Summary
الأفراد الذين يعانون من عدم الاستقرار في الكاحل المزمن (CAI) معرض نقص التحكم الوضعي وتأخر تنشيط العضلات من الأطراف السفلية. يوفر التصوير الحيوي المحوسب للتصوير بعد الطباعة مع التصوير الكهرومغنطيري السطحي رؤى حول تنسيق الأنظمة البصرية وأنظمة الوموربوسينات والدهليزية مع تنظيم تنشيط العضلات للحفاظ على الاستقرار الوضعي لدى الأفراد الذين يعانون من CAI.
Abstract
التصوير الحيوي المحوسب (CDP) هو تقنية موضوعية لتقييم الاستقرار الوضعي في ظل ظروف وتشويش ثابتة وديناميكية. ويستند CDP على نموذج البندول المقلوب الذي يتتبع العلاقة المتبادلة بين مركز الضغط ومركز الثقل. يمكن استخدام CDP لتحليل نسب الرؤية، وإثارة الإثارة، والدهليزية للحفاظ على الاستقرار الوضعي. تحدد الشخصيات التالية عدم الاستقرار المزمن في الكاحل (CAI): ألم الكاحل المستمر ، والتورم ، والشعور بـ "الفسحة" ، والإعاقة المبلغ عنها ذاتيًا. انخفض الاستقرار الوضعي ومستوى تنشيط العضلات في الأفراد المصابين بـ CAI بسبب إصابات معقدة في أربطة الكاحل الجانبي. وقد استخدمت دراسات قليلة CDP لاستكشاف الاستقرار الوضعي للأفراد مع CAI. الدراسات التي تحقق الاستقرار الوضعي وتفعيل العضلات ذات الصلة باستخدام CDP متزامنة مع التصوير الكهربائي السطحي تفتقر. يتضمن بروتوكول CDP اختبار تنظيم حسي (SOT) واختبار التحكم الحركي (MCT) واختبار التكيف (ADT) ، بالإضافة إلى الاختبارات التي تقيس الموقف الأحادي (الولايات المتحدة) والحد من الاستقرار (LOS). تتم مزامنة نظام التصوير الكهربائي السطحي مع CDP لجمع البيانات عن تنشيط العضلات في الأطراف السفلية أثناء القياس. يقدم هذا البروتوكول نهجًا جديدًا لتقييم تنسيق الأنظمة البصرية والدهليزية والدهليزية وتنشيط العضلات ذات الصلة للحفاظ على الاستقرار الوضعي. وعلاوة على ذلك، فإنه يوفر رؤى جديدة في السيطرة العصبية العضلية للأفراد مع CAI عند التعامل مع بيئات معقدة حقيقية.
Introduction
التصوير الحيوي المحوسب (CDP) هو تقنية موضوعية لتقييم الاستقرار الوضعي في ظل ظروف وتشويش ثابتة وديناميكية. ويستند CDP على نموذج البندول المقلوب الذي يتتبع العلاقة المتبادلة بين مركز الضغط (COP) ومركز الثقل (COG). COG هو الإسقاط الرأسي لمركز الكتلة (COM)، في حين أن COM هو ما يعادل نقطة كتلة الجسم الإجمالية في النظام المرجعي العالمي. COP هو موقع نقطة من ناقل قوة رد الفعل الأرضي العمودي. وهو يمثل متوسط مرجح لجميع الضغوط على سطح منطقة التماس مع الأرض1. الاستقرار الوضعي هو القدرة على الحفاظ على COM داخل قاعدة الدعم في بيئة حسية معينة. وهو يعكس القدرة العصبية العضلية على التحكم الذي ينسق الجهاز العصبي المركزي مع الجهاز الحسي المُعَد (الرؤية، و البروبريوب، والإحساس الدهليزي) وإخراج الأوامر الحركية2.
أساليب التقييم السابقة للرقابة الوضعية، مثل الوقت للمواقف ذات الساق الواحدة ومسافة الوصول لاختبارات التوازن Y، هي موجهة نحو النتائج ولا يمكن استخدامها لتقييم موضوعي للتنسيق بين الأنظمة الحسية والتحكم الحركي3. وبالإضافة إلى ذلك، استخدمت بعض الدراسات المحمولة لوحة تمايل المحوسبة، والتي كميا أداء التوازن الديناميكي من إعدادات المختبر4،,5،,6. يختلف CDP عن طرق الاختبار المذكورة أعلاه ، لأنه يمكن تطبيقه على تحليل نسبة الرؤية ، و البروباريوسيب ، والإحساس الدهليزي في صيانة الاستقرار الوضعي وتقييم نسبة استراتيجية المحرك ، مثل استراتيجية الكاحل أو الورك المهيمنة. وقد ينظر إليها على أنها معيار الذهب لقياس التحكم الوضعي7 بسبب دقتها وموثوقيتها وصلاحيتها8.
عدم الاستقرار في الكاحل المزمن (CAI) يتميز بألم الكاحل المستمر, تورم, والشعور "تفسح المجال"; وهي واحدة من الإصابات الرياضية الأكثر شيوعا9. CAI ينشأ في الغالب من التواء الكاحل الجانبي، والتي تدمر سلامة واستقرار مجمع أربطة الكاحل الجانبي. ضعفت 10 ،11 ، 11,، 10 ،11، االعضاء ، قوة العضلات fibular ، والمسار الطبيعي من تالوس . يمكن أن يؤدي نقص الجزء ضعف الكاحل في التحكم الوضعي ونقص في تنشيط العضلات في الأفراد مع CAI12. ومع ذلك، فقد بحثت دراسات قليلة الاستقرار الوضعي للأفراد مع CAI باستخدام CDP3،13. يمكن القياسات الحالية نادرا ما تحليل نقص التحكم في الموقف من CAI من منظور التحليل الحسي. لذلك ، فإن قدرة التنظيم الحسي والاستراتيجية الوضعية لـ CAI على الحفاظ على الاستقرار الوضعي تحتاج إلى مزيد من الاستكشاف.
