Summary
만성 발목 불안정을 가진 개인 (CAI) 자세 제어 결핍 및 낮은 사지의 지연 된 근육 활성화를 전시. 표면 전동 과 결합 된 전산화 동적 포약은 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 유지하기 위해 근육 활성화 조절을 가진 시각, somatosensory 및 전정 시스템의 조정에 대한 통찰력을 제공합니다.
Abstract
전산화된 동적 포토그래피(CDP)는 정적 및 동적 조건 및 섭류 하에서 자세 안정성을 평가하는 객관적인 기술입니다. CDP는 압력 중심과 무게 중심 간의 상호 관계를 추적하는 반전된 진자 모델을 기반으로 합니다. CDP는 시력, 프로프리오셉션 및 전정 감각의 비율을 분석하여 자세 안정성을 유지하는 데 사용할 수 있습니다. 다음 문자는 만성 발목 불안정성 (CAI) : 지속적인 발목 통증, 붓기, "방법을 주는"느낌 및 자기보고 장애를 정의합니다. CAI를 가진 개별에 있는 자세 안정성 및 fibular 근육 활성화 수준은 측면 발목 인대 복잡한 상해 때문에 감소했습니다. 몇몇 연구 결과는 CAI를 가진 개별의 자세 안정성을 탐구하기 위하여 CDP를 이용했습니다. 표면 전과 와 동기화 된 CDP를 사용 하 여 자세 안정성 및 관련 근육 활성화를 조사 하는 연구는 부족. 이 CDP 프로토콜에는 감각 조직 테스트(SOT), 모터 제어 테스트(MCT), 적응 테스트(ADT) 뿐만 아니라 일방적인 자세(미국) 및 안정성 제한(LOS)을 측정하는 테스트가 포함됩니다. 표면 전기 촬영 시스템은 측정 중에 낮은 사지 근육 활성화에 대한 데이터를 수집하기 위해 CDP와 동기화됩니다. 이 프로토콜은 자세 안정성을 유지하기 위해 시각, 소마토 감각 및 전정 시스템 및 관련 근육 활성화의 조정을 평가하기위한 새로운 접근 방식을 제시합니다. 또한, 그것은 실제 복잡 한 환경에 대처 하는 경우 CAI와 개인의 신경 근육 제어에 새로운 통찰력을 제공 합니다.
Introduction
전산화된 동적 포토그래피(CDP)는 정적 및 동적 조건 및 섭류 하에서 자세 안정성을 평가하는 객관적인 기술입니다. CDP는 압력 중심(COP)과 중력 중심(COG) 사이의 상호 관계를 추적하는 반전진자 모델을 기반으로 합니다. COG는 질량 중심(COM)의 수직 투영인 반면, COM은 글로벌 기준 시스템에서 총 체질량과 동일한 점이다. COP는 수직 접지 반응 력 벡터의 포인트 위치입니다. 접지1을가진 접촉 영역의 표면 을 통해 모든 압력의 가중 평균을 나타낸다. 자세 안정성은 주어진 감각 환경에서 지원 의 기지 내에서 COM을 유지하는 기능입니다. 중추신경계를 발포성 감각 시스템(시력, 프로피오셉션 및 전정 감각)과 모터 커맨드 출력2와조정하는 신경 근육 조절 능력을 반영한다.
단일 다리 자세 및 Y-balance 테스트의 도달 거리와 같은 자세 제어를 위한 이전 평가 방법은 결과 지향적이며 감각 시스템과 모터 제어3간의 조정을 객관적으로 평가하는 데 사용할 수 없습니다. 또한, 일부 연구는 휴대용 전산화 된 흔들림 보드를 사용, 실험실설정에서동적 균형 성능을 정량화4,5,,6. CDP는 전술한 시험 방법과 다르며, 이는 자세 안정성 유지보수에서 비전, 프로피오셉션 및 전정 감각의 비율에 대한 분석과 발목 또는 엉덩이 지배적 전략과 같은 모터 전략의 비율에 대한 평가에 적용될 수 있기 때문이다. 정확도, 신뢰성 및 유효성8로인해 자세 제어 측정7의 금 본위제로 간주되었습니다.
