Abstract
Пространственные и временные характеристики человека ходьбе часто оцениваются для выявления возможных нарушений походки, в основном в ортопедических и неврологических больных 1-4, но и у здоровых пожилых людей 5,6. Количественный анализ походки описано в данном протоколе выполняется с недавно введенной фотоэлектрической системой (смотри таблицу Materials), который имеет потенциал, чтобы быть использованы в клинике, так как он является портативным, легко настроить (никакой подготовки предметом не требуется перед тестом ), и не требует технического обслуживания и калибровки датчика. Фотоэлектрический система состоит из серии высокой плотности от пола на основе фотоэлементов с светоизлучающих и легких приема диодов, которые расположены параллельно друг другу, чтобы создать коридор, и ориентированных перпендикулярно к линии прогрессии 7. Система просто обнаруживает прерывание светового сигнала в, например, из-за присутствия ног в области записи. Временнойпоходки параметры и 1D пространственные координаты последовательных шагов впоследствии вычисляется, чтобы обеспечить общие параметры походки, такие как длины шага, одной опоре конечностей и минутах скорости 8, чей срок действия против критерия инструмента Недавно было продемонстрировано 7,9. Процедуры измерения очень проста; один пациент может быть проверена в менее 5 мин и всеобъемлющий доклад может быть создан менее чем за 1 мин.
Introduction
Ходьба является одним из наиболее важных физических нагрузок в повседневной жизни, и является основным фактором, определяющим качество жизни для пожилых людей и пациентов групп населения, которые могут представлять с походки ухудшений. Клиническая оценка функции походки Поэтому важно выявить потенциальные изменения, вызванные старением и / или неврологические / ортопедические патологии, но и доказать функциональные преимущества лечения. Различные инструменты были разработаны для количественной оценки параметров походки, например, силовых плит, анализа 3D видео движения на основе, установленные на корпусе акселерометров 10,11, и инструментальной тротуарная маты или беговые дорожки 12. Тем не менее, эти системы используются в основном для научных исследований, а не для клинических целей, потому что они сложны в эксплуатации, имеют низкую доступность, и хрупкие датчики.
Пол на основе фотоэлектрического система недавно была введена, который способен обеспечить действительное калчет временных характеристик и 1D пространственных координат, идущих шагов. Этот измерительный прибор имеет несколько преимуществ по сравнению с уже существующими системами: это простой в обращении, данные собираются очень быстро, просто, чтобы создать подробный отчет и она представляет собой модульную систему, что означает, что длина системы может быть изменена , Таким образом, он может быть использован с уверенностью для измерения в пределах-группы продольных изменений в оценках и различий между группами в поперечном сечении сравнения. Цели описанного протокола должны сосредоточиться на оборудовании и его установке, и объективно и прямо описывают процедуры оценки для оценки пространственно-временных параметров походки у пожилых и пациентов групп населения.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Протокол соответствии с руководящими принципами местного комитета человеческой этики в Цюрихе (KEK Цюрих).
1. Установка оборудования (Рисунок 1)
- С помощью двух 10-М наборов пола на основе стержней и поместить их параллельно друг другу (и к линии прогрессии), чтобы создать коридор с между заданном расстоянии около 1 м.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это расстояние может быть увеличено до 8 м. Каждый стержень имеет длину 1 м и состоит из 96 светодиодов. - Сделайте разграничение между светопропускающая (T) и светло-приема (R) единиц для установки в барах, поместив светопропускающего (Т) единиц на правой стороне и свет-приемную (R) единиц слева сторона по отношению к направлению движения.
ПРИМЕЧАНИЕ: Первые бары метр (как T и R) есть серебряные барабаны. Бары T и R, расположенные на оставшихся 9 м все равны и взаимозаменяемы. - Соедините все бары подряд с крышками (беспроводной). Используйте 2 НАЗR тепло: один для каждого набора стержней (T и R).
- Подключите первый R препятствием для ноутбука с помощью кабеля USB.
- Расположите камеру рядом с первой строке для автономных проверок (например, начиная ног), и подключить его к ноутбуку с помощью кабеля USB.
