Обосновывая соответствующие методы захвата движения для оценки Nordic Walking Голта и осанка у пожилых людей

Краткое содержание

Цель состояла в том, чтобы обосновать оптимальное использование методов сбора данных для северной ходьбы походки и осанки анализа. Трехмерная захвата движения следует использовать во время короткого анализа длительности (т.е. одного цикла походки), в то время как акселерометрии следует использовать в течение более длительного анализа длительности (т.е. повторяющиеся циклы) , как 6 минут ходьбы Тест на.

Аннотация

Северная ходьба (СЗ) стала безопасной и простой формой упражнений в последние годы, и в изучении этой походка модели, различные методы сбора данных были использованы, каждый из которых имеет позитивы и негативы. Цель состояла в том, чтобы определить влияние СЗ на более старых взрослых походки и осанки и определить оптимальное использование различных систем сбора данных в короткие и длинные длительности анализа. Походка и осанка во время СЗ и нормальной ходьбе были оценены в 17 здоровых пожилых людей (возраст: 69 ± 7,3). Участники провели два испытания 6 минут ходьбы испытаний (6MWT) (1 с полюсами (WP) и 1 без полюсов (NP)) и 6 испытаний 5 м ходьбы (3 WP и 3 NP). Motion была записана с использованием двух систем, система акселерометрии 6-датчик и систему 3-мерного захвата движения 8-камеры, для того, чтобы количественно оценить пространственно-временные, кинематические и кинетические параметры.

С обеих систем, участники продемонстрировали увеличение длины шага и двойной поддержки и decreasред скорость походки и частоты вращения педалей РГ по сравнению с NP (р <0,05). Кроме того, с захвата движения, больше времени единая поддержка была найдена WP (р <0,05). С 3-D захвата, было обнаружено меньше выработки энергии бедра и моменты силы на пятки контакта и предварительного качелей, а также меньшего поглощения мощности коленного сустава при пяточной контакте, предварительно качелях и терминала свинг WP по сравнению с NP, при оценке в течение одного цикл (р <0,05). Кроме того, РГ дали меньшие моменты силы на пятки контакта и терминала качелях вместе с большими моментами в середине позиции цикла походки (р <0,05). Никакие изменения не были найдены для осанки.

NW представляется целесообразным для содействия нормальную структуру походки у пожилых людей. Трехмерная захвата движения в первую очередь следует использовать во время анализа походки короткой длительности (т.е. одного цикла походки), в то время как акселерометрии системы должны быть в первую очередь используются в тех случаях , требующих более длительный анализ длительности например, во время 6MWT.

Введение

Северная ходьба (СЗ), рассматривается как простой и безопасной форме ходьбой с использованием специально разработанных контактов ^1. Предполагается, что полюсы обеспечивают дополнительную стабильность, улучшить осанку и уменьшить совместное напряжение нижних конечностей. Тем не менее, ограничены или противоречивы существуют доказательства того, что касается совместной погрузки и осанку. С одной стороны, Schwameder и др. ^2, Вильсон и др. ^3, и Коидзуми и др. ⁴ улучшения отчетов в кинематических мер и / или сокращения наземной реакции, сжатие и поперечных сил с их полюсные шагающих исследований. С другой стороны, снижение кинематические меры и увеличение общих нагрузок с точки зрения торможения / пропульсивной сил и моментов сил были сообщены Hansen и др. , ^5, Stief и др. ⁶ и Hagen и др. ⁷ в то время как полюс ходьбе. Кроме того, требования улучшения осанку, по всей видимости пошли entirelу не подкреплены научными исследованиями в этой точке.

