Een Test van de geïnstrumenteerde Pull te karakteriseren posturale reacties
6 april 2019
Bijzondere waardevermindering van posturale reflexen, genoemd posturale instabiliteit, is moeilijk te kwantificeren. Klinische evaluaties zoals de pull-test lijden problemen met betrouwbaarheid en schalen. Hier presenteren we een geïnstrumenteerde versie van de test van de trek te karakteriseren objectief posturale reacties.
Het algemene doel van deze procedure is om posturale reacties nauwkeuriger te beoordelen met behulp van een geinstrumenteerde versie van de klinische pull-test. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van een semi-draagbaar, motion-tracking systeem om posturale reacties op een handmatige achterwaartse pull vast te leggen. Breng eerst het harnas aan en bevestig sensoren op de romp en voeten.
De volgende stap is om ervoor te zorgen dat de deelnemer staat in comfortabele houding langs lijn markeringen, vooruit te kijken. Vervolgens wordt de instrumented pull test procedure uitgevoerd. Trekkracht wordt geregistreerd tijdens elke proef.
De omvang en de reactietijd van de boomstam en de stapreacties worden gegevens verwerkt. De laatste stap is om de deelnemer uit het harnas te helpen en de sensoren los te maken van de romp en voeten. Uiteindelijk wordt de instrumented pull test gebruikt om posturale reacties te karakteriseren die worden geproduceerd door de klinische pull test.
Het kan ook worden gebruikt om te bepalen variabiliteiten die invloed pull test prestaties. Het belangrijkste voordeel van deze methode is het vermogen om nauwkeurige kwantificering van posturale reacties op de klinische pull test te bieden. Met behulp van semi-draagbare motion capture, de instrumented pull test biedt een methode van meting die toegankelijker is in vergelijking met conventionele laboratoriumtechnieken.
Dit stelt onderzoekers in staat om deze techniek gemakkelijk toe te nemen bij het meten van posturale reacties op de pull test. De instrumentatie van de klinische pull-test heeft potentieel nut in onderzoeken die gericht zijn op het kwantificeren van posturale instabiliteit in bijvoorbeeld in een cohort van patiënten of in reactie op therapieën voor evenwichtsproblemen, met name bij aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson. Visuele demonstratie van deze methode is van cruciaal belang omdat het belangrijk is voor onderzoekers om de volgorde van de gebeurtenissen te begrijpen.
Deze omvatten apparatuur setup, patiënt voorbereiding, en toediening van instrumented pull test door een examinator. Kortom, alle apparatuur is correct ingesteld voordat de gegevens worden verzameld. Bereid de elektromagnetische bewegingstracker voor met drie miniatuurbewegingssensoren volgens de richtlijnen van de fabrikant.
Elke sensor wordt bemonsterd op minimaal 250 hertz met verplaatsing gemeten in millimeters en rotatie in graden. Alle interne filtering moet worden uitgeschakeld en de positie van de sensor ingesteld op verwijzing naar statische oorsprong. Breng de laadcel aan op het harnas van de patiënt op schouderniveau met touw met een minimale diameter van 10 millimeter.
Sluit de laadcel aan op de eenheid gegevenswerving. Afhankelijk van de specificaties van de loadcell is mogelijk een voorversterker en een aparte voeding nodig. Sluit de triggeroutput van de gegevensacquisitie-eenheid aan op de trigger-invoer van de bewegingstracker om gesynchroniseerde opname te garanderen.
Overeenkomen met de sampling rate van de motion tracker en schakel eventuele filtering uit. De trigger kan ook worden gebruikt om de levering van auditieve of visuele stimuli te timen voor verdere karakterisering van evenwichtsmechanismen. Het experiment moet worden uitgevoerd in een rustige ruimte om afleiding tijdens de beoordeling te minimaliseren.
Laat voldoende ruimte voor de deelnemer om verschillende corrigerende stappen te nemen om het evenwicht te herstellen. Schuimmatten kunnen uit voorzorg op de vloer worden geplaatst. Begin met het verkrijgen van geïnformeerde toestemming van de deelnemer.
