Abstract
Las características espaciales y temporales de la marcha humana son evaluados con frecuencia para identificar las posibles deficiencias de la marcha, principalmente en pacientes ortopédicos y neurológicos 1-4, sino también en los adultos sanos mayores de 5,6. El análisis de la marcha cuantitativo descrito en este protocolo se realiza con un sistema fotoeléctrico introducido recientemente (ver tabla Materiales), que tiene el potencial para ser utilizado en la clínica, ya que es portátil, fácil de configurar (no se requiere preparación sujeto antes de una prueba ), y no requiere mantenimiento y calibración del sensor. El sistema fotoeléctrico consiste en una serie de células fotoeléctricas basadas suelo de alta densidad con diodos emisores de luz y receptores de luz que se colocan en paralelo entre sí para crear un pasillo, y se orientan perpendicular a la línea de progresión 7. El sistema simplemente detecta las interrupciones en la señal de la luz, por ejemplo debido a la presencia de los pies dentro del área de grabación. Temporalparámetros de la marcha y 1D coordenadas espaciales de pasos consecutivos se calculan posteriormente para proporcionar parámetros de la marcha comunes tales como la longitud del paso, ayuda sola extremidad y la velocidad de caminar 8, cuya validez contra un instrumento criterio ha sido demostrado recientemente 7,9. Los procedimientos de medición son muy sencillas; un solo paciente puede ser probado en menos de 5 min y un informe completo se puede generar en menos de 1 min.
Introduction
Caminar es una de las actividades físicas más importantes en la vida cotidiana, y es un determinante principal de la calidad de vida de las poblaciones de edad avanzada y los pacientes que pueden cursar con alteraciones de la marcha. Evaluación clínica de la función de la marcha tanto, es importante para revelar posibles alteraciones inducidas por el envejecimiento y / o patologías neurológicas / ortopédicas, sino también para demostrar los beneficios funcionales de un tratamiento. Diferentes instrumentos han sido desarrollados para la evaluación cuantitativa de los parámetros de la marcha, por ejemplo, placas de fuerza, análisis de movimiento en 3D basado en video, acelerómetros cuerpo montado en 10,11, y instrumentada esteras transportadoras o cintas de correr 12. Sin embargo, estos sistemas se utilizan principalmente para estudios de investigación y no para fines clínicos, ya que son complejos de manejar, tener una baja accesibilidad, y sensores frágiles.
Un sistema fotoeléctrico basada piso ha sido recientemente introducido, que es capaz de proporcionar una cal válidaculación de características temporales y 1D coordenadas espaciales de pasos para caminar. Este instrumento de medición tiene varias ventajas en comparación con los sistemas pre-existentes: es fácil de manejar, se recogen datos muy rápidamente, es simple para crear un informe detallado y es un sistema modular que significa que la longitud del sistema se puede cambiar . Por lo tanto, se puede utilizar con confianza para medir dentro de los grupos los cambios en las evaluaciones longitudinales y diferencias entre los grupos en las comparaciones transversales. Los objetivos del protocolo descrito son para centrarse en el equipo y su instalación, y para describir de manera objetiva y sin rodeos a los procedimientos de evaluación para la evaluación de los parámetros espacio-temporales de la marcha en la población de edad avanzada y los pacientes.
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Protocol
El protocolo sigue las directrices del Comité Local humana Ética en Zurich (Zurich KEK).
1. Instalación del hardware (Figura 1)
- Utilice dos de 10 m conjuntos de barras basado piso-y los colocan paralelos entre sí (y con la línea de progresión) para crear un pasillo con una distancia entre conjunto de aproximadamente 1 m.
NOTA: Esta distancia se puede aumentar hasta 8 m. Cada barra tiene una longitud de 1 m y se compone de 96 diodos. - Hacer una distinción entre transmisora de luz (T) y receptores de luz (R) unidades para la instalación de las barras colocando el transmisor de la luz (T) unidades en el lado derecho y el receptor de luz (R) unidades a la izquierda lado con respecto a la dirección de caminar.
NOTA: Los primeros compases metros (tanto T y R) tienen tambores de plata. Las barras de T y R dispuestas en el restante 9 m son todos iguales e intercambiables. - Conecte todos los barrotes de una fila con las tapas (inalámbrica). Utilice 2 powesuministros r: una para cada conjunto de barras (T y R).
- Conecte el primer bar R a la computadora portátil mediante un cable USB.
- Coloque la cámara al lado de la primera barra de verificaciones fuera de línea (por ejemplo, el pie de partida), y conectarlo a la computadora portátil mediante un cable USB.
- Ponga una marca de 2 m antes y después de que el comienzo y el final de la pista.