만성 발목 불안정 (CAI)은 지속적인 발목 통증, 붓기 및 "주는 방법"의 느낌을 특징으로합니다. 그것은 가장 일반적인 스포츠 부상 중 하나입니다9. CAI는 주로 측면 발목 염좌에서 유래하여 측면 발목 인대 복합체의 무결성과 안정성을 파괴합니다. 프로프리오셉션, 피블러 근육 강도 및 탈러스의 정상 궤적은10,,11을손상시한다. 약한 발목 세그먼트의 결핍은 CAI12를가진 개별에 있는 결핍 자세 통제 및 근육 활성화 귀착될 수 있습니다. 그러나, CDP3,,13을사용하여 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 조사한 연구는 거의 없다. 현재 측정은 감각 분석의 관점에서 CAI의 자세 제어 결핍을 거의 분석할 수 없습니다. 따라서, 사후 안정성을 유지하기 위해 CAI의 감각 조직 및 자세 전략의 능력은 추가 탐구가 필요합니다.
근육 활동은 자세 안정성14,,15의조절에 영향을 미치는 신경 근육 조절의 중요한 구성 요소입니다. 그러나, CDP는 포스 플레이트를 통해 COP와 COG 간의 상호 관계를 모니터링하고, CAI를 가진 개인의 하반신 근육의 특정 활성화 수준을 관찰하는 응용 프로그램은 어렵다. 현재, CDP와 전기촬영(EMG)을 결합하는 방법을 통해 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 평가하는 연구는 거의 없다.
따라서, 개발된 프로토콜은 CDP 및 표면 전동학 시스템(sEMG)을 결합하여 자세 제어 및 관련 근육 활성을 탐구하는 것을 목표로 한다. 이 프로토콜은 CAI 참가자를 위한 감각 조직, 자세 통제 및 관련 근육 활동을 포함하여 신경 근육 통제를 조사하기 위하여 새로운 접근을 제공합니다.
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Protocol
테스트 에 앞서, 참가자는 실험 과정에 대한 정보를 받은 후 정보에 입각한 동의에 서명했습니다. 이 실험은 상하이 스포츠 대학의 윤리위원회에 의해 승인되었습니다.
1. 장비 설정
- CDP 시스템을 켜고 자체 보정을 완료하고 계측기가 100Hz 샘플링 주파수에서 정상적으로 작동하는지 확인합니다.
참고: 설치된 두 개의 독립 된 힘 플레이트는 각각 세 개의 힘 (Fx, Fy 및 Fz)과 세 가지 순간 (Mx, My 및 Mz)을 측정합니다. x축은 왼쪽-오른쪽 방향에 있으며 시상 평면에 수직입니다. y축은 전방-후진 방향에 있으며 관상 평면에 수직입니다. z축은 수평 평면에 수직입니다. 기원은 힘 판의 중심에 있습니다. - 더블 클릭 밸런스 매니저 시스템 | 임상 모듈은 새로운 환자를 클릭하고 환자 ID를 설정합니다. 감각 조직 테스트, 일방적 인 자세, 안정성의 한계, 모터 제어 테스트 및 적응 테스트를 선택합니다.
참고: 이러한 인구 통계 학적 데이터는 연령일치 규범 진단 분석에도 사용됩니다. - 표면 전기 촬영(sEMG) 시스템을 켜고 EMG 모션 도구 아이콘을 두 번 클릭합니다. 트리거 신호를 트리거 인(수동 중지)으로지정하고, 참가자 ID를 설정하고, 측정된 근육과 무선 전극을 일치시합니다. 불안정한 하반신의 근육은 광대한 내측 (VM), 광대 한 측삭 탈염 (VL), 이두근 페모리스 (BF), 티비알리스 전방 (TA), peroneal longus (PL), 위장 혈증 내측 (GM), 및 위장 혈증 측측 (GL)입니다.
참고: 트리거 인(수동 중지)이라는 문구는 CDP가 테스트 중에 EMG 데이터를 캡처하기 위해 sEMG 시스템을 트리거하지만 "끝" 플래그는 인수를 중지하려면 수동 클릭이 필요합니다. - 동기화 라인을 통해 sEMG 시스템과 CDP 시스템을 연결합니다. sEMG 시스템의 카메라를 조정하여 CDP 시스템의 신호 표시등을 캡처합니다.
참고: 표시등의 비디오는 CDP 시스템 및 sEMG와 동기적으로 수집되어 CDP 테스트에 따라 EMG의 해당 주기를 절단합니다. "켜기"는 테스트가 진행 중임을 나타내며 "라이트 오프"는 테스트가 일시 중지/중지됨을 나타냅니다.
2. 참가자 선정 및 준비
- CAI 참가자에 대 한 다음과 같은 포함 기준을 사용: (1) 35 정기적으로 매일 활동 남성 참가자, 프로 선수 또는 앉아 참가자를 제외; (2) 20~29세; (3) 적어도 하나의 중요한 발목 염좌의 역사, 초기 염좌는 연구에 등록하기 전에 적어도 12 개월 발생해야합니다; (4) 부상당한 발목 관절 및/또는 재발염및/또는 "불안정감"과 (5) 컴벌랜드 발목 불안정 공구 설문지 점수점수가 24점미만(16점)을초과하는 "포기"의 감정.
