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Behavior

高齢者でノルディックウォーキング歩行や姿勢の評価のための適切なモーションキャプチャ技術を実証

doi: 10.3791/53926 Published: May 12, 2016

Summary

目的は、ノルディックウォーキングの歩行と姿勢分析のためのデータ収集技術の最適な使用を実証することでした。加速度計は、6分間歩行テストのような長い期間の分析( すなわち繰り返しサイクル)のために使用されるべきである一方で、三次元モーションキャプチャは、短時間の分析( すなわち、単一歩行サイクル)の間に使用されるべきです。

Abstract

ノルディックウォーキング(NW)は、近年では、運動の安全かつ簡単な形になっており、この歩行パターンを研究中で、様々なデータ収集技術は、陽性と陰性とのそれぞれを使用されています。目的は、高齢者の歩行姿勢にNWの効果を決定するために、両方の短期および長期分析における異なるデータ収集システムの最適な使用を決定することでした。 NWと通常の歩行時の歩行や姿勢は、17の健康な高齢者(69±7.3歳)で評価しました。参加者は、6分間歩行試験(6MWT)の2件の試験(極(WP)との1と極(NP)なし1)と5メートル徒歩(3 WPと3 NP)の6件の試験を行いました。動きは、空間 - 時間、運動学、および動力学的パラメータを定量化するために、二つのシステム、6センサー加速度計システム及び8-カメラ3次元モーションキャプチャシステムを用いて記録しました。

両方のシステムでは、参加者が増加した歩幅とダブルサポートとdecreasを実証しましたNPと比較して、ED歩行速度、ケイデンスWP(P <0.05)。また、モーションキャプチャで、より大きな単一の支持時間WP(P <0.05)が見出されました。 3-Dのキャプチャでは、より小さなヒップ発電および力のモーメントは1にわたって評価NPに比べ踵接地と踵接地、事前にスイングし、端末スイングWPでのプリスイングだけでなく、より小さな膝電力吸収で発見されましたサイクル(P <0.05)。また、WPは歩行周期(P <0.05)の中期スタンスで踵接地とより大きなモーメントとともに、端末スイング時の力の小さい瞬間をもたらしました。変更は、姿勢が見つかりませんでした。

NWは、高齢者における正常な歩行パターンを促進するために適切であるように思われます。加速度計システムは、主に、6MWT時などに、より長い期間の分析を必要とするインスタンスに採用されるべきである一方で、三次元モーションキャプチャは、主に、短時間の歩行分析( すなわち、単一歩行サイクル)の間に使用されるべきです。

Introduction

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ノルディックウォーキング(NW)は、特別に設計された極1を使用してフィットネスウォーキングの簡単かつ安全な形とみなされています。極が姿勢を改善し、下肢の関節のストレスを低減し、安定性を追加して提供することが示唆されます。しかし、限られたまたは矛盾する証拠は、関節荷重と姿勢のアライメントに関して存在します。一方、Schwameder 2、ウィルソン 3、および小泉動対策および/ ​​またはそのポールウォーキング研究と地面反、圧縮、および剪断力の減少で4レポートの改善。一方、ブレーキ/推進力と力のモーメントの観点から動対策と増加し、関節の負荷を減少はハンセン 5、Stief 6、及びハーゲンによって報告されている。7一方、ポールウォーキング。さらに、改良された姿勢のアライメントのクレームはentirelを行っているように見えますここまでの科学的研究によってサポートされていないのy。