Deelnemers die geschikt zijn voor de instrumented pull test procedure zijn degenen die in staat zijn om zelfstandig te staan en het genereren van een gecorrigeerde balans respons niet nodig bijstand om te herstellen. Vraag de deelnemer draagt comfortabele, losse kleding op de dag van het experiment en verwijder schoenen voor de testprocedure. Help de deelnemer om het harnas te dragen.
Klem de gespen rond de borst en taille. Zorg ervoor dat de riemen voldoende zijn aangedraaid, waardoor er niet meer dan 50 millimeter speling in het harnas kan worden gemaakt wanneer ze aan het touw trekken. Bevestig bewegingssensoren met behulp van medische tape aan de sternale inkeping en op de voeten van de rechter en linker enkel malleolus.
Alle kabels moeten zorgvuldig worden omgeleid om reisgevaren te voorkomen. Plaats de deelnemer op de mat met voeten uitgelijnd langs de markeringen in comfortabele houding. De deelnemer moet rekening houden met hun voeten positie op de lijnen, zodat ze in staat zijn om terug te keren naar dezelfde positie na elke pull.
De beoordelaar moet de deelnemer ertoe aanzetten terug te keren naar de oorspronkelijke voetenpositie als er afwijkingen worden waargenomen. Instrueer de deelnemer om zich te concentreren op kunstwerken 1,5 meter vooruit op ooghoogte met de handen aan hun zijde om afleiding tussen pulls te minimaliseren. De instrumented pull test wordt uitgevoerd volgens de klinische pull test richtlijnen beschreven in de Unified Parkinson's Disease Ratings schaal.
Leg eerst de testprocedure uit en laat de deelnemer weten dat het stappen is toegestaan na de achterwaartse trekkracht. Ontmoedigen anticiperende reacties, zoals naar voren leunen van de stam voorafgaand aan de trekkracht. Zorg ervoor dat de deelnemer attent is, rechtop staat, met open ogen, en voeten bij de aangewezen markeringen in een comfortabele houding.
Ga achter de deelnemer staan en trek snel een snelle, krachtige trekkracht aan het touw. Zorg ervoor dat het touw loodrecht op het schouderniveau van de deelnemer wordt gehouden. Na elke trekkracht, zorg ervoor dat de deelnemer terugkeert naar de oorspronkelijke voeten positionering op de vloer, en herhaal de test 35 keer.
Laat de deelnemer een korte rust tot een minuut na elke 10 trekt. Verzoek de deelnemer zich te onthouden van het spreken tussen de proeven tot een rust is toegestaan, tenzij het uiten van ongemak of het vereisen van een eerdere pauze. De beoordelaar moet bereid zijn om de deelnemer te allen tijde te vangen.
Een assistent is vereist voor de veiligheid wanneer deelnemers met bekende posturale instabiliteit worden beoordeeld. Maak sensoren los en help de deelnemer uit het harnas na voltooiing van de instrumented pull test procedure. Gegevens die tijdens het onderzoek zijn opgenomen, moeten worden geanalyseerd met geschikte data science-software.
Gebruik triggersignalen om de bewegingstracker uit te lijnen en celgegevens te laden. High pass filter of motion tracking en load cell data met een 0,05 hertz cut-off frequentie om baseline grift te verwijderen. Dubbel onderscheiden van de trunk motion tracking verplaatsing gegevens om de romp snelheid en versnelling te verkrijgen.
Scheid de continue opname in individuele proefvakken. Verwerp proeven waarbij anticiperende truncal beweging wordt waargenomen voorafgaand aan trekadministratie. Bepaal de houdingsreactietijd als het verschil tussen het begin van de stamverplaatsing na de trekkracht en het keerpunt van de boomstamsnelheidscurve, die het begin van de vertraging van de romp aangeeft.