- 양측 염좌, 사지 골절, 수술, 신경 및 전정 시스템 질환 또는 테이핑에 대한 알레르기의 역사를 가진 참가자를 제외하십시오. 또한 CAI 그룹과 일치하는 인구 통계학적 데이터를 대조군으로 모집하는 CAI 없이 35명의 남성 참가자를 모집합니다.
- 준비를 위해 측정 된 근육의 뱃속에 전극 조각을 고정하십시오. 참가자들에게 안전 벨트를 착용하고 힘 판에 맨발로 서서 시각적 서라운드에 직면하도록 지시합니다.
- 힘 플레이트의 발 정렬을 조정합니다. 말단 내측을 해당 컴퓨터 생성 높이 선(S, M 및 T 선)과 다리의 수평 선 및 측면 모서리와 정렬합니다. 시각적 서라운드에 포함된 화면을끕니다(그림 1).
참고: 이 지침은 다음 높이를 기반으로 합니다. "S"는 "작은"을 의미하며 76cm에서 140cm사이의 높이를 포함합니다. "M"은 "중간"을 의미하며 141cm에서 165cm까지의 높이를 포함합니다. 화면은 실시간 시각적 피드백을 제공할 수 있기 때문에 학습 효과를 생성할 수 있습니다. 따라서, 안정성(LOS)테스트(17)의한계를 제외하고, 테스트 중에 화면이 닫혀 있어야 한다.
- 힘 플레이트의 발 정렬을 조정합니다. 말단 내측을 해당 컴퓨터 생성 높이 선(S, M 및 T 선)과 다리의 수평 선 및 측면 모서리와 정렬합니다. 시각적 서라운드에 포함된 화면을끕니다(그림 1).
그림 1: 측정을 위한 참가자 준비. 참가자들은 맨발로 똑바로 서서 시각적 서라운드에 직면하고 안전 벨트를 착용하고 발을 힘 판에 올바르게 정렬하고 다리에 무선 EMG 전극을 고정시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. 측정 절차
- CDP 측정
- 감각 조직 테스트
- 참가자들에게 시야, 소마토감각 및 전정 감각(singly 또는 결합)의 간섭에 대처하기 위해 가능한 한 안정적으로 COG를 유지하도록 지시합니다(표1). 조건 의 측정을 완료 1-6. 각 테스트는 20s에 대해 지속됩니다. 각 조건에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
- 일방적인 자세
- 참가자들에게 눈을 뜨거나 닫은 전방 우수한 장골 척추에 손을 얹도록 지시한다. 불안정한 발목 쪽을 지지 다리로 고려하십시오. 완전히 무릎 관절을 확장하고, 약 30 °에 의해 자신의 비 지지 다리의 무릎을 구부립니다. 참가자가 10 s에 대해 안정적으로 서 있게 하십시오. 각 시각적 상태에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
- 안정성 제한
- 참가자들에게 중앙 지역에서 COG를 유지하도록 지시합니다. 링을 들으면서 몸을 숙이고 COG를 화면의 대상 프레임으로 빠르게 이동합니다. 참가자들에게 10대동안 꾸준히 유지하도록 지시한다. COG의 8가지 방향 이동을 완료합니다(전방, 전방 오른쪽, 오른쪽, 오른쪽, 오른쪽 뒤로, 뒤로, 뒤로 왼쪽, 왼쪽, 왼쪽 및 왼쪽).
참고 : COG 이동 과정에서 신체가 똑바로 유지되고 발 뒤꿈치 또는 발가락은 힘 판에서 멀지 않으며 엉덩이 관절이 구부러지지 않습니다.
- 참가자들에게 중앙 지역에서 COG를 유지하도록 지시합니다. 링을 들으면서 몸을 숙이고 COG를 화면의 대상 프레임으로 빠르게 이동합니다. 참가자들에게 10대동안 꾸준히 유지하도록 지시한다. COG의 8가지 방향 이동을 완료합니다(전방, 전방 오른쪽, 오른쪽, 오른쪽, 오른쪽 뒤로, 뒤로, 뒤로 왼쪽, 왼쪽, 왼쪽 및 왼쪽).
- 모터 제어 테스트
- 참가자들에게 신체 안정성을 복원하고 힘 판의 예기치 않은 미끄러짐에 대처하기 위해 효과적으로 대응하도록 지시합니다. 각 미끄러짐 상태에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
참고: 힘 플레이트는 전방/후방 방향으로 소형/중간/대형 진폭으로 미끄러집니다. 참가자의 높이에 따라 힘 판의 미끄러짐 진폭이 자동으로 조정됩니다. 힘 판의 발 위치를 정렬하려면 표준 절차를 따라야 합니다. 시험 사이에 임의 지연이 존재합니다.
