Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Underbygger Passende Motion Capture teknikker til vurdering af Nordic Walking Bevægelse og Posture i ældre voksne

doi: 10.3791/53926 Published: May 12, 2016

Summary

Formålet var at underbygge optimal udnyttelse af dataindsamlingsteknikker for stavgang gangart og kropsholdning analyse. Tre-dimensionel motion capture bør anvendes under kortvarig analyse (dvs. enkelt gangart cyklus), mens accelerometry bør benyttes til længere varighed analyse (dvs. gentagne cyklusser) ligesom en 6 minutters gangtest.

Abstract

Stavgang (NV) er blevet en sikker og enkel form for motion i de seneste år, og i at studere denne gangmønster, har forskellige dataindsamlingsteknikker været ansat, hver med positiver og negativer. Formålet var at bestemme virkningen af ​​NW på ældre voksne gangart og kropsholdning og til at bestemme en optimal anvendelse af forskellige dataindsamlingssystemer i både kort og lang varighed analyse. Bevægelse og kropsholdning under NW og normal gang blev vurderet i 17 raske ældre voksne (alder: 69 ± 7,3). Deltagerne udførte to forsøg med 6 minutters gang Tests (6MWT) (1 med poler (WP) og en uden poler (NP)) og 6 forsøg med en 5 m gåtur (3 WP og 3 NP). Motion er optaget med to systemer, et 6-sensor accelerometry systemet og en 8-kamera 3-dimensionelle motion capture-system, for at kvantificere rumlig-temporale, kinematisk, og kinetiske parametre.

Med begge systemer, deltagerne viste øget skridtlængde og dobbelt støtte og decreased gangart hastighed og kadence WP sammenlignet med NP (p <0,05). Også med motion capture, blev fundet større enkelt support tid WP (p <0,05). Med 3-D opsamling, blev fundet mindre hip elproduktion og øjeblikke af kraft på hælen kontakt og præ-swing samt mindre knæ magt absorption ved hælen kontakt, pre-swing, og terminal swing WP forhold til NP, når de vurderes over en cyklus (p <0,05). Også, WP gav mindre øjeblikke af kraft på hælen kontakt og terminal swing sammen med større øjeblikke midt-holdning af en gangart cyklus (p <0,05). Ingen ændringer blev fundet for kropsholdning.

NW synes egnet til at fremme et normalt gangmønster i ældre voksne. Tre-dimensionel motion capture skal primært anvendes under kortvarig ganganalyse (dvs. enkelt gangart cyklus), mens accelerometry systemer bør primært anvendes i tilfælde, der kræver længere varighed analyse såsom under 6MWT.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Stavgang (NW) betragtes som en simpel og sikker form for fitness gang ved hjælp af specialdesignede poler 1. Det foreslås, at polerne tilføre stabilitet, forbedre kropsholdning, og reducere fælles stress i de nedre ekstremiteter. eksisterer dog begrænset eller modstridende beviser vedrørende fælles læsning og postural tilpasning. På den ene side, Schwameder et al. 2, Willson et al. 3, og Koizumi et al. 4 rapport forbedringer i kinematiske foranstaltninger og / eller reduktioner i jorden reaktion, kompression, og forskydningskræfter med deres pole walking studier. På den anden side, faldende kinematiske foranstaltninger og øget fælles belastning i form af bremsning / fremaddrivende kræfter og momenter af force er blevet rapporteret af Hansen et al. 5, Stief et al. 6, og Hagen et al. 7, mens pole walking. Derudover påstande om forbedret postural tilpasning synes at have gået entirely understøttet af den videnskabelige forskning til dette punkt.