歩行パターン、さまざまな方法や機器で見つかった矛盾する結果と同様に、同様の研究のこの行に使用されています。いくつかの研究は十分に歩行を評価するために、すべてのシステムに組み込まれたフォースプレートを用いて3次元モーションキャプチャシステム4,6およびディジタルビデオカメラ2,5を 、使用しています。さらに一方で、他の研究はelectrogoniometry 7、(EMG)8の使用を含む北欧のポーリング歩行を評価する他の手段を採用しており、ひずみゲージは、極2,9に取り付けられました。このプロトコルで利用される技術では、それは、短期間かつ単一の歩容周期に、より焦点を当ててきた代替技術の上に個々の北欧ポーリング歩容のより適切な表現( すなわち繰り返し歩容周期)を実証することができるという特定の利点を提供します。また、この方法は使用しています加速度計は、この点にまばらにノルディックウォーキング研究で使用されている有効なツール。特に短期および長期の歩行のために、このプロトコルで概説したように、個々の研究プロジェクトの目的によっては、このプロトコルの適用は、状況に適切であり得ます。時空( 例えば歩幅、歩行速度、 )、動(運動の例えば範囲)、および運動を( 例えば力:モーションキャプチャと加速度計の両方を含む歩行特性の多様性を得るのに適していることに注意することが重要です、電力出力、 など )のパラメータ。

そして、機器のこれらのさまざまな部分の使用にもかかわらず、唯一の短時間の歩行事象( すなわち、単一歩行周期)は最高の長い持続時間の歩行( すなわち繰り返し歩容周期)を評価する点で質問を残して、評価されています。したがって、この技術の開発と利用のための理論的根拠は、私に基づいています北欧のポーリング歩容の全体像を形作るのmportance。

この研究の目的は、二倍でした。まず、主な目標は、短期および長期の両方の期間にわたって歩行姿勢の評価の両方の加速度計システム及び3次元モーションキャプチャシステムを使用することを決定し、実証することです。第二に、目標は、時間的・空間的および動力学的対策だけでなく、高齢者の姿勢のアライメントを含め歩行パターンに関するノルディックウォーキングポールの全体的な効果を決定することです。現在までに、最小限の研究は、高齢者NWに焦点を当てていると発表されているもので、関数( すなわち強さ、バランス、柔軟性が)主要アウトカム変数を表現しています。そのため、測定可能な歩行変数にポールを歩くの役割をに関する知識が必要とされ、私たちの年齢として極は私たちの歩行パターンに再生することができますどのように洞察力を提供することができます。

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Protocol

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この研究は、オタワ大学の研究倫理委員会のガイドラインに従って行われました。

1.スクリーニング手順

  1. アクティブ、地域在住高齢者のグループを募集するために、コミュニティセンターや公共施設でのローカルエリアを歩いグループとポストの募集ポスターにサイドショーのプレゼンテーションを提供します。
  2. 初診時には、まず、参加者を迎える実験室にそれらを導入し、それらを適切な服装( すなわちショートパンツ、Tシャツ、ランニングシューズ)に変更する時間を提供します。準備ができたら、書面によるインフォームドコンセントを得る、綿密な研究の説明と、各参加者を提供し、様々なアンケートを用いた研究の適格性のために、各個人をスクリーニングします。
    注:選択基準が含まれています:年齢の55から80年、ノルディックウォーキング(NW)、ノー神経学的状態、無認知機能障害、無心臓の状態、ない以前の傷害または手術に影響歩行および上部に初心者四肢の動き、そして自力歩行能力。
    1. 参加者は、年齢を確認するために、一般的な健康と身体活動アンケートと身体活動の準備アンケート(PAR-Q)を完成持って、活動レベル、既存の神経学的状態、および簡単に心臓の健康状態を評価します。
    2. 次に、彼らは(アッシュバーンから適応。10)自己申告姿勢の安定性を完了し、アンケートに落ちる該当する場合は、秋の有病率を決定する必要があります。最後に、30のうち26の最小スコアを構成する、軽度認知障害11を制御するために、各被験者にモントリオール認知評価(MOCA)を完成。