- 참가자들에게 신체 안정성을 복원하고 힘 판의 예기치 않은 미끄러짐에 대처하기 위해 효과적으로 대응하도록 지시합니다. 각 미끄러짐 상태에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
- 적응 테스트
- 참가자들에게 효과적으로 대응하여 체내 안정성을 회복하고 20°/s의 속도로 5회 연속 예기치 않은 회전에 대처하도록 지시합니다. 발가락을 위쪽 또는 아래쪽으로 향합니다.
- 감각 조직 테스트
| 조건 | 눈 | 힘 플레이트 | 비주얼 서라운드 | 간섭 | 예상 응답 |
| 1 | 열기 | 수정 | 수정 | 소마토 감각 | |
| 2 | 가까이 | 수정 | 수정 | 비전 | 소마토 감각 |
| 3 | 열기 | 수정 | 스웨이 참조 | 비전 | 소마토 감각 |
| 4 | 열기 | 스웨이 참조 | 수정 | 소마토 감각 | 비전, 전정 |
| 5 | 가까이 | 스웨이 참조 | 수정 | 소마토 감각, 시력 | Vestibular |
| 6 | 열기 | 스웨이 참조 | 스웨이 참조 | 소마토 감각, 시력 | Vestibular |
표 1: 감각 조직 테스트에서 서로 다른 간섭 및 그에 상응하는 예상 응답. "동요 참조"라는 용어는 힘 판과 시각적 서라운드의 움직임이 참가자의 COG 동요를 따른다는 것을 의미합니다.
- sEMG 측정 및 데이터 프로세스
- SOT, 미국, LOS, MCT 및 ADT 동안 CDP 시스템에 의해 트리거된 후, 저사지 근육 활동 원시 데이터의 자동 습득을 시작합니다. 빛이 꺼지면 sEMG 시스템 중에 수동으로 인수를 중지합니다. 샘플 크기는 1000Hz입니다.
- sEMG 소프트웨어의 처리 창을 입력합니다. EMG 원시 데이터의 C3d 파일및 라이트 비디오의 mp4 파일을 가져옵니다. 빛이 켜져 있을 때 시험 주기를 잘라냅니다.
- "처리 파이프라인" 작업에서 실행 파이프라인에 다음과 같은 옵션을 포함합니다: 낮은 패스가 있는 버터워스 필터(450Hz, 2). 주문) 및 하이 패스 (20 Hz, 2. 주문); 50Hz에서 노치 필터; 그리고 루트 평균 사각형 스무딩 창 100 ms.
참고: 로우 패스(450Hz, 2)로 버터워스 필터를 선택합니다. 주문) 및 하이 패스 (20 Hz, 2. 주문) 원치 않는 저주파 및 고주파 구성 요소를 필터링합니다. 노치 필터를 50Hz로 설정하여 주 전력에서 50Hz 간섭을 제거합니다. 시끄러운 신호를 부드럽게하기 위해 100 ms의 루트 평균 사각형 스무딩 창을 사용합니다. - 이벤트 생성 옵션에 실행 파이프라인에 다음 이벤트를 포함합니다. "근육 켜기"는 "모든 채널이 최소 50ms의 기준노이즈 표준 편차를 5배 이상"으로 정의합니다. "근육 끄기"는 "모든 채널이 적어도 50 ms"에 대한 기준선에 5 배 표준 편차 이하로 떨어집니다.
- 매개 변수 생성 옵션에서 실행 파이프라인에 다음 매개 변수를 포함합니다: 일체형 전기촬영(iEMG); 루트 평균 사각형(RMS); 평균 전력 주파수 (MPF); 중간 주파수(MDF); 및 공동 활성화 비율.
참고: 다음은 위의 매개 변수에 대한 참조된 계산 수식(방정식 1-4)입니다.
- SOT, 미국, LOS, MCT 및 ADT 시험의 RMS 값을 각 근육에 대한 최대 자발적 동소성 수축(MVIC)의 RMS 값으로 정규화합니다(방정식 5).
참고: MVIC는 5s(보충 파일 1)18에대한 표준 자세에 있는 참가자에 대한 각 근육의 최대 힘 수축을 나타낸다.