Подобно противоречивым результатам, найденных с походки узорами, различными методами и оборудования были использованы в этой линии исследований, а также. Несколько исследований используют системы 3-мерного движения захвата ^4,6 и цифровые видеокамеры ^2,5, все с силовыми пластинами , входящих в систему, для того , чтобы адекватно оценить походку. В то время как , кроме того, другие исследования использовали другие средства оценки Nordic походку Poling включая использование electrogoniometry ^7, электромиографии (ЭМГ) ⁸ и тензодатчики установлены на полюсах ^2,9. С техникой , используемой в этом протоколе, он представляет конкретное преимущество возможности продемонстрировать более подходящее представление (т.е. повторяющиеся циклы походки) скандинавской походкой Poling индивида по сравнению с альтернативными методами, которые обращали больше внимания на коротких длительностей и одиночных циклов походки. Кроме того, этот метод используетакселерометрии, действительный инструмент, который к этому моменту уже редко используется в северной ходьбы исследований. В зависимости от цели отдельных научно-исследовательских проектов, применение этого протокола может быть целесообразным для ситуаций, как это указано в этом протоколе, в частности, для краткосрочной и долговременной походки. Важно отметить , что оба захвата и акселерометрии движения пригодны для получения различных характеристик походки в том числе: пространственно-временной (например , длина шага, скорость походки и т.д.), кинематическую (например , диапазон движения) и кинетическая (например , силы , электрические выходы и т.д.) параметры.

И , несмотря на использование этих различных частей оборудования, только короткая продолжительность походки события (т.е. одного цикла походки) были оценены, оставляя вопросы в отношении наилучшего оценки более продолжительный походку (т.е. повторяющиеся циклы походки). Таким образом, обоснование разработки и использования этой методики основан на Importance из вылепляя полную картину Nordic походки Полинг.

Целью данного исследования было в два раза. Во-первых, основная цель состоит в том, чтобы определить и обосновать использование обеих систем акселерометрии и систем захвата 3-х мерное движение в оценке походки и осанки в течение краткосрочного и длительного времени. Вторично, цель состоит в том, чтобы определить общий эффект для северной ходьбы полюсов походки моделей, включая пространственно-временных и кинетических мер, а также осанку пожилых людей. На сегодняшний день минимальное исследование сосредоточилось на старых взрослых NW и той , которая была опубликована, функция (т.е. сила, баланс, гибкость) представлял основные переменные показатели. Поэтому знания, касающиеся роли ходьбе полюсов по измеримым переменным походки необходима и может дать представление о том, как полюса могут играть в наши узоры походки, как мы стареем.

Протокол

Данное исследование проводилось в соответствии с руководящими принципами этики Совета Научно-исследовательского университета Оттавы.

Процедура 1. Скрининг

1. Обеспечение со стороны шоу, презентаций местных площадь ходьба групп и плакаты пост набора в общинных центрах и государственных учреждениях для того, чтобы рекрутировать группу активных, проживающих дома пожилых людей.
2. После первого визита, в первую очередь приветствовать участников, ввести их в лабораторию, и предоставить им время для изменения в соответствующий наряд (т.е. шорты, футболку и кроссовки). После того, как готов, предоставить каждому участнику с описанием углубленного исследования, получить письменное согласие, и экран каждого отдельного человека для изучения права с использованием различных вопросников.
   Примечание: Критерии включения включает в себя: 55-80 лет, новичок в скандинавской ходьбы (NW), никаких неврологических заболеваний, в настоящее время нет когнитивные нарушения, ни сердца условий, без предыдущего травмы или хирургического вмешательства влияет на походку и верхняядвижение конечностей, а также способность ходить без посторонней помощи.
   1. Попросите участников завершить общее состояние здоровья и физической активности Вопросник и физической активности готовности Вопросник (PAR-Q) для того, чтобы подтвердить возраст, уровень активности, существующие неврологические состояния, а также краткую оценку сердечного здоровья.
   2. Далее, у них самостоятельно заполнить сообщили постуральной стабильности и падает вопросник (адаптировано из Ashburn и др. ¹⁰⁾ , чтобы определить распространенность падения, если это применимо. И, наконец, завершить Монреаль когнитивной оценки (MOCA) с каждым субъектом в целях контроля за умеренными когнитивными нарушениями ^11, составляющий минимальный балл 26 из 30.

