Login processing...

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

Behavior

Bygger Passende Motion Capture teknikker for vurdering av Nordic Walking gange og holdning i eldre voksne

doi: 10.3791/53926 Published: May 12, 2016

Summary

Målet var å sannsynliggjøre optimal bruk av datainnsamlingsteknikker for stavgang gange og holdning analyse. Tredimensjonal motion capture skal brukes under kort varighet analyse (dvs. enkelt gangart syklus), mens akselerometer bør benyttes for lengre varighet analyse (dvs. gjentatte sykluser) som en 6 minutters gangtest.

Abstract

Stavgang (NW) har blitt en trygg og enkel form for trening de siste årene, og i å studere dette gangart mønster, ulike datainnsamlingsteknikker vært ansatt, hver med positive og negative. Målet var å fastslå effekten av NW på eldre voksen gange og holdning og for å bestemme optimal bruk av ulike datainnsamlingssystemer i både kort og lang varighet analyse. Gange og holdning under NW og normal gang ble vurdert i 17 friske eldre voksne (alder: 69 ± 7.3). Deltakerne utført to forsøk med 6 minutters gange tester (6MWT) (1 med polene (WP) og en uten staver (NP)) og 6 utprøving av en 5m gange (3 WP og tre NP). Forslaget ble tatt opp med to systemer, en 6-sensor akselerometer system og en 8-kamera 3-dimensjonal motion capture-systemet, for å kvantifisere romlig-temporal, kinematisk og kinetiske parametere.

Med begge systemene, deltakerne vist økt skrittlengde og dobbel støtte og minsked gangart hastighet og tråkkfrekvens WP sammenlignet med NP (p <0,05). Også, med bevegelse fangst, ble større eneste støtte tid funnet WP (p <0,05). Med 3-D-fangst, mindre hip kraftproduksjon og øyeblikk av makt ble funnet på hæl kontakt og pre-swing samt mindre kne makt absorpsjon på hæl kontakt, pre-swing, og terminal swing WP forhold til NP, da sees over en syklus (p <0,05). Også WP ga mindre øyeblikkene i kraft ved hælen kontakt og terminal swing sammen med større øyeblikk midt på holdning av en gangart syklus (p <0,05). Ingen endringer ble funnet for holdning.

NW synes hensiktsmessig for å fremme en normal gangart mønster i eldre voksne. Tredimensjonal motion capture skal primært brukes under kort varighet ganganalyse (dvs. enkelt gangart syklus), mens akselerometer systemer skal primært benyttes i tilfeller som krever lengre varighet analyse som under 6MWT.

Introduction

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

Stavgang (NW) regnes som en enkel og sikker form for fitness walking hjelp spesialdesignet polene 1. Det foreslås at polene gir ekstra stabilitet, bedre holdning og redusere felles stress av nedre ekstremiteter. Det finnes imidlertid begrenset eller motstridende bevis vedrørende felles lasting og postural justering. På den ene siden, Schwameder et al. 2, Willson et al. 3, og Koizumi et al. 4 rapport forbedringer i kinematiske tiltak og / eller reduksjoner i bakken reaksjon, kompresjon og skjærkrefter med sine pole walking studier. På den annen side, fallende kinematiske tiltak og økt felles lasting i form av bremse / drivende krefter og momenter av kraft har blitt rapportert av Hansen et al. 5, Stief et al. 6, og Hagen et al. 7 mens polet gang. I tillegg påstander om bedre postural justering synes å ha gått entirely som ikke støttes av vitenskapelig forskning til dette punktet.

