Ten protokół jest używany do oceny przestrzennych i czasowych zmiennych chodu pacjentów neurologicznych/ortopedycznych i osób starszych za pomocą niedawno wprowadzonego systemu fotokomórek opartych na podłodze.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Kliniczna ocena parametrów chodu czasoprzestrzennego u pacjentów i osób starszych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Przestrzenne i czasowe cechy ludzkiego chodu są często oceniane w celu zidentyfikowania możliwych zaburzeń chodu, głównie u pacjentów ortopedycznych i neurologicznych1-4, ale także u zdrowych osób starszych5,6. Ilościowa analiza chodu opisana w tym protokole jest wykonywana za pomocą niedawno wprowadzonego systemu fotoelektrycznego (patrz tabela materiałów), który ma potencjał do wykorzystania w klinice, ponieważ jest przenośny, łatwy w konfiguracji (przed badaniem nie jest wymagane przygotowanie pacjenta) i nie wymaga konserwacji i kalibracji czujnika. System fotoelektryczny składa się z szeregu podłogowych ogniw fotoelektrycznych o dużej gęstości z diodami elektroluminescencyjnymi i odbierającymi światło, które są umieszczone równolegle do siebie, tworząc korytarz i są zorientowane prostopadle do linii progresji7. System po prostu wykrywa przerwy w sygnale świetlnym, na przykład spowodowane obecnością stóp w obszarze nagrywania. Parametry czasowe chodu i współrzędne przestrzenne 1D kolejnych kroków są następnie obliczane w celu uzyskania wspólnych parametrów chodu, takich jak długość kroku, podparcie pojedynczej kończyny i prędkość chodu8, których trafność w stosunku do przyrządu kryterium została niedawno wykazana7,9. Procedury pomiarowe są bardzo proste; Pojedynczy pacjent może zostać przebadany w czasie krótszym niż 5 minut, a kompleksowy raport może zostać wygenerowany w mniej niż 1 minutę.
Wprowadzenie
Chodzenie jest jedną z najważniejszych aktywności fizycznych w codziennym życiu i jest głównym wyznacznikiem jakości życia dla osób starszych i pacjentów, u których mogą wystąpić pogorszenie chodu. Kliniczna ocena funkcji chodu jest zatem ważna, aby ujawnić potencjalne zmiany wywołane starzeniem się i/lub patologiami neurologicznymi/ortopedycznymi, ale także udowodnić funkcjonalne korzyści płynące z leczenia. Opracowano różne przyrządy do ilościowej oceny parametrów chodu, np. płytki siłowe, wideoanalizę ruchu 3D, akcelerometry montowane na ciele10,11 oraz oprzyrządowane maty chodnikowe lub bieżnie12. Jednak systemy te są używane głównie do badań naukowych, a nie do celów klinicznych, ponieważ są skomplikowane w obsłudze, mają niską dostępność i delikatne czujniki.
Niedawno wprowadzono system fotoelektryczny oparty na podłodze, który jest w stanie dostarczyć poprawne obliczenia cech czasowych i współrzędnych przestrzennych 1D kroków chodu. Ten przyrząd pomiarowy ma kilka zalet w porównaniu z istniejącymi systemami: jest łatwy w obsłudze, dane są zbierane bardzo szybko, łatwo jest stworzyć szczegółowy raport i jest to system modułowy, co oznacza, że długość systemu można zmieniać. W związku z tym można go z pewnością wykorzystać do pomiaru zmian wewnątrzgrupowych w ocenach podłużnych i różnic między grupami w porównaniach przekrojowych. Celem opisanego protokołu jest skupienie się na sprzęcie i jego instalacji oraz obiektywne i proste opisanie procedur oceny parametrów chodu czasoprzestrzennego w populacjach osób starszych i pacjentów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Protokół jest zgodny z wytycznymi lokalnej Komisji Etycznej ds. Badań na Ludziach w Zurychu (KEK Zurich).
1. Instalacja sprzętu (Rysunek 1)
- Użyj dwóch 10-metrowych zestawów listew podłogowych i ustaw je równolegle do siebie (oraz do linii postępu), aby stworzyć korytarz z odległością między zestawami około 1 m.
UWAGA: Odległość tę można zwiększyć do 8 m. Każda listwa ma długość 1 m i składa się z 96 diod świetlnych. - Przy instalacji listew odróżnij jednostki nadawcze (T) od jednostek odbiorczych (R), umieszczając jednostki nadawcze (T) po prawej stronie, a jednostki odbiorcze (R) po lewej stronie względem kierunku marszu.
UWAGA: Listwy na pierwszym metrze (zarówno T, jak i R) mają srebrne bębny. Listwy T i R rozmieszczone na pozostałych 9 m są identyczne i wymienne. - Połącz wszystkie listwy w rzędzie za pomocą łączników (bezprzewodowo). Użyj 2 zasilaczy: jednego dla każdego zestawu listew (T i R).
