Name: Wibrodotykowe urządzenie zwrotne do oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-20T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Poznaj metodę oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej przy użyciu wibrodotykowego urządzenia zwrotnego z jednostką inercyjną. To narzędzie wspiera rehabilitację osób z zaburzeniami równowagi.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy doceniają wysiłki projektowe studentów studiów licencjackich: Animesh Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Boser, Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp i Arthur Zielinski. To badanie zostało częściowo sfinansowane z Discovery Grant od Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2014-04666).

Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Radę Etyki Badań Zdrowotnych Uniwersytetu Alberta.
1. Budowa i montaż elementów konstrukcyjnych
<ol>
	<li>Zbuduj interfejs mocowania dla wymiennych półkulistych podstaw: przyspawaj nakrętkę podstawy do stalowej płyty spawanej. </li>
	<li>Użyj frezarki sterowanej numerycznie (CNC), aby skonstruować cylindryczną obudowę, pokrywę i podstawę z polietylenu, jak pokazano na Rysunek 1. Przykręć płytę podstawy do podstawy, a podstawę do podwozia. 
	UWAGA: Funkcje frezu do mocowania i innych części są zgodne z dostarczonymi plikami rysunkowymi i plikami modeli bryłowych 3D (patrz Pliki uzupełniające 1 i 2). Wszystkie elementy konstrukcyjne mają odpowiadający im model bryłowy i rysunek, które są dostępne do pobrania i mogą być wykorzystane do odtworzenia procesu budowy.</li>
	<li>Użyj frezarki, aby skonstruować cylindryczną tuleję z polichlorku winylu, która pasuje do pręta gwintowanego, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1. Powinna mieć długość 37 mm i średnicę zewnętrzną 32 mm.</li>
	<li>Przyspawaj stalowe kołnierze z każdej strony stalowego zaczepu, jak pokazano na Rysunek 1. Przykręć zaczep z przodu podstawy.</li>
	<li>Użyj tokarki CNC, aby skonstruować 5 identycznych cylindrów z polietylenu, każdy o wysokości 63 mm i średnicy 152 mm. W środku górnej powierzchni każdego cylindra wyciąć otwór o średnicy 32 mm na głębokość 38 mm, tak aby pasował do tulei cylindrycznej (patrz krok 1.3 powyżej) z pewnym wciskiem. </li>
	<li>Na dolnej powierzchni każdego cylindra użyj tokarki CNC, aby wyciąć równomiernie zakrzywioną podstawę o unikalnym promieniu krzywizny dla każdego z 5 cylindrów, zachowując całkowitą wysokość 63 mm, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 2. 
	UWAGA: Promień krzywizny i wysokość podstawy decydują o stabilności urządzenia. Sugerowane promienie krzywizny dla tej wysokości wynoszą od 110 mm (bardzo niestabilny) do 250 mm (lekko niestabilny), jak pokazano w tabeli 1.</li>
	<li>Zbuduj mocowanie podparcia nóg, jak pokazano na Rysunek 3, najpierw przyspawalając stalową wkładkę zaczepu o średnicy 70 mm prostopadle do jednego końca profilu stalowego o średnicy 575 mm. Na drugim końcu zaciśnij cylindryczny stalowy podnóżek o średnicy 300 mm do profilu profilowego. 
	UWAGA: Aby uzyskać szczegółowe wymiary części, zobacz Plik uzupełniający 1 (rysunki) i Plik uzupełniający 2 (modele bryłowe 3D).</li>
	<li>Za pomocą piły taśmowej przyciąć prostokątny pręt stalowy (29 mm na 100 mm) na długość około 160 mm, tak aby ważył 3.6 kg. Włóż stalowy pręt z tyłu ramy, aby zrównoważyć mocowanie podparcia nóg, jak pokazano na <silna klasa = "xfig" > Rysunek 1.</li>
	<li>Zmontuj urządzenie, jak pokazano na Rysunek 4. Podłącz podpórkę nogi, wkładając sworznie widełkowe przez zaczep i wkładkę zaczepu. Dostosuj położenie zacisku do żądanej wysokości podnóżka. Wkręć pręt w kołek podstawy tak, aby około 35 mm pręta wystawało z podstawy. Włóż wystający pręt do żądanej zakrzywionej podstawy. </li>
	<li>Nałóż taśmę klejącą lub inną odpowiednią tapicerkę na pokrywę. Załóż pokrywkę. </li>
</ol>
2. Oprzyrządowanie urządzenia
<ol>
	<li>Zaopatrz się w mikrokontroler (patrz tabela materiałów), inercyjną jednostkę pomiarową i osiem wibrujących cylindrów. Podłącz inercyjną jednostkę pomiarową i wibrujące cylindry do mikrokontrolera.</li>
	<li>Zaprogramuj mikrokontroler w taki sposób, aby odczytywał przednio-tylne (AP) i środkowo-boczne (ML) kąty nachylenia z inercyjnej jednostki pomiarowej i włączał lub wyłączał wibrujące tłoki w zależności od kątów nachylenia. Zobacz Plik Uzupełniający 3 (przykładowy skrypt mikrokontrolera) i Krok 2.2.1. 
	UWAGA: Inercyjne jednostki pomiarowe, które wykorzystują akcelerometry i żyroskopy, są podatne na błędy. Wykonaj kalibrację pozycyjną czujników: oprzyj urządzenie na równej powierzchni i użyj tej pozycji jako linii bazowej dla wszystkich kolejnych pomiarów. Użyj systemu przechwytywania ruchu lub podobnego podejścia, aby zweryfikować pomiary kąta nachylenia i upewnić się, że są one wystarczająco dokładne w oczekiwanym zakresie użytkowania (przestrzennym i czasowym). Upewnij się, że wibrujące aktory działają z częstotliwością nie większą niż 200 Hz, tak aby wywołać reakcję jeden do jednego receptorów czuciowych w ludzkiej skórze lub mięśniach9.
	<ol>
		<li>Prześlij skrypt mikrokontrolera, który generuje sygnały wibrodotykowe na podstawie sygnału sterującego sprzężeniem zwrotnym, który reprezentuje ważoną sumę kąta nachylenia i prędkości AP (lub ML). 
		UWAGA: Komputer aktywuje trzy aktory znajdujące się najbliżej lewej, prawej, przedniej lub tylnej powierzchni, gdy sygnał sterujący przekroczy próg w tym kierunku; lub pięciu aktorów w przypadku jednoczesnego przekroczenia progu AP i ML; Żaden z tych elementów nie jest aktywny, gdy sygnał sterujący znajduje się poniżej progu w obu kierunkach (tj. w strefie bez sprzężenia zwrotnego).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zamocuj inercyjną jednostkę pomiarową pośrodku obudowy. Ułóż wibrujące aktory na regularnym ośmiokącie o promieniu 10 cm, wyśrodkowane 8 cm przed środkiem podwozia tak, aby leżały pod siedzeniem osoby średniej wielkości10. Zdjęcie jednego z potencjalnych układów pokazane jest w Rysunek 4. 
	UWAGA: Jeśli wibrujące aktory nie są wystarczająco silne, aby wibrować użytkownika, popraw interfejs między aktorem a skórą, wycinając otwory w pokrywie i mocując wibratory tak, aby spoczywały równo z powierzchnią. Jeśli metoda zastosowana do zamocowania wibratorów na miejscu powoduje tłumienie wibracji, rozważ użycie dwuczęściowej obudowy montażowej z luźno dopasowanym kołkiem ustalającym, jak pokazano na Rysunek 5.</li>
	<li>Podłącz mikrokontroler do laptopa lub komputera stacjonarnego za pomocą uniwersalnej magistrali szeregowej (USB) lub innej odpowiedniej metody komunikacji. Otwórz interfejs użytkownika, pokazany w Rysunek 6. 