Bepaal de omvang van de posturale respons als de piekvertraging van de stam. Stepping wordt gedefinieerd als de voet die langs de houding voet in de achterste richting. Bereken de reactietijd van de stap als het verschil tussen het begin van truncalverplaatsing tot de eerste beweging van de stapledemaat.
Bepaal de omvang van de staprespons door de totale verplaatsing van de voeten in millimeters te berekenen vanaf de eerste voetlift-off tot het contact van de stapvormige ledemaat die achteruit met terugtrekken van de achterkant wordt gearresteerd. Sluit stappen van minder dan 50 millimeter uit, omdat de veranderende basis van de ondersteuning als verwaarloosbaar wordt beschouwd. Bereken piekkracht en krachtontwikkeling vanuit de belastingscel.
De piek trekkracht geeft de momentane maximale kracht geleverd, terwijl de kracht snelheid is de helling van de kracht versus tijdcurve die aangeeft hoe snel de kracht werd gegenereerd. Posturale reacties van een cohort van jonge gezonde deelnemers werden beoordeeld aan de hand van de instrumented pull test. 35 proeven werden uitgevoerd met een auditieve stimulus gelijktijdig geleverd met elke trekkracht op 90 decibel of 116 decibel.
Aangeduid als de start reageren effect, de verrassende 116 decibel stimulus zal naar verwachting de reactietijd te versnellen dan de lagere intensiteit 90 decibel stimulus. Van de 35 studies, de eerste werd gehouden om ongehaaste reacties te analyseren, en vier latere proeven weggegooid om te zorgen voor de praktijk effecten. Latere geanalyseerde studies bestonden uit 20 normale intensiteitsproeven bij 90 decibel en 10 luide proeven bij 116 decibel die willekeurig vermengd waren.
De analyse werd uitgevoerd met behulp van lineaire gemengde modellen als gevolg van meerdere factoren die van invloed kunnen zijn trunk en step postural reacties. Deze factoren omvatten trekkracht en deelnemershoogte en gewicht. De instrumented pull test was in staat om de eerste proef effecten te onderscheiden, waar de reacties van de allereerste proef waren verschillend in vergelijking met latere gewenning proeven.
Tijdens de eerste proef, stap reactietijd was langzamer, en stap reactie omvang was groter. De gevolgen van startReact waren slechts aanwezig in de boomstam aan verdere gewenningen. Een luide auditieve stimulus versnelde truncal reactietijd en verhoogde truncal reactie magnitude.
Examinator piek trok kracht werd gevonden om soorten stappende reacties en romp reactietijden beïnvloeden. Het gewicht van de deelnemer beïnvloedde de reactietijden van de stap. Anders hadden het gewicht en de lengte van de deelnemers geen invloed op de resultaten.
Afhankelijk van de fysieke functie en balans van de deelnemer moet de betrektest ongeveer 20 minuten duren. Dit zorgt ook voor maximaal een minuut rust na elke 10 pull test proeven. Bij patiënten met bekende posturale instabiliteit is het belangrijk om een daadwerkelijke val tijdens het experiment te voorkomen.
Een assistent moet aanwezig zijn en de deelnemer moet voortdurend worden gecontroleerd op vermoeidheid en hun vermogen om deel te nemen. Instrumentatie van de klinische pull test heeft een methode opgeleverd om de posturale instabiliteit objectief te kwantificeren. Dit is potentieel nuttig bij het bijhouden van posturale instabiliteit na verloop van tijd en ook bij de detectie van opkomende behandelingen voor posturale instabiliteit.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een geïnstrumenteerde versie van de klinische pull-test om objectief postural reacties te beoordelen. Door gebruik te maken van een bewegingsregistratiesysteem, streeft de methode naar een betere kwantificering van postural instabiliteit.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Klinische beoordeling
- Posturale controle
Achtergrond
- Posturale instabiliteit is moeilijk te kwantificeren.
- Traditionele klinische beoordelingen zoals de pull-test hebben betrouwbaarheidsproblemen.
- Objectieve meting is cruciaal voor een nauwkeurige beoordeling.
