Onderbouwen Passende Motion Capture technieken voor de beoordeling van Nordic Walking Gait en houding bij oudere volwassenen
12 mei 2016
Het doel was om een optimaal gebruik van het verzamelen van gegevens technieken voor Nordic walking looppatroon en houding analyse te onderbouwen. Driedimensionale motion capture moet worden gebruikt tijdens de korte duur analyse (dat wil zeggen één gait cyclus), terwijl accelerometrie moeten worden gebruikt voor langere duur analyse (dwz herhaalde cycli) als een 6 minuten wandeltest.
Het algemene doel van dit experiment is om de effecten van Nordic Walking Poles op zowel looppatronen als posturalisatie vast te stellen, specifiek bij oudere volwassenen. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen op het gebied van biomechanica te beantwoorden, zoals hoe arctisch lopen kan worden gebruikt om de loop- en houdingsverbetering bij oudere volwassenen te bevorderen. En wat zijn de optimale methoden om dergelijke loop- en houdingsvariabelen te beoordelen.
Het grote voordeel van deze techniek is dat het twee efficiënte methoden aantoont voor het beoordelen van loop en houding in relatie tot Nordic Walking. De implicatie van deze techniek kan zich uitstrekken tot therapeutische omgevingen. Specifiek, het gebruik van Nordic poles kan helpen bij verschillende loop- en aandoeningen.
De procedure zal worden gedemonstreerd door Zach Bonsegen, een van mijn afgestudeerde studenten. Om te beginnen, voorzie elke deelnemer van een set stokken en geef ze de instructie om rechtop te staan. Laat de deelnemer vervolgens de punten van de stokken voor hun tenen plaatsen en hun ellebogen naast hun lichaam.
Instrueer de deelnemers om de stokken te verlengen totdat hun ellebogen een hoek van ongeveer 90 graden vormen naast het lichaam, zorg ervoor dat de aanpassing overeenkomt met ongeveer 65% van de lichaamslengte van de deelnemer. Draai vervolgens de stokken stevig vast en plaats de punten van de laarzen achterwaarts. Voordat u de polsbanden vastmaakt, instrueert u de deelnemer over de juiste lichaamshouding door ze te laten hun stokken achter hun onderrug te plaatsen en rechtop te staan.
Vraag de deelnemers ook om met hun borst rechtop en de schouders ontspannen te staan. Laat vervolgens elke deelnemer hun polsbanden vastzetten, de punten van de stokken achter hen plaatsen en hun armen ontspannen aan hun zijden laten hangen. Terwijl ze hun handen open houden, instrueer de proefpersoon om met minimale armslingers ongeveer 100 meter te lopen.
Terwijl de handen nog open zijn en de stokken achter hen worden gesleept, instrueer de deelnemer om sneller te lopen en met grotere armslingers. Vraag vervolgens de deelnemers om zich voor te stellen dat ze hun hand omhoog brengen, alsof ze iemand de hand gaan geven. Tot slot, wanneer de arm naar voren zwaait, laat de deelnemer de handgreep zachtjes grijpen en een kracht tegen de grond uitoefenen.
Bij elke armslinger, instrueer de persoon om de stokken lichtjes van de grond te tillen en ze bij elke volgende stap stevig te planten. De punt van de stok moet uitgelijnd zijn met de middellijn van de voet. Het leren en begrijpen van de techniek is cruciaal om consistentie met dit protocol te garanderen.
Om dit te waarborgen, hebben we de instructies opgedeeld in vier beknopte verklaringen om dingen te vereenvoudigen en een optimale prestatie van alle deelnemers te garanderen. Begin met het verzamelen van gegevens door de antropometrische metingen van elke deelnemer te verzamelen. Begin met het meten van de lengte van elke been als de afstand van de voorste superieure iliacale ruggengraat tot het midden van de mediale malleolus.
Meet vervolgens de afstand tussen het linker- en rechterbot, bekend als de interosseuze afstand, evenals de schouderafstemmingen. Gebruik callipers om de breedte van elk gewricht te meten, door de afstand tussen de botuitsteeksels van elk gewricht te vinden. Doe dit om hun kniebreedte, enkelbreedte, elleboogbreedte, polsbreedte en ook handdiktes te meten.