	UWAGA: Alternatywnie podłącz mikrokontroler do akumulatora lub innego źródła zasilania. Poprawia to przenośność urządzenia, ale wyklucza interfejs użytkownika.</li>
</ol>
3. Przykładowy protokół oceny i szkolenia
<ol>
	<li>Rekrutuj uczestników, którzy wyrażą zgodę, którzy są wolni od zaburzeń neurologicznych lub mięśniowo-szkieletowych oraz ostrego lub przewlekłego bólu pleców. Zapisz wiek, wagę i wzrost każdego uczestnika. Następnie dla każdego uczestnika wykonaj następującą procedurę.</li>
	<li>Otwórz interfejs użytkownika (Rysunek 6). Wykres kompasu pokazuje kąt nachylenia urządzenia oraz połowę jego prędkości przechylania w kierunku AP (oś pionowa) i kierunku ML (oś pozioma).</li>
	<li>Przed każdą próbą równowagi poinstruuj uczestnika, aby założył słuchawki z redukcją szumów, złożył ręce na klatce piersiowej, utrzymywał wyprostowaną postawę tak bardzo, jak to możliwe i werbalnie dał eksperymentatorowi znak, że jest gotowy.</li>
	<li>Wykonaj dwadzieścia 30-sekundowych prób równowagi w pozycji siedzącej w serii11, robiąc przerwy w zależności od potrzeb, aby uniknąć zmęczenia, zatrzymując się w dowolnym momencie, jeśli to konieczne.
	<ol>
		<li>Sekwencjonuj próby w następujący sposób (tylko przykład): losowo wybierz jedną z dwóch kombinacji "podstawowy poziom stabilności/stan oka", zwanych dalej warunkami równowagi (trudniejsza podstawa i oczy otwarte; lub mniej trudna podstawa i oczy zamknięte)12. Wykonaj cztery próby pierwszego warunku równowagi, aby zapoznać uczestnika z zadaniem i określić odpowiednie progi sygnału sterującego dla wibrujących taktorów w fotelu (patrz krok 3.4.5 poniżej). 
		UWAGA: Trudniej jest utrzymać równowagę na podstawie o małym promieniu krzywizny niż na podstawie o dużym promieniu krzywizny (tabela 1 przedstawia względną stabilność wszystkich pięciu wymiennych podstaw). Cztery próby okazały się wystarczające do osiągnięcia stabilnej wydajności zadania równowagi2.</li>
		<li>Losowo wybierz trzy z kolejnych sześciu prób, które będą próbami kontrolnymi: wyłącz wibrujące taktory na czas trwania tych prób. Aby włączyć lub wyłączyć wibracyjne sprzężenie zwrotne, przełącz suwak Sprzężenie zwrotne na żądane ustawienie w interfejsie użytkownika. Powtórz tę sekwencję dziesięciu prób dla drugiego warunku równowagi.</li>
		<li>Oznacz aktualny poziom trudności i stan oczu, wybierając z menu rozwijanych w sekcji Parametry próby w interfejsie użytkownika. Kliknij przycisk Nagraj, aby rozpocząć korzystanie z wersji próbnej. 
		UWAGA: Bezpieczeństwo uczestników jest najważniejsze. Eksperymentator powinien nadzorować wszystkie czynności równowagi i być przygotowany do pomocy w przypadku utraty równowagi. Oczyść obszar z wszelkich potencjalnych zagrożeń i pamiętaj o lokalnych protokołach awaryjnych.</li>
		<li>W przypadku prób z otwartymi oczami poinstruuj uczestnika, aby skupił się na stałym punkcie na wprost, aby pomóc utrzymać równowagę. W przypadku prób z zamkniętymi oczami należy założyć opaskę na oczy, aby upewnić się, że uczestnik jest całkowicie pozbawiony wizualnej informacji zwrotnej. 
		UWAGA: W przypadku paradygmatów równowagi, w których ruch stóp powinien być ograniczony, przymocuj podnóżek i włóż przeciwwagę pod pokrywę.</li>
		<li>Algorytm oblicza, które progi sprzężenia zwrotnego AP i ML mają być używane, i wyświetla je w kolumnie Q3 interfejsu użytkownika. Po czterech próbach zapoznania się skopiuj wartości wyświetlane w kolumnie Q3 do kolumny Zapis, a następnie kliknij przycisk Odśwież, aby zaktualizować progi opinii wyświetlane na wykresie kompasu (różowym) na podstawie czwartej próby zapoznawczej. 
		UWAGA: Obliczone wartości progowe wyświetlane w kolumnie Q3 interfejsu są równe trzeciemu kwartylowi dla każdego kierunku przechyłu (AP, ML) podczas poprzedniej próby. Ten schemat informacji zwrotnej opiera się na założeniu, że funkcja równowagi poprawia się, gdy informacja zwrotna jest zoptymalizowana dla każdej osoby13,14, podczas gdy udzielanie zbyt dużej ilości informacji zwrotnych może zaszkodzić nauce15. Po wybraniu dwóch wartości progowych dla danej osoby, można je utrzymać na stałym poziomie, aby osoba ta mogła ocenić poprawę w czasie lub po interwencji.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ponieważ kąty nachylenia AP i ML są automatycznie zapisywane w czasie rzeczywistym w pliku tekstowym do analizy, analizuj sygnały AP i ML, aby scharakteryzować wydajność siedzenia dla każdego z warunków eksperymentalnych.
	<ol>
		<li>W dziedzinie czasu oblicz następujące miary posturograficzne z każdej serii czasowej8: średnia kwadratowa (miara wariancji ruchu) i średnia prędkość (miara średniej prędkości kątowej ruchu).</li>
		<li>W dziedzinie częstotliwości oblicz następujące miary posturograficzne z każdego szeregu czasowego8: częstotliwość środkowa (miara ogólnej częstotliwości ruchu) i dyspersja częstotliwości (miara wariancji częstotliwości ruchu)8.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Użyj liniowego modelu mieszanego, aby oszacować i scharakteryzować wpływ dwóch czynników o stałych efektach, (1) warunku równowagi (poziom stabilności i stan oka łącznie) oraz (2) wibrodotykowego sprzężenia zwrotnego, na każdy z pomiarów posturograficznych (zmienne zależne), biorąc pod uwagę korelację powtórzonych pomiarów od każdego uczestnika16 (jeden czynnik efektów losowych).
	<ol>
		<li>Przetestuj istotność efektów stałych, obliczając stosunek wariancji między średnimi grupy do wariancji reszt i porównując wynik z rozkładem F.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Behm, D. G., Muehlbauer, T., Kibele, A., Granacher, U. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26359066">Effects of Strength Training Using Unstable Surfaces on Strength, Power and Balance Performance Across the Lifespan: A Systematic Review and Meta-analysis.</a> Sports Medicine. 45, 1645-1669 (2015).</li>
<li>Larivière, C., Mecheri, H., Shahvarpour, A., Gagnon, D., Shirazi-Adl, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Criterion+validity+and+between-day+reliability+of+an+inertial-sensor-based+trunk+postural+stability+test+during+unstable+sitting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electromyography+and+Kinesiology%22%5BJournal%5D)">Criterion validity and between-day reliability of an inertial-sensor-based trunk postural stability test during unstable sitting.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 23, 899-907 (2013).</li>
<li>Paillard, T., Noé, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+and+Methods+for+Testing+the+Postural+Function+in+Healthy+and+Pathological+Subjects%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">Techniques and Methods for Testing the Postural Function in Healthy and Pathological Subjects.</a> BioMed Research International. 2015, (2015).</li>
