Name: Método para medir tom de músculo axial e proximal (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: Aprenda a medir o tônus muscular axial e proximal usando o dispositivo Twister. Este método quantifica o torque resistivo durante a torção axial em indivíduos em pé, auxiliando no estudo do controle postural e suas aplicações clínicas.

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Gostaríamos de agradecer Eugene Gurfinkel e Mark Chapman para seus papéis no projeto e fabricação de Twister. O desenvolvimento de Twister foi financiado pelo National Institutes of Health bolsas R01 AR-31017 a P. Cordo e Gurfinkel V. F32 e HD-008520 para T. Cacciatore. T. Cacciatore também gostaria de agradecer o Medical Research Council, do Reino Unido para apoio a escrever este manuscrito.

<ol><li>Foster, M. A Text Book of Physiology. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFoster%2C+M+%22The+Central+Nervous+System%22">The Central Nervous System</a>. Vol. III, 6th edn, (1892).</li>
<li>Zatsiorsky, V. M. Kinetics of human motion. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZatsiorsky%2C+VM+%22Human+Kinetics%22">Human Kinetics</a>. , (2002).</li>
<li>Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ergonomics+and+biology+of+spinal+rotation%5BTitle%5D)+AND+%22Ergonomics%22%5BJournal%5D)">Ergonomics and biology of spinal rotation.</a> Ergonomics. 47, 370-415 (2004).</li>
<li>Kumar, S., Panjabi, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vivo+axial+rotations+and+neutral+zones+of+the+thoracolumbar+spine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+spinal%22%5BJournal%5D)">Vivo axial rotations and neutral zones of the thoracolumbar spine.</a> Journal of spinal. 8, 253-263 (1995).</li>
<li>Lamoth, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pelvis-thorax+coordination+in+the+transverse+plane+during+walking+in+persons+with+nonspecific+low+back%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Pelvis-thorax coordination in the transverse plane during walking in persons with nonspecific low back.</a> Spine. 27, E92-E99 (2002).</li>
<li>Gurfinkel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postural+muscle+tone+in+the+body+axis+of+healthy+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Postural muscle tone in the body axis of healthy humans.</a> Journal of Neurophysiology. 96, 2678-2687 (2006).</li>
<li>Wright, W. G., Gurfinkel, V. S., Nutt, J., Horak, F. B., Cordo, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axial+hypertonicity+in+Parkinson%27s+disease%3A+direct+measurements+of+trunk+and+hip+torque%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Axial hypertonicity in Parkinson's disease: direct measurements of trunk and hip torque.</a> Exp. Neurol. 208, 38-46 (2007).</li>
<li>Cacciatore, T. W., Gurfinkel, V. S., Horak, F. B., Cordo, P. J., Ames, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+dynamic+regulation+of+postural+tone+through+Alexander+Technique+training%5BTitle%5D)+AND+%22Human+movement+science%22%5BJournal%5D)">Increased dynamic regulation of postural tone through Alexander Technique training.</a> Human movement science. 30, 74-89 (2011).</li>
<li>Franzen, E., Gurfinkel, V. S., Wright, W. G., Cordo, P. J., Horak, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Haptic+touch+reduces+sway+by+increasing+axial+tone%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Haptic touch reduces sway by increasing axial tone.</a> Neuroscience. 174, 216-223 (2011).</li>
<li>Franzen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+performance+in+balance%2C+walking+and+turning+tasks+is+associated+with+increased+neck+tone+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Reduced performance in balance, walking and turning tasks is associated with increased neck tone in Parkinson's disease.</a> Exp. Neurol. 219, 430-438 (2009).</li>
<li>Wright, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axial+kinesthesia+is+impaired+in+Parkinson%27s+disease%3A+Effects+of+levodopa%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Axial kinesthesia is impaired in Parkinson's disease: Effects of levodopa.</a> Exp. Neurol. , (2010).</li>
<li>Sinkjaer, T., Toft, E., Andreassen, S., Hornemann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+stiffness+in+human+ankle+dorsiflexors%3A+intrinsic+and+reflex+components%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Muscle stiffness in human ankle dorsiflexors: intrinsic and reflex components.</a> J Neurophysiol. 60, 1110-1121 (1988).</li>
<li>Sherrington, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+plastic+tonus+and+proprioceptive+reflexes%5BTitle%5D)+AND+%22Quart.+J.+Exper.+Physiol%22%5BJournal%5D)">On plastic tonus and proprioceptive reflexes.</a> Quart. J. Exper. Physiol. 2, 109-156 (1909).</li>
<li>Wright, W. G., Gurfinkel, V., King, L., Horak, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parkinson%27s+disease+shows+perceptuomotor+asymmetry+unrelated+to+motor+symptoms%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Parkinson's disease shows perceptuomotor asymmetry unrelated to motor symptoms.</a> Neurosci. Lett. 417, 10-15 (2007).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