I likhet med de motstridende resultater funnet med gangart mønstre, ulike metoder og utstyr har vært ansatt i denne linjen av forskning. Flere studier har brukt tre-dimensjonale motion capture-systemer 4,6 og digitale videokameraer 2,5, alle med kraft plater innlemmet i systemet, for å tilstrekkelig vurdere gangart. Mens i tillegg har andre studier benyttet andre former for vurdering av Nordic poling gangart inkludert bruk av electrogoniometry 7, elektromyografi (EMG) 8, og strekklapper montert på stolper 2,9. Med teknikken benyttes i denne protokollen, presenterer den spesifikke fordelen av å være i stand til å demonstrere en mer passende representasjon (dvs. gjentatte ganglag sykluser) av et individs Nordic poling gangart enn alternative teknikker som har fokusert mer på kort tid og enslige ganglag sykluser. Dessuten bruker denne metodenakselerometer, et gyldig verktøy, som til nå har vært sparsomt brukt i stavgang forskning. Avhengig av målet for de enkelte prosjekter, kan anvendelse av denne protokollen være egnet for situasjoner som er beskrevet i denne protokollen, særlig for kort og lang varighet gangart. Det er viktig å merke seg at både motion capture og akselerometer er egnet for å oppnå en rekke gangart egenskaper inkludert: romlig-temporal (f.eks skrittlengde, gangart hastighet, etc.), kinematisk (f.eks bevegelsesområde), og kinetisk (f.eks krefter , effekter, etc.) parametere.

Og til tross for bruk av disse ulike delene av utstyr, bare kort varighet ganglag hendelser (dvs. enkelt gangart syklus) er vurdert, og etterlater spørsmål i forhold til beste vurdere lengre varighet gangart (dvs. gjentatte ganglag sykluser). Derfor er begrunnelsen for utvikling og bruk av denne teknikken basert på jegmportance av fashioning et fullstendig bilde av Nordic poling gangart.

Hensikten med denne studien var todelt. For det første er det primære målet å avgjøre og begrunne bruk av både akselerometer systemer og tre-dimensjonale motion capture-systemer i vurderingen av gange og holdning over begge kortere og lengre varighet. Sekundært, er målet å bestemme den samlede effekten av gåstaver på gangart mønstre inkludert romlig-temporale og kinetiske tiltak samt postural justering av eldre voksne. Til dags dato har minimal forskning fokusert på eldre voksen NW og av det som har blitt publisert, har funksjon (dvs. styrke, balanse, fleksibilitet) representerte de primære utfallsvariablene. Derfor er kunnskap knyttet til rollen som gåstaver på målbare gangart variabler som trengs og kan gi innsikt i hvordan polene kan spille inn i våre gangart mønstre som vi blir eldre.

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 studien ble utført i samsvar med retningslinjene i forskningsetikk styret for Universitetet i Ottawa.

1. Screening Procedure

  1. Gi side presentasjoner til lokale walking grupper og etter rekrutteringsplakater på samfunnshus og offentlige anlegg for å rekruttere en gruppe av aktive, community-bolig eldre voksne.
  2. Ved første besøk, først hilse deltakerne, introdusere dem til laboratoriet, og gi dem tid til å skifte til passende antrekk (dvs. shorts, t-skjorte og joggesko). Når det er klart, gi hver deltaker med en inngående beskrivelse av undersøkelsen, innhente skriftlig informert samtykke, og skjermen hver enkelt for å studere valgbarhet ved hjelp av ulike spørreskjemaer.
    MERK: Inklusjonskriterier inkluderer: 55-80 år, nybegynner til stavgang (NW), ingen nevrologiske tilstander, ingen kognitive svekkelser, ingen hjerteproblemer, ingen tidligere skade eller kirurgi påvirker gangart og øvreekstremitet bevegelse, og evnen til å gå uten hjelp.
    1. Har deltakeren fullføre en generell helse og fysisk aktivitet Questionnaire og fysisk aktivitet Readiness Questionnaire (PAR-Q) for å bekrefte alder, aktivitetsnivå, eventuelle eksisterende nevrologiske tilstander, og kort vurdere hjertehelsen.
    2. Deretter har dem fullføre en selvrapportert postural stabilitet og faller spørreskjema (tilpasset fra Ashburn et al. 10) for å bestemme fall utbredelsen, hvis det er aktuelt. Til slutt, fullføre Montreal Cognitive Assessment (MOCA) med hvert fag for å kontrollere for mild kognitiv svekkelse 11, som utgjør et minimum score på 26 av 30.