<li>Williams, J., Bentman, S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24119716">An investigation into the reliability and variability of wobble board performance in a healthy population using the SMARTwobble instrumented wobble board.</a> Physical Therapy in Sport. 25, 108(2017).</li>
<li>Wall, C., Kentala, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+displacement%2C+velocity%2C+and+combined+vibrotactile+tilt+feedback+on+postural+control+of+vestibulopathic+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vestibular+Research%22%5BJournal%5D)">Effect of displacement, velocity, and combined vibrotactile tilt feedback on postural control of vestibulopathic subjects.</a> Journal of Vestibular Research. 20, 61-69 (2010).</li>
<li>Alahakone, A. U., Arosha Senanayake,, N, S. M. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/5229741">Vibrotactile feedback systems: Current trends in rehabilitation, sports and information display.</a> IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. , 1148-1153 (2009).</li>
<li>Shull, P. B., Damian, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Haptic+wearables+as+sensory+replacement%2C+sensory+augmentation+and+trainer+-+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Haptic wearables as sensory replacement, sensory augmentation and trainer - a review.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 12, 12-59 (2015).</li>
<li>Prieto, T. E., Myklebust, J. B., Hoffmann, R. G., Lovett, E. G., Myklebust, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measures+of+postural+steadiness%3A+Differences+between+healthy+young+and+elderly+adults%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Measures of postural steadiness: Differences between healthy young and elderly adults.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 43, 956-966 (1996).</li>
<li>Ribot-Ciscar, E., Vedel, J. P., Roll, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibration+sensitivity+of+slowly+and+rapidly+adapting+cutaneous+mechanoreceptors+in+the+human+foot+and+leg%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Vibration sensitivity of slowly and rapidly adapting cutaneous mechanoreceptors in the human foot and leg.</a> Neuroscience Letters. , 130-135 (1989).</li>
<li>Churchill, E., McConville, J. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChurchill%2C+E+%22Sampling+and+Data+Gathering+Strategies+for+Future+USAF+Anthropometry%22">Sampling and Data Gathering Strategies for Future USAF Anthropometry</a>. , (1976).</li>
<li>Lee, H., Granata, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+stationarity+and+reliability+of+trunk+postural+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Process stationarity and reliability of trunk postural stability.</a> Clinical Biomechanics. 23, 735-742 (2008).</li>
<li>Silfies, S. P., Cholewicki, J., Radebold, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+visual+input+on+postural+control+of+the+lumbar+spine+in+unstable+sitting%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Movement+Science%22%5BJournal%5D)">The effects of visual input on postural control of the lumbar spine in unstable sitting.</a> Human Movement Science. 22, 237-252 (2003).</li>
<li>Loughlin, P., Mahboobin, A., Furman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+vibrotactile+balance+feedback+for+desired+body+sway+reductions%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Designing vibrotactile balance feedback for desired body sway reductions.</a> Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 1310-1313 (2011).</li>
<li>Goodworth, A. D., Wall, C., Peterka, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+feedback+parameters+on+performance+of+a+vibrotactile+balance+prosthesis%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">Influence of feedback parameters on performance of a vibrotactile balance prosthesis.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 17, 397-408 (2009).</li>
<li>Marchal-Crespo, L., Reinkensmeyer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+control+strategies+for+robotic+movement+training+after+neurologic+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Review of control strategies for robotic movement training after neurologic injury.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 6, 20-35 (2009).</li>
<li>Lee, B., Kim, J., Chen, S., Sienko, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+phone+based+balance+trainer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Cell phone based balance trainer.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 1-14 (2012).</li>
<li>Sienko, K. H., Balkwill, M. D., Wall, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofeedback+improves+postural+control+recovery+from+multi-axis+discrete+perturbations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Biofeedback improves postural control recovery from multi-axis discrete perturbations.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 53-64 (2012).</li>
<li>Williams, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Evaluation+of+an+Instrumented+Wobble+Board+for+Assessing+and+Training+Dynamic+Seated+Balance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Design and Evaluation of an Instrumented Wobble Board for Assessing and Training Dynamic Seated Balance.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 140, 1-10 (2017).</li>
<li>van Dieën, J. H., Koppes, L. L. J., Twisk, J. W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postural+sway+parameters+in+seated+balancing%3B+their+reliability+and+relationship+with+balancing+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Gait+Posture%22%5BJournal%5D)">Postural sway parameters in seated balancing; their reliability and relationship with balancing performance.</a> Gait Posture. 31, 42-46 (2010).</li>
<li>Sigrist, R., Rauter, G., Riener, R., Wolf, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmented+visual%2C+auditory%2C+haptic%2C+and+multimodal+feedback+in+motor+learning%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Psychonomic+Bulletin+and+Review%22%5BJournal%5D)">Augmented visual, auditory, haptic, and multimodal feedback in motor learning: A review.</a> Psychonomic Bulletin and Review. 20, 21-53 (2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Przedstawiono metody budowy przenośnego, oprzyrządowanego, siedzącego urządzenia. Urządzenie jest przenośne i trwałe, opierając się na wcześniejszych badaniach nad chwiejnymi krzesłami 2,4 i wibracyjnymsprzężeniem zwrotnym 5,6,7, aby korzyści płynące z tych narzędzi były bardziej wydajne i dostępne. Postępuj zgodnie z protokołem montażu w odwrotnej kolejności, aby przygo...