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Representative Results
대표적인 CDP 결과
감각 조직 테스트
이 시스템은 주변 신호 입력으로 환경이 변경될 때 미리 정해진 대상 영역에서 COG를 유지하는 참가자의 능력을 평가합니다. 평형 점수(ES)는 조건 하에서 1-6의 점수로, 이는 자세 안정성을 유지하기 위해 감각 시스템을 조정하는 능력을 반영한다(수학식 6). 복합 점수(COMP)는 모든 조건의 가중 평균 점수입니다. 4, 5, 6의 어려운 조건에 큰 중점을 둡히 주어집니다. 복합 점수는 조건 SOT1 및 SOT2에 대한 평형 점수를 독립적으로 평균화하여, 조건 SOT 3의 각 시험에서 SOT 6까지의 평형 점수에 이 두 점수를 추가하고, 총 수행된 시험19,,20으로합계를 분할하여 계산된다. 그림에서 녹색 막대는 참가자가 데이터 집합에서 연령과 일치하는 규범 카운터포인트보다 세 가지 감각 시스템을 더 잘 조정하고 보다 효과적으로 대응할 수 있음을 나타냅니다. 빨간색 막대는 참가자의 감각 조직 능력이 데이터집합(그림 2A)에서연령일치 규범 카운터포인트보다 더 나쁘다는 것을 나타냅니다.
참고: 건강한 성인을 위한 COG의 이론최대 전방 방향 변위는 12.5°입니다. θ는 COG의 흔들리는 각도를 나타냅니다. 평형 점수 범위는 0-100입니다. 점수0은 잔액 손실을 나타냅니다. 100에 가까운 점수는 참가자가 균형 기능이 양호함을 나타냅니다.
감각 분석 점수: 시스템은 6 가지 조건에서 비전, proprioception 및 전정 감각의 참여 비율을 조정하고 자세 안정성을 유지하는 과정에서 비전 (VIS), proprioception (SOM)및 현관 (VEST)에 대한 의존도를 추론합니다 (방정식 8-10). 빨간색 막대의 모양은 참가자가 VIS/SOM/VEST 감각 감각을 사용하여 균형을 유지할 수 없음을 나타냅니다. 시각적 환경 설정(PREF)은 충돌하는 시각적 간섭 환경(수학식 11)에서 잘못된 시각적 정보를 무시할 수 있는 기능을 나타냅니다. 빨간색 막대의 모양은 참가자가 잘못된 시각적정보(그림 2B)에서도균형을 유지하기 위해 시각적 정보에 의존했음을 나타냅니다.
전략 점수: 이 시스템은 안정성 유지 보수 과정에서 COG와 COP의 상호 관계에 따라 전략 점수 (STR)를 수출합니다. STR이 100에 가까운 것은 발목 전략의 높은 비율을 나타낸다. 0에 가까운 STR 점수는 엉덩이 전략의 높은 비율의 사용을 나타냅니다. 사분면의 오른쪽에 가까운 조건 1-6의 마크는 발목 전략의 지배력을 나타냅니다. 왼쪽에 가까운 사람들은 엉덩이 전략(도 2C)의지배를 나타냅니다.
COG 정렬: COG 위치는 각조건(도 2D)에서좌표 형태로 변경됩니다.
그림 2: SOT 기간 동안 CAI를 가진 참가자를 위한 대표적인 결과. (A)평형 및 복합 점수의 그래픽 표현. (B)감각 분석 결과의 그래픽 표현. (C)전략 분석 결과의 그래픽 표현. (D)COG 정렬 결과의 그래픽 표현. SOT, 미국, LOS, MCT 및 ADT의 그래픽 결과에서 솔리드 그린 바는 정상 범위의 결과를 나타냅니다. 솔리드 레드 막대는 정상 범위에서 결과를 나타냅니다. 줄무늬 막대는 반복된 테스트를 나타냅니다. 회색 영역은 비정상적인 데이터 범위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
일방적인 자세
일방적인 자세 동안 COG(°/s)의 흔들리는 속도가 내보입니다. 빨간색 막대의 모양은 단일 자세 안정성을 유지하는 능력이 정상보다 더 나쁘다는 것을 나타냅니다. 왼쪽/오른쪽 차이(%) 왼쪽다리와 오른쪽 다리 사이의 총 스윙비교를나타낸다(도 3).
그림 3: 눈을 뜨고 닫힌 미국 동안 CAI를 가진 참가자를 위한 COG의 속도(°/s).
이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
로스
LOS는 CDP 시스템에서 최고의 자발적 이동 측정입니다. LOS 테스트는 반응 시간, 운동 속도, LOS에 대한 인식 능력 및 운동 제어 능력을 평가합니다. 다음 변수는 내보내지 않습니다.
반응 시간 (RT) (들): 이동 신호의 전송과 신체 운동의 시작 사이의 시간입니다. 빨간색 막대의 모양은 지연된 반응시간(도 4A)을나타냅니다.