Gebruik ten slotte de standaard weegschaal om het gewicht van de deelnemer te meten en de meetlint om de lengte van de deelnemer te meten. Om looppatronen en posturalisatie over een lange periode te beoordelen, gebruikt u een accelerometriesysteem voor gegevensverzameling tijdens de zes minuten durende looptest. Zorg ervoor dat het accelerometriesysteem bestaat uit minimaal zes sensoren, elk met accelerometers en gyroscopische sensoren erin verwerkt, om zowel de versnelling als de hoeksnelheid van elk specifiek lichaamssegment te meten.
Voordat ze op de deelnemer worden geplaatst, zorg ervoor dat alle sensoren stevig zijn aangesloten op de docking station van het systeem om ze te synchroniseren en het systeem te kalibreren. Gebruik vervolgens verstelbare haak- en lusriemen om de sensoren achteraan op de polsen te bevestigen, vooraan op de enkels, op de L5 wervel van de lumbale wervelkolom en op de romp boven het borstbeen. Stel de bemonsteringssnelheid in op minimaal 100 Hertz.
Vraag vervolgens de deelnemer om twee proefrondes van de zes minuten durende looptest uit te voeren, één met stokken en één zonder. Wijs de twee proeven willekeurig toe om voor de orde-effect te controleren. Instrueer de deelnemer om zes minuten lang heen en weer te lopen over de 25 meter lange loopweg met een zelfgekozen snelheid.
Voordat de deelnemer begint, zorg ervoor om op start te klikken om de gegevensverzameling met het accelerometriesysteem te beginnen. Wanneer beide proeven van de zes minuten durende looptest zijn voltooid, beoordeel kortdurende loopgebeurtenissen met behulp van een driedimensionaal bewegingsregistratiesysteem met twee krachtplaten ingebed in het pad. Synchroniseer de krachtplaten met het bewegingsregistratiesysteem door ze eerst via de bedrijfsdraden met de computer te verbinden.
Voeg vervolgens de krachtplaten toe aan het registratievolume in de software van het registratiesysteem door de afmetingen, positie, oriëntatie, gevoeligheid en alle andere vereiste informatie voor het systeem in te voeren. Zorg ervoor dat de krachtplatforms op nul zijn gezet om ruis in de gegevens te voorkomen en zorg ervoor dat ze met een voldoende bemonsteringssnelheid van 1.000 Hertz verzamelen. Voltooi vervolgens een dynamische kalibratie van het systeem door eerst een 3-markeringsstaaf op een gecontroleerde manier door het registratieruimte te bewegen.
Voer vervolgens een statische kalibratie uit om het globale xyz-coördinatensysteem in te stellen door een L-frame met vier markeringen op dat specifieke referentiepunt te plaatsen en selecteer het volume in de computersoftware. Kalibratie van het bewegingsregistratiesysteem is cruciaal om de nauwkeur
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt de effecten van Nordic Walking-stokken op het looppatroon en de houdingsuitlijning bij ouderen. Het doel is om optimale methoden te identificeren voor het beoordelen van deze variabelen, wat bijdraagt aan het vakgebied van de biomechanica.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Biomechanica
- Ganganalyse
- Houdingsbeoordeling
Achtergrond
- Nordic walking is een populaire vorm van lichaamsbeweging onder ouderen.
- Inzicht in het gangbeeld en de houding is essentieel voor het verbeteren van de mobiliteit.
- In eerdere studies zijn verschillende methoden voor ganganalyse onderzocht.
- Deze studie richt zich op het gebruik van Nordic walkingstokken bij de beoordeling van het gangbeeld.
Doel van de studie
- Om de impact van Nordic Walking-stokken op de gang en houding te bepalen.
- Om effectieve technieken voor gegevensverzameling voor analyse te evalueren.
- Om de implicaties voor therapeutische settings te verkennen.
Gebruikte methoden
- Driedimensionale motion capture voor analyse van korte duur.
- Accelerometrie voor analyse van langere duur.