Siedzenie w pozycji pionowej jest warunkiem wstępnym dla innych funkcji sensomotorycznych człowieka, w tym umiejętności poruszania się (np. pisania) i zadań związanych z zaburzeniami równowagi (np. jazda pociągiem). Aby zrehabilitować i poprawić siedzenie i związane z nim funkcje, stosuje się nowoczesne techniki treningu równowagi: niestabilne powierzchnie zakłócają siedzenie1,2 i śledzenie ruchu określa ilościowo biegłość w równowadze3,4. Wyniki treningu równowagi poprawiają się, gdy wibracje są dostarczane do ciała przy użyciu wzorców, które pasują do wydajności5. Takie sensoryczne sprzężenie zwrotne jest ewidentnie skuteczne jako metoda rehabilitacji i treningu; Jednak obecne metody sensorycznego sprzężenia zwrotnego są nastawione na równowagę stojącą i wymagają sprzętu laboratoryjnego6,7.
Celem prezentowanej tutaj pracy jest zbudowanie przenośnego urządzenia, na którym można siedzieć i pasywnie destabilizować w różnym stopniu, podczas gdy wbudowane instrumenty rejestrują jego pozycję i dostarczają wibracyjne informacje zwrotne do powierzchni siedzenia. Ta kombinacja narzędzi integruje wcześniejsze prace nad krzesłami chybotliwymi2,4 i wibracyjne sprzężenie zwrotne5,6,7, dzięki czemu korzyści płynące z tych narzędzi są bardziej zaawansowane i dostępne. Przedstawiono również procedurę treningu siedzenia w pozycji wyprostowanej oraz analizę wyników ilościowych, zgodnie z ustaloną literaturą na temat środków posturograficznych8. Metody te są odpowiednie do badania efektów ćwiczeń równowagi w pozycji siedzącej z niestabilną powierzchnią w połączeniu z wibracyjnym sprzężeniem zwrotnym. Przewidywane zastosowania obejmują trening sportowy, ogólną poprawę koordynacji ruchowej, ocenę biegłości w równowadze oraz rehabilitację po urazach szkieletowych, mięśniowych lub neurologicznych.