이동 속도(MVL) (°/s): 초기 지점에서 대상까지 의 평균 속도는 5%에서 95% 사이입니다. 빨간색 막대의 모양은 평균 중력 속도가정상(그림 4B)보다느리다는 것을 나타냅니다.
엔드포인트 소풍(EPE) (%): COG 이동 거리초기 지점에서 최종 지점까지. 빨간색 막대의 모양은 COG의 이동 거리가 정상 범위(도4C)에도달하지 않음을 나타냅니다.
최대 여행(MXE) (%): COG 이동의 최대 거리. 빨간색 막대의 모양은 COG의 최대 소풍이 정상범위(그림 4C)에도달하지 않음을 나타냅니다.
방향 제어(DCL) (%): 의도된 방향을 향한 이동량이 오프축 이동의 양을 뺀값(도 4D).
그림 4: LOS 중 CAI를 가진 참가자를 위한 대표적인 결과. (A)반응 시간 결과의 그래픽 표현 (B)이동 속도 결과의 그래픽 표현 (°/s). (C)끝점및 최대 소풍 결과(%)의 그래픽 표현 (D)방향제어 결과의 그래픽 표현(%). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
모터 제어 테스트: 이 테스트를 사용하여 참가자가 효과적인 모터 반응을 생성하는 능력을 평가하고 강제 판의 갑작스런 전방 후방 변위에 대처하기 위해 COG 안정성을 복원합니다.
중량 대칭: 이것은 두 다리의 무게 베어링 분포를 말합니다. 빨간색 막대의 모양은 왼쪽 및 오른쪽 다리의 비대칭 중량을나타냅니다(그림 5A). 막대에는 컴퓨터로 생성된 확인이 표시됩니다. 이 값이 ≤2)인 경우 대기 시간이 비정상입니다. 이 값이 0인 경우 응답이 누락되고 다시 테스트가 필요합니다.
대기 시간(ms): 압력력판의 이동에서 COP의 움직임에 의한 응답 시간. (1) 전방/후방 변위 동안 일방적인 측면에 적색 막대의 출현은 일방적인 정형외과 적 상해 때문일 수 있다. (2) 전방/후방 변위 동안 양측에 적색 막대가 출현하여 긴 순환 경로의 연이은 분지에서 손상의 발생을 나타낼 수 있다. (3) 전방 및 후방 변위 동안 양측측에 적색막대의 출현은 말초 신경병증, 척추질환, 다발성 경화증 및 뇌간/피질병리학(도 5B)에기인할 수 있다.
진폭 스케일링: 이것은 교란에 대응하여 다리에 의해 힘 판에 가해지는 힘입니다. 진폭 스케일링(AS)의 증가는 바이페달로 대칭되어야 하며 힘 판 미끄러짐(도5C)의진폭과 관련이 있어야 한다.
그림 5: 모터 제어 테스트 중 CAI를 가진 참가자의 대표적인 결과. (A)중량 대칭 결과의 그래픽 표현. (B)대기 시간 결과(ms)의 그래픽 표현. (C)AS 결과의 그래픽 표현. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
적응 테스트
동요 에너지 점수(SES)는 처음 2s 의 섭동 중에 COP의 속도 및 가속에 따라 결정되며 내보내지게 된다(도6). 200점에 도달하는 빨간색 막대는 잔액 손실(하락)을 나타냅니다. (1) 빨간색 막대가 5번의 시험에서 두 배 미만의 회색 영역에서 200점에 도달하지 못하고 다른 막대가 녹색으로 유지되면 변동이 정상이며 낙하 위험이 없습니다. (2) 5번의 시험에서 매번 200점에 도달하는 빨간색 막대는 다음과 같은 이유로 인해 발생할 수 있습니다. 힘 판이 발가락 위로 회전할 때 COG는 지나치게 뒤로 뒤로 되며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 발목 운동 범위가 제한됩니다. 발목 관절 또는 하반신은 약합니다. 중추 신경계는 기능 장애입니다. (3) 빨간색 막대는 5번의 시험에서 두 번 200포인트에 도달하는 반면, 다른 바는 두려움이나 불안의 영향으로 인해 녹색으로 유지됩니다. (4) 회색 부위에 빨간색 막대의 출현은 발목 관절이 약하거나 사지가 낮거나 두려움 또는 불안때문일 수 있습니다.
그림 6: ADT 동안 CAI를 가진 참가자의 SES. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
sEMG 결과
예를 들어, sEMG의 원시 및 처리된 데이터는 SOT, 미국, MCT 및 ADT(그림7 및 도 8)에도시된다. 빨간색 선과 팁으로 표시된 간격은 CDP 시스템의 표시등이 켜져 있고 테스트 단계인 간격입니다.