- Поставить галочку 2 м до и после начала и конца трека.
- Включите фотоэлектрического устройства с помощью включения-выключения первого R и T-баре.
- Проверьте, что контрольные индикаторы, расположенные на всех барах R зеленые.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если это так, система установлена правильно и тестирование может начать; Однако, если один или более из контрольных светодиодов красного система не в правильном положении, и / или подключен. Контроль всех крышек, проверяя, что они полностью встало на свои места, а затем выключить систему и снова.
Рисунок 1. фотoelectric система состоит из светопропускающих (T) и принимающей свет (R) единиц, которые размещаются параллельно друг другу на расстоянии около 1 м. Камера установлена близко к стартовой зоне для целей контроля. Ноутбук связано с USB кабелей к первому R-баре и в камере. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
2. Установка программного обеспечения и подготовка теста
- Загрузите программное обеспечение операционной фотоэлектрический систему от www.optogait.com/Support/Downloads. Примечание: Данный протокол описывается с помощью версии 1.8.1.
- Если программное обеспечение используется в первый раз для анализа походки создать новый тест следующим образом (в противном случае перейти к этапу 2.3):
- Выберите Test нажмите Определить / Изменить тесты. Теперь нажмите на тесте походки и выберите Дублировать тест.Нажмите на Confirm в всплывающем окне, так что тест дублируется.
- Дважды щелкните на дублируется теста, чтобы изменить имя (например, Походка Тест 10 баров) и выберите 10 для числа баров. Используйте стандартные параметры для теста походки, которые представлены на рисунке 2. Наконец, выберите Сохранить, чтобы сохранить все изменения.
- Добавление нового пациента в базу данных. Выберите Пациенты, нажмите на Insert / Изменить пациента, а затем нажмите на Нью пациента, чтобы ввести данные. Тогда Сохранить данные.
Рисунок 2. Стандартные настройки для теста походки с 10 баров, как описано в настоящем протоколе. Эти параметры должны быть определены, когда фотоэлектрические системы используется впервые. В этом протоколе начиная лапка не определен.Система начинает измерение, когда пациент поступает в область записи и останавливает измерения, когда пациент покидает измерительные блоки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
3. Порядок проверки
- Всегда дают одинаковые инструкции для пациента 13.
- Поручить пациента, чтобы идти с плоским подошве вдоль 10-м проходе на двух разных скоростях: нормальный ("идти в темпе, который удобен для вас"), и быстрее, чем обычно ("идти в темпе, который быстрее, чем Вы, как правило, идут ").
- Попросите пациента, чтобы смотреть прямо перед собой во время пешеходных испытаний.
- Попросите пациента, чтобы инициировать первый шаг с той же ногой, чтобы лучше стандартизировать условия испытаний.
- Попросите пациента, чтобы начать ходить 2 м до первого фотоэлектрического бар и заключить друг трIAL 2 м после последнего бара для поддержания постоянной походка скорость 13.
- Продемонстрировать одно исследование на нормальной скорости для пациента.
- Запрос пациента выполнить три испытания ознакомительных следуют одной экспериментальной суда на каждой скорости. Всегда полные нормальные испытания скорости первого.
- Чтобы подготовиться к программному обеспечению, нажмите на Test, а затем Выполнить, чтобы начать измерения с создавшейся теста.
- Выберите пациента, нажав на Select, выбрав пациента, а затем нажав на Confirm.
- Выберите тест, нажав на Select, и выбрав тест, например, Походка Тест 10 баров. Убедитесь, что только этот тест выбран для измерения.
- Поместите камеру так, чтобы она может записывать весь прогулку. Измените положение камеры, проверяя живую картинку на экране вашего ноутбука.
- Наконец, нажмите на выполнениеснова.
ПРИМЕЧАНИЕ: В настоящее время программное обеспечение готово для измерения. Как только пациент поступает в бары, система начинает измерять и появляется всплывающее окно с запросом на стартовом пешком.
- Щелкните мышью на соответствующей ноге так, что параметры походки будет правильно рассчитана.