2.ポールセットアップとノルディックウォーキング指導

  1. 極のセットで、各参加者を提供し、その高さを基準に最適な長さに極を調整する方法でそれらを指示します。調整は約6に対応していることを確認します個人の身長の5%。
    1. ポール調整に関する次の命令で、各参加者を提供します。 、背の高いスタンド、参加者に依頼する参加者はつま先の前でポールチップを置く必要があり、次の身体に肘と前腕を配置するために、参加者に指示し、肘はおおよそ90°をなすようにポールを長くするために、参加者に依頼体の横の角度。最後に、安全に後方極と角度ブートのヒントを締めます。
  2. 参加者に処理する情報量を最小化し、技術12の完全な理解を確実にするために、以下の4つの基本的な手順を指示します。命令と技術のその後の練習のために約30分を充てます。
    注:ノルディックウォーキングの命令は、認定ノルディックポールウォーキングインストラクターによって与えられることになっています。
    1. リストストラップを固定する前に、腰の後ろに、その極を配置するために、参加者に指示し、堂々と立つ。背が高く、肩の力を抜き、その胸に立つよう、参加者に依頼します。
      注:これはノルディックウォーキングのために必要な直立体の姿勢の理解を得るために行われている参加者に説明してください。
    2. 各参加者はリストストラップを固定している、その背後にあるポール先端を配置し、その両側に自分の腕をリラックス。 ( すなわち 、ハンドルをつかんではない)オープン手を維持しながら、約100メートルのための最小限の腕の振りで歩い開始する対象を指示します。
      注:この段階では、極は単に参加者の後ろに末尾されています。
    3. まだ開いて手を維持し、その背後に極をドラッグしながら、より速く歩い開始する参加者に指示します。彼らが誰かの手を振るしようとしているかのように手を育てる可視化するために、参加者を確認して下さい。
      注:この段階では、目標は、歩行時の腕と脚の自然逆数とリズ​​ミカルなアクションを促進することであることを説明します。
    4. 最後に、アームが前方に揺動するように、参加者は静かにハンドルをつかみ、地面に力を適用しています。各腕の振りで、個人が少し地面からポールを持ち上げ、しっかりとその後の各ストライドでそれらを植えるように指示。
      注:この段階では、歩行の進行におけるその印加力補助を説明し、上半身の筋肉組織への耐性を提供します。