그림 7: SOT, 미국, MCT 및 ADT 동안 광대 한 내측에 대한 sEMG의 원시 데이터.
이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8: SOT, 미국, MCT 및 ADT 동안 광대한 내측에 대한 sEMG의 처리된 데이터.
이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
SOT, 미국, LOS, MCT 및 ADT의 테스트 단계에 대응하는 sEMG 매개 변수는 다음과 같습니다. iEMG는 단위 시간당 축적되는 근육 에너지를 반영합니다. RMS는 EMG 신호의 평균 전력을 반영합니다. MPF는 전력 스펙트럼 분포에서 각 전력의 평균 값을 의미합니다. MDF는 전력 스펙트럼을 동일한 영역의 두 부분으로 나눕니다. 상활성화 비율은 시험에서 활성화 단계의 고뇌및 길항성 근육 사이의 협응을 반영합니다.
보충 파일 1: 전산화 된 동적 포소그래피 시스템에 대한 소개. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 1: sEMG 전극의 근육 사이트에 응용 기술이 테이블을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보조 표 2: 측정된 근육에 대한 EMG 정규화 방법에 대한 표준 자세. 이 테이블을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
제시된 프로토콜은 CDP를 sEMG와 동기화하여 CAI를 가진 개인의 동적 자세 제어 및 관련 근육 활동을 측정하는 데 사용됩니다. CDP는 COP 및 COG의 궤적을 추적하고 감각 정보(시각, 소마토감각 및 전정 감각) 입력과 외부 환경8,,21,,22사이의 상호 작용에 대한 통찰력을 제공한다. 감각 또는 모터 시스템 장애로 인한 기능적 활동 제한의 진단을 위한 효과적인 도구이다. 근육 활동은 낮은 사지 조정을 조사하기 위하여 CDP 작업 도중 동기적으로 집합됩니다. 이 프로토콜은 특정 상황에서 이전 연구의 한계를 보상합니다. 그것은 CDP와 관련 근육 활동의 조합을 통해 CAI의 신경 근육 제어의 포괄적인 조사를 허용.
프로토콜의 다음 단계는 자세 안정성을 조사하는 데 중요하며 정확한 신호 측정과 관련이 있습니다. 사전 실험 결과, 휴식 없이 전체 시험의 완료는 25분이 걸린다는 것을 알 수 있습니다. 이 과정에서 참가자들은 모터 전략 조정과 균형 유지에 집중합니다. 피로는 중추 신경계의 운동 조절 전략을 변경하고 프로프리오셉션, 근육 반응 및 동적 자세제어(23,,24)를방해한다. 따라서, 인지 적재 및 신체 피로를 피하기 위해 각 테스트 후 최소 5분의 휴식 시간을 설정해야한다(25) 인류측정특성은,자세균형(26,,27,28)의정확한 평가를 위한 가변성을 제한하기 위해 정확하게 제어되어야 한다. 마찬가지로, 이 프로토콜에서는, 연령, 신장, 중량 및 풋 위치 정렬은 COP의 위치를 결정하고 중량 및 힘2의분포의 분석에 영향을 미치기 때문에 정확하게 제어되어야 한다. 안전 벨트는 정상적인 움직임에 영향을 주지 않고 참가자의 안전을 보호하기 위해 너무 느슨하거나 너무 단단해서는 안됩니다. 발 정렬을 완료 한 후, 발 위치는 테스트가 완료 될 때까지 이동해서는 안됩니다. 참가자는 안전 하네스를 파악하거나 시각적 서라운드에 기대어 외부 지원을 요청하여 결과의 정확성에 영향을 미치지 않도록 해서는 안 됩니다. MCT의 시험을 크기가 다른 임의로 시퀀싱하면 참가자가 변기 상태를 예측하는 것을 방지할 수 있습니다.
측정을 구현할 때 다음과 같은 제한 사항도 고려해야 합니다. 첫째, 결과 해석에서 성별 차이의 간섭을 피하기 위해 남성 참가자만 포함됩니다. 미래의 연구는 CAI를 가진 여성 참가자에 자세 통제 및 근육 활성화를 탐구 할 필요가있다. 둘째, 대부분의 CAI 부상은 전두엽 평면의 발바닥 굴곡과 반전되거나 결합되는 반면, MCT와 ADT 의 동요는 수평 평면의 전방 후방 미끄러짐과 힘 판의 처진 평면에서 굴곡-dorsiflexion 회전을 포함합니다. 따라서 미래의 간섭 모델은 손상 메커니즘을 고려해야 합니다.