Примечание: записи камеры автоматически, как только тест запускается. - Сохранение теста.
Анализ 4. Данные
- Нажмите на результаты, чтобы показать завершенные испытания. Затем нажмите на стрелку рядом с испытанием интерес передать тест из списка Test в разделе анализа испытаний. Теперь нажмите на View для отображения выбранного теста. Обратитесь к разделу результаты для всех испытаний, проведенных в этом исследовании.
ПРИМЕЧАНИЕ: Окно со всеми тестовых данных появляется (рисунок 3). На левой стороне окна есть некоторые командные кнопки для активации различных функций. Другая часть окна представляет 4 TYPES информации относительно текущего теста. Каждый набор информации может быть показан / скрыт с помощью команды конфигурации. Сверху донизу элементы являются следующие: видео, графики, отображающие результаты, таблица с числовыми данными, и фотоэлектрических баров. - Нажмите на данных походка отобразить отчет походки (рис 3).
- Нажмите на Print (появляется окно с отчетом), чтобы распечатать отчет.
ПРИМЕЧАНИЕ: отчет может быть распечатан как есть, или могут быть изменены. Для разных пространственно-временных параметров, следующие результаты представлены в докладе: средние значения ± стандартное отклонение (SD) в левой и правой стороны, коэффициенты вариации (CV), выражающей изменчивостью походка 14,15, и разницы процентов между левой и правая сторона (асимметрия).- При необходимости, изменить отчет следующим образом: открыть отчет, как описано выше (шаг 4.3). Нажмите на кнопки Показать или скрыть на левом SIDе экрана адаптировать представленные данные и диаграммы, содержащиеся в докладе.
- Чтобы изменить логотип и / или подвал по докладу, нажмите на соответствующую кнопку (Изменить логотип или изменить колонтитул), чтобы изменить эти параметры.
- Для сравнения двух или более тестов, выполненных по разным поводам, например, до и после вмешательства, выбрать различные тесты в разделе результатов, нажав на стрелку рядом с испытаний, а затем нажать на кнопку Сравнить.
Появится отчет с прямого сравнения всех параметров различных тестов: ПРИМЕЧАНИЕ.
Рисунок 3. Скриншот всех тестовых данных. Кнопки командные появляются на левой стороне окна (например, нажав на печать отчета генерируется, которые могут быть в конечном итоге модифицированной). Другойчасть окна представляет следующую информацию о текущем тесте, сверху донизу: видео, графики отображения результатов, таблицу с числовыми данными, и фотоэлектрических баров. Эти детали могут показать / спрятать с помощью кнопки Настроить на правой стороне. Фактический вид данных может быть изменен, нажав на данных походка или отчета походка, соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Недавнее исследование показало, справедливость фотоэлектрической системой против критерия инструмента (утверждена электронная аллея) для оценки пространственно-временных параметров походки в ортопедических больных и здоровых пожилых управления 7. Те же различия между группами в походке переменных были обнаружены двумя системами. Хотя одновременно действия был превосходным, с внутриклассовых коэффициентов корреляции в диапазоне от 0,933 и 0,999 (р <0,001), систематической предвзятости (р <0,001) наблюдалась между двумя измерительными приборами. Время Стойка и время цикла были значительно больше, а время качели и длина шага были короче для фотоэлектрической системой, чем для электронного прохода. Таким же образом, скорость ходьбы и частоты вращения педалей были немного (1-2%), но значительно ниже по фотоэлектрической системой.