نشاط العضلات هو عنصر مهم من عناصر التحكم العصبي العضلي الذي يؤثر على تنظيم الاستقرار الوضعي14,15. ومع ذلك، CDP تراقب فقط العلاقة المتبادلة بين COP وCOG من خلال لوحات القوة، وتطبيقه على مراقبة مستوى التنشيط المحدد لعضلات الأطراف السفلية في الأفراد الذين يعانون من CAI أمر صعب. في الوقت الحالي، قامت دراسات قليلة بتقييم الاستقرار الوضعي للأفراد المصابين بـ CAI من خلال طريقة تجمع بين CDP والتصوير الكهربائي (EMG).
ولذلك، فإن البروتوكول المتقدمة تهدف إلى استكشاف السيطرة الوضعية والنشاط العضلي ذات الصلة من خلال الجمع بين CDP ونظام التصوير الكهروميكانيكي السطحي (sEMG). يوفر هذا البروتوكول نهجًا جديدًا للتحقيق في التحكم العصبي العضلي ، بما في ذلك التنظيم الحسي ، والتحكم الوضعي ، والنشاط العضلي المرتبط به ، للمشاركين الذين يعانون من CAI.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقبل إجراء الاختبارات، وقّع المشاركون على موافقة مستنيرة بعد تلقي معلومات عن العملية التجريبية. وقد وافقت على هذه التجربة لجنة الأخلاقيات في جامعة شنغهاي للرياضة.
1. إعداد المعدات
- قم بتشغيل نظام CDP، واستكمال المعايرة الذاتية، والتأكد من أن الجهاز يعمل بشكل طبيعي عند تردد أخذ العينات بسرعة 100 هرتز.
ملاحظة: كل من اثنين من لوحات قوة مستقلة مثبتة يقيس ثلاث قوى (Fx، Fy، و Fz) وثلاث لحظات (Mx، My، وMz). المحور x في الاتجاه الأيسر-الأيمن وهو عمودي على مستوى القوس. المحور y هو في الاتجاه الأمامي - الخلفى وهو عمودي على المستوى التاجي. المحور ع عمودي على المستوى الأفقي. وتقع الأصول في مراكز لوحات القوة. - انقر نقراً مزدوجاً فوق نظام إدارة التوازن | وحدة سريرية، ثم انقر فوق المريض الجديد وإنشاء معرف المريض. أدخل طول دقيق ، الوزن ، والعمر. حدد اختبار المنظمة الحسية، موقف أحادي، حدود الاستقرار، اختبار التحكم في السيارات، واختبار التكيف.
ملاحظة: تستخدم هذه البيانات الديمغرافية أيضا في التحليل التشخيصي المعياري المطابق للعمر. - قم بتشغيل نظام الرسم الكهربائي للسطح (sEMG)، وانقر نقرًا مزدوجًا على رمز أدوات الحركة EMG. حدد إشارة الزناد على أنها Trigger In (إيقاف يدوي)،وحدد معرف المشارك، وطابق العضلات المقاسة مع القطب اللاسلكي. عضلات الطرف السفلي غير المستقر هي الوساسوس ميدياليس (VM)، vastus lateralis (VL)، العضلة ذات الرأسين في الميموري (BF)، tibialis الأمامي (TA)، longus peroneal (PL)، gastrocnemius medialis (جنرال موتورز)، وsesals gastrocnemius (GL).
ملاحظة: يشير العبارة Trigger In (إيقاف يدوي) إلى أن CDP بتشغيل نظام sEMG لالتقاط بيانات EMG أثناء الاختبارات، ولكن العلامة "end" تتطلب النقر اليدوي لإيقاف الاكتساب. - قم بتوصيل نظام sEMG مع نظام CDP من خلال خط المزامنة. ضبط كاميرا نظام SEMG لالتقاط ضوء مؤشر إشارة نظام CDP.
ملاحظة: يتم جمع الفيديو الخاص بضوء المؤشر بشكل متزامن مع نظام CDP و sEMG لقطع الدورة المقابلة من EMG وفقًا لاختبارات CDP. يشير "الضوء على" إلى أن الاختبار قيد التقدم، ويشير "light off" إلى أن الاختبار متوقف مؤقت/متوقف.
2- اختيار المشاركين وإعدادهم
- استخدام معايير الاشتمال التالية للمشاركين في CAI: (1) 35 مشاركاً من الذكور الذين ينشطون يومياً بانتظام، باستثناء الرياضيين المحترفين أو المشاركين المستقرين؛ (1) 300 مشارك ذكور مع نشاط يومي منتظم. (2) 20-29 سنة؛ (3) تاريخ واحد على الأقل من التواء الكاحل كبيرة, ويجب أن يكون قد حدث الالتواء الأولي لا يقل عن 12 أشهر قبل التسجيل في الدراسة; (4) مشاعر "التخلي عن" مفصل الكاحل المصاب و / أو التواء المتكررة و / أو "الشعور بعدم الاستقرار؛ " و (5) وكومبرلاند عدم استقرار الكاحل أداة النتيجة استبيان أقل من 24 نقطة16.
- استبعاد المشاركين الذين لديهم تاريخ من الالتواء الثنائي، وكسر الأطراف السفلية، والعملية، وأمراض الجهاز العصبي والدهليزي، أو الحساسية من التسجيل. بالإضافة إلى ذلك، تجنيد 35 مشاركا من الذكور دون CAI، الذين البيانات الديموغرافية المتطابقة مع مجموعة CAI، كمجموعة التحكم.
- لإعداد, إصلاح قطعة القطب على بطن العضلات قياس. قم بإرشاد المشاركين بارتداء حزام أمان والوقوف حافي القدمين على لوحات القوة لمواجهة المحيط البصري.
- ضبط محاذاة القدمين على لوحات القوة. محاذاة وسائط malleolus مع الخط الأفقي وحافة أفقي القدم مع خط الارتفاع الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر المقابلة (خطوط S و M و T). إيقاف تشغيل الشاشة المضمنة في المحيط المرئي(الشكل 1).