기존 방법은 여러 범주로 나뉘며 다음과 같은 자세 안정성을 평가하는 데 사용됩니다29. Berg Balance 규모와 같은 임상 스케일은 임상 기능 평가에서 구현하기 쉽습니다. 그러나 결과는 주관적이며 약한 세그먼트를 찾기가 어렵습니다. Y-균형 테스트의 도달 거리와 같은 자발적 동적 제어의 결과 지향 측정은 자세 제어 결핍을 식별할 수 있지만 공정30,,31동안의 작업 품질을 무시합니다. 시력 박탈을 위해 눈을 감고 서 있거나, 지지 기반을 줄이기 위해 한쪽 다리를 가지고 서 있거나, 불안정한 표면(거품 또는 흔들림 기판)에 서 있는 것과 같은 특정 감각 환경을 변화시키는 것은 소마토 감각 시스템을 방해하는 저비용 및 휴대용 방법으로 동적 균형 제어4,5.5 CDP는 세 가지 감각 시스템의 의존도 비율을 분석할 수 있으며 COP 및 COG를 추적하여 사후 전략을 조사할 수 있습니다. SOT는 특히 완전한 감각 모터 루프에서 주변 환경 신호 입력(sensory weight)을 제어하여 모터 시스템 출력(COG 동적 제어)의 품질을 평가하기 위해 적용된다. 미국과 LOS는 피질 수준에서 자율 자발적 모터 제어 능력을 평가할 수 있습니다. MCT와 ADT는 외부 자극을 통해 뇌간 및 피질 수준에서 자동 자세 반응을 평가할 수 있습니다. 부족한 전파, fibular 근육 강도, CAI를 가진 개인의 인대 무결성은 감각 입력 및 모터 출력에 참여할 수 있으며 CDP 시스템 측정을 통해 약한 조인트에서 검출될 수 있다. 그러나, 적용 범위는 실험실 설정 및 복잡성에 의해 제한될 수 있다.
이 탐사 프로토콜은 CDP 작업 중 사지 근육 활동을 측정하고 불안정한 하반신의 근육 조정에 대한 통찰력을 제공합니다. CAI를 가진 참가자의 측면 발목 인대의 결핍 안정성 때문에 CAI와 건강한 단 사이에 중요한 다름이 존재합니다. 건강한 그룹의 참가자들과 비교하여 CAI 그룹의 사람들은 SOT에서 예상되는 엉덩이 전략과 부적절한 시력 사용, 미국의 COG 속도, MCT의 대기 시간 및 더 큰 진폭, ADT의 더 큰 흔들리는 에너지를 나타낼 수 있습니다. 또한, 관상 근육에 대 한 근육 활동 CDP 작업 하는 동안 감소 수 있습니다. 그러나, 이 프로토콜의 내용에 대한 안전한 결론을 내리는 것은 CAI 참가자에 대한 향후 적용으로 인해 현재 연구 결과에 근거하여 불가능합니다.
이 프로토콜은 정확한 가치와 과학 계에 대한 증거를 제공 할 수있는 완전한 감각 모터 경로를 기반으로합니다. 클리닉에 적용될 때, 이 프로토콜은 CAI를 가진 환자의 처리를 위한 훈련 및 특정 근육 재활에 있는 자세 전략을 제공합니다. 연구원은 다른 상황에서 자세 안정성 및 관련 근육 활동을 조사 하기 위해이 프로토콜을 사용할 수 있습니다., 다음과 같이: 신경 질환의 신경 근육 제어 평가, 파 킨 슨 병 및 다발성 경화 증 등; 하이힐 및 하반신 보철물과 같은 지원 보조기구의 자세 안정성 평가; 그리고 노인, 평평한 사람 및 뇌성 마비를 가진 아이들과 같은 특수 그룹의 가을 위험 및 근육 활성화 평가.
CDP 시스템은 CDP 동안 환자를 위한 서열, 웨이트 베어링 및 실험실 사용자 지정 교육을 포함하는 균형 훈련을 수행하는 데 사용할 수 있는 교육 모드를 제공합니다. 연구원은 시스템의 연구 모드를 사용하여 포스 플레이트의 모터 모드와 지속 시간 및 사내 파 기능을 통해 시각적 서라운드를 사용자 정의 할 수 있습니다. 신경 근육 제어에 대 한 미래 연구 다른 악기의 조합을 사용할 수 있습니다., 모션 캡처 및 발 바닥 압력 시스템 등.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
저자는 중국 국립 자연 과학 기금 (11572202, 11772201, 31700815)의 자금을 인정합니다.
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. |
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