2. Pole Set-up og Nordic Walking Instruction

  1. Gi hver deltaker med et sett med stolper, og instruere dem om hvordan du justerer polene til en optimal lengde i forhold til høyden sin. Sørg for at justeringen tilsvarer ca 65% av individets kroppshøyde.
    1. Gi hver deltaker med følgende instruksjoner om pol justering. Be deltakerne å stå høyt, har deltakerne plassere stangen spissen foran tærne, instruere deltakerne til å plassere albuen og underarmen ved siden av kroppen, og be deltakerne om å forlenge polene så albuen danner en omtrentlig 90 ° vinkel ved siden av kroppen. Endelig stram polene og vinkeloppstarts tips bakover.
  2. Be deltakeren følgende 4 grunnleggende trinnene for å minimere mengden av informasjon for å behandle og sikre en grundig forståelse av teknikk 12. Tildele ca 30 min for instruksjon og påfølgende praktisering av teknikken.
    MERK: stavgang instruksjoner skal gis av en sertifisert Nordic pole walking instruktør.
    1. Før sikring av håndleddet stropper, instruere deltakeren til å plassere sine stolper bak korsryggen ogstå høyt. Be deltakerne til å stå med brystet høyt og skuldrene avslappet.
      MERK: Forklar deltakeren at dette er gjort for å få en forståelse av den nødvendige oppreist kroppsholdning for stavgang.
    2. Har hver deltaker sikre håndleddet stropper, plassere polet tips bak dem, og slapp armene på sine sider. Mens du holder hendene åpne (dvs. ikke fatte håndtak), instruere underlagt begynne å gå med minimal arm swing for ca 100 m.
      MERK: På dette stadiet, polene er rett og slett etterfølgende bak deltakeren.
    3. Mens han fortsatt holder hendene åpne og dra stengene bak dem, instruere deltakeren å begynne å gå raskere. Be deltakerne å visual bringe sin hånd opp som om de er i ferd med å riste noens hånd.
      MERK: På denne fasen, forklarer at målet er å fremme de naturlige gjensidige og rytmiske handlinger av armer og ben under gangart.
    4. Endelig,som armen svinger frem, har deltakeren forsiktig tak i håndtaket og bruke en kraft mot bakken. Med hver arm swing, instruere den enkelte til noe løfte polene av bakken og fast plante dem med hver etterfølgende skritt.
      MERK: På dette stadiet, forklare at de påførte kraften hjelpemidler i utviklingen av gangart og gir motstand mot overkroppen muskulaturen.

