Name: Organização Postural da Iniciação da Marcha para Análise Biomecânica Utilizando Registros da Plataforma de Força (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-26T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 21 s
Description: Aprenda a analisar a organização postural na iniciação da marcha utilizando registros de plataforma de força. Este método preciso captura ajustes posturais antecipatórios para estudos em neurociência e controle motor.

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Os autores agradecem à ANRT e à LADAPT.

Os autores não têm interesses concorrentes.

O objetivo deste artigo foi fornecer a acadêmicos, clínicos e estudantes do ensino superior informações sobre o método (o método "global") utilizado em nosso laboratório para investigar a organização biomecânica da iniciação da marcha (GI). Etapas críticas do protocolo, limitações do método e métodos e aplicativos alternativos são discutidos abaixo.
Uma etapa crítica no protocolo é a detecção dos eventos de temporização do IG (ou seja, início da APA, balanço do calcanhar e do dedo do pé e pé t...

A iniciação da marcha (IG), fase transitória entre a postura ortorógrada e a locomoção no estado estacionário, é uma tarefa funcional e um paradigma experimental classicamente utilizado na literatura para investigar o controle postural durante uma tarefa motora complexa que requer propulsão e estabilidade simultâneas de corpo inteiro1. Pacientes com condições neurológicas, como doença de Parkinson2, acidente vascular cerebral3, paralisia supranuclear progressiva4 e "distúrbios da marcha de nível superior"5, são conhecidos por terem dificuldade em iniciar a marcha, o que os expõe a um risco aumentado de queda. Portanto, é importante que as ciências básicas e clínicas desenvolvam conceitos e métodos para obter informações sobre os mecanismos de controle postural em jogo durante a iniciação da marcha, para obter conhecimento científico e uma melhor compreensão da fisiopatologia dos distúrbios da marcha e do equilíbrio e ser capaz de corrigi-los através de intervenções adequadas.
O conceito de organização biomecânica da iniciação da marcha é descrito a seguir, e o método clássico projetado para investigar essa organização é detalhado na seção de protocolo. O IG pode ser subdividido em três fases sucessivas: a fase de "ajustes posturais antecipatórios" (APA) correspondente aos fenômenos dinâmicos que ocorrem em todo o corpo antes do calcanhar de balanço, a fase de "descarga" (entre o calcanhar de balanço e o dedo do pé) e a fase de "balanço" que termina no momento do pé de balanço entrar em contato com a superfície de suporte. Essa subdivisão clássica do processo GI origina-se dos estudos pioneiros de Belenkii et al.6 e outros7,8, com foco na coordenação entre postura e movimento durante a elevação voluntária do braço para horizontal na postura ereta. Nesse paradigma, os segmentos corporais que estão diretamente envolvidos na elevação do braço correspondem à cadeia "focal", enquanto os segmentos corporais que se interpõem entre a parte proximal da cadeia focal e a superfície de suporte correspondem à cadeia "postural"9. Esses autores relataram que a elevação do braço foi sistematicamente precedida por fenômenos dinâmicos e eletromiográficos na cadeia postural, que denominaram "ajustes posturais antecipatórios". Para o GI, o swing heel-off (ou swing toe-off, dependendo dos autores) é considerado como o início do movimento da marcha10. Consequentemente, os fenômenos dinâmicos que ocorrem antes desse instante correspondem à APA, e o membro oscilante é considerado um componente da cadeia focal11. Essa afirmação está de acordo com a concepção clássica de organização biomecânica do movimento, segundo a qual qualquer ato motor deve envolver um componente focal e um componente postural12,13.