- Beoordeling van looppatronen tijdens een 6-minutenwalkingtest.
- Vergelijking van resultaten met en zonder Nordic Walking-stokken.
Belangrijkste resultaten
- Nordic walkingstokken hebben een positieve invloed op het loopcomfort en loopstijl.
- Er is een verbeterde lichaamshouding waargenomen bij het gebruik van stokken.
- De technieken voor gegevensverzameling zijn gevalideerd voor zowel korte als lange analyses.
- De resultaten ondersteunen het gebruik van Nordic walking in therapeutische settings.
Conclusies
- Nordic Walking kan het gang- en houdingspatroon bij oudere volwassenen verbeteren.
- Effectieve assessmentmethoden zijn cruciaal voor een nauwkeurige analyse.
- De resultaten kunnen therapeutische praktijken voor de verbetering van het gangpatroon informeren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Deze studie evalueert motion capture-technieken voor het beoordelen van gang en houding bij ouderen, met Nordic walking als model. Er wordt een vergelijkende validatie uitgevoerd van accelerometrie en 3D motion capture-systemen voor biomechanische analyse van zowel korte als lange duur. De resultaten ondersteunen de selectie van een methode op basis van de duur en de analytische behoeften bij preklinische functionele beoordeling.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van locomotorische hypothesen mogelijk door gangafwijkingen onder interventiecondities te kwantificeren.
- Operationele waarde: Ondersteunt functionele targetvalidatie via objectieve, kwantificeerbare bewegingsendpunten.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare spatiotemporele en kinematische resultaten voor gangbeeldanalyse.
- Operationele waarde: Vergemakkelijkt de gereedheid van assays door optimale sensorsystemen te definiëren voor gegevensverzameling die specifiek is voor de duur.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Levert ziekterelateerde functionele resultaten in verouderingsmodellen, wat bijdraagt aan de afstemming van translationele biomarkers.
- Operationele waarde: Maakt continuïteit mogelijk van ontdekking tot preklinische validatie via cross-platform gangkwantificering.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode is integreerbaar in de ontdekkingsbiologie voor het testen van hypothesen over locomotoriek en in screening voor assay-standaardisatie, met translationele relevantie in verouderings- en neuromusculaire modellen.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van interventie-effecten op gangsymmetrie en gewrichtsbelastingspatronen.
- Screening: Waarborgt de reproduceerbaarheid van de assay via gesynchroniseerde motion capture en gegevensverzameling van krachtplaten over gedefinieerde loopafstanden.
- Analytics: Genereert kwantitatieve afhankelijke variabelen, waaronder staplengte, dubbele steuntijd, gewrichtsvermogen en krachtmomenten voor vergelijkende conditieanalyse.
- Translationeel Onderzoek: Sluit aan bij preklinische continuïteit door gangbeoordeling mogelijk te maken in modellen van oudere volwassenen die relevant zijn voor sarcopenie en fragiliteit.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbare biomechanische beoordelingscapaciteit voor neurodegeneratieve, musculoskeletale en geriatrische onderzoeksprogramma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen in de locomotorische effectiviteit door mechanistische ambiguïteit in gangmodulatie te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en schaalbaarheid via gevalideerde sensorplaatsing, kalibratieprotocollen en drempelwaarden voor de bemonsteringsfrequentie.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door objectieve functionele gegevens te verschaffen om de risico's van op locomotoriek gerichte interventies te verkleinen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van verbindingen mogelijk op basis van effecten op gangstabiliteit en valrisico bij verouderde populaties.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in biomechanica, motion capture-systemen en kinematische gegevensverwerking.
- Noodzaak van 3D motion capture met krachtplaten en accelerometriesystemen met gesynchroniseerde sensoren.
- Vereist standaardisatie tussen teams van markerplaatsing, kalibratieprocedures en protocols voor gegevenssynchronisatie.
- Houdt rekening met aanpassingen voor verschillende modelsystemen, inclusief correcties voor antropometrie en locomotiesnelheid.
- Omvat praktische beperkingen zoals beperkingen in het motion capture-volume voor langdurige studies en accelerometrie-drift bij langdurig gebruik.