3. Datainnsamling og testing Protocol

  1. Ved hjelp av en standard målebånd, vekt skala, og caliper, ta deltakerens antropometriske målinger, blant annet høyde, vekt, inter-ASIS avstand, til venstre og høyre benlengde, kne bredder, ankel bredder, skulder forskyvninger, albue bredder, håndledd bredder, og hånd tykkelser.
    1. Ved hjelp av et målebånd, måle hver etappe lengde som avstanden fra anterior superior iliaca ryggrad (ASIS) til sentrum av den mediale malleolus samt avstanden mellom venstre og høyre ASIS (dvs. </ Em> inter-ASIS avstand).
      1. Deretter måler bredden på hvert ledd ved hjelp av et skyvelære ved å finne avstanden mellom benfremspring (f.eks kondylene) av hvert ledd. Til slutt, måle høyden og vekten av deltakeren ved hjelp av en standard målebånd og målestokk, henholdsvis.
  2. For å kunne vurdere gangart mønstre (f.eks romlig-temporale tiltak) og postural justering over en lengre periode, kan du bruke et akselerometer system for innsamling av data i løpet av 6 minutters gangtest (6MWT), som er en gyldig og hensiktsmessig test i vurderingen av eldre voksen fysisk utholdenhet 13.
    1. For akselerometer system, at det består av minst 6 sensorer, hver med akselerometere og gyroskoper innlemmet i dem for å måle både akselerasjon (g) og vinkelhastigheten (grader / sek) av hvert enkelt legeme segment.
      1. Før plassering på deltakeren, sørge for at alle sensorer are sikkert dokket til systemets dockingstasjon for å synkronisere dem og kalibrere systemet, og til slutt stafett presise datamålinger 14.
    2. Fest sensorer ved hjelp av justerbare krok og loop stropper, feste sensorene til håndledd, ankler, korsryggen (L5) og bagasjerommet og samle på en samplingsfrekvens på minimum 100 Hz.
      1. Når du plasserer sensorene, sørge for at de er orientert i henhold til system retningslinjer. Plasser ankel sensorer anteriorly. Plasser håndleddet sensorer bakover (når du er i anatomisk stilling). Plasser stammen sensor på toppen av sternum, og plasser L5 sensoren direkte på L5 ryggvirvlene.
        MERK: Kinematisk data blir overført trådløst fra disse sensorene til et tilgangspunkt, som brukes til nøyaktig tid overføringen av de synkroniserte data.
    3. Monter deltaker med 6 sensorer og be dem om å utføre to tester fra 6MWT, ett med staver og one uten. Tilfeldig tildele disse to forsøk for å kontrollere for ordre effekt.
    4. Be deltakeren til å gå frem og tilbake langs en 25 m gangvei på en selvvalgt hastighet for 6MWT, både med og uten staver. På denne tiden, må du klikke "Start" for å starte datainnsamlingen med akselerometer system.
      MERK: Under pole prøvelser, gi ytterligere instruksjon til deltakeren til å gjennomføre sin poling instruksjon.
  3. Til slutt, vurdere korte varighet ganglag hendelser ved hjelp av en 3-dimensjonal motion capture system samle på minimum 100 Hz, med to kraftplater innebygd i veien. Synkronkraft plattformene med motion capture system, sikre at kraftplattformer er nullet å hindre støy i dataene, og sikre at de samler inn på en tilstrekkelig samplingsfrekvens, for eksempel 1000 Hz.
    1. Synkronkraft platene til motion capture-systemet ved først å koble dem til datamaskinen via ledningene gid fra selskapet. For det andre, direkte i motion capture systemprogramvaren, er det viktig å "legge" kraft platene til fangst volum ved å angi dimensjoner, sensitivitet, prøvetaking priser, og annen nødvendig informasjon for systemet.
    2. Pass på at kraft platene har blitt "nullet". Gjør dette i to trinn: 1) høyreklikk på hver kraft plate i programvaren og velg "Zero kraft plate 'og 2) trykk på" null "knappen som er direkte på datainnsamling boks av kraft plater.
      MERK: Kontroller at motion capture-systemet henter sanntidsinformasjon fra både venstre og høyre ben fra foten streik på hver kraftplattform og åpner for romlig-temporal, kinematisk og kinetisk analyse.
  4. Fullføre en dynamisk kalibrering av systemet (som tar sikte på å definere fangst volumet som skal brukes i løpet av datainnsamlingen). For å gjøre dette, vinke en 3-markør wand på en kontrollert måte gjennom Capture plass. Deretter utføre en statisk kalibrering av systemet for å sette det globale koordinatsystemet (dvs. referansepunkt på 0, 0, 0 (x, y, z) ved å plassere en 4-markør L-ramme på det angitte referansepunkt og velg "Set Volume 'i datamaskinprogramvaren.
    MERK: dynamisk kalibrering senere bistår i gjenoppbyggingen av tre-dimensjonal posisjon av 39 refleksmarkører som brukes for denne modellen.
    1. Monter deltaker med 39 refleksmarkører, feste dem ved hjelp av dobbeltsidig tape og plassere dem på spesifikke anatomiske landemerker inkludert: andre metatarsals, lateral malleoli, calcanei, venstre og høyre midten av skaftet, lateral femurkondyler, venstre og høyre midten av låret , ASIS, PSIS, T10, C7, rett rygg, krageben, sternum, acromion prosesser, venstre og høyre midten av humerus, side epikondyl, venstre og høyre midten av underarmen, mediale og laterale håndledd, andre metacarpals, anterior-lateral hode, og posterior-lateral hodet.
    2. Be deltakeren til dautføre 6 utprøving av en 5 m spasertur gjennom systemer fangst volum, tre med staver og tre uten. Tilfeldig tildele disse studiene til kontroll for ordre effekt og gi den samme undervisningen som per 6MWT.