<table><tbody><tr><td>Chassis</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K421</td><td>Odporny na wilgoć arkusz polietylenu LDPE o grubości 1-1/2", 24" x 24"</td></tr><tr><td>Lid</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K414</td><td>Odporny na wilgoć arkusz polietylenu LDPE o grubości 1/4", 24" x 24"</td></tr><tr><td><mocny>podstawa </td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K414</td><td>Odporny na wilgoć arkusz polietylenu LDPE o grubości 1/4", 24" x 24"</td></tr><tr><td><mocny>Grip-Tape</td><td>McMaster-Carr</td><td>6243T471</td><td>Taśma antypoślizgowa, teksturowana, szeroki pasek 6", długość 2',</td></tr><tr><td><mocna>nakrętka bazowa</td><td>McMaster-Carr</td><td>90596A039</td><td>Stalowa nakrętka spawalnicza o okrągłej podstawie, 5/8 "-11 Rozmiar gwintu</td></tr><tr><td> Płyta spawalnicza< / mocna></td><td>McMaster-Carr</td><td>1388K142</td><td>Blacha ze stali niskowęglowej o grubości 1/16", 3" x 3", szlifowane wykończenie</td></tr><tr><td>< mocny> pręt gwintowany</mocny></td><td>McMaster-Carr</td><td>90322A170</td><td>3 "5/16"-18 Kołek</td></tr> <tr><td>gwintowany ze stali stopowej o średniej wytrzymałości< mocny>Rękaw</mocny></td><td>McMaster-Carr</td><td>8745K19</td><td>Odporny na chemikalia pręt PVC (typ I) Średnica 1-1/4"</td></tr> <tr><td><mocny>Kołnierz kwadratowy</mocny></td><td>McMaster-Carr</td><td>8910K395</td><td>Pręt ze stali niskowęglowej, grubość 1/8", szerokość 1</td></tr><tr><td>" < mocny>Hitch</td><td>McMaster-Carr</td><td>4931T123</td><td>Skręcana rama ze stali o dużej wytrzymałości, 1-1/2"</td></tr> kwadratowa<tr><td><mocna>zakrzywiona podstawa</mocna></td><td>McMaster-Carr</td><td>8745K48</td><td>Pręt PVC, średnica 6"</td></tr><tr><td><mocny>Wkładka zaczepu</td><td>McMaster-Carr</td><td>6535K313</td><td>Skręcana rama ze stali o dużej wytrzymałości, 1" kwadratowa</td></tr><tr><td><mocna>wytłaczana</mocna></td><td>McMaster-Carr</td><td>6545K7</td><td>1045 Pręt kwadratowy ze stali ciągnionej na zimno, 1 'x 1" szerokości, niepolerowany</td></tr><tr><td>< mocny>zacisk</td><td>Vlier</td><td>TH103A</td><td>Regulowane pokrętło momentu obrotowego</td></tr><tr><td>Podnóżek</td><td>McMaster-Carr</td><td>6582K431</td><td>4130 Rura stalowa, szerokość 1" x 1", 0,065 "Grubość ścianki, niepolerowane wykończenie młyna</td></tr><tr><td>< mocny>Counterwieght</td><td>McMaster-Carr</td><td>8910K67</td><td>Prostokątny pręt ze stali niskowęglowej o grubości 1-1 / 8", szerokość 4"</td></tr> <tr><td>< mocny>Clevis Pin</td><td>McMaster-Carr</td><td>97245A616</td><td>Ocynkowany stalowy trzpień widełkowy z zawleczką Hairpin, Średnica 3/16", długość użytkowa 1-9/16"</td></tr> <tr><td>Mikroprocesor</td><td>Arduino</td><td>MEGA 2560</td><td>Płytka mikrokontrolera z 54 cyfrowymi pinami I/O i złączem USB</td></tr> <tr><td>Inercyjna jednostka pomiarowa</td><td>x-io Technologies Ltd.</td><td>x-IMU</td><td>Inercyjny moduł pomiarowy i system odniesienia kursu położenia z obudową</td></tr><tr><td>Vibrating Tactor</td><td>Precision Microdrives</td><td>DEV-11008</td><td>Lilypad Vibe Board, dostępny w SparkFun Electronics</td></tr></tbody></table>