ملاحظة: تستند هذه الإرشادات على الارتفاعات التالية. "S" تعني "صغير" وتشمل مرتفعات تتراوح بين 76 سم و140 سم. "M" تعني "متوسطة" وتشمل مرتفعات تتراوح بين 141 سم إلى 165 سم. "T" تعني "طويل القامة" وتشمل مرتفعات تتراوح بين 166 سم و 203 سم. قد تنتج الشاشة تأثيرات تعليمية، لأنها يمكن أن توفر ملاحظات مرئية في الوقت الحقيقي. وهكذا، يجب أن تظل الشاشة مغلقة أثناء الاختبار، إلا أثناء الحد الأقصى للاستقرار (LOS) اختبار17.
- ضبط محاذاة القدمين على لوحات القوة. محاذاة وسائط malleolus مع الخط الأفقي وحافة أفقي القدم مع خط الارتفاع الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر المقابلة (خطوط S و M و T). إيقاف تشغيل الشاشة المضمنة في المحيط المرئي(الشكل 1).
الشكل 1: إعداد المشاركين للقياس. يقف المشاركون منتصبين حافي القدمين لمواجهة المحيط البصري ، وارتداء تسخير السلامة ، ومحاذاة أقدامهم بشكل صحيح مع لوحات القوة ، وإصلاح أقطاب EMG اللاسلكية على أرجلهم. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. إجراءات القياس
- قياس CDP
- اختبار التنظيم الحسي
- إرشاد المشاركين إلى الوقوف منتصبة والحفاظ على COG مستقرة قدر الإمكان للتعامل مع التدخل من الرؤية، somatosensory، والإحساس الدهليزي (إنجل أو مجتمعة)(الجدول 1). استكمال قياسات الظروف 1-6. كل اختبار يستمر لمدة 20 s. كرر الإجراء ثلاث مرات لكل حالة.
- موقف أحادي الجانب
- إرشاد المشاركين لوضع أيديهم على العمود الفقري الحرقفي الأمامي المتفوق مع عيونهم مفتوحة / مغلقة. النظر في الجانب الكاحل غير مستقرة كما الساق الدعم. تمديد كامل مفصل الركبة، وثني الركبة من الساق غير الداعمة بنسبة 30 درجة تقريبا. السماح للمشاركين بالبقاء واقفين بثبات لمدة 10 s. كرر الإجراء ثلاث مرات لكل حالة مرئية.
- حد الاستقرار
- توجيه المشاركين للحفاظ على COG بهم في المنطقة الوسطى. عند سماع الخاتم، يميل الجسم وتحويل COG بسرعة في الإطار المستهدف في الشاشة. تعليمات المشاركين أن تبقى ثابتة لمدة 10 s. أكمل التحولات الثمانية في اتجاهها من COG (إلى الأمام، إلى الأمام، اليمين، اليمين، اليمين إلى الخلف، الخلف، الخلف واليسار، واليسار، واليسار إلى الأمام).
ملاحظة: في عملية تحويل COG، يتم الاحتفاظ الجسم مستقيم، كعب أو أصابع القدم ليست بعيدة عن لوحات قوة، ومفصل الورك ليست عازمة.
- توجيه المشاركين للحفاظ على COG بهم في المنطقة الوسطى. عند سماع الخاتم، يميل الجسم وتحويل COG بسرعة في الإطار المستهدف في الشاشة. تعليمات المشاركين أن تبقى ثابتة لمدة 10 s. أكمل التحولات الثمانية في اتجاهها من COG (إلى الأمام، إلى الأمام، اليمين، اليمين، اليمين إلى الخلف، الخلف، الخلف واليسار، واليسار، واليسار إلى الأمام).
- اختبار التحكم في السيارات
- توجيه المشاركين للاستجابة بفعالية لاستعادة استقرار الجسم والتعامل مع الانزلاق غير المتوقع للوحات القوة. كرر الإجراء ثلاث مرات لكل حالة زلة.
ملاحظة: يتم انزلاق لوحات القوة مع السعة الصغيرة /المتوسطة/الكبيرة في الاتجاه الأمامي/الأمامي. وفقا لارتفاع المشارك، يتم ضبط سعة زلة لوحات القوة تلقائيا. يجب اتباع الإجراءات القياسية لمحاذاة موقف القدم على لوحات القوة. يوجد تأخير عشوائي بين المحاكمات.
- توجيه المشاركين للاستجابة بفعالية لاستعادة استقرار الجسم والتعامل مع الانزلاق غير المتوقع للوحات القوة. كرر الإجراء ثلاث مرات لكل حالة زلة.
- اختبار التكيف
- تعليمات المشاركين للاستجابة بفعالية لاستعادة استقرار الجسم والتعامل مع خمسة دورات متتالية غير متوقعة بسرعة 20 درجة / الثانية. توجيه أصابع الاياء صعودا أو هبوطا.
- اختبار التنظيم الحسي
| حاله | عيون | لوحات القوة | محيط مرئي | التدخل | الاستجابة المتوقعة |
| 1 | فتح | اصلاح | اصلاح | سوماتوسنسوري | |
| 2 | اغلاق | اصلاح | اصلاح | الرؤيه | سوماتوسنسوري |
| 3 | فتح | اصلاح | إشارة التمايل | الرؤيه | سوماتوسنسوري |
| 4 | فتح | إشارة التمايل | اصلاح | سوماتوسنسوري | الرؤية، الدهليزية |
| 5 | اغلاق | إشارة التمايل | اصلاح | سوماتوسنسوري، رؤية | الدهليزي |
| 6 | فتح | إشارة التمايل | إشارة التمايل | سوماتوسنسوري، رؤية | الدهليزي |
الجدول 1: التداخل المختلف والاستجابة المتوقعة المقابلة لها في اختبار التنظيم الحسي. مصطلح "sway-referenced" يعني أن حركة لوحات القوة والمحيط البصرية تتبع تأثير COG المشارك.
- sEMG قياس وعملية البيانات
- بعد تشغيل نظام CDP خلال SOT, الولايات المتحدة, لوس, MCT و ADT, بدء الحصول التلقائي على البيانات الخام نشاط العضلات السفلي. إيقاف عملية الاستحواذ يدويًا أثناء نظام sEMG عندما يكون الضوء مطفأً. حجم العينة هو 1000 هرتز.