- Podłącz pierwszą listwę R do laptopa za pomocą kabla USB.
- Ustaw kamerę obok pierwszej listwy w celu weryfikacji offline (np. stopy startowej) i podłącz ją do laptopa za pomocą kabla USB.
- Zaznacz punkt 2 m przed oraz 2 m za początkiem i końcem toru.
- Włącz urządzenie fotoelektryczne za pomocą przełącznika on-off pierwszej listwy R i T.
- Sprawdź, czy diody kontrolne LED znajdujące się na wszystkich listwach R świecą na zielono.
UWAGA: Jeśli tak, system jest poprawnie ustawiony i można rozpocząć testowanie; jeśli jednak jedna lub więcej diod kontrolnych świeci na czerwono, system nie jest poprawnie ustawiony i/lub podłączony. Sprawdź wszystkie łączniki, upewniając się, że są całkowicie zatrzaśnięte, a następnie wyłącz i ponownie włącz system.
Rycina 1. System fotoelektryczny składa się z jednostek nadawczych (T) i odbiorczych (R), które są rozmieszczone równolegle do siebie w odległości około 1 m. Kamera jest zainstalowana blisko obszaru startowego w celach kontrolnych. Laptop jest połączony za pomocą kabli USB z pierwszą listwą R oraz z kamerą. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
2. Instalacja oprogramowania i przygotowanie testu
- Pobierz oprogramowanie do obsługi systemu fotoelektrycznego ze strony www.optogait.com/Support/Downloads. Uwaga: Niniejszy protokół został opisany z wykorzystaniem wersji 1.8.1.
- Jeśli oprogramowanie jest używane do analizy chodu po raz pierwszy, utwórz nowy test w następujący sposób (w przeciwnym razie przejdź do kroku 2.3):
- Wybierz Test , a następnie kliknij Define / Modify tests. Następnie kliknij Gait test i wybierz Duplicate test. Kliknij Confirm w oknie pop-up, aby zduplikować test.
- Kliknij dwukrotnie zduplikowany test, aby zmienić jego nazwę (np. Gait Test 10 bars) i wybierz liczbę 10 dla liczby poprzeczek. Użyj standardowych parametrów dla testu chodu, które przedstawiono na Rysunku 2. Na koniec wybierz Save , aby zapisać wszystkie wprowadzone zmiany.
- Dodaj nowego pacjenta do bazy danych. Wybierz Patients, kliknij Insert / Modify patient, a następnie kliknij New patient , aby wprowadzić dane. Następnie wybierz Save, aby zapisać dane.
Rycina 2. Standardowe ustawienia testu chodu z 10 poprzeczkami, zgodnie z opisem w niniejszym protokole. Ustawienia te muszą zostać zdefiniowane podczas pierwszego użycia systemu fotoelektrycznego. W tym protokole stopa startowa nie jest określona. System rozpoczyna pomiar, gdy pacjent wejdzie w obszar rejestracji, i kończy go, gdy pacjent opuści jednostki pomiarowe. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
3. Procedury testowe
- Zawsze przekazuj pacjentowi te same instrukcje13.
- Poleć pacjentowi przejście wzdłuż 10-metrowego toru w obuwiu na płaskiej podeszwie z dwiema różnymi prędkościami: normalną („proszę iść w tempie, które jest dla Pana/Pani komfortowe”) oraz szybszą niż normalna („proszę iść w tempie szybszym, niż zazwyczaj Pan/Pani chodzi”).
- Poproś pacjenta, aby podczas prób chodzenia patrzył przed siebie.
- Poproś pacjenta o rozpoczęcie pierwszego kroku tą samą stopą, aby lepiej wystandaryzować warunki testu.
- Poproś pacjenta, aby zaczął iść 2 m przed pierwszą fotokomórką i zakończył każdą próbę 2 m za ostatnią fotokomórką, w celu utrzymania stałej prędkości chodu.13.
- Przeprowadź jedną próbę z normalną prędkością w celu zademonstrowania jej pacjentowi.
- Poproś pacjenta o wykonanie trzech prób zapoznawczych, a następnie jednej próby eksperymentalnej przy każdej prędkości. Zawsze w pierwszej kolejności wykonuj próby przy prędkości normalnej.
- Aby przygotować oprogramowanie, kliknij w Test a następnie Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia. aby rozpocząć pomiary z utworzonego testu.
- Wybierz pacjenta, klikając na Wybierzwybierając pacjenta, a następnie klikając w Potwierdzam.
- Wybierz test, klikając w Wybierzor wybór testu np., Test chodu 10 prętów. Sprawdź, czy do pomiaru wybrano tylko ten test.