wibrodotykowe urządzenie zwrotne do oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Perturbacje postawy, śledzenie ruchu i sensoryczne sprzężenie zwrotne to nowoczesne techniki używane odpowiednio do kwestionowania, oceniania i trenowania wyprostowanego siedzenia. Celem opracowanego protokołu jest skonstruowanie i obsługa platformy siedzącej, która może być pasywnie destabilizowana, podczas gdy inercyjna jednostka pomiarowa określa ilościowo jej ruch, a elementy wibracyjne dostarczają użytkownikowi dotykowe informacje zwrotne. Wymienne mocowania siedziska zmieniają poziom stabilności urządzenia, aby bezpiecznie sprawdzić równowagę w pozycji siedzącej. Wbudowany mikrokontroler umożliwia precyzyjne dostrojenie parametrów sprzężenia zwrotnego w celu rozszerzenia funkcji sensorycznych. Pomiary posturograficzne, typowe dla protokołów oceny równowagi, podsumowują sygnały ruchu uzyskane podczas prób równowagi z czasem. Żaden dotychczasowy protokół dynamicznego siedzenia nie zapewnia zmiennego wyzwania, kwantyfikacji i sensorycznego sprzężenia zwrotnego wolnego od ograniczeń laboratoryjnych. Nasze wyniki pokazują, że pełnosprawni użytkownicy urządzenia wykazują znaczące zmiany w pomiarach posturograficznych, gdy zmienia się trudność równowagi lub dostarczane jest wibracyjne sprzężenie zwrotne. Przenośne, wszechstronne urządzenie ma potencjalne zastosowania w rehabilitacji (po urazach szkieletowych, mięśniowych lub neurologicznych), treningu (w zakresie świadomości sportowej lub przestrzennej), rozrywce (za pośrednictwem wirtualnej lub rozszerzonej rzeczywistości) oraz badaniach (zaburzeń związanych z siedzeniem).