- أدخل نافذة المعالجة الخاصة ببرنامج SEMG. استيراد ملف C3d من البيانات الخام EMG وملف MP4 من الفيديو الخفيفة. قطع دورة المحاكمة عندما يكون الضوء على.
- في عمليات "معالجة خط أنابيب"، وتشمل الخيارات التالية في خط المدى: Butterworth مرشح مع تمرير منخفضة (450 هرتز، 2. النظام) وتمرير عالية (20 هرتز، 2. النظام)؛ مرشح الشق عند 50 هرتز؛ والجذر يعني مربع تنعيم نافذة من 100 مللي ثانية.
ملاحظة: اختر فلتر بتروورث مع تمريرة منخفضة (450 هرتز، 2. النظام) وتمرير عالية (20 هرتز، 2. النظام) لتصفية المكونات غير المرغوب فيها منخفضة وعالية التردد. تعيين مرشح الشق في 50 هرتز لإزالة 50 هرتز التدخل من السلطة الرئيسية. استخدام الجذر يعني مربع الإطار من 100 مللي ثانية لتنعيم إشارة صاخبة. - في إنشاء الأحداث خيارات، تضمين الأحداث التالية في خط أنابيب التشغيل. "العضلات على" هو تعريف "جميع القنوات تذهب فوق 5x الانحرافات القياسية الضوضاء خط الأساس لمدة 50 مللي ثانية على الأقل". وتعرف "إيقاف تشغيل العضلات" بأنها "جميع القنوات تنخفض عن الانحرافات المعيارية 5x على خط الأساس لما لا يقل عن 50 مللي ثانية".
- في خيارات إنشاء معلمات، وتشمل المعلمات التالية في خط التدفقات تشغيل: تخطيط كهربائي متكامل (iEMG); الجذر المتوسط مربع (RMS)؛ تردد الطاقة المتوسط (MPF) ؛ تردد متوسط (MDF) ؛ و نسبة التفعيل المشترك.
ملاحظة: فيما يلي الصيغ الحسابية المشار إليها من أجل المعلمات أعلاه (المعادلات 1-4):
- تطبيع قيم RMS من SOT، الولايات المتحدة، لوس، MCT و ADT مع قيم RMS من الانكماش متساوي القياس الطوعي الأقصى (MVIC) لكل عضلة (المعادلة 5).
ملاحظة: يشير MVIC إلى تقلص القوة القصوى لكل عضلة للمشاركين في الوضع القياسي لمدة 5 s (الملف التكميلي 1)18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
نتائج ممثل CDP
اختبار التنظيم الحسي
ويقيّم النظام قدرة المشارك على الحفاظ على COG في المنطقة المستهدفة المحددة سلفاً، عندما تتغير البيئة كمدخل الإشارة المحيطية. درجة التوازن (ES) هي النتيجة في ظل الظروف 1-6 التي تعكس القدرة على تنسيق النظام الحسي للحفاظ على الاستقرار الوضعي (المعادلة 6). الدرجة المركبة (COMP) هي متوسط درجة مرجحة لجميع الشروط. يتم التركيز بشكل كبير على الظروف الصعبة من 4 و 5 و 6. يتم حساب درجة المركبة من خلال حساب مستقل في المتوسط درجات التوازن للشروط SOT1 و SOT2، عن طريق إضافة هاتين الحرزين إلى درجات التوازن من كل ثلاث تجارب من الشرط SOT 3 من خلال SOT 6، وعن طريق قسمة المجموع على مجموع التجارب المنجزة19،20. وتشير الشرائط الخضراء في الأرقام إلى أن المشارك يمكنه تنسيق أنظمتها الحسية الثلاثة بشكل أفضل والاستجابة بفعالية أكبر من النقطة المضادة المعيارية المطابقة للعمر في مجموعة البيانات. وتشير الشرائط الحمراء إلى أن قدرة التنظيم الحسي للمشارك أسوأ من قدرة النقطة المضادة المعيارية المتطابقة مع العمر في مجموعة البيانات(الشكل 2A).
ملاحظة: الحد الأقصى النظري للتهجير الأمامي-الخلفي للتكغ للبالغين الأصحاء هو 12.5 درجة. θ يشير إلى زاوية التمايل من COG. نطاق نقاط التوازن هو 0-100. وتشير النتيجة 0 إلى فقدان التوازن. وتشير الدرجات التي تقترب من 100 إلى أن المشارك لديه وظيفة توازن جيدة.
نقاط التحليل الحسي: ينسق النظام نسبة المشاركة في الرؤية، و الثبات، والإحساس الدهليزي تحت ستة شروط ويُنَفَد درجة الاعتماد على الرؤية (VIS)، وproprioception (SOM)، والدهليز (VEST) في عملية الحفاظ على الاستقرار الوضعي (المعادلات 8-10). يشير ظهور شريط أحمر إلى أن المشارك لا يمكنه استخدام الإحساس الحسي VIS/SOM/VEST للحفاظ على التوازن. يشير التفضيل المرئي (PREF) إلى القدرة على تجاهل المعلومات المرئية الخاطئة في بيئة التداخل المرئي المتعارضة (المعادلة 11). يشير ظهور شريط أحمر إلى أن المشارك يعتمد على المعلومات المرئية للحفاظ على التوازن حتى مع معلومات بصرية غير صحيحة (الشكل 2B).
نقاط الاستراتيجية: ويصدر النظام نقاط الاستراتيجية (STR) وفقاً للترابط بين COG ومؤتمر الأطراف أثناء عملية صيانة الاستقرار. STR ما يقرب من 100 يشير إلى استخدام نسبة عالية من استراتيجية الكاحل. تشير درجة STR قريبة من 0 إلى استخدام نسبة عالية من استراتيجية الورك. علامات من الشروط 1-6 على مقربة من الجانب الأيمن من الربع تشير إلى هيمنة استراتيجية الكاحل; تلك قريبة من الجانب الأيسر تشير إلى هيمنة استراتيجية الورك (الشكل 2C).
محاذاة COG: COG موقع التغييرات في شكل إحداثيات تحت كل شرط (الشكل 2D).