Svarende til de modstridende resultater med gangart mønstre, forskellige metoder og udstyr har været anvendt i denne linje af forskning samt. Flere undersøgelser har brugt tre-dimensionelle motion capture systemer 4,6 og digitale videokameraer 2,5, alle med kraft plader indarbejdet i systemet, med henblik på at foretage en tilstrækkelig vurdering gangart. Mens derudover har andre undersøgelser ansat andre midler til at vurdere nordisk poling gangart herunder brug af electrogoniometry 7, elektromyografi (EMG) 8, og strain gauges monteret på pæle 2,9. Med den teknik udnyttes i denne protokol, det præsenterer den specifikke fordel, at kunne påvise en mere passende repræsentation (dvs. gentagne gangart cykler) af en persons nordisk poling gangart løbet alternative teknikker, der har fokuseret mere på korte varigheder og enlige gangart cyklusser. Også denne metode brugeraccelerometry, et gyldigt redskab, der til dette punkt er blevet tyndt brugt i stavgang forskning. Afhængigt af formålet med de enkelte forskningsprojekter, kan anvendelsen af ​​denne protokol være passende for situationer som skitseret i denne protokol, især for korte og lange varighed gangart. Det er vigtigt at bemærke, at både motion capture og accelerometry er egnede til opnåelse af en række gangart karakteristika, herunder: rumlig-tidslig (f.eks skridtlængde, gangart hastighed, etc.), kinematisk (f.eks bevægelsesområde), og kinetisk (f.eks kræfter , effekter etc.) parametre.

Og på trods af brug af disse forskellige stykker udstyr har kun kort varighed gangart begivenheder (dvs. enkelt gangart cyklus) er vurderet, efterlader spørgsmål hensyn til bedst vurdere længere varighed gangart (dvs. gentagne gangart cyklusser). Derfor er begrundelsen for udvikling og anvendelse af denne teknik baseret på den importance af fashioning et fuldstændigt billede af nordisk polarisation gangart.

Formålet med denne undersøgelse var dobbelt. Først det primære mål er at bestemme og dokumentere brugen af ​​både accelerometry systemer og 3-dimensionelle motion capture-systemer i vurderingen af ​​gangart og kropsholdning i både korte og lange varigheder. Sekundært er målet at bestemme den samlede effekt af stavgang poler på gangart mønstre herunder rumlige-tidsmæssige og kinetiske foranstaltninger samt postural tilpasning af ældre voksne. Til dato har minimal forskning fokuseret på ældre voksen NW og af det, som er blevet offentliggjort, har funktion (dvs. styrke, balance, fleksibilitet) repræsenterede de primære effektmål variabler. Derfor er der behov for viden vedrørende rollen af ​​at gå poler på målbare gangart variabler og kan give indsigt i, hvordan polerne kan spille ind i vores gangart mønstre, som vi alder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Denne undersøgelse blev udført i overensstemmelse med retningslinjerne i Research Ethics Board fra University of Ottawa.

1. Screening Procedure

  1. Giv side show præsentationer til lokale walking grupper og post rekruttering plakater på community centre og offentlige faciliteter med henblik på at rekruttere en gruppe af aktive, community-bolig ældre voksne.
  2. Ved første besøg, først hilse deltagerne, introducere dem til laboratoriet, og give dem tid til at skifte til passende påklædning (dvs. shorts, t-shirt, og løbesko). Når det er klart, at give hver deltager med en tilbundsgående undersøgelse beskrivelse, indhente skriftligt informeret samtykke, og screene hver enkelt for at studere berettigelse ved hjælp af forskellige spørgeskemaer.
    BEMÆRK: Inklusionskriterier omfatter: 55-80 år, novice til stavgang (NW), ingen neurologiske tilstande, ingen kognitive svækkelser, ingen hjertelidelser, ingen tidligere skader eller operation påvirker gang og øvreekstremitet bevægelse, og evnen til at gå uden hjælp.
    1. Har deltageren udfylde et Generaldirektoratet for Sundhed og fysisk aktivitet Spørgeskema og fysisk aktivitet Readiness Spørgeskema (PAR-Q) for at bekræfte alder, aktivitetsniveau, eventuelle eksisterende neurologiske tilstande, og kortvarigt vurdere hjertefunktionen sundhed.
    2. Dernæst har dem udfylde et selvrapporteret postural stabilitet og falder spørgeskema (tilpasset fra Ashburn et al. 10) for at bestemme forekomsten falde, hvis det er relevant. Endelig fuldføre Montreal Cognitive Assessment (MOCA) med hvert emne for at styre for mild kognitiv svækkelse 11, udgør et minimum score på 26 ud af 30.

