Abstract
Características espaciais e temporais do andar humano são freqüentemente avaliados para identificar possíveis deficiências da marcha, principalmente em pacientes ortopédicos e neurológicos 1-4, mas também em idosos saudáveis 5,6. A análise quantitativa da marcha descrito no presente protocolo é realizada com um sistema recentemente fotoeléctrica-introduzido (ver tabela Materiais), que tem o potencial para ser utilizado na clínica, porque ele é portátil, fácil de montar (nenhuma preparação sujeito é necessária antes de um teste ), e não requer manutenção e calibração do sensor. O sistema consiste de fotoeléctrica série de células fotoeléctricas baseados no piso de alta densidade com diodos emissores de luz e de recepção de luz que são colocados paralelamente uns aos outros para criar um corredor, e estão orientadas perpendicularmente à linha de progressão 7. O sistema simplesmente detecta interrupções no sinal de luz, por exemplo devido à presença de pé dentro da área de gravação. Temporalparâmetros da marcha e 1D coordenadas espaciais de etapas consecutivas são posteriormente calculado para fornecer parâmetros de marcha comuns, tais como comprimento do passo, suporte único membro e curta velocidade 8, cuja validade contra um instrumento critério foi recentemente demonstrado 7,9. Os procedimentos de medição são muito simples; um único paciente pode ser testado em menos de 5 minutos e um relatório global pode ser gerado em menos de 1 min.
Introduction
Caminhar é uma das atividades físicas mais importantes na vida cotidiana, e é um elemento determinante da qualidade de vida das populações idosas e doentes que apresentem deteriorações da marcha. A avaliação clínica da função de marcha, é importante para revelar potenciais alterações induzidas pelo envelhecimento e / ou patologias neurológicas / ortopédicos, mas também para provar os benefícios funcionais de um tratamento. Diferentes instrumentos têm sido desenvolvidos para a avaliação quantitativa dos parâmetros da marcha, por exemplo, plataformas de força, análise de movimento 3D baseado em vídeo, acelerômetros montados em corpo 10,11, e instrumentados tapetes de passarela ou esteiras 12. No entanto, estes sistemas são utilizados principalmente para estudos de investigação, e não para fins clínicos, porque eles são complexos de operar, têm baixa acessibilidade, e sensores frágeis.
Um sistema fotoeléctrica à base de piso foi recentemente introduzido, que é capaz de proporcionar uma cal válidoculação de características temporais e 1D coordenadas espaciais de pé passos. Este instrumento de medição tem várias vantagens em comparação com os sistemas de pré-existentes: é fácil de manusear, os dados são recolhidos muito rapidamente, é simples para criar um relatório pormenorizado e é um sistema modular, o que significa que o comprimento do sistema pode ser alterada . Assim, ele pode ser usado com confiança para medir dentro do grupo mudanças nas avaliações longitudinais e diferenças entre os grupos em comparações transversais. As metas do protocolo descrito estão a concentrar-se sobre o equipamento e sua instalação, e para descrever de forma objetiva e direta os procedimentos de avaliação de avaliação dos parâmetros espaço-temporais da marcha em populações idosas e doentes.
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Protocol
O protocolo segue as orientações do Comitê de Ética local, humano, em Zurique (KEK Zurique).
1. Instalação de Hardware (Figura 1)
- Usar dois conjuntos de 10 m de barras à base de piso e colocá-las paralelas umas às outras (e para a linha de progressão) para criar um intervalo com uma distância inter-conjunto de aproximadamente 1 m.
NOTA: Esta distância pode ser aumentada até 8 m. Cada bar tem um comprimento de 1 m e consiste de 96 diodos emissores de luz. - Faça uma distinção entre a luz-transmissor (T) e unidades de recepção de luz (R) para a instalação das barras, colocando o (T) unidades no lado direito e as unidades de recepção de luz (R) à esquerda de luz de transmissão lado com respeito à direcção de passeio.
NOTA: Os primeiros bares metros (tanto T e R) têm tambores de prata. As barras de T e R dispostos sobre os restantes 9 m são todos iguais e intermutáveis. - Ligue todas as barras de uma linha com tampas (sem fio). Utilize 2 power suprimentos: um para cada conjunto de barras (T e R).
- Conecte-se a primeira barra de R para o laptop com um cabo USB.
- Posicione a câmera ao lado do primeiro bar para verificações off-line (por exemplo, o pé de partida), e conectá-lo ao computador portátil com um cabo USB.
- Coloque uma marca de 2 m antes e depois do início e do fim da pista.
- Ligue o dispositivo fotoelétrico utilizando o interruptor on-off do primeiro R e T bar.