الشكل 2: النتيجة التمثيلية للمشاركين مع CAI أثناء SOT. (أ)التمثيل البياني للتوازن ودرجات مركبة. (ب) التمثيل البياني لنتائج التحليل الحسي. (ج)التمثيل البياني لنتائج تحليل الاستراتيجية. (D) تمثيل بياني لنتائج محاذاة COG. في النتائج الرسومية من SOT، الولايات المتحدة، لوس، MCT و ADT، والقضبان الخضراء الصلبة تمثل النتائج في المعدل الطبيعي. تمثل القضبان الحمراء الصلبة النتائج خارج النطاق الطبيعي. تمثل الأشرطة الشريطية الاختبار المتكرر. تمثل المناطق الرمادية نطاق البيانات غير الطبيعي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
موقف أحادي
يتم تصدير سرعة التأثير من COG (°/s) أثناء موقف أحادي الجانب. يشير ظهور شريط أحمر إلى أن القدرة على الحفاظ على استقرار موقف واحد أسوأ من المعتاد. الفرق بين اليسار واليمين (%) يشير إلى مقارنة التأرجح الكلي بين الساقين الأيسر والأيمين(الشكل 3).
الشكل 3: سرعة التمايل من COG للمشاركين مع CAI أثناء الولايات المتحدة مع عيون مفتوحة / مغلقة (°/ ق).
الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
لوس
LOS هو أفضل قياس الحركة الطوعية في نظام CDP. تقييم اختبار LOS وقت التفاعل، وسرعة الحركة، والقدرة المتصورة ل LOS، والقدرة على التحكم في الحركة. يتم تصدير المتغيرات التالية:
وقت رد الفعل (RT) (ق): الوقت بين إرسال إشارة النقل وبداية حركة الجسم. يشير ظهور شريط أحمر إلى وقت رد الفعل المتأخر(الشكل 4A).
سرعة الحركة (MVL) (°/s): متوسط السرعة بين 5% و95% من النقطة الأولى إلى الهدف. يشير ظهور شريط أحمر إلى أن متوسط سرعة الجاذبية أبطأ من المعتاد(الشكل 4B).
الرحلات نقطة النهاية (EPE) (٪): المسافة حركة COG من النقطة الأولى إلى النقطة النهائية. يشير ظهور شريط أحمر إلى أن مسافة حركة COG لا تصل إلى النطاق الطبيعي (الشكل 4C).
الحد الأقصى للرحلات (MXE) (٪): الحد الأقصى لمسافة حركة COG. يشير ظهور شريط أحمر إلى أن الرحلة القصوى لل COG لا تصل إلى المعدل الطبيعي (الشكل 4C).
التحكم الاتجاهي (DCL) (%): مقدار الحركة نحو الاتجاه المقصود ناقص مقدار حركة خارج المحور(الشكل 4D).
الشكل 4: النتيجة التمثيلية للمشاركين مع CAI أثناء LOS. (A) تمثيل رسومي لنتيجة وقت التفاعل. (B) تمثيل بياني لنتائج سرعة الحركة (°/s). (C)تمثيل بياني لنقطة النهاية وأقصى نتائج الرحلة (%). (د)تمثيل بياني لنتائج التحكم في الاتجاهات (%). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
اختبار التحكم في السيارات: استخدم هذا الاختبار لتقييم قدرة المشارك على إنتاج استجابة حركية فعالة واستعادة استقرار COG للتعامل مع النزوح الأمامي الأمامي المفاجئ للوحات القوة.
تماثل الوزن: وهذا يشير إلى توزيع تحمل الوزن من كلا الساقين. يشير ظهور شريط أحمر إلى الوزن غير المتماثل للساقين الأيسر والأيمين(الشكل 5A). تُظهر الأشرطة التأكيد الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر. إذا كانت هذه القيمة منخفضة (≤2)، يكون زمن الوصول غير طبيعي. إذا كانت هذه القيمة 0، فإن الاستجابة مفقودة وتحتاج إلى إعادة اختبار.
الكمون (ms): قد يكون وقت الاستجابة من حركة لوحات قوة الضغط إلى حركة مؤتمر الأطراف. (1) ظهور شريط أحمر في الجانب الأحادي الجانب أثناء النزوح إلى الأمام /الخلف بسبب إصابة العظام من جانب واحد. (2) قد يشير ظهور شريط أحمر في الجانبين الثنائيين أثناء النزوح إلى الأمام/الخلف إلى حدوث ضرر في الفرع المُفرَد لمسار الدوران الطويل. (3) قد يكون ظهور شريط أحمر في الجانبين الثنائية خلال النزوح إلى الأمام والخلف بسبب اعتلال الأعصاب الطرفية ، وأمراض العمود الفقري ، والتصلب المتعدد ، ومقياس الدماغ / الأمراض القشرية (الشكل 5B).
السعة التحجيم: هذه هي القوة التي تمارس على لوحة القوة من قبل الساق استجابة للانزعاج. الزيادة في توسيع التحجيم (AS) ينبغي أن تكون متناظرة bipedally وينبغي أن تتصل السعات من انزلاق لوحة القوة(الشكل 5C).
الشكل 5: النتائج التمثيلية للمشاركين مع CAI أثناء اختبار التحكم في المحركات. (A) التمثيل البياني لنتائج تماثل الوزن. (B) تمثيل رسومي لنتائج زمن الوصول (ms). (C) تمثيل بياني لنتائج AS. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
اختبار التكيف
يتم تحديد درجة الطاقة (SES) على أساس سرعة وتسارع مؤتمر الأطراف خلال أول 2 s من الانزعاج ويتم تصديرها (الشكل 6). شريط أحمر يصل إلى 200 نقطة يشير إلى فقدان التوازن (الخريف). (1) إذا لم تصل القضبان الحمراء إلى 200 نقطة في المنطقة الرمادية أقل من مرتين في خمس تجارب ، وتبقى القضبان الأخرى خضراء ، فإن الاختلاف طبيعي ، وخطر السقوط غائب. (2) قد يرجع سبب الأعمدة الحمراء التي تصل إلى 200 نقطة في كل مرة في خمس تجارب إلى الأسباب التالية. COG هو إلى الوراء بشكل مفرط عندما لوحات قوة تدور في اتجاه أصابع المتابعة والعكس بالعكس. نطاق الكاحل من الحركة محدودة. مفاصل الكاحل أو الأطراف السفلية ضعيفة. الجهاز العصبي المركزي مختل. (3) الحانات الحمراء تصل إلى 200 نقطة مرتين في خمس تجارب، في حين أن الحانات الأخرى تبقى خضراء بسبب تأثير الخوف أو القلق. (4) قد يكون ظهور شريط أحمر في المنطقة الرمادية خمس مرات بسبب ضعف مفاصل الكاحل، والأطراف السفلية، والخوف، أو القلق.