2. Поляк настройка и Nordic Walking Инструкция

1. Обеспечить каждого участника с множеством полюсов, и проинструктировать их о том, как настроить полюса до оптимальной длины по отношению к их высоте. Убедитесь в том, что корректировка соответствует приблизительно 65% от высоты тела человека.
   1. Обеспечить каждого участника со следующими инструкциями по регулировке полюсов. Попросите участников встать высокий, есть участники поместить полюса наконечник перед пальцами, инструктировать участников, чтобы поместить локоть и предплечье рядом с телом, и попросите участников удлинить полюса так локоть образует приближенную 90 ° угол рядом с телом. И, наконец, надежно затяните полюса и угол подсказки загрузки в обратном направлении.
2. Инструктировать участнику следующие 4 основные шаги для того , чтобы свести к минимуму объем информации для обработки и обеспечить полное понимание техники ^12. Allot примерно 30 мин для обучения и последующей практики техники.
   Примечание: Инструкции по скандинавской ходьбы должны быть даны сертифицированным инструктором полюса ходьбы Nordic.
   1. Перед закреплением запястья ремни, поручить участнику разместить свои полюса за нижнюю часть спины истоять в полный рост. Попросите участников встать с их груди высокий и плечи расслаблены.
      Примечание: Объясните участнику, что это делается, чтобы получить представление о требуемом вертикальном положении тела для скандинавской ходьбы.
   2. У каждого участника закрепить ремни запястья, поместите полюсные наконечники за ними, а также отдохнуть свои руки по бокам. Сохраняя свои руки открытыми (т.е. не хватать ручками), поручить эту тему , чтобы начать ходить с минимальным ходом рычага примерно 100 м.
      Примечание: На данном этапе полюса просто отставая участника.
   3. В то время как все еще держа руки открытыми и перетаскиванием полюса за ними, поручить участнику, чтобы начать ходить быстрее. Попросите участников визуализировать в результате чего их руку, как будто они собираются, чтобы пожать чью-то руку.
      ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе, поясняют, что цель состоит в том, чтобы продвигать взаимные естественные и ритмичные действия рук и ног при ходьбе.
   4. В заключение,как рука качается вперед, есть участник осторожно возьмитесь за ручку и прикладывать усилие к земле. С каждым ходом рычага, поручить человеку слегка приподнимите полюсов от земли и прочно посадить их с каждым последующим шагом.
      Примечание: На данном этапе, объясните, что приложенная сила способствует прогрессированию походки и обеспечивает устойчивость к верхней мускулатуры тела.