- Encienda el dispositivo fotoeléctrico utilizando el interruptor de encendido y apagado de la primera R y T bar.
- Compruebe que los indicadores LED de control situados en todos los bares R son de color verde.
NOTA: Si es así, el sistema está colocado correctamente y puede iniciar la prueba; Sin embargo, si uno o más de los LEDs de control son de color rojo el sistema no se coloca y / o conectada correctamente. Controla todas las tapas comprobando que están completamente hecho clic en su lugar y luego apague el sistema y vuelva a encenderlo.
Figura 1. El photoelectric sistema consiste en transmisora de luz (T) y de recepción de luz (R) unidades que se colocan en paralelo entre sí con una distancia de aproximadamente 1 m. La cámara está instalada cerca de la zona de salida para fines de control. El portátil está conectado con cables USB a la primera barra y R a la cámara. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.
2. Software de instalación y preparación de una prueba
- Cargue el software que opera el sistema fotoeléctrico de www.optogait.com/Support/Downloads. Nota: Este protocolo se describe mediante el uso de la versión 1.8.1.
- Si el software se utiliza por primera vez para el análisis de la marcha crear una nueva prueba de la siguiente manera (de lo contrario vaya al paso 2.3):
- Seleccione Prueba continuación, haga clic en Definir / Modificar pruebas. Ahora haga clic en la prueba de la marcha y luego seleccione la prueba Duplicar.Haga clic en Confirmar en la ventana emergente para que se duplica la prueba.
- Doble click en la prueba duplicada para modificar el nombre (por ejemplo, la prueba de la marcha 10 bares) y seleccione 10 para el número de barras. Utilice los parámetros estándar para la prueba de la marcha, que se presenta en la Figura 2. Por último, seleccione Guardar para guardar todas las modificaciones.
- Añadir un nuevo paciente a la base de datos. Seleccione pacientes, haga clic en Insertar / Modificar paciente, y luego haga clic en Nuevo paciente para introducir los datos. A continuación, guarde los datos.
Figura 2. Configuración estándar para una prueba de la marcha con 10 barras, como se describe en el presente protocolo. Estos ajustes tienen que ser definido cuando se utiliza el sistema fotoeléctrico por primera vez. En este protocolo el pie de salida no está definido.El sistema comienza a medir cuando el paciente entra en el área de grabación y se detiene la medición cuando el paciente sale de las unidades de medida. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.
3. Procedimientos de prueba
- Siempre dar las mismas instrucciones para el paciente 13.
- Instruir al paciente a caminar con zapatos de suela plana a lo largo de la pasarela de 10 metros en dos velocidades distintas: normal ("caminar a un ritmo que sea cómodo para usted"), y más rápido de lo normal ("caminar a un ritmo que es más rápido que que normalmente caminar ").
- Pida al paciente que mire hacia el frente durante los ensayos para caminar.
- Pida al paciente para iniciar el primer paso con el mismo pie de estandarizar mejor las condiciones de la prueba.
- Pida al paciente que empezar a caminar 2 m antes de la primera barra fotoeléctrico y concluir cada trIAL 2 m después de la última barra con el fin de mantener la velocidad de la marcha constante 13.
- Demostrar un ensayo a velocidad normal a la paciente.
- Solicitar el paciente para llevar a cabo tres ensayos de familiarización seguido de un ensayo experimental en cada velocidad. Siempre ensayos de velocidad normales completos primero.
- Para prepararse con el software, haga clic en Test y luego en Ejecutar para iniciar las mediciones con la prueba creada.
- Seleccione el paciente haciendo clic en Seleccionar, elegir el paciente y luego hacer clic en Confirmar.
- Seleccione la prueba, haga clic en Seleccionar y, a la elección de la prueba, por ejemplo, la prueba de la marcha de 10 bares. Compruebe que sólo se selecciona esta prueba para la medición.
- Coloque la cámara para que pueda grabar todo el paseo. Cambie la posición de la cámara, mientras que el control de la imagen en vivo en la pantalla de su computadora portátil.
- Por último, haga clic en Ejecutarde nuevo.
NOTA: Ahora el software está listo para medir. Tan pronto como el paciente entra en los bares, el sistema comienza a medir y una ventana pop-up aparece preguntando por el pie de salida.
- Haga clic en el pie adecuado para que se calculan correctamente los parámetros de la marcha.
NOTA: La cámara graba automáticamente una vez que se inicia la prueba. - Guarde la prueba.