- Ustaw kamerę w taki sposób, aby mogła zarejestrować cały spacer. Zmieniaj położenie kamery, monitorując obraz na żywo na ekranie laptopa.
- Wreszcie, kliknij w Proszę o dostarczenie tekstu źródłowego do tłumaczenia. Ponownie.
UWAGA: Oprogramowanie jest teraz gotowe do pomiaru. W momencie wejścia pacjenta pomiędzy pręty system rozpoczyna pomiar i pojawia się okno pop-up z zapytaniem o stopę rozpoczynającą.
- Kliknij odpowiednią stopę, aby parametry chodu zostały obliczone prawidłowo.
UWAGA: Kamera rozpoczyna nagrywanie automatycznie po uruchomieniu testu. - Zapisz test.
4. Analiza danych
- Kliknij Results, aby wyświetlić zakończone próby. Następnie kliknij strzałkę obok interesującego Cię testu, aby przenieść go z Test list do sekcji Test analysis. Teraz kliknij View, aby wyświetlić wybrany test. Wszystkie testy wykonane w tym badaniu znajdują się w sekcji Results.
UWAGA: Pojawi się okno ze wszystkimi danymi testowymi (Rysunek 3). Po lewej stronie okna znajdują się przyciski poleceń służące do aktywacji różnych funkcji. Pozostała część okna przedstawia 4 rodzaje informacji dotyczących bieżącego testu. Każdy zestaw informacji można wyświetlić lub ukryć za pomocą poleceń konfiguracji. Od góry do dołu elementy są następujące: wideo, wykresy prezentujące wyniki, tabela z danymi liczbowymi oraz słupki fotoelektryczne. - Kliknij Gait data, aby wyświetlić raport chodu (Rysunek 3).
- Kliknij Print (pojawi się okno z raportem), aby wydrukować raport.
UWAGA: Raport można wydrukować w obecnej formie lub go zmodyfikować. Dla różnych parametrów czasoprzestrzennych w raporcie prezentowane są następujące wyniki: wartości średnie ± odchylenie standardowe (SD) dla strony lewej i prawej, współczynniki zmienności (CV) wyrażające zmienność chodu14,15 oraz procentową różnicę między stroną lewą a prawą (asymetria).- W razie potrzeby zmodyfikuj raport w następujący sposób: otwórz raport zgodnie z powyższym opisem (krok 4.3). Kliknij przyciski Show lub Hide po lewej stronie ekranu, aby dostosować prezentowane dane i wykresy w raporcie.
- Aby zmienić logo i/lub stopkę w raporcie, kliknij odpowiedni przycisk (Change logo lub Change footer), aby zmodyfikować te parametry.
- Aby porównać dwa lub więcej testów wykonanych w różnych odstępach czasu, np. przed i po interwencji, zaznacz odpowiednie testy w sekcji wyników, klikając strzałkę obok testów, a następnie kliknij przycisk Compare.
UWAGA: Wyświetlony zostanie raport z bezpośrednim porównaniem wszystkich parametrów z różnych testów.
Rysunek 3. Zrzut ekranu wszystkich danych testowych. Przyciski sterujące znajdują się po lewej stronie okna (np. po kliknięciu Print generowany jest raport, który można w późniejszym czasie zmodyfikować). Pozostała część okna przedstawia następujące informacje dotyczące bieżącego testu, od góry do dołu: wideo, wykresy prezentujące wyniki, tabelę z danymi liczbowymi oraz belki fotoelektryczne. Szczegóły te można wyświetlać lub ukrywać za pomocą przycisku Configure po prawej stronie. Bieżący widok danych można zmienić, klikając odpowiednio Gait data lub Gait report. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Niedawne badanie wykazało trafność systemu fotoelektrycznego w odniesieniu do instrumentu kryterialnego (zwalidowanego elektronicznego pomostu) w ocenie parametrów czasowo-przestrzennych chodu u pacjentów ortopedycznych oraz zdrowej grupy kontrolnej osób starszych7. Oba systemy wykryły takie same różnice międzygrupowe w zmiennych chodu. Choć trafność współbieżna była doskonała, a współczynniki korelacji wewnątrzklasowej mieściły się w przedziale od 0,933 do 0,999 (p < 0,001), zaobserwowano systematyczny błą...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Przedstawiony tutaj protokół może być wykorzystany do oceny przestrzennych i czasowych parametrów chodu pacjentów (ortopedycznych, neurologicznych, krążeniowo-oddechowych itp.) oraz zdrowych osób starszych z niedawno wprowadzonym systemem fotoelektrycznym. Całkowita długość i szerokość systemu może być modulowana w zależności od dostępnej przestrzeni i budżetu. Szacowany koszt (w Europie) wynosi około 2 800 USD za metr dla systemu 10-metrowego, a minimalna zalecana długość to 3 metry w przypadku analizy chodu na podłodze...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| System Optogait (10 metrów) | Microgate, Bolzano, Włochy | www.optogait.com | |
| Optogait | |||
| Laptop | |||
| System Optogait zawiera następujące wyposażenie: | |||
| 10 listew przepuszczających światło (T) (1 jako pierwszy metr) | |||
| 10 prętów odbierających światło (R) (1 jako pierwszy metr) | |||
| 18 Zaślepki do łączenia prętów w zestawie (9 dla prętów T i 9 dla prętów R) oraz 2 specjalne zaślepki dla ostatniego pręta | |||
| 1 Kamera ze statywem | |||
| 1 do podłączenia Optogait do laptopa | |||
| 1 do podłączenia kamery do laptopa | |||
| 2 Zasilacze (po jednym na każdy zestaw prętów) |
Bibliografia
- Chow, J. W., Yablon, S. A., Horn, T. S., Stokic, D. S. Temporospatial characteristics of gait in patients with lower limb muscle hypertonia after traumatic brain injury. Brain. Inj. 24, 1575-1584 (2010).