3.データ収集および試験プロトコル

  1. 標準巻尺、体重計、およびキャリパーを使用して、参加者の身体測定値を取り、身長、体重、間ASIS距離、左右の脚の長さ、膝の幅、足首幅、肩のオフセット、肘幅、手首幅を含む、および手の厚さ。
    1. 巻尺を使用して、内果の中心地としてだけでなく、左と右のASIS( すなわちとの間の距離に前部-腸骨棘(ASIS)からの距離が各脚の長さを測定</ em>の間ASIS距離)。
      1. 次に、各関節の骨の隆起( 例えば 、顆)の間の距離を求めることにより、キャリパーを使用して、各関節の幅を測定します。最後に、それぞれ、標準巻尺やスケールを使用して参加者の身長と体重を測定します。
  2. 長期間にわたって歩行パターン( 例えば 、空間的・時間的対策)および姿勢のアライメントを評価するために、評価に有効かつ適切なテストで6分ウォークテスト(6MWT)、中にデータ収集のために加速度測定システムを使用高齢者の物理的な持久力13。
    1. 加速度計システムの場合、それは、少なくとも6センサ、加速度(G)及びそれぞれの特定の身体セグメントの角速度(度/秒)の両方を測定するために、それらに組み込まれた加速度計とジャイロスコープとのそれぞれで構成されていることを確認します。
      1. 参加者に配置する前に、すべてのセンサがアーカンソーことを確認してくださいEが確実にそれらを同期させ、システムを較正し、最終的に正確なデータ測定値14を中継するために、システムのドッキングステーションにドッキングされました。
    2. 調整可能なフックとループストラップを使用してセンサーを取り付け、手首、足首、腰椎(L5)とトランクにセンサーを固定し、100ヘルツの最小のサンプリングレートで収集します。
      1. センサーを配置するとき、それらはシステムのガイドラインに従って配向していることを確認してください。前方足首センサーを配置します。 (時解剖学的位置での)後方手首センサを配置します。胸骨の上のトランクセンサーを置き、L5椎骨に直接L5センサーを配置します。
        注:キネマティックデータは、無線で正確に時間同期されたデータの送信をするために使用されるアクセスポイント、これらのセンサから送信されます。
    3. 6センサーで参加者を取り付け、6MWTの2回の試行を実行するよう依頼し、極とOとの1なしね。ランダム順序効果を制御するために、これら2つの試験を割り当てます。
    4. とと極なしの両方のために、6MWTのための自己選択した速度で前後に25メートルの歩道に沿って歩いて参加者に指示します。このとき、加速度計システムとデータ収集を開始するには、「開始」をクリックしてください。
      注:ポール試験中に、そのポーリング命令を実装するために参加者に更なる指示を提供します。
  3. 最後に、経路に内蔵された2つの力のプレートで100ヘルツの最低で収集3次元モーションキャプチャシステムを用いて、短時間の歩行事象を評価します。モーションキャプチャシステムとの力のプラットフォームを同期、力のプラットフォームは、データのノイズを防止するためにゼロにされていることを確認し、それらは例えば千ヘルツのために、十分なサンプリングレートで収集していることを確認してください。
    1. 最初の提供の配線を介してコンピュータにそれらを接続することにより、モーションキャプチャシステムに力プレートを同期させます会社からD。第二に、直接、モーションキャプチャシステムソフトウェア内には、キャプチャ寸法を入力することにより、ボリューム、感度、サンプリングレート、およびシステムのための任意の他の必要な情報に力プレートを「追加」することが不可欠です。
    2. フォースプレートは「ゼロ化」されていることを確認してください。二段階でこれを行う:1)適切なソフトウェア内の各フォースプレート上でクリックして、「ゼロフォースプレート」を選択し、2)力板のデータ収集ボックスに直接である「ゼロ」ボタンを押してください。
      注:モーションキャプチャシステムは、各力のプラットフォーム上での足のストライキから、左右の足の両方からの情報をリアルタイムに収集し、空間的、時間的、運動学的、および動力学的分析を可能にすることを確認してください。
  4. (データ収集中に使用するキャプチャボリュームを定義することを目的とした)システムの動的なキャリブレーションを完了します。これを行うには、CAPTURを介して制御された方法で3-マーカー杖を振りますEスペース。基準点を指定し、選択し「設定した音量で4マーカーLフレームを配置することによって、0、0、0(X、Y、Zのグローバル座標系を設定するために、システムの静的キャリブレーションを実行する( すなわち、基準点)コンピュータ・ソフトウェア内で '。
    注:動的なキャリブレーションは、後に、このモデルのために使用される39の反射マーカの3次元位置の復興を支援します。
    1. 第二の中足骨、横malleolusの複数形、踵骨、左と右ミッドシャンク、半ば腿左右の外側大腿顆、:39反射マーカー、両面テープを使用してそれらを取り付け、などの特定の解剖学的ランドマークにそれらを置くことで参加者を合わせます、ASIS、PSIS、T10、C7、すぐに戻って、鎖骨、胸骨、肩峰プロセスは、左右の半ば上腕骨、横上顆、左右の半ば前腕、内側および外側の手首、第二中手骨、前 - 外側頭、および後部側方ヘッド。
    2. その後、参加者への指示せず、システムのキャプチャボリュームを通じて極の3と3を5メートル徒歩の6件の試験を行います。ランダム順序効果のための制御にこれらの試験を割り当て、6MWTごとに同じ命令を提供します。