É nossa opinião que Twister pode ser usado muitas perguntas endereço no controle tônico. Até o momento, Twister levou a sete publicações, tais 6-11,14. Provavelmente a característica mais importante da Twister é que ele fornece uma medida integrada, cinética de tom. Esta medida torque de tom não é fornecido pela cinemática, dinâmica inversa ou abordagens eletromiográfica, e é necessário para responder a muitas perguntas sobre tom. Além disso, Twister é único em não substancialmente interferir com antigravidade naturais ou comportamento postural, e fornece um tônico, ao invés de uma perturbação fásica. Um uso potencial da twister é a quantificação dos efeitos da doença na tônica tônus ​​postural. Enquanto a rigidez intrínseca e reflexo tem sido bem estudada para muitas doenças neurológicas e músculo-esqueléticas com perturbações rápido, não o efeito quantitativo de muitas doenças no tônus ​​postural bem caracterizado. Em particular, Twister pode ser used para quantificar os efeitos de doenças como a rigidez 7,10,14, hipotonia, distonia e dores nas costas e pescoço sobre a magnitude, distribuição e simetria do tônus ​​postural ao longo do eixo do corpo. Também pode ser usado para medir cinestesia axial, por exemplo, a percepção de rotação do corpo com base em proprioceptores musculares e 11 perceptuomotor simetria, por exemplo, representação de frente durante a torção axial 14. Finalmente, a Twister pode ser usado para estudar o efeito da intervenção sobre estas medidas de tônus ​​postural axial 8. Estimamos que o custo de contratação de uma empresa de engenharia para fabricar Twister é de aproximadamente 30.000 dólares dos EUA. Este dispositivo pode provavelmente ser fabricado em casa por uma fração desse custo, como o preço das matérias-primas é baixo, mas significativo de fabricação é necessária. Ao longo de sua utilização, Twister tem evoluído significativamente e continua a fazê-lo. Há muitas perguntas básicas que podem ser tratadas com Twister. Desejamos que esterelatório irá ajudar outros investigadores construir dispositivos Torcer ou não estimular a pesquisa nesta área fundamental, mas pouco compreendido.

método para medir tom de músculo axial e proximal

Method to Measure Tone of Axial and Proximal Muscle

O controle da atividade muscular tônica continua sendo mal compreendida. Enquanto tom anormal é comumente avaliada clinicamente através da medição da resistência passiva dos membros relaxado 1, no sistemas estão disponíveis para estudar o controle muscular tônica em um estado natural e activa de apoio antigravidade. Temos desenvolvido um dispositivo (Twister) para estudo da regulação tônica dos músculos axiais e proximais durante a manutenção postural ativa (ou seja, tônus ​​postural). Twister gira regiões do corpo axial em relação ao outro sobre o eixo vertical durante a postura, a fim de torcer as regiões pescoço, tronco ou quadril. Esta torção impõe alterações de comprimento axial sobre os músculos sem alterar a relação do corpo com a gravidade. Twister porque não fornece suporte postural, o tom deve ser regulada para neutralizar torques gravitacional. Nós quantificar este regulamento tónico pelo torque inquietos à torção, o que reflete o estado de todos os músculos submetidos a variação do comprimento, bem como por eletromiografia demúsculos relevantes. Porque o tom é caracterizada por longa duração a atividade muscular de baixo nível, controle tônico é estudada com movimentos lentos que produzem &quot;tónico&quot; mudanças no comprimento do músculo, sem evocar rápido &quot;fásica&quot; respostas. Twister pode ser reconfigurado para estudar vários aspectos do tônus ​​muscular, como a co-contração de modulação, tônico para alterações posturais, interações tônica em todos os segmentos do corpo, bem como os limiares de percepção para diminuir a rotação axial. Twister também pode ser usado para fornecer uma medida quantitativa dos efeitos da doença sobre axial e proximal tônus ​​postural e avaliar a eficácia da intervenção.