Данные репрезентативного докладе представлены на рисунке 4. В докладе представлены результатыходить испытание, проведённое в нормальной скорости с 12 шагов (6 слева и 6 справа). Пространственно-временные параметры походки этого исследования представлены в виде среднего значения ± SD и CV для левой и правой стороны. Кроме того процентная разница между левой и правой стороны (Diff.) Представлена. Данные левой и правой стороны, представлены в фиолетовый и бирюзовый, соответственно. Наиболее распространенные параметры походки, такие как длины шага, фазы опоры, качели фазу, один поддержку, шаг времени, ритм, и скорость мгновенно (он-лайн) рассчитаны и представлены на экране во время реальных испытаний (рис 3). Те же значения представлены в докладе походки в автономном режиме (рисунок 4). Процент разница между двумя сторонами выражает так называемый стороны в сторону (или двустороннее) асимметрию, что является хорошим показателем восстановления походки, например, до и после вмешательства. Восстановление симметричной функции походки является одним из основных задач в реабилитации больных, так, чтобы регНезависимость айн в повседневной деятельности. CV используется в качестве индикатора изменчивости походка, которые, как правило, повышен у пациентов с клинически релевантных синдромов, таких как падения и нейро-дегенеративных заболеваний 16,17 и поэтому соответствующие результаты измерения для неврологических пациентов и для пациентов с умеренными когнитивными нарушениями и слабоумие.
Рисунок 4. Представитель походка доклад пешеходная тропа, проведенного на нормальной скорости по ортопедическим пациента. На рисунке сверху представлена упрощенная цикл походки с различными временными параметрами походки (на фут). В таблице представлены усредненные данные испытаний последовательных шагов для выбранного теста. Для различных пространственно-временной походкой параметры следующие результаты представлены: среднее ± стандартное отклонение (SD) для левой и правой стороны, коэффициент variatiна (CV) для левой и правой стороны, и процентов разницы (Diff.) между левой и правой стороны. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Протокол, представленные здесь, могут быть использованы для оценки пространственных и временных параметров походки пациентов (ортопедический, неврологический, кардиореспираторных и т.д.) и здоровых пожилых людей с недавно введенной фотоэлектрической системой. Общая длина и ширина системы можно модулировать в зависимости от доступного пространства и бюджета. Ориентировочная стоимость (в Европе) составляет примерно 2800 долларов США за метр для системы 10-метровой и минимальная рекомендуемая длина составляет 3 метра для пола на основе анализа походки. Новая функция фотоэлектрического системы также недавно представила, который состоит в закрытии коридор с двумя дополнительными баров, которые расположены перпендикулярно к Т и R баров, таким образом, создавая своего рода сетку, которая позволяет рассчитать 2D моделей ударного. Кроме того, только два первых метров бары могут быть использованы для беговой дорожки на основе анализа походки, даже если это потребует проверки.
Перед началом measuremenтс важно убедиться, что все бары правильно подключены; это способствует красного / зеленого светодиода контроля, расположенных на каждой фотоэлектрической панели. Другим критическим этапом является определение исходного стопы, который должен быть выбран в начале каждого испытания. В случае выбран изнанка, автономные модификации могут быть сделаны в любое время (открыть соответствующий тест и выберите Gait отчет, а затем изменить ногу), также после того, как проверил, начиная ногу (и любой другой возможный сомневаюсь) на видео.
Основным ограничением этого протокола является использование самостоятельно выбранных скоростей походки (нормальных и быстрее, чем обычно), потому что все пространственно-временные параметры походки значительны влияет на скорость минутах 18. Альтернативный вариант был бы навязать фиксированную скорость ходьбы, чтобы всем предметам с помощью метронома (например, на 4 км / ч). Справедливость этого подхода, тем не менее неопределенным, поскольку не все больные могут ходитьпри заданной скорости и / или поддерживать фиксированную скорость походки. Важным ограничением фотоэлектрического системы является высота диодов по отношению к полу (3 мм). Этот инструмент слегка переоценивает время позицию и занижает время качания по сравнению с напольными интегрированных инструментов (например, электронных дорожек или силовых плит), потому что диоды обнаружения заднего отдела стопы погрузку и стопы разгрузки 3 мм над уровнем пола (рис 3А в работе 7) 7. В связи с этим ограничением система может обеспечить только достоверные данные для субъектов, которые способны поднять достаточно ноги во время ходьбы и которые имеют длину шага больше, чем их длина ног 7. Это может представлять проблему для оценки походки переменных в некоторых серьезно с нарушениями неврологических больных.