الشكل 6: SES من المشاركين مع CAI أثناء ADT. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
نتائج sEMG
مع vastus medialis على سبيل المثال ، يتم عرض البيانات الخام والمعالجة من sEMG خلال SOT ، الولايات المتحدة ، MCT ، و ADT (الشكل 7 والشكل 8). الفاصل الزمني المشار إليه بالخط الأحمر والنصائح هو الفاصل الزمني حيث يكون ضوء مؤشر نظام CDP قيد التشغيل وهو مرحلة الاختبار.
الشكل 7: البيانات الخام من sEMG لsssmedialis vastus خلال SOT، الولايات المتحدة، MCT، و ADT.
الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 8: البيانات المعالجة من sEMG لsssmedialis vastus خلال SOT، الولايات المتحدة، MCT، و ADT.
الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
المعلمات SEMG التي تتوافق مع مراحل الاختبار من SOT، الولايات المتحدة، لوس، MCT، و ADT هي كما يلي. IEMG يعكس الطاقة العضلية التي يتم تجميعها في الوقت وحدة. يعكس RMS القوة الوسطية لإشارة EMG. يعني MPF متوسط قيمة كل قوة في توزيع طيف الطاقة. يقسم MDF طيف الطاقة إلى قسمين مع مناطق متساوية. تعكس نسبة التنشيط التنسيق بين العضلات المتألمة والعادية لمرحلة التنشيط في الاختبارات.
الملف التكميلي 1: مقدمة لنظام التصوير الحيوي المحوسب. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
الجدول التكميلي 1: تقنية تطبيق على مواقع العضلات من أقطاب SEMG الرجاء انقر هنا لتحميل هذا الجدول.
الجدول التكميلي 2: الموقف القياسي لأسلوب تطبيع EMG للعضلات المقاسة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الجدول.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
ويستخدم البروتوكول المقدم لقياس التحكم الوضعي الحيوي والنشاط العضلي ذات الصلة في الأفراد مع CAI عن طريق مزامنة CDP مع SEMG. CDP يتتبع مسار COP و COG ويوفر نظرة ثاقبة في التفاعل بين المعلومات الحسية (البصرية, somatosensory, والإحساس الدهليزي) المدخلات والبيئة الخارجية8,,21,,22. وهو أداة فعالة لتشخيص الحد من النشاط الوظيفي الناجم عن اضطرابات الجهاز الحسي أو الحركي. يتم جمع نشاط العضلات بشكل متزامن أثناء مهام CDP للتحقيق في تنسيق الأطراف السفلية. وهذا البروتوكول يعوض عن قيود الدراسات السابقة في ظل ظروف معينة. وهو يسمح بإجراء تحقيق شامل للسيطرة العصبية العضلية على CAI من خلال الجمع بين CDP والنشاط العضلي ذي الصلة.
والخطوات التالية في البروتوكول حاسمة في التحقيق في الاستقرار الوضعي وترتبط بالقياس الدقيق للإشارات. وكشفت نتائج ما قبل التجربة أن الانتهاء من الاختبار بأكمله دون راحة يستغرق 25 دقيقة. وخلال هذه العملية، يركز المشاركون اهتمامهم على تعديل الاستراتيجيات الحركية وعلى الحفاظ على التوازن. التعب يغير استراتيجية تنظيم الحركة للجهاز العصبي المركزي ويقاطع proprioception، استجابة العضلات، والسيطرة الوضعية الحيوية23،24. لذلك، يجب تعيين وقت راحة لا يقل عن 5 دقائق بعد كل اختبار لتجنب التحميل المعرفي وتعب الجسم25. وينبغي أن تكون الخصائص الأنثروبومترية مراقبة دقيقة للحد من التباين للتقييم الدقيق للتوازن الوضعي26،27،28. وبالمثل، في هذا البروتوكول، ينبغي التحكم بدقة في محاذاة الوضع في هذا البروتوكول، والعمر، والطول، والوزن، وموقف القدم، لأنها تحدد موقع مؤتمر الأطراف وتؤثر على تحليل توزيع الوزنوالقوة 2. يجب ألا يكون تسخير السلامة فضفاضًا جدًا أو ضيقًا جدًا لحماية سلامة المشارك دون التأثير على الحركة الطبيعية. بعد الانتهاء من محاذاة القدم، يجب أن لا تتحرك موقف القدم حتى الانتهاء من الاختبارات. لا ينبغي أن يسمح للمشارك لفهم تسخير السلامة أو الاتكاء على المحيط البصرية لطلب الدعم الخارجي لتجنب التأثير على دقة النتيجة. يساعد تسلسل التجارب بشكل عشوائي في MCT بمقادير مختلفة على منع المشاركين من التنبؤ بظروف الانزعاج.
10- وينبغي مراعاة القيود التالية عند تنفيذ القياس. فأولا، لا يشمل ذلك سوى المشاركين الذكور لتجنب تداخل الاختلافات بين الجنسين في تفسير النتائج. تحتاج الأبحاث المستقبلية إلى استكشاف التحكم في الموقف وتنشيط العضلات في المشاركات مع CAI. ثانيا، معظم إصابات CAI هي مقلوب أو جنبا إلى جنب مع انثناء في الجبهة، في حين MCT و ADT الانزعاج تنطوي على الانزلاق الأمامي والخلفي في الطائرة الأفقية والتناوب المرن-dorsiflexion في الطائرة القوس من لوحات القوة. ولذلك، ينبغي أن تنظر نماذج التداخل المستقبلية في آلية الضرر.