4.データと統計解析14

  1. 6MWTの分析の間に、ターンを除去した後、厳密定常歩行を考慮するために、試験中にすべてのターンを削除し、すべての場所で​​時空対策、運動のトランク範囲(ROM)を抽出するシステムソフトウェアを使用し、全ての面でのトランク速度。
    注:これは、システム自体14によって使用されるアルゴリズムを介して、このプロトコルの間に自動的に行われます。このシステム内の必要な従属変数を抽出するための手順は以下のとおりです。
    1. 最初に収集された適切な時間スタンプ付きトライアルを選択し、「モニタデータ」をクリックして、加速度計のシステムソフトウェアを使用して、右のtrをクリックしてくださいIALS、および「CSVに変換」を選択します。これを実行した後、CSVファイルを開き、すべての6センサからのデータは、さらなる分析のためにエクスポートされていることを確認してください。
    2. 次に、再び裁判を選択し、「PDFにエクスポート」をクリックします。変数の数とPDFレポートを生成するシステムを観察します。ここからは、研究のために望まれている変数、この場合には、時空間的および運動学的措置を抽出します。
  2. 3次元モーションキャプチャのために、15ミリメートルMSEとマーカの軌跡のための10ヘルツと同様にWoltringフィルタのカットオフ周波数を持つアナログデバイス用の四次ゼロ遅れバターワースフィルタを用いたフィルタすべての試験は値を予測しました。これを行うには、システムソフトウェア内の操作パイプラインに」バターワースとWoltring「フィルタリングオプションを取り付ける前述のカットオフ周波数とMSE値を選択し、「ファイル名を指定して実行」をクリックします。
    1. 内の操作パイプラインに 'ASCIIファイルにエクスポート」操作を追加します。システムとは、「ファイル名を指定して実行」を選択します。新しくエクスポートされたASCII(スプレッドシート)コンピュータにワークシートを保存します。
    2. エクスポートされたASCIIファイルを開き、各ファイル内で、足首、膝、股関節を含め、下肢の各関節のための電力出力と力( すなわち、反応速度)の瞬間を探します。
      注:冬14で概説されるように、ワークシート内の最小と最大の機能を使用するには、単一の歩行周期の異なる段階( 例えば A1、K1、H1 など )に対応する上下のピークを計算します。
    3. 次に、この場合には、自動的にシステムのアルゴリズムを通って、身体測定値から計算された特定のシステムソフトウェアを使用して、時空の措置を抽出します。 、最初のシステムソフトウェアに希望裁判をインポートし、特定の変数を抽出する「イベント」を選択し、各試験の変数の平均を得るために必要な変数をクリックします。
  3. Lastly、ASCIIファイルを使用して、C7のマーカーの軌跡だけでなく、骨盤/仙骨マーカーを探します。これらの軌道を使用して、両方の内側 - 外側と前後方​​向におけるこれらのマーカーと軌道の間の差として姿勢のアライメントを計算します。
  4. 統計ソフトを開き、具体的な裁判をインポートします。まず、正常ためシャピロ・ウィルクス検定を使用して、データが正規分布しているかどうかを確認してください。
    1. データが正規分布とするときスキューウィルコクソンの順位検定を締結したときにと極ずに比較するために、使用はt検定をペアリング。必要な場合にホルム-Sidakの方法、複数の対比較の手順を使用します。有意水準は、p <0.05に設定されています。

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Representative Results

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時空間歩容パラメータ

ノルディックウォーキングポールを持って歩くとモーションキャプチャと力のプレートを用いて評価し、歩幅た(p <0.01)、両脚支持時間(P <0.001)、および単一のサポート時間(P <0.001)がポールなしで歩行に比べて有意に長いのすべてである場合。また、歩行速度(P <0.05)が著しく遅く、ケイデンスた(p <0.001)は、高齢者でなしに比べ極とかなり小さいです。 6MWTで歩く長い期間にわたって歩行を調べ、加速度計を使用した場合また、同様の結果が長い歩幅た(p <0.001)と指摘し、二重されているサポート時間(P <0.001)と同様に大幅に遅く歩行速度(P <0.001)小さいケイデンス(p <0.001)( 表1)。