4. Data og Statistical Analysis 14

  1. Under analysen av 6MWT, fjerne alle svinger under rettssaken for å ta høyde for strengt steady state gang Etter fjerning av svinger, bruk systemprogramvaren for å pakke ut romlige-tidsmessige tiltak, trunk omfanget av bevegelse (ROM) i alle steder, og trunk hastigheter i alle plan.
    MERK: Dette gjøres automatisk i løpet av denne protokollen gjennom algoritmer som brukes av systemet selv 14. Trinnene for å trekke ut de nødvendige avhengige variabler innenfor dette systemet er listet opp nedenfor.
    1. Bruke akselerometer systemprogramvaren, klikker du først på "Monitor Data ', velge riktig tid stemplet forsøk som har blitt samlet inn, høyreklikk på trIALS, og velg "Konverter til CSV". Etter å ha gjort dette, åpner CSV-filen, og sikre at data fra alle 6 sensorer har blitt eksportert for videre analyse.
    2. Deretter velger rettssaken igjen og klikk "Eksporter til PDF". Observer systemet generere en PDF-rapport med en rekke variabler. Herfra trekke variabler som er ønsket for undersøkelsen, i dette tilfellet, romlig-temporale og kinematiske tiltak.
  2. For tre-dimensjonal motion capture, filtrere alle studier ved hjelp av en fjerde-ordens null etterslep Butterworth filtrere for analoge enheter med en cut-off frekvens på 10 Hz, samt en Woltring filter for markøren baner med en 15 mm MSE spådd verdi. For å gjøre dette, legger de "Butterworth og Woltring 'filtreringsmuligheter til drifts rørledningen i systemet programvaren, velger de nevnte cut-off frekvenser og MSE verdier, og klikk" Kjør ".
    1. Legg en "Eksporter til ASCII-fil" drift til drift rørledning innenforsystemet og velg "Kjør". Lagre nylig eksportert ASCII (regneark) regneark til datamaskinen.
    2. Åpne den eksport ASCII-filer og innenfor hver fil, finn strømutganger og øyeblikk av kraft (dvs. kinetikk) for hver av de underekstremitetene leddene, inkludert ankel, kne og hofte.
      MERK: Bruk minimum og maksimum funksjoner i regnearket, beregne de øvre og nedre topper tilsvarende de ulike fasene av en enkelt gangart syklus (f.eks A1, K1, H1, etc.) som beskrevet av Winter 14.
    3. Deretter trekke ut de romlige-tidsmessige tiltak ved bruk av spesifikke systemprogramvaren, som i dette tilfellet, beregnes automatisk gjennom systemet algoritmer og fra antropometriske målinger. Å trekke ut de spesifikke variablene, først importere ønsket rettssaken inn i systemprogramvaren, velger du "Events", og klikk på ønsket variabel for å få den variable gjennomsnittet fra hvert forsøk.
  3. Lastly, ved hjelp av ASCII-filer, finn baner for C7 markør samt sakrale / bekken markører. Ved hjelp av disse baner, beregne postural justering som differansen mellom disse markørene og baner både i medial-lateral og anterior-posterior retninger.
  4. Åpne statistisk programvare og importere den spesifikke rettssaken. Først ved hjelp av Shapiro-Wilks test for normalitet, sikre om data er normalfordelt.
    1. For å sammenligne med og uten staver, bruk paret t-test når data er normalfordelt og Wilcoxon Signed Rank tester når den er forskjøvet. Bruk Holm-Sidak flere parvis sammenligning prosedyrer når det er nødvendig. Signifikansnivå er innstilt på 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-Temporale Gait Parametere

Når du går med gåstaver og vurdert ved hjelp av motion capture og kraft plater, skrittlengde (p <0,01), dobbel støtte tid (p <0,001), og én støtte tid (p <0,001) er alle vesentlig lengre i forhold til å gå uten staver . I tillegg gangart hastighet (p <0,05) er betydelig tregere og tråkkfrekvens (p <0,001) er betydelig mindre med staver i forhold til uten i eldre voksne. Videre, når behandlingen gangart over en lengre varighet tur med 6MWT og bruke akselerometer, er tilsvarende resultater merket med en lengre skrittlengde (p <0,001) og dobbel støtte tid (p <0,001), samt en betydelig lavere gangart hastighet (p <0,001) og mindre kadens (p <0,001) (tabell 1).

Nedre ekstremitet Joint Kinetic Analysis </ P>

Kinetiske tiltak utelukkende vurdert ved hjelp av tre-dimensjonal motion capture.

Hofteleddet

Ved bruk av staver, er betydelig mindre hofte kraftproduksjon sett på hæl kontakt (H1) (p <0,05), så vel som ved forutsving (H3) (p <0,01) sammenlignet med å vandre uten staver (figur 1). Samtidig med disse reduksjonene i hip kraftproduksjon, kraftmoment mens du går med staver er betydelig mindre på både hælen kontakt (p <0,05) og pre-swing (p <0,05) sammenlignet med uten staver.