Do ponto de vista biomecânico, a APA associada ao IG se manifesta como um deslocamento para trás e médio-lateral (inclinado para o lado da perna) do centro de pressão, que atua para impulsionar o centro de gravidade na direção oposta - para frente e em direção ao lado da perna de postura. Quanto maior o deslocamento antecipatório do centro de pressão para trás, maior o desempenho do motor em termos da velocidade do centro de gravidade para frente no contato com o pé10,14. Além disso, ao impulsionar o centro de gravidade em direção ao lado da perna de apoio, a APA contribui para manter a estabilidade mediolateral durante a fase de balanço do GI 1,15,16,17. A literatura atual ressalta que a alteração nesse controle antecipatório da estabilidade é uma das principais fontes de quedas em idosos1. A estabilidade durante o IG tem sido quantificada na literatura com uma adaptação da "margem de estabilidade"18, uma quantidade que leva em conta tanto a velocidade quanto a posição do centro de gravidade dentro da base de apoio. Além do desenvolvimento de APA, a queda do centro de gravidade durante a fase de balanço do IG sob o efeito da gravidade foi relatada como sendo ativamente freada pelas suras tricipitais da perna de postura. Esta travagem ativa facilita a manutenção da estabilidade após o contacto com os pés, permitindo uma aterragem suave dos pés na superfície de apoio4.
O objetivo deste artigo é fornecer aos estudiosos, clínicos e estudantes do ensino superior informações sobre o material e o método desenvolvidos em nosso laboratório para investigar a organização postural do GI por meio de uma abordagem biomecânica. Esse método "global" (que também pode ser assimilado a um método "cinético" pelas razões detalhadas a seguir) foi iniciado por Brenière e colaboradores10,19. Baseia-se no princípio direto da mecânica para calcular tanto a aceleração do centro de gravidade, bem como as posições instantâneas do centro de pressão. Cada um desses pontos é uma expressão global específica do movimento.
Uma é a expressão instantânea dos movimentos de todos os segmentos do corpo relacionados ao propósito do movimento (o centro de gravidade; por exemplo, a velocidade de progressão do corpo durante o GI); o outro (o centro de pressão) é a expressão das condições de apoio necessárias para alcançar esse objetivo. As posições instantâneas desses dois pontos refletem as condições pós-urodinâmicas a serem satisfeitas para o início da marcha. A plataforma de força é o instrumento apropriado para este modelo, pois permite a medição direta das forças externas e momentos que atuam na superfície de suporte durante o movimento. Também permite a realização de movimentos naturais e não requer nenhuma preparação especial.
Sabe-se que muitos fatores influenciam a organização postural do GI, incluindo fatores biomecânicos, (neuro)fisiológicos, psicológicos, ambientais e cognitivos 1,20. Este trabalho enfoca a influência de dois fatores - velocidade do GI e pressão temporal - e fornece valores típicos obtidos em adultos jovens saudáveis.