Análisis 4. Datos
- Haga clic en Resultados para ver los ensayos completos. Luego haga clic en la flecha situada junto a la prueba de interés para transferir la prueba de la lista de pruebas a la sección de análisis de prueba. Ahora haga clic en Ver para mostrar la prueba seleccionada. Consulte la sección Resultados de todas las pruebas realizadas en este estudio.
NOTA: Una ventana con todos los datos de prueba (Figura 3). En el lado izquierdo de la ventana hay algunos botones de comando para activar diversas funciones. La otra parte de la ventana presenta 4 types de información con respecto a la prueba actual. Cada conjunto de información se puede mostrar / ocultar utilizando los comandos de configuración. De arriba a abajo los artículos son los siguientes: vídeo, gráficos que muestran los resultados, tabla con datos numéricos, y bares fotoeléctricos. - Haga clic en los datos de la marcha para mostrar un informe de la marcha (Figura 3).
- Haga clic en Imprimir (aparece una ventana con el informe) para imprimir el informe.
NOTA: El informe se puede imprimir, ya que es o puede ser modificado. Para los distintos parámetros espacio-temporales, los siguientes resultados se presentan en el informe: valores medios ± desviación estándar (SD) del lado izquierdo y derecho, coeficientes de variación (CV) que expresa la marcha Variabilidad 14,15, y diferencia porcentual entre la izquierda y el lado derecho (asimetría).- Si es necesario, modifique el informe de la siguiente manera: abrir el informe como se describió anteriormente (paso 4.3). Haga clic en los botones Mostrar u ocultar en la sid izquierdacorreo de la pantalla para adaptar los datos y gráficos presentados en el informe.
- Para cambiar el logotipo y / o el pie de página en el informe, haga clic en el botón correspondiente (Cambiar logo o cambiar el pie de página) para modificar estos parámetros.
- Para comparar dos o más pruebas realizadas en diferentes ocasiones, por ejemplo, antes y después de una intervención, seleccione las diferentes pruebas en la sección de resultados, haga clic en la flecha que aparece junto a las pruebas y, a continuación, haga clic en el botón Comparar.
Se muestra un informe con la comparación directa de todos los parámetros de las diferentes pruebas: NOTA.
Figura 3. Captura de pantalla de todos los datos de prueba. Los botones de comando aparecen en la parte izquierda de la ventana (por ejemplo, haciendo clic en Imprimir se genera un informe, que puede ser modificado con el tiempo). El otroparte de la ventana presenta la siguiente información con respecto a la prueba actual, de arriba a abajo: vídeo, gráficos de la visualización de los resultados, tabla con datos numéricos, y bares fotoeléctricos. Estos datos se pueden mostrar / oculta usando el botón Configurar en la parte derecha. El punto de vista real de los datos se puede cambiar haciendo clic en los datos de la marcha o informe de la marcha, respectivamente. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.
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Representative Results
Un estudio reciente demostró la validez del sistema fotoeléctrico contra un instrumento criterio (una pasarela electrónica validado) para la evaluación de los parámetros espacio-temporales de la marcha en pacientes ortopédicos y controles sanos de edad avanzada 7. Las mismas diferencias entre los grupos en las variables de la marcha fueron detectados por los dos sistemas. A pesar de la validez concurrente fue excelente, con coeficientes de correlación intraclase que oscilan entre los 0,933 y 0,999 (p <0,001), un sesgo sistemático (p <0,001) se observó entre los dos instrumentos de medición. Postura tiempo y tiempo de ciclo fueron significativamente más largo mientras que el tiempo media vuelta y longitud del paso eran más cortos para el sistema fotoeléctrico que para la pasarela electrónica. De la misma manera, la velocidad de marcha y la cadencia fueron ligeramente (1-2%), pero significativamente menor para el sistema fotoeléctrico.
Los datos de un informe representativo se presentan en la Figura 4. El informe muestra los resultados de unacaminando ensayo realizado a velocidad normal con 12 pasos (6 izquierda y 6 a la derecha). Parámetros de la marcha espacio-temporal de este ensayo se presentan como media ± SD y CV para el lado izquierdo y derecho. Además se presenta la diferencia porcentual entre el lado izquierdo y derecho (Dif.). Los datos de la parte izquierda y la derecha se presentan en púrpura y turquesa, respectivamente. Los parámetros de la marcha más comunes, tales como la longitud del paso, la fase de apoyo, el swing fase, el apoyo individual, el tiempo paso, cadencia y velocidad son instantáneamente (en línea) calculan y presentan en la pantalla durante los ensayos reales (Figura 3). Los mismos valores se presentan en el informe de la marcha fuera de línea (Figura 4). Por ciento de diferencia entre los dos lados expresa la llamada (o bilateral) la asimetría de lado a lado que es un buen indicador de la recuperación de la marcha, por ejemplo, antes y después de una intervención. Recuperación de la función de la marcha simétrica es uno de los objetivos primarios en pacientes de rehabilitación por lo que regain independencia en las actividades cotidianas. CV se utiliza como un indicador de la variabilidad de andar, que se aumenta en general en pacientes con síndromes clínicamente relevantes tales como cayendo y enfermedades neurodegenerativas 16,17 y por lo tanto es una medida de resultado pertinente para pacientes neurológicos y para los sujetos con deterioros cognitivos leves y la demencia.