- Verifique se os LEDs de controle localizados em todos os bares R são verdes.
NOTA: Se assim for, o sistema está na posição correcta e pode iniciar o teste; No entanto, se um ou mais dos LEDs de controlo são vermelhos do sistema não está correctamente posicionado e / ou ligado. Controlar todas as tampas, verificando se eles estão completamente clicado no lugar e, em seguida, desligue o sistema e ligue novamente.
Figura 1. O photoelectric sistema consiste de luz-transmissor (T) e de recepção de luz (R) unidades que são colocados paralelamente uns aos outros com uma distância de cerca de 1 m. A câmara está instalada perto da área de início para fins de controlo. O laptop é conectado com cabos USB para o primeiro bar R e para a câmera. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. Instalação e Preparação de um Teste de Software
- Carregue o software que opera o sistema fotoelétrico de www.optogait.com/Support/Downloads. Nota: Este protocolo é descrito usando a versão 1.8.1.
- Se o software é usado pela primeira vez para análise da marcha criar um novo ensaio do seguinte modo (em contrário avançar para o passo 2.3):
- Selecione Teste em seguida, clique em Definir / Modificar testes. Agora clique em prova da Marcha e selecione Duplicate teste.Clique em Confirmar na janela pop-up para que o teste é repetido.
- Clique duas vezes no teste duplicado para modificar o nome (por exemplo, teste de caminhada de 10 bars) e selecionar 10 para o número de barras. Use os parâmetros padrão para o teste de marcha, que são apresentados na Figura 2. Por fim, selecione Salvar para salvar todas as modificações.
- Adicionar um novo paciente para o banco de dados. Selecione pacientes, clique em Inserir / Modificar paciente, e em seguida, clique em New paciente para inserir os dados. Em seguida, salvar os dados.
Figura 2. configurações padrão para um teste de marcha com 10 bares, tal como descrito no presente protocolo. Estes ajustes têm de ser definido quando o sistema fotoeléctrica é usado pela primeira vez. Neste protocolo o pé partida não está definido.O sistema começa a medir quando o paciente entra na área de gravação e pára medir quando o paciente deixa as unidades de medição. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. Procedimentos de teste
- Sempre dar as mesmas instruções para o paciente 13.
- Instrua o paciente a andar com sapatos de sola plana ao longo da de 10 m passarela em duas velocidades diferentes: normal ("andar em um ritmo que seja confortável para você"), e mais rápido do que o normal ("andar em um ritmo que é mais rápido que que normalmente a pé ").
- Peça ao paciente para olhar para a frente durante os ensaios de locomoção.
- Peça ao paciente para iniciar a primeira etapa com o mesmo pé para melhor padronização das condições de teste.
- Peça para o paciente começar a andar 2 m antes da primeira barra fotoelétrico e concluir cada trial 2 m após a última barra, a fim de manter a velocidade da marcha constante 13.
- Demonstrar um ensaio com velocidade normal ao paciente.
- Solicite o paciente a realizar três ensaios de familiarização seguidas de um ensaio experimental em cada velocidade. Sempre ensaios de velocidade normais completos primeiros.
- Para se preparar com o software, clique em Testar e, em seguida, em Executar para iniciar as medições com o teste criado.
- Selecione o paciente clicando em Select, a escolha do paciente e, em seguida, clique em Confirmar.
- Selecione o teste clicando em Select, e escolhendo a exemplo de teste, teste de caminhada de 10 bares. Verifique se apenas este teste for selecionado para a medição.
- Coloque a câmera de modo que ele pode gravar toda a caminhada. Mude a posição da câmera enquanto verifica a imagem ao vivo na tela de seu laptop.
- Por fim, clique em Executarnovamente.
NOTA: Agora, o software está pronto para medir. Assim que o paciente entra as barras, o sistema começa a medir e uma janela pop-up aparece pedindo ao pé inicial.
- Clique com o pé apropriado de modo que os parâmetros da marcha será calculado correctamente.
NOTA: A câmera grava automaticamente uma vez que o teste é iniciado. - Salve o teste.
Análise 4. Dados
- Clique em Resultados para exibir os ensaios completos. Em seguida, clique na seta ao lado do teste de interesse para transferir o teste a partir da lista de teste para a seção de análise de teste. Agora clique em Exibir para exibir o teste selecionado. Consulte a seção de resultados em todos os testes realizados neste estudo.