Knee Power Generation / Absorpsjon

Ved bruk av staver, er betydelig mindre kne kraftabsorpsjon sett på hælen kontakt (K1) (p <0,05), ved pre-sving (K3) (p <0,001), og ved terminal swing (K4) (p <0,001) sammenlignet med å gå uten staver (figur 2). I tillegg, med poler betydelig mindre øyeblikk av kraft er funnet på hæl kontakt (p <0,001) og ved terminal sving (p <0,001) og vesentlig større øyeblikk av kraft til midtstilling (p <0,01) sammenlignet med uten stolper.

Ankel Power Generation / Absorpsjon

Det er ingen signifikant effekt eller kraftmoment forskjeller på ankelleddet på enten heel kontakt (A1) eller toe-off (A2).

postural analyse

Det er ingen signifikante forskjeller i bagasjerommet utvalg av bevegelse når du bruker akselerometer i noen av de tre flyene av bevegelse (dvs. frontal, sagittal og horisontal) eller med motion capture i frontal og sagittalplan.

Resultatene som finnes i denne forskningen sammenfaller med tidligere forskning på samme tema med lignende motion capture-systemer. Disse resultatene viser at denne teknikken og bruk av både motion capture og akselerometer kan være mye riktig i vurderingen av gange og holdning.

Figur 1
Fig. 1: Peak hofte kraft over en enkelt gangart syklus Dette representerer en typisk hoftestrømprofil i watt per kilo kroppsvekt i løpet av en enkelt gangart syklus (dvs. hælen streik av en fot til den neste hælen streik av den samme fot) til sammenligne med staver (Red) til uten staver (blå). Pilene på H1, H2 og H3 faser er indikativt for endringene i kraftgenererings / absorpsjon i sammenligning med poler til uten staver, med stjerne indikerer en signifikant forskjell mellom den two. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Fig. 2: Peak kne kraft over en enkelt gangart syklus Dette representerer en typisk kne strømprofil i watt per kilo kroppsvekt i løpet av en enkelt gangart syklus (dvs. hælen streik av en fot til den neste hell streik av den samme fot) til sammenligne med staver (Red) til uten staver (blå). Pilene på K1, K2, K3 og K4 faser er tegn på endringer i kraftproduksjon / absorpsjon i å sammenligne med staver til uten staver, med stjernene som indikerer en betydelig forskjell mellom de to. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

VICON APDM med polakker uten polakker med polakker uten polakker Utfallsmål Mean ± SD Stride Lengde (m) 1,39 ± 0,19 1,31 ± 0,21 † 1,47 ± 0,11 1,42 ± 0,11 † Gangart Hastighet (m / sek) 1,08 ± 0,23 1,18 ± 0,20 * 1,25 ± 0,17 1,39 ± 0,14 † Cadence (trinn / min) 93,07 ± 10,90 108,78 ± 11,26 † 101,92 ± 12,17 117,82 ± 9,74 † Double Support Tid (sek) 0,34 ± 0,06 0,28 ± 0,06 † 0,28 ± 0,07 0,22 ± 0,06 † Enkelt Support Tid (sek) 0,48 ± 0,05 0,41 ± 0,04 † --- ---

Tabell 1:. Spatial-timelige midler og standardavvik for begge datainnsamlingssystemer Denne tabellen viser de ulike romlig-temporale tiltak hentet fra både akselerometer og motion capture-systemer. Både kors og stjerne representerer en signifikant forskjell mellom polene med og uten staver for hver respektive system, med kors spesifikt representerer signifikant forskjell ved p <0,01 og stjerner som representerer en signifikant forskjell 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

Betydningen av å opprettholde konsistens i form av pole bruk, er kritisk i denne protokollen. Spesielt egnede tiltak for riktig poling teknikk samt riktig pol satt opp er viktig for å opprettholde konsistens på tvers av ulike studier. Derfor retningslinjer og instruksjoner fra en bestemt stavgang organisasjon må overholdes for protokoller som dette. I tillegg, og spesielt når du bruker akselerometer, bruk av en full body sett tri-aksial monitorer er viktig å få en fullstendig forståelse av fagets full body bevegelse (f.eks gange og holdning) inkludert akselerasjon og rotasjon av hvert enkelt kroppssegment. Et slikt system kan og bør primært benyttes i tilfeller som per denne protokollen, ved hjelp av en relativt lang gangvei (f.eks 25 m) for å ta hensyn til langvarige arrangementer, samt minimere antall omdreininger for å redegjøre for primært steady state gang. Dette kan være spesielt important ved bruk av validerte ganglag tester som 6MWT 13 innen både klinisk og forskningsmiljøer.