Figura 4. informe de la marcha Representante de un sendero para caminar a cabo a la velocidad normal de un paciente ortopédico. La figura de la parte superior presenta un ciclo de la marcha simplificada con los diferentes parámetros de la marcha temporal (por pie). Las tabla presenta un promedio de los datos de prueba de pasos consecutivos para la prueba seleccionada. Para los distintos parámetros espacio-temporal de la marcha los siguientes resultados se presentan: media ± desviación estándar (DE) para el lado izquierdo y derecho, coeficiente de variatien (CV) para el lado izquierdo y derecho, y diferencia porcentual (Dif.) entre el lado derecho e izquierdo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.
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Discussion
El protocolo que aquí se presenta se puede utilizar para evaluar los parámetros espaciales y temporales de la marcha de los pacientes (ortopédica, neurológica, cardiorrespiratorios, etc.) y los adultos mayores sanos con un sistema fotoeléctrico introducido recientemente. La longitud total y el ancho del sistema pueden ser moduladas en función del espacio y el presupuesto disponible. El costo estimado (en Europa) es de aproximadamente 2.800 dólares por metro para un sistema de 10 metros y la longitud mínima recomendada es de 3 metros para el análisis de la marcha a base de piso. Una nueva característica del sistema fotoeléctrico También se ha introducido recientemente, que consiste en cerrar el corredor con dos barras adicionales que se colocan perpendicularmente a T y R bares, creando así una especie de rejilla que permite el cálculo de los patrones de pisada 2D. Además, sólo las dos barras de primer metro se pueden utilizar para análisis de la marcha basada en la cinta de correr, a pesar de que esto requeriría una validación.
Antes de iniciar los MEDICIÓNts es importante verificar que todos los bares están conectados correctamente; esto es facilitado por los LEDs de control de rojo / verde dispuestos en cada barra fotoeléctrico. Otro paso crítico es la definición de los pies de partida, que tiene que ser seleccionada al comienzo de cada prueba. En caso de seleccionar el lado equivocado, modificaciones fuera de línea se pueden hacer en cualquier momento (abrir la prueba correspondiente y seleccione el informe de la marcha, a continuación, cambiar el pie), también después de haber verificado el pie de salida (y cualquier otra duda eventual) en el video.
La principal limitación de este protocolo es el uso de velocidades de marcha auto-seleccionados (normales y más rápido de lo normal), ya que todos los parámetros de la marcha espacio-temporales son considerables afectada por la velocidad de caminar 18. Una opción alternativa sería la de imponer una velocidad de la marcha fija a todos los sujetos por medio de un metrónomo (por ejemplo, a las 4 km / h). La validez de este enfoque es sin embargo incierto ya que no todos los pacientes pueden caminara una velocidad dada y / o mantener una velocidad de la marcha fija. Una limitación importante del sistema fotoeléctrico es la altura de los diodos con respecto al suelo (3 mm). Este instrumento sobreestima ligeramente el tiempo de postura y subestima tiempo de oscilación en comparación con los instrumentos de piso-integrada (por ejemplo, pasarelas electrónicas o placas de fuerza) porque los diodos detectan carga parte trasera del pie y parte delantera del pie descarga 3 mm sobre el nivel del suelo (véase la figura 3A en referencia 7) 7. Debido a esta limitación del sistema sólo puede proporcionar datos válidos para los sujetos que son capaces de aumentar suficientemente sus pies al caminar y que tienen una longitud de paso más largo que su longitud de pie 7. Esto podría representar un problema para la evaluación de las variables de la marcha en algunos pacientes con deficiencias neurológicas en serio.
Dado que este sistema fotoeléctrico es muy simple de operar y datos válidos se pueden recoger rápida y fácilmente organizado en un informe completo, esto es unasistema potencialmente útil para la evaluación clínica de las variables espacio-temporales de la marcha en los pacientes y los adultos mayores. Los médicos podrían, de hecho, poner en práctica estas evaluaciones en los exámenes físicos de rutina con los objetivos de detectar trastornos de la marcha y / o para controlar el progreso del paciente tras una intervención.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que 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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