Так как это фотоэлектрический Система очень проста в эксплуатации и достоверные данные могут быть быстро собраны и легко организованы в всеобъемлющего доклада, этопотенциально полезная система для клинической оценки пространственно-временных переменных походки у больных и пожилых людей. Клиницисты могут, на самом деле, реализовать эти оценки в рутинных медосмотров с целями для выявления походки расстройств и / или для мониторинга прогресса пациента после вмешательства.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего раскрывать.
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
- Chow, J. W., Yablon, S. A., Horn, T. S., Stokic, D. S. Temporospatial characteristics of gait in patients with lower limb muscle hypertonia after traumatic brain injury. Brain. Inj. 24, 1575-1584 (2010).
- Esser, P., Dawes, H., Collett, J., Feltham, M. G., Howells, K. Assessment of spatio-temporal gait parameters using inertial measurement units in neurological populations. Gait Posture. 34, 558-560 (2011).
- Maffiuletti, N. A., et al. Spatiotemporal parameters of gait after total hip replacement: anterior versus posterior approach. Orthop. Clin. North Am. 40, 407-415 (2009).
- Webster, K. E., Wittwer, J. E., Feller, J. A. Quantitative gait analysis after medial unicompartmental knee arthroplasty for osteoarthritis. J. Arthroplasty. 18, 751-759 (2003).
- Chui, K. K., Lusardi, M. M. Spatial and temporal parameters of self-selected and fast walking speeds in healthy community-living adults aged 72-98 years. J. Geriatr. Phys. Ther. 33, 173-183 (2010).
- Hollman, J. H., McDade, E. M., Petersen, R. C. Normative spatiotemporal gait parameters in older adults. Gait Posture. 34, 111-118 (2011).
- Lienhard, K., Schneider, D., Maffiuletti, N. A. Validity of the Optogait photoelectric system for the assessment of spatiotemporal gait parameters. Med. Eng. Phys. 35, 500-504 (2013).
- Perry, J. Gait analysis, normal and pathological function. First edn, Slack Inc. , (1992).
- Lee, M. M., Song, C. H., Lee, K. J., Jung, S. W., Shin, D. C., Shin, S. H. Concurrent validity and test-retest reliability of the OPTOGait photoelectric cell system for the assessment of spatio-temporal parameters of the gait of young adults. J. Phys. Ther. Sci. 26, 81-85 (2014).
- Item-Glatthorn, J. F., Casartelli, N. C., Petrich-Munzinger, J., Munzinger, U. K., Maffiuletti, N. A. Validity of the intelligent device for energy expenditure and activity accelerometry system for quantitative gait analysis in patients with hip osteoarthritis. Arch. Phys. Med. Rehabil. 93, 2090-2093 (2012).
- Maffiuletti, N. A., et al. Concurrent validity and intrasession reliability of the IDEEA accelerometry system for the quantification of spatiotemporal gait parameters. Gait Posture. 27, 160-163 (2008).
- Reed, L. F., Urry, S. R., Wearing, S. C. Reliability of spatiotemporal and kinetic gait parameters determined by a new instrumented treadmill system. BMC Musculoskelet. Disord. 14, 249 (2013).
- Kressig, R. W., Beauchet, O. Guidelines for clinical applications of spatio-temporal gait analysis in older adults. Aging Clin. Exp. Res. 18, 174-176 (2006).
- Dubost, V., et al. Relationships between dual-task related changes in stride velocity and stride time variability in healthy older adults. Hum. Mov. Sci. 25, 372-382 (2006).
- Hausdorff, J. M. Gait variability: methods, modeling and meaning. J. Neuroeng. Rehabil. 2, (2005).
- Blin, O., Ferrandez, A. M., Serratrice, G. Quantitative analysis of gait in Parkinson patients: increased variability of stride length. J. Neurol. Sci. 98, 91-97 (1990).
- Webster, K. E., Merory, J. R., Wittwer, J. E. Gait variability in community dwelling adults with Alzheimer disease. Alzheimer. Dis. Assoc. Disord. 20, 37-40 (2006).
- Bejek, Z., Paroczai, R., Illyes, A., Kiss, R. M. The influence of walking speed on gait parameters in healthy people and in patients with osteoarthritis. Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 14, 612-622 (2006).