3. Сбор данных и тестирование протокола

1. При использовании стандартной ленты мера, вес шкала, и штангенциркуль, принимать антропометрические измерения участника, в том числе рост, вес, межрайонных ASIS расстояния, левая и правая длины голени, колена шириной, лодыжки ширины, плечо смещениями, локоть ширины, запястья ширины, и ручной толщины.
   1. Используя рулетку, измерьте каждую длину ноги как расстояние от передне-верхней подвздошной ости (ASIS) до центра медиальной лодыжкой, а также расстояние между левым и правым ASIS (т.е. </ EM> между ASIS расстояния).
      1. Затем измеряют ширину каждого стыка с помощью штангенциркуля путем нахождения расстояния между выпуклостями (костные например мыщелков) каждого сустава. И, наконец, измерить рост и вес участника, используя стандартную измерительную ленту и масштаб, соответственно.
2. Для того чтобы оценить образцы походки (например , пространственно-временные критерии оценки) и осанку в течение длительного периода времени, используют систему акселерометрии для сбора данных в течение 6 - минутного теста Прогулка (6MWT), который является действительным , и соответствующий тест в оценке пожилых взрослых физическую выносливость ^13.
   1. Для системы акселерометрии, убедитесь, что она содержит по меньшей мере 6 датчиков, каждый из которых имеет акселерометры и гироскопы, включенных в них, чтобы измерить и ускорение (г) и угловой скорости (град / сек) каждого конкретного сегмента тела.
      1. До размещения на участника, убедитесь, что все датчики аре надежно состыкован с док - станцией системы для того , чтобы синхронизировать их и откалибровать систему, и в конечном счете , ретранслируют точные измерения ¹⁴ данных.
   2. Присоединить датчики, используя регулируемые липучка ремни, закрепить датчики на запястьях, лодыжках, поясничного отдела позвоночника (L5) и туловища и собирать при частоте дискретизации минимум 100 Гц.
      1. При размещении датчиков, убедитесь, что они ориентированы в соответствии с руководящими принципами системы. Установить датчики лодыжки кпереди. Установить датчики запястья кзади (когда в анатомическом положении). Расположите датчик внешней линии поверх грудины и расположите датчик L5 непосредственно на L5 позвонков.
         Примечание: кинематические данные по беспроводной сети передается от этих датчиков к точке доступа, которая используется для точного времени передачи синхронизированных данных.
   3. Установить участник с 6 датчиков и попросить их выполнить два испытания на 6MWT, один с полюсами и Опе без. Случайным назначить эти два испытания для контроля эффекта порядка.
   4. Попросите участника ходить взад и вперед вдоль 25 м тротуара на самостоятельный выбор скорости для 6MWT, для обоих и без полюсов. В это время, не забудьте нажать кнопку "Start", чтобы начать сбор данных с системой акселерометрии.
      Примечание: Во время полюсных испытаний, дать дальнейшие инструкции участнику реализовать свою команду Полинг.
3. И, наконец, оценить короткие события продолжительность походки с использованием 3-мерной системы захвата движения сбора при минимуме 100 Гц, с двумя силовыми пластинами, внедренных в пути. Синхронизировать силовые платформы с системой захвата движения, убедитесь, что силовые платформы обнуляется для предотвращения шума в данных, и убедитесь, что они собирают с достаточной частотой дискретизации, например 1000 Гц.
   1. Синхронизировать силовые пластины к системе захвата движения, сначала их подключении к компьютеру через провода обеспечиваютd от компании. Во-вторых, непосредственно в программном обеспечении системы захвата движения, необходимо, чтобы "добавить" силовые пластины к объему захвата путем ввода размеров, чувствительность, отбор проб ставки, а также другой необходимой информации для системы.
   2. Убедитесь в том, что силовые пластины были «обнулены». Сделайте это в два этапа: 1) щелкните правой кнопкой мыши на каждой пластине силы в программном обеспечении и выберите «нулевой силы пластины 'и 2) нажмите кнопку" ноль ", которое непосредственно на поле сбора данных силовых пластин.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь в том, что система захвата движения собирает информацию в режиме реального времени как с левой и правой ноги от стопы ударов по каждой силовой платформы и позволяет пространственно-временной, кинематической и кинетического анализа.
4. Выполните динамическую калибровку системы (с целью определения объема захвата, который должен быть использован во время сбора данных). Чтобы сделать это, волна 3-маркер палочку контролируемым образом через Capturе пространство. Затем выполнить статическую калибровку системы , чтобы установить глобальную систему координат (т.е. точка отсчета 0, 0, 0 (х, у, г) путем размещения 4-маркера L-кадра при этом указанной опорной точки и выберите "Установить громкость 'внутри компьютерного программного обеспечения.
   Примечание: Динамическая калибровка позже помогает в восстановлении 3-мерного положения 39 светоотражающих маркеров, используемых для этой модели.
   1. Установить участник с 39 отражающими маркерами, прикрепляя их с помощью двусторонней клейкой ленты и размещение их на конкретных анатомических ориентиров, включая: второй плюсны, боковой лодыжек, calcanei, левый и правый середины голени, боковых бедренных мыщелков, влево и вправо до середины бедра , ASIS, PSIS, T10, C7, правый задний, ключицы, грудины, акромиона процессы, левый и правый в середине плечевой кости, боковые надмыщелки, левый и правый середины предплечья, средние и боковые запястья, второй пятнистые кости, передне-боковой голову, и задняя-боковая головка.
   2. Попросите участника в товыполнить 6 испытаний в 5 м ходьбы через систему объема захвата, три с полюсами и три без них. Случайным назначать эти испытания с целью контроля за эффекта порядка и обеспечивают ту же инструкцию согласно 6MWT.