Videre har motion capture system er rapportert som passende utstyr for å studere kortvarige arrangementer som enkelt gangart sykluser 16 og skal brukes som sådan, som er tilfellet med den andre del av denne protokollen. For å sikre nøyaktigheten av dette system, er det viktig å utføre riktige statiske og dynamiske kalibrering av systemet for å velge fangstvolumet og enda viktigere det globale koordinatsystemet som kreves for tre-dimensjonal rekonstruksjon av de reflekterende markører. For å kunne vurdere både gangart samt postural justering, en full body markør sett (f.eks Plug-in Gait modell) er nødvendig som de posisjoner og forskyvninger av hoften (PSIS og Sakrale) og rygg (C7) markører er kritisk i analyse og måling av bagasjerommet utvalg av bevegelse (ROM) i anterior-posterior (AP) og medial-lateral (ML) retninger. og jegastly, må kreftene platene er integrert med systemet være å samle ved et tilstrekkelig samplingsfrekvens, for eksempel 1000 Hz fra denne protokollen. Samplingfrekvens kan endres fra studie til studie, men forskere må være sikker på ikke å krenke Sampling Theorem, som sier "prosessen signalet må prøves med en frekvens på minst dobbelt så høy som den høyeste frekvensen til stede i selve signalet" 17.

Avhengig av utstyr tilgjengelighet innenfor ulike laboratorium setting, ulike akselerometer systemer og motion capture-systemer kan brukes, forutsatt at de gir mulighet for tilslutning til de kritiske trinnene i denne protokollen. For eksempel, hvis du ikke kan bruke en tri-aksial monitor system som har både akselerasjon og gyroskop avlesninger eller hvis lab plass er utilstrekkelig til å innlemme en lang gangbro, kan bruk av dette systemet ikke være helt tilstrekkelig for vurdering av ens gangart og holdning . På samme måte, med bevegelse fangssystemer, anvendelse av enlavere kroppsmodell for hver deltaker er tilstrekkelig i vurderingen av ulike ganglag egenskaper, derimot, ville lavere kroppen modeller klarer å riktig vurdere postural justering som noen av de nødvendige hofte og rygg markører kan mangle å beregne trunk ROM. Også, hvis du bruker denne protokollen for å undersøke bestemte betingelser (f.eks kne artrose eller korsbåndskader), bruk av ulike eller modifiserte markørsett som den som brukes av Ali, Rouhi, og Robertson 18 kan brukes til å lage en mer fullstendig vurdering av kneet for slike forhold. I tillegg, som denne studien er fokusert på eldre voksne, kan protokollen dra nytte av tilsetningen av en styregruppe for sammenligningsformål, men dette er i stor grad avhengig av populasjoner for hver individuelle studier. Avhengig av befolkningen, kan en kontrollgruppe (f.eks unge voksne) bidra til ytterligere å forstå hvordan gangart og postural justering endringer, både med og uten bruk av langrennsstaver. Også,å bedre forstå den rollen at polene selv spille under gange, kan bruk av strekklapper bli innarbeidet. Ved å følge en teknikk som tidligere ble brukt på friske unge voksne ved Jensen og kolleger 9, kan plassering av en strekklapp på hver av polene bistå i vurderingen av kinetiske målinger ganglag. Og til slutt, etter en teknikk ansatt av Shim og kolleger 8, ved hjelp av elektromyografi (EMG) med denne protokollen kan hjelpe til å forstå de spesifikke muskelaktiveringsmønstre både øvre og nedre ekstremiteter under stavgang.

