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Behavior

Probatorio appropriate tecniche di Motion Capture per la valutazione del Gait and Posture Nordic Walking in adulti più anziani

doi: 10.3791/53926 Published: May 12, 2016

Summary

L'obiettivo era quello di dimostrare un uso ottimale delle tecniche di raccolta dei dati per il Nordic passo a piedi e l'analisi della postura. Motion capture tridimensionale deve essere usato durante l'analisi di breve durata (es ciclo unico andatura), mentre accelerometria dovrebbe essere impiegato per l'analisi durata più lunga (ad esempio ripetuti cicli) come un cammino di 6 minuti di prova.

Abstract

Il Nordic Walking (NW) è diventata una forma sicura e semplice di esercizio negli ultimi anni, e in studio di questo schema del passo, sono stati impiegati varie tecniche di raccolta dei dati, ciascuno con lati positivi e negativi. L'obiettivo era quello di determinare l'effetto di NW sui vecchi andatura adulti e la postura e per determinare un uso ottimale dei differenti sistemi di raccolta dati in analisi la durata sia breve che a lungo. Gait e la postura durante NW e camminare normale sono stati valutati in 17 adulti anziani sani (età: 69 ± 7.3). I partecipanti hanno effettuato due prove di 6 prove minuti a piedi (6MWT) (1 con poli (WP) e 1 senza poli (NP)) e 6 prove di una passeggiata 5m (3 WP e 3 NP). Movimento stato registrato utilizzando due sistemi, un sistema accelerometria 6-sensore e un sistema di cattura del movimento 3-dimensional 8-camera, per quantificare spazio-temporali, cinematica e parametri cinetici.

Con entrambi i sistemi, i partecipanti hanno dimostrato una maggiore lunghezza del passo e doppio supporto e decreasEd velocità del passo e cadenza WP rispetto a NP (p <0.05). Inoltre, con il motion capture, è stato trovato più tempo unico supporto WP (p <0.05). Con l'acquisizione di 3-D, piccola produzione di energia alla moda e momenti di forza sono stati trovati a contatto del tallone e pre-swing, così come minore assorbimento di potenza ginocchio a contatto del tallone, pre-swing, e il terminale WP oscillazione rispetto a NP, quando ha valutato più di un ciclo (p <0.05). Inoltre, WP prodotto piccoli momenti di forza al contatto del tallone e dell'oscillazione terminale insieme momenti più grandi a metà posizione di un ciclo del passo (p <0.05). Nessuna modifica sono stati trovati per la postura.

NW sembra appropriato per la promozione di un modello normale andatura in adulti più anziani. Motion capture tridimensionale dovrebbe in primo luogo essere usato durante l'analisi del cammino breve durata (es ciclo unico andatura), mentre accelerometria sistemi dovrebbero essere impiegati soprattutto nei casi che richiedono analisi più lunga durata come durante il 6MWT.

Introduction

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Il Nordic Walking (NW) è considerata come una forma semplice e sicuro di fitness a piedi utilizzando bastoncini appositamente progettati 1. Si suggerisce che i poli forniscono maggiore stabilità, migliorare la postura, e ridurre lo stress articolare degli arti inferiori. Tuttavia, esistono prove limitate o contraddittorie rispetto ai carichi comune e l'allineamento posturale. Da un lato, Schwameder et al. 2, Willson et al. 3, e Koizumi et al. 4 miglioramenti report in misure cinematiche e / o riduzioni di reazione a terra, la compressione, e le forze di taglio con i loro studi pole walking. D'altra parte, la diminuzione misure cinematiche e un aumento di carico articolare in termini di frenatura / forze propulsive e momenti di forza sono stati riportati da Hansen et al. 5, Stief et al. 6, e Hagen et al. 7, mentre poli piedi. Inoltre, rivendicazioni di una migliore allineamento posturale sembrano avere entirel passatiy non supportata dalla ricerca scientifica a questo punto.

Simile ai risultati contraddittori trovati con i modelli di andatura, diversi metodi e le attrezzature sono stati impiegati in questa linea di ricerca come bene. Diversi studi hanno utilizzato sistemi di movimento a 3 dimensioni di cattura 4,6 e videocamere digitali 2,5, tutte con piattaforme di forza incorporati nel sistema, al fine di valutare in modo adeguato l'andatura. Mentre Inoltre, altri studi hanno utilizzato altri mezzi di valutazione della deambulazione polarità Nordic compreso l'uso di electrogoniometry 7, elettromiografia (EMG) 8, e estensimetri montati a pali 2,9. Con la tecnica utilizzata in questo protocollo, si presenta lo specifico vantaggio di essere in grado di dimostrare una rappresentazione più appropriata (cicli del passo cioè ripetuti) di andatura poling Nordic di un individuo rispetto alle tecniche alternative che si sono concentrati più sui brevi durate e cicli del passo singoli. Inoltre, questo metodo utilizzaaccelerometria, un valido strumento, che a questo punto è stato scarsamente utilizzato nella ricerca nordic walking. A seconda del scopo di singoli progetti di ricerca, l'applicazione di questo protocollo può essere appropriato per situazioni come descritto in questo protocollo, in particolare per breve e lunga durata andatura. E 'importante notare che la cattura e accelerometria motion sono adatti per ottenere una varietà di caratteristiche di andatura tra cui: spazio-temporale (es falcata lunghezza, velocità del passo, ecc), cinematica (gamma di movimento) e cinetica (es forze , potenze, ecc) parametri.