4. Данные и статистический анализ ¹⁴

1. В ходе анализа 6MWT, удалите все получается во время судебного процесса, с тем чтобы учесть строго стационарного состояния ходьбе После удаления поворотов используйте системное программное обеспечение для извлечения пространственно-временные меры, диапазон соединительных линий движения (ROM) во всех местах, и скорости соединительных линий во всех плоскостях.
   Примечание: Это делается автоматически во время этого протокола через алгоритмы , используемые самой системой ^14. Шаги, чтобы извлечь необходимые зависимые переменные в пределах этой системы, перечислены ниже.
   1. С помощью программного обеспечения системы акселерометрии, сначала нажмите на кнопку "Data Monitor", выберите соответствующие отметки времени испытания, которые были собраны, щелкните правой кнопкой мыши на трМОГВ, и выберите "Преобразовать в CSV. После этого откройте файл CSV и убедитесь, что данные из всех 6 датчиков было экспортирован для дальнейшего анализа.
   2. Затем выберите пробную версию снова и нажмите кнопку "Экспорт в PDF". Заметим, система создания отчета в формате PDF с числом переменных. Отсюда, извлечь переменные, требуемые для исследования, в данном случае, пространственно-временной и кинематических меры.
2. Для получения 3-мерного захвата движения, фильтровать все испытания с использованием четвертого порядка нулевой задержки фильтра Баттерворта для аналоговых устройств с частотой среза 10 Гц, а также Волтринг фильтр для маркера траекторий с 15 мм MSE прогнозируемое значение. Для этого прикрепите "Баттерворта и Волтринг 'параметры фильтрации в конвейер операций в рамках системного программного обеспечения, выберите вышеупомянутые частоты среза и значения MSE, и нажмите кнопку' Run '.
   1. Добавить "Экспорт в ASCII файл" операцию по трубопроводу операций в пределахсистема и выберите 'Run'. Сохраните только на экспорт ASCII (электронные таблицы) рабочего листа к компьютеру.
   2. Откройте экспортированные файлы ASCII и в пределах каждого файла, местонахождение выходные мощности и моменты силы (то есть кинетика) для каждого из нижних суставов конечностей, в том числе лодыжки, колена и бедра.
      Примечание: Используя минимальные и максимальные функции в пределах рабочего листа, вычислить верхние и нижние пики , соответствующие различным фазам цикла одного походки (например , A1, K1, H1 и т.д.) , как это изложено Winter ^14.
   3. Затем извлечь пространственно-временных измерений с использованием конкретного программного обеспечения системы, которая в данном случае, автоматически вычисляется с помощью алгоритмов системы и от антропометрических измерений. Чтобы извлечь определенные переменные, сначала импортировать нужные суда в программное обеспечение системы, выберите «События», и нажать на нужную переменную, чтобы получить среднее значение переменной от каждого испытания.
3. Lastly, используя файлы ASCII, найти траектории для C7-маркера, а также сакральные / тазовые маркеры. Используя эти траектории, рассчитать осанку как дифференциал между этими маркерами и траекторий в обоих медиально-латеральной и передне-задней стороны.
4. Открыть статистическое программное обеспечение и импортировать конкретного суда. Во-первых, с помощью теста Шапиро-Уилкса для нормальности, обеспечивает ли нормально распределенные данные.
   1. Для сравнения с и без полюсов, использование парных т-тестов, когда данные распределены нормально и Уилкоксона ранг тесты при перекос. Используйте Holm-Sidak несколько процедур парного сравнения, когда это необходимо. Уровень значимости устанавливается при р <0,05.

Результаты

Пространственно-временная Походка Параметры

При ходьбе с северной ходьбы полюсов и оценены с использованием захвата движения и силы пластин, длина шага (р <0,01), двойное время поддержки (р <0,001), и единственный раз поддержка (р <0,001), все значительно больше по сравнению с ходить без палок , Кроме того, походка скорость (р <0,05) значительно медленнее и частоты вращения педалей (р <0,001) значительно меньше,...

Обсуждение

Важность поддержания согласованности с точки зрения использования полюсов имеет решающее значение в этом протоколе. В частности, соответствующие шаги для правильной техники Полинг, а также надлежащего полюса созданы имеют важное значение для поддержания стабильности в различных исследованиях. Поэтому руководящие принципы и указания конкретной северной ходьбы организации следует придерживаться для таких протоколов, как это. Кроме того , и в частности , при использовании акселерометрии, использование полного набора тела т...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Палки для скандинавской ходьбы	Nordixx Canada	Nordixx Global Traveler или Walker	Можно использовать альтернативные палки
APDM Система акселерометрии APDM	Система Opal Можно	использовать альтернативные системы
Vicon Система захвата движения	Vicon		Альтернативные системы могут быть использованы альтернативные системы
Kistler force platforms	Kistler
Vicon Nexus & Полигон	Викон		Используется при анализе данных
14 мм светоотражающие маркеры	Викон		Количество или маркеры зависят от модели
Рулетка
Весы Весы
Штангенциркуль