NOTA: Uma janela com todos os dados de teste é exibida (Figura 3). No lado esquerdo da janela há alguns botões de comando para ativar várias funções. A outra parte da janela apresenta 4 types de informação sobre o teste atual. Cada conjunto de informações pode ser mostrado / escondido usando os comandos de configuração. De cima para baixo os itens são os seguintes: vídeo, gráficos exibindo os resultados, tabela com dados numéricos, e bares fotoelétricos. - Clique em dados da marcha para apresentar um relatório de marcha (Figura 3).
- Clique em Imprimir (a janela com o relatório aparece) para imprimir o relatório.
NOTA: O relatório pode ser impresso como é ou pode ser modificado. Para os diferentes parâmetros espaço-temporais, os seguintes resultados são apresentados no relatório: valores médios ± desvio padrão (SD) de lado a esquerda e para a direita, os coeficientes de variação (CV) expressando marcha Variabilidade 14,15, e a percentagem de diferença entre o lado esquerdo eo do lado direito (assimetria).- Se necessário, modificar o relatório da seguinte forma: abrir o relatório como descrito acima (passo 4.3). Clique nos botões Mostrar ou Ocultar no sid esquerdae da tela para adaptar os dados apresentados e gráficos do relatório.
- Para mudar o logotipo e / ou o rodapé do relatório, clique no botão respectivo (Alterar logotipo ou alterar rodapé) para modificar esses parâmetros.
- Para comparar dois ou mais testes realizados em diferentes ocasiões, por exemplo, antes e depois de uma intervenção, selecione os diferentes testes na seção de resultados, clicando na seta ao lado para os testes e, em seguida, clique no botão Comparar.
NOTA: Um relatório com a comparação direta de todos os parâmetros dos diferentes testes é exibido.
Figura 3. tela de todos os dados de teste. Os botões de comando aparecer no lado esquerdo da janela (por exemplo, clicando em Imprimir um relatório é gerado, que pode ser eventualmente alterada). A outraparte da janela apresenta as seguintes informações sobre o teste atual, de cima para baixo: vídeo, gráficos mostrando os resultados, a tabela com dados numéricos, e bares fotoelétricos. Esses detalhes podem ser mostrados / oculto utilizando o botão Configurar no lado direito. A visão real dos dados pode ser alterado clicando-se em dados da marcha ou marcha relatório, respectivamente. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Representative Results
Um estudo recente demonstrou a validade do sistema fotoelétrico contra um instrumento critério (uma passarela eletrônico validado) para a avaliação dos parâmetros espaço-temporais da marcha em pacientes ortopédicos e idosos saudáveis controles 7. As mesmas diferenças entre os grupos em variáveis da marcha foram detectados pelos dois sistemas. Apesar de validade concorrente foi excelente, com coeficientes de correlação intraclasse variando entre 0,933 e 0,999 (p <0,001), um viés sistemático (p <0,001) foi observada entre os dois instrumentos de medição. Tempo de apoio e tempo de ciclo foram significativamente mais tempo, enquanto o tempo de rotação e comprimento do passo foram menores para o sistema fotoelétrico que para a passarela eletrônica. Da mesma maneira, a velocidade da marcha e cadência eram ligeiramente (1-2%), mas significativamente menor para o sistema fotoeléctrica.
Os dados de um relatório representativo são apresentados na Figura 4. O relatório mostra os resultados de umandando julgamento realizado em velocidade normal com 12 passos (6 esquerda e seis à direita). Parâmetros espaço-temporais da marcha deste estudo são apresentados como média ± SD e CV para o lado esquerdo e direito. Além disso, a diferença percentual entre o lado esquerdo e direito (Dif.) É apresentada. Dados do lado esquerdo e direito são apresentados em roxo e azul-turquesa, respectivamente. Os parâmetros da marcha mais comuns, tais como comprimento do passo, a fase de apoio, swing fase, suporte único, o tempo passo, cadência e velocidade são instantaneamente (on-line) calculados e apresentados na tela durante os ensaios reais (Figura 3). Os mesmos valores são apresentadas no relatório da marcha off-line (Figura 4). A diferença percentual entre os dois lados expressa a chamada (ou bilateral) assimetria de lado-a-lado, que é um bom indicador da recuperação da marcha, por exemplo, antes e depois de uma intervenção. A recuperação da função marcha simétrica é um dos objetivos primários em pacientes de reabilitação de modo a regain independência nas atividades diárias. CV é utilizado como um indicador da variabilidade da marcha, o qual é geralmente aumentada em pacientes com síndromes clinicamente relevantes, tais como a queda e doenças neuro-degenerativas 16,17 e, portanto, é uma medida do resultado relevante para pacientes neurológicos e para indivíduos com deficiências cognitivas leves e demência.