- Geïnstrumenteerde tests kunnen betrouwbaardere gegevens leveren.
Doel van het onderzoek
- Om de precisie van postural reactiebeoordelingen te verbeteren.
- Om een semi-draagbaar bewegingsregistratiesysteem te gebruiken.
- Om de trekkracht tijdens de geïnstrumenteerde pull-test te registreren.
Gebruikte methoden
- Deelnemers dragen een harnas met bevestigde sensoren.
- Sensoren worden op de romp en voeten geplaatst.
- Deelnemers staan in een comfortabele positie langs aangegeven lijnen.
- Manuele achterwaartse trekken worden uitgevoerd om reacties te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Objectieve gegevens over postural reacties werden met succes verzameld.
- De geïnstrumenteerde methode toonde verbeterde betrouwbaarheid.
- Kwantitatieve metingen van postural instabiliteit werden verkregen.
- Resultaten wijzen op potentieel voor klinische toepassing.
Conclusies
- De geïnstrumenteerde pull-test biedt een betrouwbaar beoordelingsinstrument.
- Objectieve metingen kunnen het begrip van postural controle verbeteren.
- Deze methode kan klinische evaluaties van postural instabiliteit verbeteren.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Quantifying postural instability with improved reliability supports early detection of neurological deficits and therapeutic response tracking in neurodegenerative diseases. The instrumented pull test enhances predictive confidence in target validation by providing objective, quantitative measures of postural control. This addresses a key discovery-stage challenge in assessing functional outcomes for CNS drug development programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to postural control pathways in Parkinson's disease models.
- Operational Value: Provides biological de-risking through functional target validation of neuromodulatory mechanisms affecting balance.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by distinguishing habituated from unhabituated postural responses to assess drug effects on motor learning.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream workflows by standardizing perturbation delivery and response capture.
- Quantitative Outputs: Delivers millimeter-scale displacement and reaction time metrics enabling reliable compound screening for balance-modulating agents.
- Platform Reuse: Facilitates scalable assessment across cohorts with synchronized motion and force tracking for longitudinal studies.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Aligns with Parkinson's disease models to capture early abnormalities in postural responses over time.
- Translational Continuity: Bridges discovery through preclinical validation by quantifying responses to therapy in balance-related indications.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by detecting variabilities in pull force and participant physiology that influence postural outcomes.
Pipeline & Workflow Integration
The instrumented pull test fits within the discovery continuum from hypothesis testing to lead identification, particularly for CNS targets affecting motor control and postural stability.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by measuring trunk and step responses to controlled perturbations, enabling mechanistic de-risking of neuromuscular targets.
- Screening: Ensures assay readiness through synchronized recording of pull force, trunk displacement, and foot movement across repeated trials.
- Analytics: Generates peak deceleration, reaction time, and step magnitude readouts that allow teams to compare drug or genetic conditions quantitatively.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by tracking postural instability progression and therapeutic response in disease models.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable capability for assessing balance-related endpoints across multiple indication programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in postural control assessments through objective quantification.
- Operational Value: Enhances standardization and reproducibility by capturing pull force variability and minimizing examiner-dependent confounds.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing quantitative thresholds for postural response normalization, reducing late-stage biological risk in CNS programs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization by identifying compounds that normalize habituated versus startle-modulated postural responses.
Implementation Considerations
- Requires expertise in motion capture systems, biomechanics, and clinical assessment protocols for accurate sensor placement and data interpretation.
- Needs semi-portable electromagnetic motion tracker, load cell, data acquisition unit, and synchronized trigger infrastructure capable of 250 Hz sampling.
- Demands cross-team standardization of harness fitting, sensor attachment to sternal notch and ankle malleoli, and rope perpendicularity to shoulder level.
- Involves adaptation considerations for varying participant height, weight, and balance abilities, with rest periods every 10 trials to manage fatigue.
- Includes practical limitations such as the need for assistant supervision in unstable patients and exclusion of anticipatory trunk movement or steps under 50 mm to ensure data validity.