下肢関節速度論的解析</ P>

動力学的測定は、単に3次元モーションキャプチャを使用して評価されます。

股関節

極を使用する場合は、かなり小さいヒップ発電踵接地(H1)(P <0.05)で、ならびに予めスイング(H3)(P <0.01)ポールなし歩行と比較し図1)で見られます。股関節発電におけるこれらの減少と一致するように、力のモーメント極で歩いている間は、踵接地(P <0.05)と極せずに比べ前スイング(p <0.05)の両方で有意に小さいです。

膝発電/吸​​収

極を使用する場合は、かなり小さい膝電力吸収が踵接地(K1)(P <0.05)で、前スイング(K3)(p <0.001)であり、ターで見られますミナルスイング(K4)(P <0.001)ポールなしで歩行に比べて( 図2)。また、極と力の著しく小さいモーメントは踵接地た(p <0.001)でと端末スイングた(p <0.001)と極なしに比べ立脚中期での力のかなり大きなモーメントた(p <0.01)で発見されています。

足首発電/吸収

いずれかの踵接地(A1)またはつま先オフ(A2)で有意なパワー出力または足首関節での力の差の瞬間はありません。

姿勢分析

運動の3つの面のいずれかに加速度計を使用する場合、動きのトランク範囲で有意差は存在しない( すなわち 、正面矢状、及び水平)又は正面及び矢状面におけるモーションキャプチャ有します。

本研究で得られた結果は、同様のモーションキャプチャシステムを使用して、同じトピックに関する先行研究と一致します。これらの結果は、この技術とモーションキャプチャと加速度計の両方の使用は、歩行や姿勢の評価に広く適切であり得ることを示しています。

図1
図1:単一の歩行周期を超えるピークヒップ電源この図は、単一の歩行周期(その同じ足の次のヒールストライクに1足のすなわちヒールストライク)に渡って体重1キログラムあたりワットでの典型的なヒップ電力プロファイルを表しますポール(ブルー)なしに極(レッド)との比較。 H1、H2、およびH3相における矢印は、TWとの間に有意な差を示すアスタリスクで、ポールなしの極と比較して電力発生/吸収の変化の指標でありますO。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2
2: 単一の歩行周期を超えるピーク膝の力がこの図は、単一の歩行周期(その同じ足の次の地獄のストライキに1足のすなわちヒールストライク)に渡って体重1キログラムあたりワットでの典型的な膝の電力プロファイルを表しますポール(ブルー)なしに極(レッド)との比較。 K1、K2、K3、およびK4の位相で矢印は、両者の間に有意差を示すアスタリスクで、ポールなしの極との比較で発電/吸収の変化を示すものである。 の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。この図。

VICON APDM 極をもちます ポールなし 極をもちます ポールなし アウトカム指標 平均±SD ストライドの長さ(m) 1.39±0.19 1.31±0.21† 1.47±0.11 1.42±0.11† 歩行速度(メートル/秒) 1.08±0.23 1.18±0.20 * 1.25±0.17 1.39±0.14† ケイデンス(ステップ/分) 93.07±10.90 108.78±11.26† 101.92±12.17 117.82±9.74† ダブルサポート時間(秒) 0.34±0.06 0.28±0.06† 0.28±0.07 0.22±0.06† シングルサポート時間(秒) 0.48±0.05 0.41±0.04† --- ---

表1:空間的・時間的手段との両方のデータ収集システムの標準偏差は、この表には、両方の加速度計とモーションキャプチャシステムから得られた様々な空間・時間的措置を表します。十字架とアスタリスクの両方は、p <0.05で有意差を示す具体的はp <0.01で有意差を表す十字架とアスタリスクで、極の間に、各それぞれのシステムのための極ずに有意な差を表します。