Temos desenvolvido um dispositivo (Twister) para estudar a regulação da atividade muscular tônica durante a manutenção postural ativa. Twister medidas resistência à torção e respostas musculares em indivíduos de pé durante a torção do eixo do corpo. O dispositivo pode ser configurado de forma flexível para estudar vários aspectos do controle tônica em todo o pescoço, tronco e / ou quadris.

Método para medir tom de músculo axial e proximal

O controle da atividade muscular tônica permanece pouco compreendido. Embora o tônus anormal seja comumente avaliado clinicamente por meio da medição da resistência passiva...

O objetivo geral do experimento a seguir é quantificar o tônus postural ao longo do eixo corporal. Isso é realizado por meio de um dispositivo de controle servo chamado Twister, que pode impor torção axial, mas não fornece suporte contra a gravidade. À medida que este dispositivo gira uma região selecionada do eixo corporal, ocorrem mudanças lentas no comprimento dos músculos que atravessam a região.Em seguida, o torque resistivo resultante é medido com o objetivo de quantificar o controle tônico de todos os músculos que estão sofrendo alterações de comprimento. São obtidos resultados que mostram a magnitude e o controle dinâmico da atividade muscular tônica com base na magnitude pico-a-pico e na fase do torque resistivo, bem como na modulação do EMG. Em condições naturais, a maior parte da musculatura esquelética ou da musculatura do corpo se encontra em atividade contínua, de baixo nível e em estado estacionário. Este modo de atividade é denominado atividade tônica, atividade postural tônica.Nosso objetivo é estudar o mecanismo fisiológico desse modo de controle tônico. O dispositivo torcido é único por permitir que abordemos questões importantes em neurociência, como, como o cérebro controla o tônus postural normal? Também é importante para responder perguntas em neurologia, como, como o tônus anormal em pacientes com doença de Parkinson afeta o desempenho funcional deles e como podemos melhorar o tônus com o tratamento?Twister é um dispositivo controlado por servo que quantifica o tônus postural em regiões axiais e proximais do corpo. Durante a postura ereta ativa, o sujeito permanece em pé sobre uma plataforma que gira mais ou menos 20 graus em um rolamento ao redor do eixo vertical. Um motor elétrico aciona essa rotação com uma relação de transmissão que permite velocidades da plataforma entre 0,5 grau por segundo e cinco graus por segundo, e alto torque para eliminar sinais vestibulares que possam perturbar a postura tranquila.O Twister gira o corpo inferior no espaço, e não o corpo superior. Nessa configuração, a pelve é fixada no espaço por meio de uma conexão com um suporte, e um codificador óptico fixado ao eixo da plataforma registra o deslocamento rotacional tanto para controle servo quanto para análise de dados. Um quadro rígido de aço com reforço diagonal em cruz impede a rotação do corpo superior e cria alta rigidez torcional entre o conjunto da plataforma e o sensor de torque, necessária para medição precisa do torque.O sistema de fixação superior e suspensão contrabalanceada leve conecta a margem superior da região torcida ao quadro. Um sensor de torque posicionado dentro da fixação superior mede a resistência do sujeito à rotação. O sistema de suspensão é composto por quatro placas retangulares de alumínio que são alternadamente articuladas ao longo dos eixos anterior, posterior e médio-lateral.Isso cria uma alta rigidez para a rotação em torno do eixo vertical, a fim de medir com precisão o torque sem restringir o movimento em outras dimensões. Em particular, a baixa rigidez para a translação nas direções X, Y e Z garante que os sujeitos mantenham por si mesmos a estabilidade postural e impede que a fixação superior atue como uma referência espacial para contrabalançar o peso do sistema de suspensão. Um conjunto de rolamento vertical é utilizado para ajustar a fixação superior à altura do sujeito.Uma fixação inferior conecta a margem inferior da região torcida à plataforma rotatória, de modo que os segmentos corporais abaixo da fixação inferior girem junto com a plataforma. A fixação inferior consiste em uma barra telescópica leve conectada à plataforma rotatória. Uma dobradiça conecta a barra telescópica à plataforma, permitindo oscilação postural ântero-posterior.São utilizados três acessórios com o twister: um capacete leve, um colete para os ombros e uma órtese pélvica, cada um podendo ser fixado com segurança ao corpo. Para torcer o pescoço, o dispositivo para a cabeça é ajustado à altura adequada. Após a fixação do capacete, conecte o dispositivo aos ombros. Neste momento, a cabeça fica imobilizada enquanto os ombros podem girar.Como alternativa ao torção do tronco, os ombros são fixados acima e a pelve