وتنقسم الأساليب القائمة إلى عدة فئات وتستخدم لتقييم الاستقرار الوضعي، على النحو التالي29. المقاييس السريرية، مثل مقياس توازن بيرغ، سهلة التنفيذ في التقييم الوظيفي السريري. ومع ذلك ، فإن النتائج ذاتية ، ويصعب العثور على الجزء الضعيف. قياس النتائج الموجهة للسيطرة الحيوية الطوعية ، مثل الوصول إلى مسافة اختبار التوازن Y ، يمكن تحديد نقص التحكم في الموقف ، لكنه يتجاهل جودة العمل خلال العملية30،31. تغيير بيئة حسية معينة، مثل الوقوف مع عيون مغلقة للحرمان من الرؤية، والوقوف مع ساق واحدة للحد من قاعدة الدعم، أو الوقوف على سطح غير مستقر (رغوة أو تمايل المجلس)، لتتداخل مع النظام somatosensory هو وسيلة منخفضة التكلفة والمحمولة للتمييز بين نقص النظام الحسي محددة لتحقيق التحكم في التوازن الديناميكي4،5. ويمكن أن يحلل برنامج CDP نسبة الاعتماد على النظم الحسية الثلاثة ويمكنه أن يتحرى الاستراتيجيات الوضعية عن طريق تتبع مؤتمر الأطراف و COG. يتم تطبيق SOT بشكل خاص لتقييم جودة خرج نظام المحرك (التحكم الديناميكي COG) من خلال التحكم في مدخلات إشارة البيئة الطرفية (الوزن الحسي) في حلقة محرك حسية كاملة. الولايات المتحدة ولوس يمكن تقييم القدرة على التحكم الحركي الطوعي على مستوى القشرية. يمكن MCT و ADT تقييم استجابة الموقف التلقائي في المستويات الدماغي والقشرية من خلال التحفيز الخارجي. يمكن أن proprioception نقص، قوة العضلات fibular، وسلامة الرباط من الأفراد مع CAI المشاركة في المدخلات الحسية والمخرجات الحركية ويمكن الكشف عنها في المفصل الضعيف من خلال قياسات نظام CDP. ومع ذلك، قد يكون نطاق التطبيق محدودًا بسبب وضع المختبرات وتعقيدها.
يقيس هذا البروتوكول الاستكشافي نشاط العضلات في الأطراف السفلية أثناء مهام CDP ويوفر نظرة ثاقبة على تنسيق العضلات للأطراف السفلية غير المستقرة. توجد اختلافات كبيرة بين CAI والمجموعات الصحية بسبب الاستقرار الناقص في أربطة الكاحل الجانبي للمشاركين مع CAI. بالمقارنة مع المشاركين في المجموعة الصحية، قد تظهر تلك المجموعة في CAI استراتيجية الورك المتوقعة والاستخدام غير الملائم للرؤية في SOT، وسرعة أكبر من COG في الولايات المتحدة، أطول الكمون والسعة أكبر في MCT، وزيادة الطاقة التأثير في ADT. بالإضافة إلى ذلك، قد ينخفض نشاط العضلات للعضلات النيونية أثناء مهام CDP. ومع ذلك، فإن التوصل إلى استنتاج آمن بشأن محتوى هذا البروتوكول غير ممكن بناءً على نتائج الدراسة الحالية بسبب التطبيق المستقبلي على المشاركين في CAI.
ويستند هذا البروتوكول إلى قيم دقيقة ومسار حركي حسي كامل، يمكن أن يوفر أدلة للمجتمع العلمي. عند تطبيقها في العيادة، يوفر هذا البروتوكول استراتيجية الوضعية في التدريب وإعادة تأهيل العضلات محددة لعلاج المرضى الذين يعانون من CAI. يمكن للباحثين استخدام هذا البروتوكول للتحقيق في الاستقرار الوضعي والنشاط العضلي ذي الصلة في حالات أخرى، على النحو التالي: تقييم التحكم العصبي العضلي للاضطرابات العصبية، مثل مرض باركنسون والتصلب المتعدد؛ والتصلب العصبي العضلي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلّب العصبي؛ والتصلب العصبي؛ والتصلي بين الاضطرابات العصبية والاضطرابات العصبية؛ والتصليب المتعدد؛ والتصلي مع الاضطرابات العصبية؛ والتصلب العصبي العضلي؛ والتصلي بالأمراض العصبية؛ تقييم الاستقرار الوضعي للإيدز الداعم، مثل الكعب العالي والأطراف الطرف السفلي الاصطناعية؛ وخطر السقوط وتقييم تنشيط العضلات لمجموعات خاصة، مثل كبار السن، والناس flatfooted، والأطفال الذين يعانون من الشلل الدماغي.
يوفر نظام CDP وضع التدريب الذي يمكن استخدامه لإجراء التدريب على التوازن ، والذي يتضمن التسلسل ، وتحمل الوزن ، والتدريب المخصصة للمختبر للمرضى أثناء CDP. يمكن للباحثين استخدام طريقة البحث في النظام لتخصيص وضع المحرك ومدة لوحات القوة والمحيط البصري من خلال وظيفة الموجة جيبي. يمكن أن تستخدم الأبحاث المستقبلية حول التحكم العصبي العضلي مزيجًا من الأدوات الأخرى ، مثل التقاط الحركة وأنظمة الضغط الألواح.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
Acknowledgments
يقر المؤلفون بتمويل الصندوق الوطني للعلوم الطبيعية في الصين (11572202، 11772201، و31700815).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| NeuroCom Balance Manager SMART EquiTest | Natus Medical Incorporated, USA | Its major components include: NeuroCom Balance Manager Software Suite, dynamic dual force plate (rotate & translate), moveable visual surround with 15” LCD display (it could provide a real time display of the subject’s center of gravity shown as a cursor during the task) and illumination, overhead support bar with patient harness, computer and other parts. | |
| wireless Myon 320 sEMG system | Myon AG | The system consists of 16 parallel channels of transmitter signals, receiver, "EMG motion Tools" and "ProEMG" software,computer and other parts. |
References
- Winter, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait & Posture. 3, 193-214 (1995).