2. Pole Set-up og Nordic Walking Instruction

  1. Giv hver deltager med et sæt poler, og instruere dem om, hvordan du justerer polerne til en optimal længde i forhold til deres højde. Sørg for, at justeringen svarer til ca. 65% af individets krop højde.
    1. Giv hver deltager med følgende instruktioner med hensyn pole justering. Spørg deltagerne til at stå højt, har deltagerne placere pole spids foran tæerne, instruere deltagerne til at placere albuen og underarmen ved siden af ​​kroppen, og bede deltagerne om at forlænge polerne så albuen danner en tilnærmelsesvis 90 ° vinkel på kroppen. Endelig stramme polerne og vinkel boot tips bagud.
  2. Instruer deltageren følgende 4 grundlæggende trin for at minimere mængden af oplysninger til at behandle og sikre en grundig forståelse af teknik 12. Tildele ca. 30 min for instruktion og efterfølgende praksis af teknikken.
    BEMÆRK: stavgang instruktioner skal gives af en certificeret nordisk pæl walking instruktør.
    1. Før fastgørelse af håndledsbånd, instruere deltageren til at placere deres poler bag lænden ogstå fast. Spørg deltagerne til at stå med deres bryst høj og skuldrene afslappede.
      BEMÆRK: Forklar den deltager, dette gøres for at få en forståelse af den krævede oprejst kropsstilling for stavgang.
    2. Har hver deltager sikre håndledsbånd, placere pole tip bag dem, og slappe af armene på deres sider. Mens du holder deres hænder åbne (dvs. ikke gribe håndtag), instruere emnet til at begynde at gå med minimal arm swing ca. 100 m.
      BEMÆRK: I denne fase, polerne simpelthen halter bagefter deltageren.
    3. Mens han stadig holder hænderne åbne og trække polerne bag dem, instruere deltageren til at begynde at gå hurtigere. Spørg deltagerne at visualisere bringe deres hånd op, som om de er ved at ryste nogens hånd.
      BEMÆRK: På denne fase, forklarer, at målet er at fremme den naturlige gensidige og rytmiske handlinger i arme og ben under gang.
    4. Endelig,som armen svinger fremad, har deltageren forsigtigt fat i håndtaget og anvende en kraft mod jorden. Med hver arm swing, instruere den enkelte til lidt løfte polerne fra jorden og fast plante dem med hver efterfølgende skridt.
      BEMÆRK: I denne fase, forklarer, at den påførte kraft hjælpemidler i progression af gangart og giver modstand mod overkroppen muskulatur.