E nonostante l'uso di questi vari pezzi di equipaggiamento, solo gli eventi andatura di breve durata (es ciclo del passo singolo) sono stati valutati, lasciando le domande per quanto riguarda la valutazione migliore più lunga durata andatura (cioè cicli del passo ripetute). Pertanto, la logica per lo sviluppo e l'utilizzo di questa tecnica è basata sulla importance di modellare un quadro completo di andatura poling nordico.

Lo scopo di questo studio è stato duplice. In primo luogo, l'obiettivo primario è quello di determinare e giustificare l'uso di entrambi i sistemi accelerometria e sistemi di motion capture 3-dimensionale nella valutazione del cammino e della postura su entrambe le durate brevi e lunghe. In secondo luogo, l'obiettivo è quello di determinare l'effetto complessivo di bastoncini da nordic walking sui modelli di andatura comprese le misure spazio-temporali e cinetici, nonché l'allineamento posturale di adulti più anziani. Fino ad oggi, la ricerca si è concentrata sulla minima età adulta NW e di ciò che è stato pubblicato, la funzione (ad esempio forza, equilibrio, flessibilità) ha rappresentato le variabili di outcome primari. Pertanto, è necessaria la conoscenza di competenza il ruolo di bastoncini sulle variabili andatura misurabili e può fornire informazioni su come poli possono giocare nei nostri schemi di andatura con l'avanzare dell'età.

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Protocol

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Questo studio è stato eseguito in conformità con le linee guida del Comitato Etico dell'Università di Ottawa Research.

1. Screening Procedura

  1. Fornire mostrano lato presentazioni di zona locale a piedi gruppi e manifesti messaggio di reclutamento presso centri sociali e strutture pubbliche, al fine di reclutare un gruppo di residenti in comunità, gli adulti più anziani attivi.
  2. Su visita iniziale, prima salutare i partecipanti, introdurli al laboratorio, e di fornire loro il tempo di trasformarsi in abbigliamento appropriato (ad esempio pantaloncini, t-shirt e scarpe da ginnastica). Una volta pronto, a ciascun partecipante con una descrizione studio approfondito, è necessario ottenere il consenso informato scritto, e lo schermo ogni individuo per lo studio ammissibilità utilizzando vari questionari.
    NOTA: I criteri di inclusione include: 55-80 anni di età, novizio di nordic walking (NW), senza condizioni neurologiche, non disturbi cognitivi, senza condizioni cardiache, senza precedenti lesioni o interventi chirurgici che interessano l'andatura e superioreil movimento degli arti, e la capacità di camminare senza aiuto.
    1. Avere il partecipante completare un questionario di salute generale e di attività fisica e la prontezza attività fisica Questionnaire (PAR-Q) al fine di confermare l'età, il livello di attività, eventuali condizioni neurologiche esistenti e valutare brevemente salute cardiaca.
    2. Poi, li hanno completare un stabilità posturale auto-riferito e cade questionario (adattato da Ashburn et al. 10) per determinare la prevalenza di caduta, se applicabile. Infine, completare la valutazione cognitiva Montreal (MOCA), con ogni soggetto, al fine di controllare per lieve deterioramento cognitivo 11, costituendo un punteggio minimo di 26 su 30.

2. Palo di set-up e di istruzioni Nordic Walking

  1. Ciascun partecipante una serie di pali, e istruirli su come regolare i poli per una lunghezza ottimale rispetto alla loro altezza. Assicurarsi che la regolazione corrisponde a circa 65% dell'altezza del corpo dell'individuo.
    1. Fornire ogni partecipante con le seguenti istruzioni in materia di regolazione palo. Chiedi ai partecipanti di puntare in alto, hanno i partecipanti posizionare la punta pole davanti alle dita dei piedi, istruire i partecipanti di posizionare il gomito e avambraccio accanto al corpo, e chiedere ai partecipanti di allungare i poli in modo che il gomito forma un approssimativo di 90 ° angolo accanto al corpo. Infine, serrare saldamente i poli e l'angolo delle punte di avvio all'indietro.
  2. Istruire il partecipante i seguenti 4 passaggi di base al fine di minimizzare la quantità di dati per elaborare e assicurare una comprensione approfondita della tecnica 12. Assegnare circa 30 minuti per l'istruzione e la successiva pratica della tecnica.
    NOTA: le istruzioni di nordic walking sono per essere dato da un istruttore di nordic walking pole certificata.
    1. Prima di fissare le cinghie da polso, istruire il partecipante di mettere i loro pali dietro la parte bassa della schiena epuntare in alto. Chiedi ai partecipanti di stare con loro petto alto e le spalle rilassate.
      NOTA: Spiegare al partecipante che questo è fatto per acquisire una comprensione della postura corpo in posizione verticale necessaria per il nordic walking.
    2. Hanno ogni partecipante fissare le cinghie di polso, posizionare le punte palo dietro di loro, e rilassarsi le braccia lungo i fianchi. Pur mantenendo le mani aperte (cioè non afferrare le maniglie), istruire il soggetto per cominciare a camminare con il minimo forcellone per circa 100 m.
      NOTA: In questa fase, i poli sono semplicemente trascinava dietro il partecipante.
    3. Pur mantenendo le mani aperte e trascinando i pali dietro di loro, istruire il partecipante di iniziare a camminare più velocemente. Chiedere ai partecipanti di visualizzare portare la loro mano come se fossero in procinto di stringere la mano a qualcuno.
      NOTA: In questa fase, spiega che l'obiettivo è quello di promuovere le azioni naturali reciproche e ritmiche delle braccia e delle gambe durante la deambulazione.
    4. Finalmente,come il braccio oscilla avanti, avere il partecipante afferrare delicatamente la maniglia e applicare una forza contro il terreno. Con ogni oscillazione del braccio, istruire l'individuo a sollevare leggermente i pali da terra e con fermezza li pianta con ogni falcata successiva.
      NOTA: In questa fase, spiegano che gli aiuti forza applicata in progressione dell'andatura e fornisce la resistenza alla muscolatura superiore del corpo.