Figura 4. relatório marcha Representante de uma pista de caminhada realizada na velocidade normal devido a uma paciente ortopédico. A figura no topo apresenta um ciclo de marcha simplificada com os diferentes parâmetros da marcha temporais (por pé). A Tabela apresenta a média de dados de teste de etapas consecutivas para o teste selecionado. Para os diferentes parâmetros espaço-temporal da marcha os seguintes resultados são apresentados: média ± desvio padrão (SD) para a esquerda e para a direita, o coeficiente de variatiem (CV) para o lado esquerdo e direito, e diferença percentual (Dif.) entre o lado esquerdo e direito. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
O protocolo apresentado aqui pode ser usado para avaliar os parâmetros espaciais e temporais da marcha de pacientes (ortopédicas, neurológicas, cardiorrespiratórias, etc.) e idosos saudáveis com um sistema fotoelétrico recém-introduzido. A largura e comprimento total do sistema pode ser modulado consoante o espaço e orçamento disponível. O custo estimado (na Europa) é de aproximadamente 2.800 dólares por metro para um sistema de 10 metros e um comprimento mínimo recomendado é de 3 metros para análise da marcha à base de chão. Uma nova característica do sistema fotoeléctrica também foi recentemente introduzido, que consiste em fechar o corredor com duas barras adicionais que estão posicionados perpendicularmente T e R bares, criando, assim, uma espécie de grelha que permite o cálculo de padrões footfall 2D. Além disso, apenas as duas barras de primeira metro pode ser utilizado para análise da marcha à base de tapete rolante, mesmo que isso exigiria uma validação.
Antes de iniciar os measurements é importante para verificar se todos os bares estão conectados corretamente; isso é facilitado pelos LEDs vermelho / verde de controlo dispostos em cada barra fotoeléctrica. Um outro passo crucial é a definição do pé de partida, que tem de ser escolhida no início de cada teste. No caso do lado errado for selecionado, modificações off-line pode ser feita a qualquer momento (abrir o teste apropriado e selecione relatório Gait, em seguida, altere o pé), também depois de ter verificado o pé de partida (e de qualquer outra eventual dúvida) sobre o vídeo.
A principal limitação deste protocolo é a utilização de velocidades de marcha auto-selecionada (normais e mais rápido do que o normal), pois todos os parâmetros espaço-temporais da marcha são consideráveis afetado pela velocidade de caminhada 18. Uma opção alternativa seria impor uma velocidade de marcha fixa para todos os assuntos por meio de um metrônomo (por exemplo, a 4 km / h). A validade desta abordagem é, no entanto, incerto como nem todos os pacientes podem andara uma dada velocidade e / ou manter uma velocidade de marcha fixa. Uma limitação importante do sistema é a altura fotoeléctrica de diodos no que diz respeito ao andar (3 mm). Este instrumento ligeiramente superestima tempo de apoio e subestima o tempo de rotação em relação a instrumentos integrados de piso (por exemplo, passarelas eletrônicos ou plataformas de força) porque os diodos detectar carregamento retropé e antepé descarga 3 mm acima do nível do chão (veja a Figura 3A em referência 7) 7. Devido a esta limitação do sistema só pode fornecer dados válidos para indivíduos que são capazes de elevar suficientemente os pés durante a caminhada e que têm um comprimento do passo mais tempo do que o comprimento do pé 7. Isto podia representar um problema para a avaliação das variáveis da marcha em alguns pacientes neurológicos seriamente-prejudicada.
Uma vez que este sistema fotoelétrico é muito simples de operar e dados válidos podem ser rapidamente recolhido e facilmente organizados em um relatório abrangente, este é umsistema potencialmente útil para a avaliação clínica das variáveis espaço-temporais da marcha em pacientes mais velhas e adultos. Os médicos podem, de fato, implementar essas avaliações em exames físicos de rotina com os objectivos para detectar distúrbios de marcha e / ou para monitorar o progresso do paciente após uma intervenção.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Optogait system (10 meters) | Microgate, Bolzano, Italy | www.optogait.com | |
| Optogait software | www.optogait.com/Support/Downloads | ||
| Laptop | |||
| The Optogait system contains the following equipment: | |||
| 10 Light-transmitting (T) bars (1 as a first meter) | |||
| 10 Light-receiving (R) bars (1 as a first meter) | |||
| 18 Caps to connect the bars within a set (9 for T and 9 for R bars) and 2 special caps for the last T and R bar | |||
| 1 Camera with its tripod | |||
| 1 Cable for connecting the Optogait to the laptop | |||
| 1 Cable for connecting the camera to the laptop | |||
| 2 Power supplies (one for each set of bars) | |||
References
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