3. Dataindsamling og Testing Protocol

  1. Ved hjælp af en standard målebånd, vægt skala, og caliper, tage deltagerens antropometriske målinger, herunder højde, vægt, inter-ASIS afstand, venstre og højre benlængder, knæ bredder, ankel bredder, skulder forskydninger, albue bredder, håndled bredder, og hånd tykkelser.
    1. Brug af et målebånd, måle hvert ben længde som afstanden fra den forreste superior spina iliaca (ASIS) til centrum af den mediale malleolus samt afstanden mellem venstre og højre ASIS (dvs. </ Em> inter-ASIS afstand).
      1. Dernæst måle bredderne af hvert fælles anvendelse af en skydelære ved at finde afstanden mellem knoglefremspring (f.eks condyler) af hver samling. Endelig måle højde og vægt af deltageren ved hjælp af en standard målebånd og skala, hhv.
  2. For at vurdere gangart mønstre (f.eks rumlige-tidsmæssige foranstaltninger) og postural tilpasning over en længere periode, skal du bruge et accelerometry system til indsamling af data i løbet af 6 minutters gangtest (6MWT), som er en gyldig og relevante test i vurderingen af ældre voksen fysisk udholdenhed 13.
    1. For accelerometry system sikre, at det består af mindst 6 sensorer, hver med accelerometre og gyroskoper inkorporeret i dem for at måle både accelerationen (g) og vinkelhastighed (grader / sek) af hvert specifikt organ segment.
      1. Forud for placering på deltageren, at alle sensorer are forsvarligt forankret til systemets dockingstationen for at synkronisere dem og kalibrere systemet, og i sidste ende relæ præcise data målinger 14.
    2. Fastgør sensorer med justerbare krog og løkke stropper, fastgøre sensorerne til håndled, ankler, lumbal (L5) og krop og samle på en sampling rate på minimum 100 Hz.
      1. Når du placerer sensorerne, sikre, at de er orienteret i henhold til retningslinjerne for systemet. Placer ankel sensorer anteriort. Placer håndleddet sensorerne posteriort (når i anatomisk position). Placer stammen sensoren på toppen af ​​brystbenet, og placer L5 sensoren direkte på L5 ryghvirvler.
        BEMÆRK: kinematisk data overføres trådløst fra disse sensorer til et adgangspunkt, som bruges til præcist at tiden, hvor afsendelse af de synkroniserede data.
    3. Monter deltageren med de 6 sensorer og bede dem om at udføre to forsøg med 6MWT, én med polakker og one uden. Tilfældigt tildele disse to forsøg til at kontrollere for orden effekt.
    4. Instruer deltageren til at gå frem og tilbage langs en 25 m gangbro på en selvvalgt hastighed for 6MWT, både med og uden poler. På dette tidspunkt, skal du klikke på 'Start' for at begynde dataindsamlingen med accelerometry systemet.
      BEMÆRK: Under pole forsøg give yderligere vejledning til deltageren til at gennemføre deres poling instruktion.
  3. Endelig vurderer korte varighed gangart begivenheder ved hjælp af en 3-dimensional motion capture-system indsamling til mindst 100 Hz, med to kraft plader indlejret i vejen. Synkroniser kraften platforme med motion capture-system, sikrer, at kraften platforme nulstilles for at forhindre støj i data, og sikre, at de indsamler på en tilstrækkelig sampling rate, for eksempel 1000 Hz.
    1. Synkroniser kraften plader til motion capture-system ved først at forbinde dem til computeren via ledningerne giverd fra selskabet. For det andet, direkte i motion capture systemsoftware, er det bydende nødvendigt at "tilføje" kraften plader til fange volumen ved at indtaste dimensioner, følsomheder, prøveudtagning satser, og alle andre nødvendige oplysninger for systemet.
    2. Sørg for, at kraften pladerne er blevet "nulstillet". Gør dette i to trin: 1) Højreklik på hver kraft plade i softwaren og vælg 'Zero kraft plade' og 2) tryk på "nul", der er direkte på datafangst kasse med kraften plader.
      BEMÆRK: Sørg for, at motion capture system opsamler realtidsinformation fra både venstre og højre ben fra fod strejker på hver kraft platform og giver mulighed for rumlig-temporale, kinematisk, og kinetisk analyse.
  4. Gennemfør en dynamisk kalibrering af systemet (formål at definere erobringen volumen, der skal bruges under dataindsamlingen). For at gøre dette, bølge en 3-markør tryllestav på en kontrolleret måde gennem Capture plads. Udfør derefter en statisk kalibrering af systemet for at sætte den globale koordinatsystem (dvs. referencepunkt på 0, 0, 0 (x, y, z) ved at placere en 4-markør L-frame på det angivne referencepunkt og vælg 'Set Volume »inden for computersoftware.
    BEMÆRK: Den dynamiske kalibrering senere hjælper med genopbygningen af ​​den 3-dimensionelle position 39 reflekterende markører anvendes til denne model.
    1. Monter deltageren med de 39 reflekterende markører, knytter dem ved hjælp af dobbeltklæbende tape og placere dem på bestemte anatomiske kendetegn, herunder: sekund metatarsaler, lateral malleolien, calcanei, venstre og højre midt-skaft, laterale femurkondyler, venstre og højre midt på låret , ASIS, PSIS, T10, C7, højre back, kravebenet, brystbenet, acromion processer, venstre og højre midt humerus, laterale epicondyles, venstre og højre midt underarm, mediale og laterale håndled, anden metacarpals, anterior-lateral hoved, og posterior-laterale hoved.
    2. Instruer deltageren derefterudføre 6 forsøg med en 5 m gåtur gennem systemer capture volumen, tre med pæle og tre uden. Tilfældigt tildele disse forsøg til kontrol for orden og tilvejebringe den samme instruktion som pr 6MWT.