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Discussion

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ポール使用の点で一貫性を維持することの重要性は、このプロトコル内で非常に重要です。特に、適切なポーリング手法と同様に設定し、適切な極のための適切な手順が異なる研究間で一貫性を維持するために重要です。したがって、特定のノルディックウォーキング組織のガイドラインと手順は、このようなプロトコルのために付着されるべきです。加速度計を使用する場合に加えて、特に、三軸モニターのフルボディセットの使用は、それぞれ特定の身体セグメントの加速と回転を含む、被験者の全身運動( 例えば 、歩行や姿勢)の完全な理解を得ることが重要です。このようなシステムは、主に長期間のイベントを考慮ならびに主として定常歩行を考慮してターン数を最小限にするために比較的長い通路( 例えば 25メートル)を使用して、このプロトコルに従ってインスタンスにおいて使用されるべきであることができます。これは特にimportaかもしれませんntのような両方の臨床と研究の設定内の6MWT 13として検証歩行テストを使用した場合。

さらに、モーションキャプチャシステムは、単一の歩行サイクル16と、このプロトコルの第二の部分の場合のように、そのようなものとして使用されるべきであるように短時間のイベントを研究に適切な機器として報告されています。このシステムの精度を確保するために、より重要なことに、反射マーカの3次元再構成のために必要とグローバル座標系をキャプチャボリュームを設定するために、システムの適切な静的および動的な校正を行うことが不可欠です。位置や腰の変位(PSISと仙骨)と脊髄(C7)マーカーがで重要であるとして、歩行だけでなく、姿勢のアライメントの両方を評価するために、フルボディマーカーセット( 例えばプラグインの歩行モデル)が必要です分析及び測定動作のトランク範囲(ROM)の前後で(AP)及び内側 - 外側(ML)の方向。そして、lastly、システムに統合力プレートは、例えば、十分なサンプリングレートで収集する必要があり、このプロトコル〜1,000ヘルツ。サンプリングレートは、勉強する研究から変更することができ、しかし、研究者は、「プロセス信号は、少なくとも2倍の高信号自体における最高周波数として存在する周波数でサンプリングされなければならない」と述べ、サンプリング定理に違反しないように確実にする必要があります17。

別の実験室での設定内の機器の可用性に応じて、様々な加速度計システムとモーションキャプチャシステムは、それらがこのプロトコルの重要なステップに付着が可能に設けられ、使用されてもよいです。例えば、両方の加速度およびジャイロスコープ測定値を有するか、ラボスペースが長い通路を組み込むのに不十分である場合、このシステムの使用は、人の歩行姿勢の評価のために完全に十分ではないかもしれない三軸監視システムを使用することができない場合。の同様に、モーションキャプチャシステムと、使用各参加者の下半身モデルは、様々な歩行特性の評価に十分である、しかし、下半身のモデルが必要な股関節と脊椎のマーカーのいくつかは、トランクROMを計算するために不足している可能性がありとして適切に姿勢のアライメントを評価するために失敗していました。また、特定の条件( 例えば、変形性膝関節症またはACL損傷)、例えば、アリ、Rouhi、およびロバートソン18によって使用されるものと異なるまたは変更されたマーカーセットの使用を検討するために、このプロトコルを使用する場合、膝のより完全な評価を作成するために使用することができますそのような状態のため。この研究のみ高齢者に焦点を当てているようさらに、プロトコルは、比較のために対照群の添加から利益を得ることができる、しかし、これは、個々の研究のための集団に大きく依存します。人口に応じて、コントロール群( 例えば 、若年成人は)で、ノルディックポールを使用せずに両方、さらにどのように歩行や姿勢のアライメントの変化を理解するのに寄与することができます。また、より良いポール自身が歩行中に果たす役割を理解するために、歪みゲージの使用を組み込むことができました。以前ジェンセンや同僚9によって健康な若い成人に使用される技術に続いて、各極のひずみゲージの配置は、運動歩行測定の評価に役立つ可能性があります。そして最後に、ノルディックウォーキング中の両方上下肢の特定の筋肉の活性化パターンの理解を助けることができ、このプロトコルで電(EMG)を使用して、シムや同僚8で採用される技術を以下に示します。