<table><tbody><tr><td>Plataforma(s) de forçaAMTI</td><td></td><td></td> <td>Uma grande [120 cm x 60 cm] ou duas pequenas [60 cm x 40 cm] plataforma(s) de força(s)</td></tr><tr><td>Python ou Matlab</td><td>Python ou MathWorks</td><td></td><td>Linguagem de programação para o cálculo de variáveis experimentais</td></tr><tr><td>Qualisys track manage</td><td>Qualisys</td><td></td><td>Software para a sincronização da(s) plataforma(s) de força, o registro e a visualização on-line de traços biomecânicos brutos (forças e momentos 3D)</td></tr><tr><td>Visual3D</td><td>C-Motion Inc</td><td></td><td>Software para o processamento de traços biomecânicos brutos (filtragem passa-baixa)</td></tr></tbody></table>

organização postural da iniciação da marcha para análise biomecânica utilizando registros da plataforma de força

Postural Organization of Gait Initiation for Biomechanical Analysis Using Force Platform Recordings

A iniciação da marcha (IG), a fase transitória entre a postura ortorógrada e a locomoção no estado estacionário, é uma tarefa funcional e um paradigma experimental que é classicamente utilizado na literatura para obter informações sobre os mecanismos posturais básicos subjacentes ao movimento corporal e ao controle do equilíbrio. A investigação do IG também contribuiu para uma melhor compreensão da fisiopatologia dos distúrbios posturais em participantes idosos e neurológicos (por exemplo, pacientes com doença de Parkinson). Como tal, reconhece-se ter implicações clínicas importantes, especialmente em termos de prevenção de quedas.
Este artigo tem como objetivo fornecer a acadêmicos, clínicos e estudantes do ensino superior informações sobre o material e o método desenvolvidos para investigar a organização postural gastrointestinal por meio de uma abordagem biomecânica. O método é baseado em registros de plataforma de força e no princípio direto da mecânica para calcular a cinemática do centro de gravidade e do centro de pressão. A interação entre esses dois pontos virtuais é um elemento-chave neste método, uma vez que determina as condições de estabilidade e progressão de todo o corpo. O protocolo envolve o participante inicialmente em pé imóvel em uma postura ereta e começando a caminhar até o final de uma pista de pelo menos 5 m.
Recomenda-se variar a velocidade GI (lenta, espontânea, rápida) e o nível de pressão temporal - a marcha pode ser iniciada o mais rápido possível após a liberação de um sinal de partida (alto nível de pressão temporal) ou quando o participante se sentir pronto (baixo nível de pressão temporal). Os parâmetros biomecânicos obtidos com esse método (por exemplo, duração e amplitude dos ajustes posturais antecipatórios, comprimento/largura do passo, desempenho e estabilidade) são definidos e seu método de cálculo é detalhado. Além disso, valores típicos obtidos em adultos jovens saudáveis são fornecidos. Finalmente, etapas críticas, limitações e significado do método em relação ao método alternativo (sistema de captura de movimento) são discutidos.

Descrição de parcelas de tempo biomecânico representativas obtidas da plataforma de força durante o início da marcha Seja qual for o nível de pressão temporal ou a instrução sobre a velocidade GI, o swing heel-off é sistematicamente precedido pelo APA. Esses APA podem ser caracterizados por um deslocamento para trás e para o lado da perna oscilante do centro de pressão (Figura 2). Esse deslocamento antecipatório do centro de pressão promove a aceleração do centro de gravi...

Este trabalho descreve o material e o método desenvolvidos para investigar a organização postural do início da marcha. O método é baseado em registros de plataforma de força e no princípio direto da mecânica para calcular a cinemática do centro de gravidade e do centro de pressão.

Organização Postural da Iniciação da Marcha para Análise Biomecânica Utilizando Registros da Plataforma de Força

Gait initiation (GI), the transient phase between orthograde posture and steady-state locomotion, is a functional task and an experimental paradigm that ...