abaixo. Agora, o corpo inferior pode girar enquanto o corpo superior é mantido fixo. Como terceira opção, os quadris podem ser torcidos fixando-se a pelve acima.Neste caso, a torção está localizada nas rotações interna e externa do quadril. À medida que os pés, a canela e a coxa giram com a plataforma, uma placa de força padrão pode ser colocada sob os pés do sujeito na plataforma rotativa para medir simultaneamente o torque resistivo no segmento torcido. Essa placa de força também pode ser usada para quantificar a oscilação postural durante a torção.Um sistema servo em tempo real personalizado controla a rotação da plataforma por meio de um programa personalizado no PC que se comunica com o controlador de hardware para especificar o perfil temporal desejado da rotação da plataforma e iniciar um ensaio. O hardware, o controlador PID, emite um sinal de acionamento do motor com base em um sinal de posição da plataforma proveniente do codificador óptico e na rotação desejada. O controlador gera três perfis para a rotação da plataforma.Em um modo, o controlador seleciona um perfil triangular para alternar entre velocidade constante e rotação no sentido horário e anti-horário. Alternativamente, pode-se selecionar o perfil em etapas para obter um modo de rotação descontínuo. A rotação também pode ser acionada com um perfil triangular cuja amplitude aumenta ao longo dos ciclos.Para iniciar um experimento, coloque os acessórios corporais nos segmentos desejados, garantindo que estejam firmes e que não haja folga torcional. O experimento mostrado aqui demonstrará a torção do tronco após o sujeito ficar em pé sobre a plataforma giratória voltado para frente; ajuste a altura dos mancais lineares para que a fixação superior esteja na mesma altura do acessório corporal correspondente. Ajuste a fixação inferior usando a barra telescópica para que corresponda à altura do acessório corporal inferior.Prenda as fixações superiores e inferiores aos respectivos pontos de fixação no corpo. Ajuste a posição para que nenhum torque seja aplicado ao sujeito na posição anterior ao teste. Após o sujeito ser vendado, instrua-o a permanecer em pé, relaxado, sem intervir.Selecione um ganho de amplificador para o sensor de torque de acordo com a região do corpo que será torcida. Para maximizar a faixa dinâmica deste sinal, redefina o viés no sensor de torque. Inicie a oscilação na superfície da mandíbula e a gravação dos dados.O torque e os sinais de rotação da plataforma são geralmente registrados a 50 hertz. Usando o software de aquisição Spike two, inicie a torção com o perfil desejado de rotação da plataforma; em geral, o movimento deve ser lento e suave o suficiente para que os sujeitos não percebam com precisão. Torção mostrada.Aqui está um exemplo de torque do tronco associado à escada. Modo de rotações da plataforma demonstrado. Aqui está o torque do tronco associado à rampa com aumento da amplitude das rotações triangulares.O torque resistivo geralmente aumenta com a excursão da plataforma, no entanto, o aumento reduz-se com excursões maiores. A resistência total é geralmente quantificada pelo torque máximo. O torque médio ao longo dos ciclos indica que a resistência à torção difere entre os segmentos corporais, desde o pescoço até o tronco e os quadris.Mostram-se aqui as respostas de um único ensaio em 10 indivíduos para a resistência torcional do tronco; foram utilizadas três ciclos de ondas triangulares de 10 graus, a um grau por segundo. Observe que os indivíduos apresentam comportamento consistente ao longo dos ciclos, com grande variação e resistência entre os indivíduos. Os traçados com maior resistência são típicos de atividade muscular tônica constante.Embora traços com menor resistência sejam típicos de alta modulação de EMG, os resultados demonstram repetibilidade entre sujeitos na resistência torcional ao longo do tempo. São apresentadas aqui duas medições de sete sujeitos realizadas com um intervalo de um mês.Pico de torque. O torque do tronco apresenta um comportamento consistente intra-indivíduo entre sessões de teste, mas com grande variação interindivíduos. A estimativa do estado do tônus é de grande importância na clínica.No estudo diagnóstico. Mesmo o mecanismo da atividade tônica não é completamente claro. O estudo da fisiologia do controle do tônus muscular pode ser muito útil para compreender a patologia do tônus, o tipo de espasticidade, rigidez e outras condições.Além de medir o tônus postural axial, o twister pode ser usado para estudar como o cérebro controla a orientação espacial. Ou seja, como usamos nossos sentidos, como as informações vestibulares e a sensação muscular, para saber onde está a frente.

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JoVE Journal

Medicine

Medicina

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