このプロトコルの独創性は、それが2つの非常に異なるセットアップで分析アート歩容の状態のための指針を提供するという事実にあります。したがって、これは彼らの分析の目的を最善役立つプロトコルを決定する際に中から選択する研究者や臨床医のための合理的かつ実行可能な選択肢を提供します。 3次元モーションキャプチャシステムを用いて、繰り返しに、目標は、単一の歩行サイクルの場合と同様に、加速度計システムが長期間にわたって全体として歩行を研究するために、この例で使用されている間、短い期間のイベントを研究することです。 6 -すべてのそれらに組み込ま力プレートと異なる3次元モーションキャプチャシステムならびにビデオカメラは、一般的にノルディックウォーキング歩行3の評価に使用されてきました。 Stief 6は 5ポーリングや腰、膝、足首関節に関するキネマティクス( すなわち ROM)や動態を測定するために5非ポーリング試験(力のすなわちモーメント)を収集するために、6-カメラシステムを使用していました。同様に、10のカメラシステムは、小泉によって使用された。4その中に組み込まれた2フォースプレートを用いて、最終的に下肢の関節および腰椎の剪断および圧縮力を計算するために10ノルディックウォーキング試験からの運動測定値を取得します。さらに、ハンセン 5は、5-CAMを使用しました圧縮力、せん断力、床反力、力のモーメント:時代のデジタルビデオシステムは、運動を含む変数を定量化するために通路に内蔵された2つの力のプラットフォームで再び、動きを記録します。広く受け入れられ、短期間のイベントのためにもかかわらず、個々の歩行パターンの正確かつ効率的な測定値に大きく適切に既存の方法は、基本的に、モーションキャプチャシステムの使用を指します。

モーションキャプチャの共通性に反して、そのようなハーゲンによって使用されるものなどの代替の方法。7回で使用されています。この特定の研究では、electrogoniometry力プレートは、空間-時間尺度( 例えば歩幅)、下肢ROM、及び速度、具体的に垂直方向の力を評価するために使用されます。彼らはまた、しかし、WRを測定するだけで、手首の右側半径方向側に配置された一軸モニタである、加速度計システムを使用しましたイスト加速と身体に衝撃の推定に役立ちます。ハーゲンら。近年では7を超えて、ノルディックウォーキングの歩行は実際にまだ持っている加速度計を用いて検討します。さらに、まだ、研究は、6MWTと同様に、より長い期間の歩行事象を研究するためには至っていません。モーションキャプチャが広く短い期間のイベントに使用されるのと同様に、加速度計は、特に時間のより長い期間にわたって、歩行分析の主食のよりになる必要があります。加速度計の使用は、より広く認識されており、この点で評価されている場合、それは日常的に行われているように、これは、歩行のより代表的な評価を可能にすることができます。

プロトコルが完成したら、北欧ポーリング歩行分析のための加速度計とモーションキャプチャの両方を使用すると、長く歩くと同様の短い噴出両方の代表的な可能性があり、その全体が歩行の評価を作成するのに役立ちます。また、このような技術は、特定の集団で使用してもよい( 例えば、パーキンス上の病は)ノルディックウォーキングポールだけでなく、単一のストライドにどのように影響するかをよりよく理解を得るだけでなく、繰り返し一歩から自分の歩行をより良く表現を得ることができます。臨床現場で利用可能な場合にも、臨床医がより正確に臨床評価中に患者の歩行を測定するために加速度計を使用することであってもよいです。このようなシステムは、特にユーザーフレンドリーで、データの収集と分析を簡素化します。最後に、ノルディックウォーキング介入の効果を見ると、このプロトコルと一致することが適切であろう。ポーリング技術を学習し、その後すぐに臨床検査を行うことは、完全に正確な評価につながらない可能性があります。代わりに、一定の期間のための極( 例えば、8週間)との練習は、歩行や姿勢にノルディックポールの効果のより良い評価を提供することができます。

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Disclosures

この作品はNordixxカナダ、このビデオで使用されるウォーキングポールのメーカーによって部分的に資金を供給されています。

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).
高齢者でノルディックウォーキング歩行や姿勢の評価のための適切なモーションキャプチャ技術を実証
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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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