4. Data og statistisk analyse 14

  1. Under analyse af 6MWT, fjerne alle vender under retssagen for at redegøre for strengt steady state gå Efter fjernelse af sving, bruge systemet software til at udtrække de rumlige-tidsmæssige foranstaltninger, trunk vifte af bevægelse (ROM) i alle steder, og trunk hastigheder i alle planer.
    BEMÆRK: Dette sker automatisk i løbet af denne protokol gennem algoritmer, der anvendes af systemet selv 14. De trin at udtrække de nødvendige afhængige variabler i dette system er anført nedenfor.
    1. Brug af accelerometry systemsoftware, først klikke på 'Overvåg data ", vælge de relevante tidsstemplede forsøg, der er blevet indsamlet, højreklikke på stIALS, og vælg 'Konverter til CSV ". Efter at gøre dette ved at åbne CSV-filen, og sikre, at data fra alle 6 sensorer er blevet eksporteret til yderligere analyse.
    2. Dernæst skal du vælge forsøget igen og klik på 'Eksporter til PDF ". Overhold systemet generere en PDF-rapport med en række variable. Herfra udtrække variabler, der ønskes for undersøgelsen, i dette tilfælde, rumlige-tidsmæssige og kinematiske foranstaltninger.
  2. For tre-dimensionelle motion capture, filtrere alle forsøg ved hjælp af en fjerde ordre nul forsinkelse Butterworth filter til analoge enheder med en cut-off frekvens på 10 Hz og en Woltring filter for markøren baner med en 15 mm MSE forudsagt værdi. For at gøre dette, fastgøre 'Butterworth og Woltring' filtreringsmuligheder til operationer pipeline i systemet software, skal du vælge de førnævnte cut-off frekvenser og MSE-værdier, og klik på 'Kør'.
    1. Føj en "Eksporter til ASCII-fil" operation til operationer pipeline indensystemet og vælg 'Kør'. Gem den nyligt eksporterede ASCII (regneark) regneark til computeren.
    2. Åbn de eksporterede ASCII filer og inden for hver fil, find de effekter og øjeblikke af kraft (dvs. kinetik) for hver af de nedre ekstremiteter leddene, herunder ankel, knæ, og hofte.
      BEMÆRK: Brug af minimum og maksimum funktioner i regnearket, beregne de øvre og nedre toppe svarende til de forskellige faser i en enkelt gangart cyklus (f.eks A1, K1, H1, etc.) som skitseret af Winter 14.
    3. Dernæst udtrække de rumlige-tidsmæssige foranstaltninger ved hjælp af den specifikke system software, som i dette tilfælde, beregnes automatisk gennem systemet algoritmer og fra antropometriske målinger. For at udtrække de specifikke variabler, først importere den ønskede retssagen i systemet software, skal du vælge "Events", og klik på den ønskede variabel for at opnå den variable gennemsnit fra hvert forsøg.
  3. Lastly, ved hjælp af ASCII-filer, lokalisere baner for C7 markøren samt de sakrale / bækken markører. Ved hjælp af disse baner, beregne postural tilpasning som forskellen mellem disse markører og baner i både den mediale-laterale og anterior-posterior retninger.
  4. Åbn statistisk software og importere den specifikke retssag. Først ved hjælp af Shapiro-Wilks test for normalitet, sikre, om data er normalfordelt.
    1. For at sammenligne med og uden pæle, brug parrede t-tests, når data er normalfordelt og Wilcoxon Signed Rank Tests når skævt. Brug Holm-Sidak flere parvise sammenligning procedurer, når det er nødvendigt. Signifikansniveau er sat til p <0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Spatial-Temporal gangparametre

Når du går med stave til stavgang og vurderes ved hjælp af motion capture og kraft plader, skridtlængde (p <0,01), dobbelt støtte tid (p <0,001), og en enkelt støtte tid (p <0,001) er alle betydeligt længere sammenlignet med at gå uden poler . Desuden gangart hastighed (p <0,05) er signifikant langsommere og kadence (p <0,001), er betydeligt mindre med poler i forhold til uden i ældre voksne. Endvidere ved undersøgelsen gangart over en længere varighed tur med 6MWT og bruge accelerometry, er lignende resultater noteret med en længere skridtlængde (p <0,001) og dobbelt støtte tid (p <0,001), samt et betydeligt langsommere gangart hastighed (p <0,001) og mindre kadence (p <0,001) (tabel 1).

Lavere ende Fælles Kinetic Analysis </ P>

Kinetic foranstaltninger udelukkende bedømmes ved hjælp 3-dimensionel motion capture.

Hip Joint

Ved brug poler, er betydeligt mindre hip kraftproduktion ses på hælen kontakt (H1) (p <0,05) og på præ-swing (H3) (p <0,01) sammenlignet med walking uden poler (Figur 1). Samtidig med disse reduktioner i hip elproduktion, det øjeblik af kraft, mens du går med poler er væsentligt mindre både hæl kontakt (p <0,05) og pre-swing (p <0,05) sammenlignet med uden poler.