- Esser, P., Dawes, H., Collett, J., Feltham, M. G., Howells, K. Assessment of spatio-temporal gait parameters using inertial measurement units in neurological populations. Gait Posture. 34, 558-560 (2011).
- Maffiuletti, N. A., et al. Spatiotemporal parameters of gait after total hip replacement: anterior versus posterior approach. Orthop. Clin. North Am. 40, 407-415 (2009).
- Webster, K. E., Wittwer, J. E., Feller, J. A. Quantitative gait analysis after medial unicompartmental knee arthroplasty for osteoarthritis. J. Arthroplasty. 18, 751-759 (2003).
- Chui, K. K., Lusardi, M. M. Spatial and temporal parameters of self-selected and fast walking speeds in healthy community-living adults aged 72-98 years. J. Geriatr. Phys. Ther. 33, 173-183 (2010).
- Hollman, J. H., McDade, E. M., Petersen, R. C. Normative spatiotemporal gait parameters in older adults. Gait Posture. 34, 111-118 (2011).
- Lienhard, K., Schneider, D., Maffiuletti, N. A. Validity of the Optogait photoelectric system for the assessment of spatiotemporal gait parameters. Med. Eng. Phys. 35, 500-504 (2013).
- Perry, J. Gait analysis, normal and pathological function. First edn, Slack Inc. , (1992).
- Lee, M. M., Song, C. H., Lee, K. J., Jung, S. W., Shin, D. C., Shin, S. H. Concurrent validity and test-retest reliability of the OPTOGait photoelectric cell system for the assessment of spatio-temporal parameters of the gait of young adults. J. Phys. Ther. Sci. 26, 81-85 (2014).
- Item-Glatthorn, J. F., Casartelli, N. C., Petrich-Munzinger, J., Munzinger, U. K., Maffiuletti, N. A. Validity of the intelligent device for energy expenditure and activity accelerometry system for quantitative gait analysis in patients with hip osteoarthritis. Arch. Phys. Med. Rehabil. 93, 2090-2093 (2012).
- Maffiuletti, N. A., et al. Concurrent validity and intrasession reliability of the IDEEA accelerometry system for the quantification of spatiotemporal gait parameters. Gait Posture. 27, 160-163 (2008).
- Reed, L. F., Urry, S. R., Wearing, S. C. Reliability of spatiotemporal and kinetic gait parameters determined by a new instrumented treadmill system. BMC Musculoskelet. Disord. 14, 249(2013).
- Kressig, R. W., Beauchet, O. Guidelines for clinical applications of spatio-temporal gait analysis in older adults. Aging Clin. Exp. Res. 18, 174-176 (2006).
- Dubost, V., et al. Relationships between dual-task related changes in stride velocity and stride time variability in healthy older adults. Hum. Mov. Sci. 25, 372-382 (2006).
- Hausdorff, J. M. Gait variability: methods, modeling and meaning. J. Neuroeng. Rehabil. 2, (2005).
- Blin, O., Ferrandez, A. M., Serratrice, G. Quantitative analysis of gait in Parkinson patients: increased variability of stride length. J. Neurol. Sci. 98, 91-97 (1990).
- Webster, K. E., Merory, J. R., Wittwer, J. E. Gait variability in community dwelling adults with Alzheimer disease. Alzheimer. Dis. Assoc. Disord. 20, 37-40 (2006).
- Bejek, Z., Paroczai, R., Illyes, A., Kiss, R. M. The influence of walking speed on gait parameters in healthy people and in patients with osteoarthritis. Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 14, 612-622 (2006).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