Originaliteten i denne protokollen ligger i det faktum at det gir retningslinjen for state of the art gangart analyse i to svært forskjellige oppsett. Derfor gir dette rasjonelle og levedyktige alternativer for forskere og klinikere å velge mellom når de bestemmer seg for den protokollen som vil tjene beste hensikten med sin analyse. For å gjenta, med tre-dimensjonale motion capture-systemet,målet er å studere kortvarige arrangementer som er tilfellet med en enkelt gangart syklus, mens akselerometer systemer brukes i dette tilfelle for å studere gangart som et hele over en lengre tidsperiode. Ulike tre-dimensjonale motion capture-systemer samt videokameraer, alle med tvangs plater integrert i dem har blitt mye brukt i vurderingen av stavgang gangart 3-6. Stief et al. 6 brukte en 6-kamera system for å samle fem poling og 5 ikke-poling forsøk for å måle kinematikk (dvs. ROM) og kinetikk (dvs. øyeblikk av kraft) om hofte, kne og ankel leddene. Tilsvarende ble en 10-kamerasystem som brukes av Koizumi et al. 4 med to kraftplater innlemmet i det å få kinetiske målinger fra 10 stavgang forsøk for å til slutt beregne skjær og kompresjonskrefter i underekstremitetene ledd og korsryggen. Videre Hansen et al. 5 brukt en 5-camera digital video system for å registrere bevegelser, igjen med to kraftplattformer innebygd i gangveien for å kvantifisere kinetiske variabler inkludert: kompresjonskrefter, skjærkrefter, bakkestyrker, og øyeblikk av kraft. Eksisterende metoder fundamentalt peker til bruk av motion capture-systemer som allment akseptert og i stor grad egnet for en nøyaktig og effektiv måling av et individs gangart mønstre, om enn for kortvarige arrangementer.

I motsetning til den felles av motion capture, alternative metoder som den som brukes av Hagen et al. 7 har til tider vært ansatt. I denne studien, er electrogoniometry og tvinge plater brukes til å evaluere de romlige-tidsmessige tiltak (f.eks skrittlengde), underekstremitetene ROM, og kinetikk, spesielt den vertikale kraft. De har også et akselerometer system, er det imidlertid en uniaksial skjerm som bare ble plassert på den høyre radiale side av håndleddet for å måle wrist akselerasjon og bistå i estimering av sjokk til kroppen. Utover Hagen et al. 7 i de siste årene, har stavgang gangart virkelig ennå å bli undersøkt ved hjelp av akselerometer. Og videre ennå, forskning har ennå til å studere lengre varighet ganglag hendelser som med 6MWT. Akkurat som motion capture er mye brukt for kort varighet hendelser, bør akselerometer blitt mer av en stift i ganganalyse, spesielt over en lengre periode. Ved bruk av akselerometer blir mer anerkjent og verdsatt i denne sammenheng, kan dette muliggjøre en mer representativ evaluering av gangart som den utføres på en daglig basis.

Når protokollen er perfeksjonert, vil bruke både akselerometer og motion capture for Nordic poling ganganalyse bidra til å skape en vurdering av gangart i sin helhet som kan være representative for både korte spruter av walking samt lengre. Videre kan slike teknikker benyttes med spesifikke populasjoner (f.eks Parkinspå sykdom) for å få en bedre forståelse av hvordan gåstaver kan påvirke ikke bare en enkelt skritt, men også få en bedre representasjon av deres gangart fra gjentatte fremskritt. Også, hvis tilgjengelig i klinisk praksis kan klinikere kunne bruke akselerometer til mer presist måle en pasients gangart under klinisk vurdering. Slike systemer er spesielt brukervennlig og forenkle datainnsamling og analyse. Til slutt, ser på effekten av en stavgang intervensjon kan være hensiktsmessig å sammenfalle med denne protokollen. Det er mulig at det å lære den poling teknikk og deretter umiddelbart utføre laboratorietester kan ikke resultere i en helt nøyaktig vurdering. I stedet øve med polene for en periode (f.eks 8 uker) kan gi en bedre vurdering av effekten av langrennsstaver på gange og holdning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Dette arbeidet er finansiert delvis av Nordixx Canada, skaperne av vandrestaver som brukes i denne videoen.

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).
Bygger Passende Motion Capture teknikker for vurdering av Nordic Walking gange og holdning i eldre 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