Este método permite obter o ajuste postural antecipatório, ou APA. A APA reflete o funcionamento do sistema de nível central. Portanto, torna possível inserir a questão de como é o APA, o MOS e o BI.A principal vantagem desta técnica é a precisão. Além disso, é uma técnica que tem a possibilidade de ser adaptada, e menos cansativa para pacientes que possuem fixação motora, por exemplo. A implicação desta técnica pode ser estendida a todas as patologias de trabalho.Para a doença de Parkinson, é especialmente interessante porque pode ajudar a encontrar o marcador mecânico para fornecer um diagnóstico precoce ou detectar o equilíbrio subclínico e o distúrbio da marcha. Este método é aplicável em certos esportes, como início de corrida ou esporte com gesto com uma posição parada, como atirar basquete ou beisebol. Eu acho que uma pessoa que nunca praticou esse método também pode ter um bom desempenho.Você só tem que ser rigoroso. Para começar, peça aos participantes que permaneçam descalços e imóveis em uma plataforma de força em sua postura ereta natural. Com os braços pendurados frouxamente contra os lados e o olhar direcionado para um alvo ao nível dos olhos a pelo menos cinco metros de distância.Determine a perna inicial preferencial do participante, empurrando levemente contra as costas enquanto estiver na postura inicial com os olhos fechados para provocar um passo à frente. Explique aos participantes que as tarefas que eles devem realizar é iniciar a marcha a partir da postura em pé com a perna preferida. Continuar caminhando até o final da pista e depois retornar tranquilamente à postura inicial em pé.Explique-lhes que a marcha deve ser iniciada seguindo dois sinais sucessivos, um sinal preparatório e um sinal de partida. Em seguida, explique as instruções sobre velocidade e pressão temporal. Acione a aquisição de dados da plataforma de força e entregue o primeiro sinal ou o sinal preparatório aos participantes.Instrua-os a ficar imóveis e evitar antecipar a iniciação da marcha neste primeiro sinal. Certifique-se de que os participantes estejam visualmente imóveis. Verifique a imobilidade on-line com os gráficos de tempo do centro lateral anteroposterior ou medial de deslocamento da pressão.Em seguida, entregue o segundo sinal ou o sinal de partida. Varie as condições de pressão temporal impostas ao início da marcha e, em seguida, varie as condições da velocidade de iniciação da marcha. Instruir os participantes a realizar uma série de 10 ensaios sucessivos em cada condição experimental e impor um descanso de pelo menos dois minutos entre condições sucessivas para evitar os efeitos da fadiga.Em cada condição, permita que os participantes realizem dois ensaios de familiarização antes das gravações. Finalmente, pare a aquisição de dados uma vez que o participante tenha deixado a plataforma de força. Os gráficos de tempo biomecânico obtidos da plataforma de força durante o início da marcha e as variáveis temporais espaciais selecionadas são mostrados aqui.A marcha foi iniciada rapidamente em uma condição de tempo de reação. A aceleração do centro de gravidade e a velocidade do centro de gravidade ao longo das direções anteroposterior, lateral medial e vertical são mostradas aqui. O deslocamento do centro de pressão ao longo das direções anteroposterior e lateral medial também é representado nesta figura.O início dos ajustes posturais antecipatórios, ou APA, ao longo das direções lateral e anteroposterior da média, tempo de calcanhar de balanço, tempo de afastamento do dedo do pé de balanço, tempo de contato do pé oscilante e tempo do pé traseiro desligado são mostrados aqui. A figura também mostra os valores representativos de diferentes variáveis temporais, como janelas de tempo para APA, fase de descarga e fase de balanço de iniciação da marcha. Os valores representativos de diferentes variáveis espaciais como a velocidade anteroposterior do centro de gravidade ao pé desligado e o contato com o pé.O centro antecipatório máximo de deslocamento de pressão, o comprimento do passo, a largura do passo, o pico de velocidade do centro de gravidade descendente e a velocidade do centro de gravidade vertical no tempo de contato do pé oscilante são mostrados aqui. A parte mais importante do pé é garantir que o participante esteja visivelmente imóvel para ter uma boa linha de base. Além disso também é importante que o participante realize duas formalizações para ter antes da gravação.Isso nos permitirá ter um julgamento realmente melhor durante as passagens. Assim, o método cinemático pode ser usado para adicionar dados durante o trabalho estacionário. Acho que pode interessar a alguns pesquisadores e pensar como eles podem usar essa técnica no campo, da engenharia à replicação clínica.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

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Avaliação do controle postural e ativação muscular de extremidade inferior em indivíduos com instabilidade crônica do tornozelo

O presente protocolo descreve uma configuração experimental projetada para investigar a influência da manipulação da largura do passo na biomecânica da corrida usando um sistema de captura de movimento. O objetivo é expandir conjuntos de dados relevantes e examinar os efeitos de larguras de passos variáveis na cadeia cinemática do membro inferior humano.

Influência da manipulação da largura do degrau na biomecânica da corrida

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Efeito do movimento de mudança de direção (COD) na pressão plantar e no equilíbrio dos pés em membros bilaterais

Aprenda a analisar a organização postural na iniciação da marcha utilizando registros de plataforma de força. Este método preciso captura ajustes posturais antecipatórios para estudos em neurociência e controle motor.

Organização Postural da Iniciação da Marcha para Análise Biomecânica Utilizando Registros da Plataforma de Força

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