀과 (트렁크 감속의 시작을 나타내는) 트렁크 속도 곡선의 터 닝 포인트: 차별화, diff(), 및 사용 제로 크로 싱 검출기, zcd().
8. 트렁크의 피크 감속으로 자세 응답의 크기를 결정: 최소인 또는 max().
9. 스테핑 사지의 초기 운동 단계 반응 시간 (4.7)에 의하여 truncal 변위의 발병 간의 차이 계산: 3 표준 편차 기준 평균 이상.
10. 체포 뒤 retropulsion 스테핑 사지의 연결할 초기 발 이륙에서 밀리미터 (mm), 다리의 총 변위를 계산 하 여 단계 응답 크기를 결정 합니다. 지원의 기초에 변화는 무시할 수²⁴간주 됩니다 제외 50 m m 미만, 단계: 최소인 또는 max().
11. 최대 잡아 당기기 힘 및 로드 셀에서 힘 개발의 속도 계산: max() 당겨; max() 및 diff() 힘의 비율에 대 한입니다.
    참고: 최대 잡아 당기기 힘이 나타냅니다 순간 최대 힘 전달, 힘 속도 얼마나 빨리 힘 생성 된 나타내는 시간 곡선 대 힘의 기울기.

결과

계측된 풀 테스트 (그림 1)는 젊고, 건강 한 코 호트²³에 트렁크와 단계 응답을 조사 하기 위해 사용 되었다. 30-5 시험 직렬, 각 풀 (그림 2) 동시에 전달 하는 청각 자극과 제시 했다. 청각 자극이 했다 90 dB (일반) 또는 116 dB (크게). 큰 소리로 자극 하 StartReact 효과, 놀라운 청각 자극²⁵미리 준비 된 응답 일찍 릴리스는 충분 한 입증 되었습니다. StartReact 효과 모터 준비²⁶기본 메커니즘을 탐구 조사로 사용할 수 있습니다. 첫 번째 재판 unhabituated 반응과 이상 5 초기 실험²⁷길 들 표시 되었습니다 연습 효과 있도록 삭제 4 후속 실...

토론

여기, 우리가 널리 임상 연습에서 사용 하 고 저조한 풀 관리의 중요 한 부분 뿐만 아니라 자세 응답의 객관적인 측정 방법을 복용 임상 풀 테스트의 계측을 위한 프로토콜을 증명 하고있다. 반 휴대용 모션 추적을 사용 하 여이 메서드 측정 기존의 실험실 기술²⁸에 비해 더 액세스할 수 있는 수단을 제공 합니다. 이 메서드를 사용 하 여, 연구원은 다양 한 연령대의 인구에 걸쳐 내려 섭 동 자세 응답의 특성을 둘러볼 수 있습니다.

프로토콜 성공적으로 사용 되었다, 하는 동안 여러 한계를 지적 한다. 동작 추적 net 운동 보다는 근육 신규 모집, EMG^29,,3031에 의해 일반적으로 측정의 발병을 감지 합니다. EMG 원하는 경우 (예:, 등 앞쪽에 tibialis 근육, ...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
아날로그-디지털 컨버터 & 소프트웨어	CED	Micro 1401-3	디지털 수집 시스템을 사용할 수 있습니다
로드셀	Omegadyne	LCM201-100N
MATLAB 소프트웨어	MathWorks, Inc.	NA	모든 데이터 사이언스 플랫폼을 사용할 수 있습니다
모션 센서	상승	6DOF, 유형-800
모션 트래커	상승	3D 가이던스 trakSTAR	미드레인지 송신기
S& F 테크니컬 하네스 및 벨트	Lowepro	LP36282