- Vanicek, N., King, S. A., Gohil, R., Chetter, I. C., Coughlin, P. A. Computerized dynamic posturography for postural control assessment in patients with intermittent claudication. Journal of Visualized Experiments. (82), e51077 (2013).
- Yin, L., Wang, L. Acute Effect of Kinesiology Taping on Postural Stability in Individuals With Unilateral Chronic Ankle Instability. Frontiers in Physiology. 11, 192 (2020).
- Fusco, A., et al. Dynamic Balance Evaluation: Reliability and Validity of a Computerized Wobble Board. Journal of Strength and Conditioning Research. 34 (6), 1709-1715 (2020).
- Fusco, A., et al. Wobble board balance assessment in subjects with chronic ankle instability. Gait & Posture. 68, 352-356 (2019).
- Silva Pde, B., Oliveira, A. S., Mrachacz-Kersting, N., Laessoe, U., Kersting, U. G. Strategies for equilibrium maintenance during single leg standing on a wobble board. Gait & Posture. 44, 149-154 (2016).
- Domènech-Vadillo, E., et al. Normative data for static balance testing in healthy individuals using open source computerized posturography. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (1), 41-48 (2019).
- Harro, C. C., Garascia, C. Reliability and validity of computerized force platform measures of balance function in healthy older adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 42 (3), 57-66 (2019).
- Doherty, C., et al. The incidence and prevalence of ankle sprain injury: a systematic review and meta-analysis of prospective epidemiological studies. Sports Medicine. 44 (1), 123-140 (2014).
- Hertel, J. Sensorimotor deficits with ankle sprains and chronic ankle instability. Clinics in Sports Medicine. 27 (3), 353-370 (2008).
- Munn, J., Sullivan, S. J., Schneiders, A. G. Evidence of sensorimotor deficits in functional ankle instability: a systematic review with meta-analysis. Journal of Science and Medicine in Sport. 13 (1), 2-12 (2010).
- Arnold, B. L., De La Motte, S., Linens, S., Ross, S. E. Ankle instability is associated with balance impairments: a meta-analysis. Medicine & Science in Sports & Exercise. 41 (5), 1048-1062 (2009).
- de-la-Torre-Domingo, C., Alguacil-Diego, I. M., Molina-Rueda, F., Lopez-Roman, A., Fernandez-Carnero, J. Effect of kinesiology tape on measurements of balance in subjects with chronic ankle instability: a randomized controlled trial. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (12), 2169-2175 (2015).
- Jaber, H., et al. Neuromuscular control of ankle and hip during performance of the star excursion balance test in subjects with and without chronic ankle instability. PLoS One. 13 (8), 0201479 (2018).
- Simpson, J. D., Stewart, E. M., Macias, D. M., Chander, H., Knight, A. C. Individuals with chronic ankle instability exhibit dynamic postural stability deficits and altered unilateral landing biomechanics: A systematic review. Phys Ther Sport. 37, 210-219 (2019).
- Gribble, P. A., et al. Selection criteria for patients with chronic ankle instability in controlled research: a position statement of the International Ankle Consortium. Br J Sports Medicine. 48 (13), 1014-1018 (2014).
- Wrisley, D. M., et al. Learning effects of repetitive administrations of the sensory organization test in healthy young adults. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (8), 1049-1054 (2007).
- Tabard-Fougère, A., et al. EMG normalization method based on grade 3 of manual muscle testing: Within- and between-day reliability of normalization tasks and application to gait analysis. Gait & Posture. 60, 6-12 (2018).
- Shim, D. B., Song, M. H., Park, H. J. Typical sensory organization test findings and clinical implication in acute vestibular neuritis. Auris Nasus Larynx. 45 (5), 916-921 (2018).
- Nam, G. S., Jung, C. M., Kim, J. H., Son, E. J. Relationship of vertigo and postural instability in patients with vestibular schwannoma. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 11 (2), 102-108 (2018).
- Faraldo-Garcia, A., Santos-Perez, S., Crujeiras, R., Soto-Varela, A. Postural changes associated with ageing on the sensory organization test and the limits of stability in healthy subjects. Auris Nasus Larynx. 43 (2), 149-154 (2016).
- Gofrit, S. G., et al. The association between video-nystagmography and sensory organization test of computerized dynamic posturography in patients with vestibular symptoms. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (12), 3513-3517 (2019).
- Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R., Buckley, W. E. The effects of fatigue and chronic ankle instability on dynamic postural control. Journal of Athletic Training. 39 (4), 321-329 (2004).
- Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R. Chronic ankle instability and fatigue create proximal joint alterations during performance of the Star Excursion Balance Test. International Journal of Sports Medicine. 28 (3), 236-242 (2007).
- Le Clair, K., Riach, C. Postural stability measures: what to measure and for how long. Clinical Biomechanics. 11 (3), 176-178 (1996).
- Fusco, A., et al. Y balance test: Are we doing it right. Journal of Science and Medicine in Sport. 23 (2), 194-199 (2020).
- Riemann, B., Davies, G. Limb, sex, and anthropometric factors influencing normative data for the Biodex Balance System SD athlete single leg stability test. Athletic Training & Sports Health Care. 5, 224-232 (2013).
- Chiari, L., Rocchi, L., Cappello, A. Stabilometric parameters are affected by anthropometry and foot placement. Clinical Biomechanics. 17 (9-10), 666-677 (2002).
- Chaudhry, H., Bukiet, B., Ji, Z., Findley, T. Measurement of balance in computer posturography: Comparison of methods--A brief review. Journal of Bodywork and Movement Therapies. 15 (1), 82-91 (2011).
- Hertel, J., Braham, R. A., Hale, S. A., Olmsted-Kramer, L. C. Simplifying the Star Excursion Balance Test Analyses of Subjects With and Without Chronic Ankle Instability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 36 (3), (2006).
- Gribble, P. A., Hertel, J., Plisky, P. Using the Star Excursion Balance Test to assess dynamic postural-control deficits and outcomes in lower extremity injury: a literature and systematic review. Journal of Athletic Training. 47 (3), 339-357 (2012).