Tabela 2 przedstawia dla każdego stanu doświadczalnego pomiary posturograficzne wynikające z obserwacji odchyleń powierzchni podparcia w płaszczyźnie AP i ML, uśrednione z 144 prób równowagi wykonanych przez 12 uczestników (2 x 2 x 3 próby na uczestnika).
Wpływ zmiany warunków równowagi: Warunek podstawowy został dobrany tak, aby zależał od stanu oczu (t.j. gdy oczy były zamknięte, pods...

Platforma do siedzenia została opracowana i zmontowana, która pasywnie destabilizuje postawę siedzącą u ludzi. Podczas zadania stabilizacyjnego użytkownika bezwładnościowa jednostka pomiarowa rejestruje ruch urządzenia, a wibrujące elementy dostarczają do siedzenia informację zwrotną opartą na wydajności. Przenośne, wszechstronne urządzenie może być wykorzystywane w paradygmatach rehabilitacji, oceny i treningu.

Wibrodotykowe urządzenie zwrotne do oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. ...

Wiele osób cierpi na niestabilność w pozycji siedzącej, która może zagrozić niezależności funkcjonalnej i prowadzić do wtórnych komplikacji zdrowotnych. Nasz protokół ma potencjał do oceny, kwestionowania i poprawy równowagi podczas siedzenia. Nasza technika łączy elementy istniejących narzędzi do badania równowagi w jedno nowatorskie urządzenie, które jest zoptymalizowane pod kątem zastosowań klinicznych i dostępności.Osoby, które cierpią na nowsze upośledzenie mięśni, mogą mieć trudności z utrzymaniem równowagi w pozycji siedzącej. Nasz protokół zapewnia dostęp do technik oceny i treningu, o których wiadomo, że korzystnie wpływają na wyniki rehabilitacji równowagi. Protokół ten może być stosowany do badania mechanizmów kontroli równowagi i optymalizacji metod sensorycznego sprzężenia zwrotnego.Nowi użytkownicy tego protokołu powinni mieć pewność, że skorzystają z naszych dodatkowych plików rysunków i modeli bryłowych w celu wytworzenia działającej repliki urządzenia. Na początku przyspawaj nakrętkę podstawy do stalowej płyty, aby skonstruować interfejs mocowania dla wymiennych, półkulistych podstaw. Za pomocą sterowanej numerycznie lub frezarki CNC zbuduj cylindryczną obudowę, po

a-vibrotactile-feedback-device-for-seated-balance-assessment

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Osoby z chromaniem przestankowym wykazują słabą równowagę w porównaniu do zdrowych osób z grupy kontrolnej. Komputerowa posturografia dynamiczna jest obiektywną metodą pomiaru reakcji posturalnych danej osoby na zaburzenia równowagi. Zapewnia to obiektywne odzwierciedlenie zdolności osoby do reagowania na sytuacje, w których bodźce sensoryczne ulegają zmianie i pojawiają się nieoczekiwane perturbacje.

Komputerowa posturografia dynamiczna do oceny kontroli postawy u pacjentów z przerywanym kladykacją

W tym artykule przedstawiono nowatorski, tani interfejs człowiek-maszyna do interaktywnego systemu rehabilitacji równowagi po udarze. System integruje gotowe, niedrogie czujniki w kierunku wolicjonalnie sterowanego paradygmatu elektroterapii. Interfejs oprogramowania typu proof-of-concept jest demonstrowany na zdrowych ochotnikach.