Knee Power Generation / Absorption

Ved brug poler, er betydeligt mindre knæ effektabsorption ses på hælen kontakt (K1) (p <0,05), ved præ-swing (K3) (p <0,001), og ved terminal swing (K4) (p <0,001) sammenlignet med walking uden poler (figur 2). Derudover, med pæle betydeligt mindre kraftmomenter findes ved hælen kontakt (p <0,001) og ved terminal swing (p <0,001) og signifikant større kraftmomenter medio holdning (p <0,01) sammenlignet med uden poler.

Ankel Power Generation / Absorption

Der er ingen signifikant effekt eller kraftmoment forskelle på ankelleddet på hver hæl kontakt (A1) eller tå-off (A2).

Postural Analyse

Der er ingen signifikante forskelle i bagagerummet vifte af bevægelse, når du bruger accelerometry i nogen af de tre fly af bevægelse (dvs. frontal, sagittal, og vandret) eller med motion capture i den frontale og sagittale planer.

Resultaterne findes i denne forskning er sammenfaldende med tidligere forskning om samme emne ved hjælp af lignende motion capture-systemer. Disse resultater viser, at denne teknik og brug af både motion capture og accelerometry kan være almindeligt egnet i vurderingen af ​​gangart og kropsholdning.

figur 1
Figur 1:. Peak hofte magt over en enkelt gangart cyklus Dette tal repræsenterer et typisk hip magt profil i watt per kilogram kropsvægt over en enkelt gangart cyklus (dvs. hæl strejke på den ene fod til den næste hæl strejke i samme fod) til sammenligne med poler (rød) til uden poler (blå). Pilene på H1, H2, og H3 faserne er tegn på ændringer i elproduktion / absorption i sammenligning med pæle til uden poler, med asterisk angiver en signifikant forskel mellem two. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2:. Peak knæ magt over en enkelt gangart cyklus Dette tal repræsenterer et typisk knæ magt profil i watt per kilogram kropsvægt over en enkelt gangart cyklus (dvs. hæl strejke på den ene fod til den næste helvede strejke i samme fod) til sammenligne med poler (rød) til uden poler (blå). Pilene på K1, K2, K3, og K4 faserne er tegn på ændringer i elproduktion / absorption i sammenligning med pæle til uden poler, med asterisk angiver en signifikant forskel mellem de to. Klik her for at se en større udgave af dette tal.

VICON APDM med polakker Uden polakker med polakker Uden polakker effektmål Middelværdi ± standardafvigelse Stride Længde (m) 1,39 ± 0,19 1,31 ± 0,21 † 1,47 ± 0,11 1,42 ± 0,11 † Bevægelse Hastighed (m / sek) 1,08 ± 0,23 1.18 ± 0.20 * 1,25 ± 0,17 1,39 ± 0,14 † Cadence (trin / min) 93,07 ± 10,90 108,78 ± 11,26 † 101,92 ± 12,17 117,82 ± 9.74 † Dobbelt Support (sek) 0,34 ± 0,06 0,28 ± 0,06 † 0,28 ± 0,07 0,22 ± 0,06 † Single Support (sek) 0,48 ± 0,05 0,41 ± 0,04 † --- ---

Tabel 1:. Rumlig-tidsmæssige midler og standardafvigelse for både data indsamlingssystemer Denne tabel repræsenterer de forskellige rumlige-tidsmæssige foranstaltninger opnået fra både accelerometry og motion capture-systemer. Både kors og asterisk udgør en betydelig forskel mellem med poler og uden poler for hver respektive system med kors specifikt repræsenterer signifikant forskel på p <0,01 og asterisk repræsenterer en signifikant forskel ved p <0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Vigtigheden af ​​at opretholde sammenhængen i form af pole anvendelse er afgørende inden for denne protokol. Især nødvendige skridt til korrekt poling teknik samt ordentlig pole oprettet er vigtigt at bevare sammenhængen på tværs af forskellige undersøgelser. Derfor retningslinjer og instrukser fra en bestemt stavgang organisation skal overholdes for protokoller såsom dette. Derudover og især når du bruger accelerometry, brug af en fuld organ sæt tri-axial skærme er vigtigt at få en fuldstændig forståelse af fagets hele kroppen bevægelse (f.eks gangart og kropsholdning), herunder acceleration og rotation af hver enkelt bestemt krop segment. Et sådant system kan og bør primært anvendes i tilfælde som pr denne protokol, anvendelse af en relativt lang passage (f.eks 25 m) for at tage højde for lang varighed begivenheder samt minimere antallet af vindinger at udgøre primært steady state walking. Dette kan være særlig important ved brug af validerede gangart test såsom 6MWT 13 inden både kliniske og forskningsmæssige indstillinger.