3. I dati raccolta e il controllo protocollo

  1. Utilizzando una misura standard di nastro, scala di peso, e la pinza, prendere misure antropometriche del partecipante, compreso lunghezze gamba destra altezza, peso, inter-ASIS distanza, a sinistra e, larghezze ginocchio, larghezze caviglia, offset spalla, larghezze gomito, larghezze polso, e spessori mano.
    1. Utilizzando un metro, misurare ogni lunghezza gamba come la distanza dalla spina iliaca antero-superiore (ASIS) al centro del malleolo mediale così come la distanza tra il ASIS sinistro e destro (cioè </ Em> inter-ASIS distanza).
      1. Quindi, misurare la larghezza di ciascun giunto utilizzando un calibro trovando la distanza tra le prominenze ossee (es condili) di ciascun giunto. Infine, misurare l'altezza e il peso del partecipante utilizzando una misura di nastro standard e la scala, rispettivamente.
  2. Per valutare modelli deambulazione (ad esempio misure spazio-temporali) e l'allineamento posturale per un lungo periodo di tempo, utilizzare un sistema accelerometria per la raccolta di dati durante il 6 test del cammino (6MWT), che è una prova valida e appropriata nella valutazione di età adulta resistenza fisica 13.
    1. Per il sistema accelerometria, assicurarsi che comprende almeno 6 sensori, ciascuno con accelerometri e giroscopi incorporati in essi al fine di misurare sia l'accelerazione (g) e la velocità angolare (gradi / sec) di ogni segmento organismo specifico.
      1. Prima di posizionamento sul partecipante, in modo che tutti i sensori are ancorata saldamente alla docking station del sistema, al fine di sincronizzarli e calibrare il sistema, e, infine, relè misurazioni dati precisi 14.
    2. Fissare i sensori con gancio e le cinghie regolabili, fissare i sensori ai polsi, alle caviglie, colonna lombare (L5) e del tronco e raccogliere ad una frequenza di campionamento di un minimo di 100 Hz.
      1. Quando si posizionano i sensori, in modo che essi sono orientati secondo le linee guida del sistema. Posizionare i sensori caviglia anteriormente. Posizionare i sensori polso posteriormente (quando è in posizione anatomica). Posizionare il sensore tronco cima sterno, e posizionare il sensore L5 direttamente alla L5 vertebre.
        NOTA: dati cinematici viene trasmessa via radio da questi sensori ad un punto di accesso, che viene utilizzato per proprio tempo di trasmissione dei dati sincronizzati.
    3. Montare il partecipante con i 6 sensori e chiedere loro di effettuare due prove del 6MWT, uno con pali e One meno. Casualmente assegnare questi due studi per il controllo per effetto dell'ordine.
    4. Istruire il partecipante a camminare avanti e indietro lungo una passerella 25 m ad una velocità di auto-selezionato per il 6MWT, sia con e senza pali. In questo momento, assicurati di fare clic su 'Start' per iniziare la raccolta dei dati con il sistema accelerometria.
      NOTA: Durante le prove pole, fornire ulteriori istruzioni al partecipante di attuare il loro istruzione di polarità.
  3. Infine, valutare gli eventi durata dell'andatura brevi utilizzando un sistema di motion capture 3-dimensionale raccolta ad un minimo di 100 Hz, con due piattaforme di forza incorporati nel pathway. Sincronizzare le piattaforme di forza con il sistema di motion capture, assicurarsi che le piattaforme di forza vengono azzerati per evitare che il rumore nei dati, e garantire che essi stanno raccogliendo ad una frequenza di campionamento sufficiente, ad esempio 1.000 Hz.
    1. Sincronizzare le piastre forza per il sistema di motion capture per primo li collega al computer tramite i cavi fornisconoD da parte della società. In secondo luogo, direttamente all'interno del software di sistema di motion capture, è imperativo 'aggiungere' le piattaforme di forza al volume di cattura inserendo le dimensioni, la sensibilità, frequenze di campionamento, e tutte le altre informazioni necessarie per il sistema.
    2. Assicurarsi che le piattaforme di forza sono state 'azzerato'. Fate questo in due fasi: 1) fare clic destro su ogni piatto forza all'interno del software e selezionare 'Zero forza piatto' e 2) premere il pulsante 'zero' che si trova direttamente sulla scatola di acquisizione dei dati delle piattaforme di forza.
      NOTA: Assicurarsi che il sistema di motion capture raccoglie le informazioni in tempo reale da entrambi i gambe sinistra e destra da scioperi piede su ogni piattaforma di forza e consente l'analisi spazio-temporali, cinematica e cinetica.
  4. Completare una calibrazione dinamica del sistema (volto a definire il volume di cattura che deve essere usato per la raccolta dei dati). A tale scopo, una bacchetta 3 marcatore in modo controllato attraverso la Capture lo spazio. Quindi eseguire una calibrazione statica del sistema per impostare il sistema di coordinate globale (cioè il punto di riferimento di 0, 0, 0 (x, y, z) mettendo a 4 marcatore L-frame in quel determinato punto di riferimento per selezionare 'Set Volume 'all'interno del software del computer.
    NOTA: La calibrazione dinamica successivamente assiste nella ricostruzione della posizione 3-dimensionale di 39 marcatori riflettenti utilizzati per questo modello.
    1. Montare il partecipante con 39 marcatori riflettenti, allegando utilizzando nastro biadesivo e mettendoli su punti di riferimento specifici anatomici tra cui: secondo metatarso, malleoli laterali, calcanei, la metà del gambo a destra ea sinistra, condili femorali laterali, a destra ea sinistra a metà coscia , ASIS, SIPS, T10, C7, terzino destro, clavicola, sterno, processi acromion, a destra ea sinistra a metà dell'omero, epicondili laterali, a destra ea sinistra a metà avambraccio, polso mediale e laterale, secondo metacarpo, testa antero-laterale, e posteriore-laterale della testa.
    2. Istruire il partecipante per poisvolgere 6 prove di un 5 metri a piedi attraverso il volume di acquisizione dei sistemi, tre con pali e tre senza. Casualmente assegnare questi studi per il controllo per effetto dell'ordine e di fornire la stessa istruzione come per il 6MWT.

4. I ​​dati e l'analisi statistica 14

  1. Durante l'analisi del 6MWT, rimuovere tutte le svolte durante il processo, al fine di tener conto rigorosamente costante camminare stato Dopo aver rimosso i giri, utilizzare il software di sistema per estrarre le misure spazio-temporali, gamma tronco di movimento (ROM) in tutti i luoghi, e velocità tronco in tutti i piani.
    NOTA: Questa operazione viene eseguita automaticamente durante questo protocollo attraverso algoritmi utilizzati dal sistema stesso 14. I passi per estrarre le variabili dipendenti necessari all'interno di questo sistema sono elencati di seguito.
    1. Utilizzando il software di sistema accelerometria, prima cliccare su 'Data Monitor', selezionare l'ora timbrato opportune prove che sono state raccolte, fare clic destro sul TRIALS, e selezionare 'Converti in formato CSV'. Dopo aver fatto questo, aprire il file CSV e garantire che i dati da tutti i 6 sensori è stato esportato per ulteriori analisi.
    2. Avanti, selezionare di nuovo il processo e fare clic su 'Esporta in PDF'. Osservare il sistema genera un rapporto PDF con un numero di variabili. Da qui, estrarre le variabili che sono voluti per lo studio, in questo caso, le misure spazio-temporali e cinematiche.
  2. Per motion capture 3-dimensionale, filtrare tutti gli studi con un quarto ordine zero ritardo filtro Butterworth per dispositivi analogici con una frequenza di taglio di 10 Hz e un filtro Woltring per le traiettorie marcatori con un MSE 15 millimetri predetto valore. Per fare questo, fissare le 'Butterworth e Woltring' opzioni di filtraggio al gasdotto operazioni all'interno del software di sistema, selezionare le suddette frequenze di taglio e valori MSE, e fare clic su 'Esegui'.
    1. Aggiunta di un 'esportazione di file ASCII' operazione al gasdotto operazioni all'internoil sistema e selezionare 'Run'. Salvare il foglio di lavoro ASCII appena esportato (foglio di calcolo) al computer.
    2. Aprire i file ASCII esportati e all'interno di ogni file, individuare le uscite di potenza e momenti di forza (cioè cinetica) per ciascuna delle articolazioni degli arti inferiori, tra cui la caviglia, ginocchio, anca e.
      NOTA: Utilizzando le funzioni minime e massime dentro il foglio, calcolare i picchi superiori ed inferiori corrispondenti alle diverse fasi di un singolo ciclo del passo (ad esempio A1, K1, H1, etc.) come indicato dalla inverno 14.
    3. Successivamente, estrarre le misure spazio-temporali utilizzando il software di sistema specifico, che in questo caso, viene calcolato automaticamente tramite algoritmi di sistema e da misure antropometriche. Per estrarre le variabili specifiche, prima di importare il processo desiderato nel software di sistema, selezionare 'Eventi', e cliccare sulla variabile desiderata per ottenere la media variabile da ogni prova.
  3. Lastly, utilizzando i file ASCII, individuare le traiettorie per il marcatore C7 nonché i marcatori sacrali / pelvico. Utilizzando queste traiettorie, calcolare l'allineamento posturale come il differenziale tra questi marcatori e traiettorie in entrambe le direzioni medio-laterale e anteriore-posteriore.
  4. Aprire software statistico e importare il processo specifico. In primo luogo, utilizzando il test di Shapiro-Wilks per la normalità, accertarsi se i dati sono distribuiti normalmente.
    1. Per confrontare con e senza pali, uso paired t-test quando i dati vengono normalmente distribuito e Wilcoxon Classifica test quando è asimmetrico. Utilizzare Holm-Sidak procedure multiple confronto a coppie in caso di necessità. livello di significatività è fissato a p <0,05.

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Representative Results

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Parametri Gait spazio-temporale

Quando si cammina con i bastoncini da nordic walking e valutata utilizzando piastre di motion capture e di forza, lunghezza del passo (p <0,01), tempo doppio supporto (p <0.001), e il tempo di supporto singolo (p <0.001) sono tutti significativamente più lungo rispetto a camminare senza bastoni . Inoltre, la velocità di andatura (p <0,05) è significativamente più lento e la cadenza (p <0,001) è significativamente più piccola con pali rispetto ai senza in adulti più anziani. Inoltre, nell'esaminare andatura su una durata piedi più con la 6MWT e utilizzando accelerometria, risultati simili sono indicati con una lunghezza del passo (p <0.001) e il tempo doppio supporto (p <0,001) e una velocità del passo significativamente più lento (p <0.001) e più piccoli cadenza (p <0,001) (Tabella 1).

Analisi di arto inferiore comune Kinetic </ P>

misure Kinetic sono esclusivamente valutati usando il motion capture 3-dimensionale.

Articolazione dell'anca

Quando si utilizza pali, significativamente minore generazione di energia anca è visto a contatto del tallone (H1) (p <0.05) e al pre-swing (H3) (p <0.01) rispetto a camminare senza bastoncini (Figura 1). In concomitanza con queste riduzioni nella produzione di energia anca, il momento della forza camminando con i bastoncini è notevolmente inferiore sia a contatto del tallone (p <0.05) e pre-swing (p <0.05) rispetto senza bastoncini.

Ginocchio Power Generation / Assorbimento

Quando si utilizza pali, significativamente minore assorbimento di potenza del ginocchio è vista a contatto del tallone (K1) (p <0,05), a pre-swing (K3) (p <0,001), e al terterminale battente (K4) (p <0,001) rispetto a camminare senza bastoncini (Figura 2). Inoltre, con pali significativamente minori momenti di forza si trovano a contatto del tallone (p <0.001) e dell'oscillazione terminale (p <0,001) e significativamente più grandi momenti di forza a metà posizione (p <0.01) rispetto senza bastoncini.

Caviglia Power Generation / Assorbimento

Non ci sono significative potenza o momento delle differenze vigore alla caviglia sia a contatto del tallone (A1) o toe-off (A2).

Analisi posturale

Non ci sono differenze significative nella gamma di tronco di movimento quando utilizza accelerometria in uno qualsiasi dei tre piani di movimento (cioè frontale, sagittale e orizzontale) o con cattura movimento nel piano frontale e sagittale.

I risultati trovati in questa ricerca coincidono con la ricerca precedente sullo stesso argomento utilizzando simili sistemi di motion capture. Questi risultati dimostrano che questa tecnica e l'uso dei cattura e accelerometria motion potranno essere ampiamente appropriata nella valutazione della deambulazione e postura.

Figura 1
Figura 1:. Potere anca picco su un singolo ciclo del passo Questa figura rappresenta un profilo di alimentazione dell'anca tipica in watt per chilogrammo di peso corporeo su un ciclo del passo singolo (cioè del tallone di un piede all'altro tallone dello stesso piede) di confrontare con poli (rosso) per senza poli (blu). Le frecce nelle fasi H1, H2, H3 e sono indicativi delle variazioni del potere generazione / assorbimento in confronto con pali a colpo poli, con l'asterisco indica una differenza significativa tra la two. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

figura 2
Figura 2:. Potenza ginocchio picco su un singolo ciclo del passo Questa cifra rappresenta un profilo di potere ginocchio tipica in watt per chilogrammo di peso corporeo più di un ciclo del passo singolo (cioè del tallone di un piede al prossimo sciopero inferno di quello stesso piede) per confrontare con poli (rosso) per senza poli (blu). Le frecce a fasi K1, K2, K3 e K4 sono indicativi delle variazioni del potere generazione / assorbimento nel confronto con pali a senza bastoni, con l'asterisco indica una differenza significativa tra i due. Clicca qui per vedere una versione più grande questa figura.

VICON APDM con Poli senza Poli con Poli senza Poli Le misure di outcome Media ± DS Lunghezza del passo (m) 1.39 ± 0,19 1.31 ± 0.21 † 1.47 ± 0.11 1,42 ± 0,11 † Andatura Velocità (m / sec) 1.08 ± 0.23 1.18 ± 0.20 * 1,25 ± 0,17 1.39 ± 0.14 † Cadence (passi / min) 93.07 ± 10.90 108.78 ± 11.26 † 101.92 ± 12.17 117,82 ± 9.74 † Double Time Support (sec) 0.34 ± 0.06 0,28 ± 0,06 † 0,28 ± 0,07 0,22 ± 0,06 † Singola volta Support (sec) 0.48 ± 0.05 0,41 ± 0,04 † --- ---

Tabella 1:. Mezzi spazio-temporale e la deviazione standard per entrambi i sistemi di raccolta dati Questa tabella rappresenta le varie misure spazio-temporali ottenuti da entrambi i sistemi di cattura accelerometria e di movimento. Entrambe le croci e asterischi rappresentano una differenza significativa tra i poli con e senza poli per ciascun rispettivo sistema, con croci rappresentano specificamente differenza significativa con p <0,01 e asterischi rappresentano una differenza significativa con p <0,05.

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Discussion

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L'importanza di mantenere la coerenza in termini di utilizzo pole è fondamentale all'interno di questo protocollo. In particolare, le misure adeguate per una corretta tecnica di polarizzazione così come polo corretto set up sono importanti per mantenere la coerenza tra i diversi studi. Pertanto, le linee guida e le istruzioni di una specifica organizzazione Nordic Walking devono essere rispettate per protocolli come questo. Inoltre e in particolare quando si utilizza accelerometria, uso di un insieme corpo pieno di monitor triassiali è importante ottenere una comprensione completa di movimento del corpo intero del soggetto (ad esempio deambulazione e postura) inclusa l'accelerazione e la rotazione di ogni segmento organismo specifico. Tale sistema può e deve essere impiegato soprattutto nei casi di cui al presente protocollo, utilizzando una relativamente lunga passerella (ad esempio 25 m), al fine di tenere conto di eventi di lunga durata e ridurre al minimo il numero di giri per tenere conto essenzialmente stazionario camminare stato. Ciò potrebbe essere particolarmente important quando si utilizzano i test del cammino convalidati come il 6MWT 13 all'interno di entrambe le impostazioni cliniche e di ricerca.

Inoltre, sistemi di motion capture sono state riportate come attrezzature adeguate studiando eventi di breve durata come cicli del passo singole 16 e devono essere utilizzati tal quali, come è il caso con la seconda porzione di questo protocollo. Per garantire la precisione di questo sistema, è indispensabile effettuare calibrazioni statici e dinamici propri del sistema per impostare il volume di cattura e soprattutto il sistema di coordinate globale necessaria per la ricostruzione 3-dimensionale dei marcatori riflettenti. Al fine di valutare sia l'andatura, così come l'allineamento posturale, una serie marcatore completo del corpo (ad esempio, il plug-in del modello Gait) è necessaria in quanto le posizioni e gli spostamenti dell'anca (SIPS e sacrale) e marcatori (C7) spinali sono fondamentali nella analisi e misurazione della gamma tronco di movimento (ROM) in antero-posteriore (AP) e indicazioni mediale-laterale (ML). E ioastly, le piastre forze integrati con il sistema dovrebbe essere lo stesso di una frequenza di campionamento sufficiente, ad esempio, 1000 Hz da questo protocollo. frequenza di campionamento può essere cambiato da uno studio, tuttavia, i ricercatori devono essere certi di non violare il teorema del campionamento, quale "il segnale processo deve essere campionato ad una frequenza di almeno il doppio rispetto alla massima frequenza presente nel segnale stesso" 17.

A seconda della disponibilità attrezzature all'interno ambiente di laboratorio diverso, vari sistemi accelerometria e sistemi di motion capture possono essere utilizzati, a condizione che consentono di aderenza ai passaggi critici di questo protocollo. Ad esempio, se non è possibile utilizzare un sistema di monitoraggio triassiale che ha entrambe le letture di accelerazione e giroscopio o se lo spazio laboratorio è insufficiente per incorporare una lunga passerella, l'uso di questo sistema non può essere del tutto adeguata per la valutazione della propria deambulazione e postura . Analogamente, con sistemi di motion capture, uso di unil modello inferiore del corpo per ogni partecipante è adeguata nella valutazione delle varie caratteristiche della deambulazione, tuttavia, modelli inferiore del corpo non riuscirebbe a valutare in modo appropriato l'allineamento posturale alcuni dei fianchi necessaria e marcatori spinale può mancare per calcolare tronco ROM. Inoltre, se si utilizza questo protocollo per esaminare le condizioni specifiche (ad esempio osteoartrite al ginocchio o lesione del LCA), l'utilizzo di differenti o modificati set di marcatori come quello utilizzato da Ali, Rouhi, e Robertson 18 può essere utilizzato per creare una valutazione più completa del ginocchio per queste condizioni. Inoltre, poiché questo studio si concentra su anziani soli, il protocollo può beneficiare l'aggiunta di un gruppo di controllo per scopi di confronto, tuttavia, questo dipende in gran parte le popolazioni per ciascuno studio individuale. A seconda popolazione, un gruppo di controllo (ad esempio, giovani adulti) può contribuire alla comprensione ulteriormente come deambulazione e modifiche allineamento posturale, con e senza l'utilizzo di pali nordici. Anche,per capire meglio il ruolo che i poli stessi svolgono durante il cammino, l'uso di estensimetri potrebbe essere incorporato. Dopo una tecnica precedentemente utilizzato su giovani adulti sani di Jensen e colleghi 9, posizionamento di un estensimetro su ciascuno dei poli potrebbe agevolare la valutazione delle misurazioni cinetiche deambulazione. E, infine, a seguito di una tecnica impiegata da Shim e colleghi 8, utilizzando elettromiografia (EMG), con questo protocollo può aiutare a comprendere i pattern di attivazione muscolare specifiche di entrambi gli arti superiori e inferiori durante la camminata nordica.

L'originalità di questo protocollo risiede nel fatto che esso fornisce le linee guida per lo stato della deambulazione dell'arte analizza in due differenti assetti. Pertanto, questo dà opzioni razionali e praticabili per ricercatori e clinici da scegliere al momento di decidere sul protocollo che servirà meglio lo scopo della loro analisi. Per ribadire, con il sistema di acquisizione del movimento 3-dimensionale,l'obiettivo è quello di studiare gli eventi di breve durata come è il caso con un singolo ciclo del passo, mentre i sistemi dell'accelerometro sono utilizzati in questo esempio per studiare andatura intera per un periodo di tempo più lungo. Diversi sistemi di motion capture 3 dimensioni, nonché videocamere, tutte con piattaforme di forza integrati al loro interno sono stati comunemente utilizzati nella valutazione della deambulazione Nordic Walking 3-6. Stief et al. 6 ha utilizzato un sistema a 6-fotocamera per raccogliere 5 polarità e 5 studi non poling al fine di misurare la cinematica (cioè ROM) e cinetica (cioè momenti di forza) sulle articolazioni dell'anca, del ginocchio e della caviglia. Allo stesso modo, un sistema 10-camera è stato utilizzato da Koizumi et al. 4 con due piattaforme di forza incorporati in essa per ottenere misurazioni cinetiche di 10 prove Nordic Walking per calcolare definitiva taglio e compressione forze delle articolazioni degli arti inferiori e della colonna vertebrale lombare. Inoltre, Hansen et al. 5 usato un 5-camsistema di video digitale era di registrare i movimenti, ancora una volta con due piattaforme di forza incorporati in passerella al fine di quantificare le variabili cinetiche tra cui: le forze di compressione, le forze di taglio, forze di reazione del suolo, e momenti di forza. Gli attuali metodi fondamentalmente indicano l'uso di sistemi di motion capture come ampiamente accettata e in gran parte appropriata per una misura accurata ed efficiente dei modelli di andatura di un individuo, anche se per gli eventi di breve durata.

Contrariamente alla comunanza di motion capture, sono a volte stati impiegati metodi alternativi, come quella usata da Hagen et al. 7. In questo studio particolare, piastre electrogoniometry e di forza sono utilizzati per valutare le misure spazio-temporali (lunghezza esempio passo), estremità inferiori ROM, e cinetica, in particolare la forza verticale. Essi hanno anche utilizzare un sistema accelerometria, tuttavia, è un monitor monoassiale che è stato posto solo sul lato radiale destra del polso per misurare wraccelerazione ist e assistere nella stima di shock per il corpo. Oltre Hagen et al. 7, negli ultimi anni, Nordic andatura passi ha davvero ancora essere esaminata usando accelerometria. E più ancora, la ricerca ha ancora studio a più eventi durata del cammino come ad esempio con il 6MWT. Proprio come il motion capture è ampiamente utilizzato per eventi di breve durata, accelerometria dovrebbe diventare più di un fiocco in analisi del passo, soprattutto in un periodo lungo di tempo. Se l'uso di accelerometria è più ampiamente riconosciuta e valutata in questo senso, ciò può consentire una valutazione più rappresentativa di deambulazione come viene eseguita su base giornaliera.

Una volta che il protocollo si perfeziona, utilizzando sia accelerometria e motion capture per l'analisi del cammino Nordic poling contribuirà a creare una valutazione della deambulazione nella sua interezza che potrebbe essere rappresentativo di entrambe le brevi scatti di camminare così come più a lungo. Inoltre, tali tecniche possono essere impiegate con le popolazioni specifiche (ad esempio, ParkinsLa malattia di via) per ottenere una migliore comprensione di come bastoncini da nordic walking possono influenzare non solo un singolo passo, ma anche ottenere una migliore rappresentazione della loro andatura da passi ripetuti. Inoltre, se disponibili nella pratica clinica, i medici possono essere in grado di utilizzare accelerometria a misurare più precisamente deambulazione del paziente durante la valutazione clinica. Tali sistemi sono particolarmente facili da usare e semplificano la raccolta e l'analisi dei dati. Infine, guardando l'effetto di un intervento Nordic Walking può essere appropriato per coincidere con questo protocollo. E 'possibile che l'apprendimento della tecnica di polarità e quindi eseguire immediatamente le prove di laboratorio non può comportare una valutazione del tutto accurata. Invece, pratica con i poli per un periodo di tempo (ad esempio 8 settimane) può fornire una migliore valutazione dell'effetto di poli nordici sulla deambulazione e postura.

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Disclosures

Questo lavoro è finanziato in parte da Nordixx Canada, i responsabili dei bastoncini utilizzati in questo video.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Nordic walking poles Nordixx Canada Nordixx Global Traveler or Walker Alternative poles may be used
APDM accelerometry system APDM Opal system Alternative systems may be used
Vicon motion capture system Vicon Alternative systems may be used
Kistler force platforms Kistler Alternative platforms may be used
Vicon Nexus & Polygon Vicon Used in data analysis
14 mm reflective markers Vicon Number or markers depends on model
Tape measure
Weight scale
Caliper

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References

  1. Parkatti, T., Wacker, P., Perttunen, J. Improvements in Functional Capacity from Nordic Walking: A Aandomized Controlled Trial Among Older Adults. J Aging Phys Act. 20, (1), 93-105 (2012).
  2. Schwameder, H., Roithner, R., Muller, E., Niessen, W., Raschner, C. Knee joint forces during downhill walking with hiking poles. J Sports Sci. 17, (12), 969-978 (1999).
  3. Willson, J., Torry, M. R., Decker, M. J., Kernozek, T., Steadman, J. R. Effects of walking poles on lower extremity gait mechanics. Med Sci Sports Exerc. 33, (1), 142-147 (2001).
  4. Koizumi, T., Tsujiuchi, N., Takeda, M., Fujikura, R., Kojima, T. Load dynamics of joints in Nordic walking. Procedia Engineering. 13, 544-551 (2011).
  5. Hansen, L., Henriksen, M., Larsen, P., Alkjaer, T. Nordic Walking does not reduce the loading of the knee joint. Scand J Med Sci Spor. 18, (4), 436-441 (2008).
  6. Stief, F., Kleindienst, F. I., Wiemeyer, J., Wedel, F., Campe, S., Krabbe, B. Inverse dynamic analysis of the lower extremities during Nordic walking, walking, and running. J Appl Biomech. 24, (4), 351-359 (2008).
  7. Hagen, M., Hennig, E. M., Stieldorf, P. Lower and upper extremity loading in nordic walking in comparison with walking and running. J Appl Biomech. 27, (1), 22-31 (2011).
  8. Shim, J., Kwon, H., Kim, H., Kim, B., Jung, J. Comparison of the effects of walking with and without Nordic pole on upper extremity and lower extremity muscle activation. J Phys Ther Sci. 25, (12), 1553-1556 (2013).
  9. Jensen, S. B., Henriksen, M., Aaboe, J., Hansen, L., Simonsen, E. B., Alkjaer, T. Is it possible to reduce the knee joint compression force during level walking with hiking poles. Scand J Med Sci Spor. 21, (6), 195-200 (2011).
  10. Ashburn, A., Hyndman, D., Pickering, R., Yardley, L., Harris, S. Predicting people with stroke at risk of falls. Age Ageing. 37, (3), 270-276 (2008).
  11. Nasreddine, Z. S., Phillips, N. A. The Montreal Cognitive Assessment, MoCA: a brief screening tool for mild cognitive impairment. J Am Geriatr Soc. 53, (4), 695-699 (2005).
  12. Teaching the Technique. Nordixx Inc. Available from: https://www.nordixx.com/pages/teaching-the-technique/ (2015).
  13. Rikli, R. E., Jones, C. J. The reliability and validity of a 6-minute walk test as a measure of physical endurance in older adults. J Aging Phys Activ. 6, (4), 363-375 (1998).
  14. APDM Motion Studio User Guide. APDM User Guide. Available from: http://share.apdm.com/motion_studio/docs/APDMUserGuide.pdf (2014).
  15. Winter, D. A. Biomechanics and motor control of human gait: normal, elderly and pathological. ISBN. (1991).
  16. Clayton, H. M., Schamhardt, H. C. Measurement techniques for gait analysis. Equine locomotion. Available from: http://libvolume2.xyz/biomedical/btech/semester7/biomechanicsandbiodynamics/forceplatformandkinematicanalysis/forceplatformandkinematicanalysistutorial2.pdf (2001).
  17. Winter, D. A., Patla, A. E. Signal processing and linear systems for the movement sciences. Waterloo Biomechanics. (1997).
  18. Ali, N., Rouhi, G., Robertson, G. Gender, vertical height and horizontal distance effects on single-leg landing kinematics: implications for risk of non-contact acl injury. J Hum Kinet. 37, (1), 27-38 (2013).
Probatorio appropriate tecniche di Motion Capture per la valutazione del Gait and Posture Nordic Walking in adulti più anziani
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Dalton, C. M., Nantel, J. Substantiating Appropriate Motion Capture Techniques for the Assessment of Nordic Walking Gait and Posture in Older Adults. J. Vis. Exp. (111), e53926, doi:10.3791/53926 (2016).More

Dalton, C. M., Nantel, J. Substantiating Appropriate Motion Capture Techniques for the Assessment of Nordic Walking Gait and Posture in Older Adults. J. Vis. Exp. (111), e53926, doi:10.3791/53926 (2016).

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