Interfejs człowiek-maszyna integrujący niedrogie czujniki z systemem stymulacji elektrycznej nerwowo-mięśniowej do rehabilitacji równowagi po udarze

Szkolenie osoby z paraliżem w poruszaniu się za pomocą zasilanego egzoszkieletu może stanowić wyzwanie. Celem jest przedstawienie kryteriów wyboru kandydatów i procedur szkoleniowych w zakresie chodzenia wspomaganego egzoszkieletem i innych umiejętności ruchowych, które można rozwijać wraz z poprawą poziomu umiejętności uczestnika.

Szkolenie osób z urazem rdzenia kręgowego w poruszaniu się przy użyciu zasilanego egzoszkieletu

Ten artykuł opisuje technikę stosowania bodźców wibrodotykowych na udo ludzkiego uczestnika oraz mierzenie dokładności i czasu reakcji wolicjonalnej uczestnika dla różnych kombinacji lokalizacji i częstotliwości stymulacji.

Metoda oceny terminowości i dokładności wolicjonalnych reakcji motorycznych na bodźce wibrodotykowe

Postrzeganie grawitacji jest zwykle determinowane przez subiektywne widzenie pionowe w pozycji pionowej głowy. Dodatkowa ocena przy pochyleniu głowy ± 15° i ± 30° w płaszczyźnie przechyłu zapewnia zwiększoną zawartość informacji w celu wykrycia upośledzonej percepcji grawiceptywnej.

Ocena statycznej percepcji grawiceptywnej w płaszczyźnie toczenia przy użyciu subiektywnego wizualnego paradygmatu wertykalnego

Tutaj oferujemy protokół, który pozwala użytkownikowi na selektywną zmianę afordancji i/lub ograniczeń ruchów, które są istotne dla odzyskania równowagi po zaburzeniach postawy.

Zmodyfikowana technika Lean and Release w celu podkreślenia hamowania reakcji i wyboru działania w równowadze reaktywnej

Osoby z przewlekłą niestabilnością stawu skokowego (CAI) wykazują niedobór kontroli postawy i opóźnioną aktywację mięśni kończyn dolnych. Komputerowa posturografia dynamiczna w połączeniu z elektromiografią powierzchniową zapewnia wgląd w koordynację układu wzrokowego, somatosensorycznego i przedsionkowego z regulacją aktywacji mięśni w celu utrzymania stabilności postawy u osób z CAI.

Ocena kontroli postawy i aktywacji mięśni kończyn dolnych u osób z przewlekłą niestabilnością stawu skokowego

Wkład ramion w Sit-To-Stand (SitTS) zależy od stanu mięśni nóg. Odkryto kilka strategii kompensacyjnych w celu osiągnięcia pełnych cykli SitTS. Odkrycia te triangulują pomiary biomechaniczne osób z urazem rdzenia kręgowego (SCI) z ich subiektywnym poczuciem obciążenia przenoszonego przez obie kończyny podczas podejść SitTS.

Kwantyfikacja wkładu rąk i nóg podczas powtarzających się elektrycznie wspomaganych ćwiczeń z pozycji siedzącej i stojącej u osób z paraplegią: badanie pilotażowe

Rehabilitacja ubezpieczona pacjentów z przewlekłym udarem mózgu jest na ogół ograniczona w czasie. Oparte na obrazowaniu badanie aktywności mózgu związane z zadaniami motorycznymi związanymi z chodzeniem może prowadzić do ustanowienia biomarkerów do pomiaru lepszych wyników i uzasadnić rozszerzenie terapii dostosowanej do indywidualnych potrzeb. Zaprezentowano nowatorskie, kompatybilne z rezonansem magnetycznym urządzenie do ruchu stopy o zmiennym oporze oraz protokół do stosowania podczas...

Zastosowanie indukowanego stopą cyfrowo sterowanego urządzenia oporowego do oceny funkcjonalnego rezonansu magnetycznego u pacjentów z niedowładem stopy

Prezentujemy przyjazny dla użytkownika, wysokowydajny system operacyjny do oceny zachowań bólowych u obudzonych, przytomnych gryzoni. Urządzenie do oceny bólu ustno-twarzowego (OPAD) może oceniać ból za pomocą paradygmatu nagrody/konfliktu, zapewniając w ten sposób bardziej humanitarny sposób testowania. Protokół ten dostarczy bardziej istotnych klinicznie i translacyjnych danych od gryzoni.

Wykorzystanie instrumentalnego urządzenia do oceny bólu ustno-twarzowego (OPAD) do pomiaru zmian w zachowaniu nocyceptywnym

Poznaj metodę oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej przy użyciu wibrodotykowego urządzenia zwrotnego z jednostką inercyjną. To narzędzie wspiera rehabilitację osób z zaburzeniami równowagi.

Wibrodotykowe urządzenie zwrotne do oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej

Przeglądaj więcej filmów