Endvidere har motion capture systemer blevet rapporteret som passende udstyr i at studere kortvarige begivenheder som enkelt gangart cyklus 16 og bør anvendes som sådan, som det er tilfældet med den anden del af denne protokol. For at sikre nøjagtigheden af ​​systemet, er det bydende nødvendigt at gennemføre behørige statiske og dynamiske kalibreringer af systemet for at indstille capture volumen og endnu vigtigere den globale koordinatsystem kræves til 3-dimensional rekonstruktion af de reflekterende markører. For at vurdere både gangart samt postural tilpasning, en fuld legeme markør sæt (f.eks Plug-in Gait model) er nødvendig, da holdninger og forskydninger af hoften (PSIS og sakrale) og spinal (C7) markører er kritiske i analyse og måling af stammen vifte af bevægelse (rOM) i anterior-posterior (AP) og mediale-laterale (ML) retninger. og lastly bør tvinger pladerne integreret med systemet indsamle ved en tilstrækkelig prøveudtagning for eksempel 1.000 Hz fra denne protokol. Sampling rate kan ændres fra undersøgelse til undersøgelse, dog skal forskerne være sikker på ikke at krænke Sampling Sætning, der hedder "skal der tages prøver signalet med en hyppighed på mindst dobbelt så høj som den højeste frekvens til stede i selve signalet" 17.

Afhængig af udstyr tilgængelighed inden forskellig laboratorium indstilling, diverse accelerometry systemer og motion capture-systemer kan anvendes, forudsat at de giver mulighed for tilslutning til de kritiske trin i denne protokol. For eksempel, hvis ikke i stand til at bruge en treakset monitorsystem, der har både accelerations- og gyroskop aflæsninger eller hvis laboratoriet er plads nok til at optage en lang passage, kan brug af dette system ikke være helt tilstrækkelig til vurdering af ens gangart og kropsholdning . Tilsvarende med motion capture systemer, udnyttelse af enlavere-body model for hver deltager er tilstrækkelig i vurderingen af ​​forskellige gangart egenskaber, ville imidlertid lavere-body modeller ikke hensigtsmæssigt at vurdere postural tilpasning som nogle af de nødvendige hofte og spinal markører kan mangle at beregne trunk ROM. Også, hvis du bruger denne protokol til at undersøge specifikke forhold (f.eks knæ slidgigt eller ACL skade), brug af andre eller modificerede markør sæt som der bruges af Ali, Rouhi, og Robertson 18 kan bruges til at skabe en mere komplet vurdering af knæet for sådanne betingelser. Derudover, som denne undersøgelse er fokuseret på ældre voksne, kan protokollen drage fordel af tilsætning af en kontrolgruppe til sammenligningsformål, men dette er meget afhængig af de populationer for hver enkelt undersøgelse. Afhængigt af befolkningen, kan en kontrolgruppe (f.eks unge voksne) bidrager til yderligere at forstå, hvordan gangart og postural alignment ændringer, både med og uden anvendelse af nordiske poler. Også,til bedre at forstå den rolle, polerne selv spille under gang, kunne anvendelsen af ​​strain gauges inkorporeres. Efter en teknik tidligere anvendt på raske, unge voksne af Jensen og kolleger 9, kunne placering af en strain gauge på hver af polerne bidrage til vurderingen af kinetiske gait målinger. Og endelig, efter en teknik ansat af Shim og hans kolleger 8, ved hjælp af elektromyografi (EMG) med denne protokol kan hjælpe med at forstå de specifikke muskel aktivering mønstre af både den øvre og nedre ekstremiteter under stavgang.

Originaliteten af ​​denne protokol ligger i det faktum, at det giver den retningslinje for state of the art gangart analyser i to meget forskellige opstillinger. Derfor giver det rationelle og levedygtige muligheder for forskere og klinikere til at vælge imellem, når der træffes beslutning om den protokol, der vil tjene bedst formålet med deres analyse. For at gentage, med den 3-dimensionelle motion capture-system,målet er at studere kortvarige begivenheder som det er tilfældet med en enkelt gang cyklussen, mens accelerometer systemer anvendes i dette tilfælde at studere gangart som helhed over en længere tidsperiode. Forskellige 3-dimensionel motion capture systemer samt videokameraer, alle med kraft plader integreret i dem har været almindeligt anvendt i vurderingen af stavgang gait 3. - 6.. Stief et al. 6, skal en 6-kamera system til indsamling 5 poling og 5 ikke-poling forsøg med henblik på at måle kinematik (dvs. ROM) og kinetik (dvs. øjeblikke af force) om hofte, knæ og ankelled. Tilsvarende blev en 10-kamera, der anvendes af Koizumi et al. 4 med to force plader inkorporeret i det for at opnå kinetiske målinger fra 10 stavgang forsøg for endeligt at beregne forskydningskræfter og trykkræfter af de nedre ekstremiteter leddene og lændehvirvelsøjlen. Endvidere Hansen et al. 5 anvendte en 5-camæra digital video system til registrering bevægelser, igen med to force platforme indlejret i passage for at kvantificere kinetiske variabler, herunder: trykkræfter, forskydningskræfter, malet reaktionsstyrker, og øjeblikke af kraft. Eksisterende metoder fundamentalt pege på brugen af ​​motion capture-systemer så bredt accepteret og stort set passende for en præcis og effektiv måling af en persons gangart mønstre, omend korte varighed begivenheder.

I modsætning til ensartethed i motion capture, alternative metoder, såsom den, der anvendes af Hagen et al. 7 er til tider været ansat. I denne særlige undersøgelse er electrogoniometry og tvinge plader anvendes til at evaluere de rumlige-tidsmæssige foranstaltninger (f.eks skridtlængde), lavere ekstremitet ROM og kinetik, specielt den lodrette kraft. De også bruge en accelerometry systemet, men det er en uniaksial skærm, der kun blev placeret på den højre radiale side af håndleddet for at måle wrIST acceleration og medvirke til estimering af stød til kroppen. Beyond Hagen et al. 7 i de seneste år, stavgang gangart har virkelig endnu ikke undersøgt under anvendelse accelerometry. Og videre endnu, forskning har endnu til at studere længere varighed gangart begivenheder såsom med 6MWT. Ligesom motion capture er almindeligt brugt til korte varighed begivenheder, bør accelerometry blevet mere af et dagligt syn i ganganalyse, navnlig i en længerevarende periode. Hvis brug af accelerometry er mere bredt anerkendt og værdsat i denne henseende, kan det give mulighed for en mere repræsentativ evaluering af gangart, da det udføres på daglig basis.

Når protokollen er perfektioneret, vil ved hjælp af både accelerometry og motion capture for nordisk poling ganganalyse med til at skabe en vurdering af gangart i sin helhed, som kunne være repræsentative for både korte ryk Walking samt længere. Desuden kan sådanne teknikker anvendes med specifikke befolkningsgrupper (f.eks Parkinsom sygdom) at få en bedre forståelse af, hvordan stavgang stave kan påvirke ikke kun en enkelt skridt, men også få en bedre repræsentation af deres gangart fra gentagne fremskridt. Også, hvis de er tilgængelige i klinisk praksis, kan klinikere kunne bruge accelerometry til mere præcist at måle en patients gangart under klinisk vurdering. Sådanne systemer er særligt brugervenligt og forenkle indsamling og analyse af data. Endelig ser på effekten af ​​en stavgang indgriben kan være hensigtsmæssigt at falde sammen med denne protokol. Det er muligt, at lære den poling teknik og derefter øjeblikkeligt udfører laboratorieundersøgelser må ikke medføre en helt nøjagtig vurdering. I stedet øve med polerne i en periode (fx 8 uger), kan give en bedre vurdering af effekten af de nordiske poler på gangart og kropsholdning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Dette arbejde er finansieret delvist af Nordixx Canada, skaberne af de Walking stave, der anvendes i denne 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).
Underbygger Passende Motion Capture teknikker til vurdering af Nordic Walking Bevægelse og Posture i ældre voksne
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter