Login processing...

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

Behavior

Styrker Lämpliga motion capture tekniker för bedömning av Nordic Walking gång och hållning hos äldre vuxna

doi: 10.3791/53926 Published: May 12, 2016

Summary

Syftet var att underbygga en optimal användning av datainsamlingstekniker för stavgång gång och hållning analys. Tredimensionell motion capture bör användas under kortvarig analys (dvs. enkel gångcykel), medan accelerometry bör användas under längre tid analys (dvs. upprepade cykler) som en 6 minuters gångtest.

Abstract

Stavgång (NV) har blivit en säker och enkel form av motion under de senaste åren, och att studera detta gångmönster har olika datainsamlingstekniker använts, var och en med positiva och negativa. Syftet var att bestämma effekten av NW på äldre vuxna gång och hållning och för att bestämma optimal användning av olika system för insamling av data i både kort och lång varaktighet analys. Gång och hållning under NV och normal gång bedömdes på 17 friska äldre vuxna (ålder: 69 ± 7,3). Deltagarna utförde två försök med 6 minuters promenad Tester (6MWT) (1 med poler (WP) och en utan stavar (NP)) och 6 försök med en 5 m promenad (3 WP och 3 NP). Rörelse registrerades med användning av två system, en 6-sensor accelerometry systemet och en 8-kamera 3-dimensionella motion capture-system, i syfte att kvantifiera spatial-temporal, kinematisk, och kinetiska parametrar.

Med båda systemen deltagarna visat någon ökad steglängd och dubbla stöd och decreased gånghastighet och takt WP jämfört med NP (p <0,05). Även med motion capture, var större enda stöd tid hittade WP (p <0,05). Med 3-D fånga, mindre hip generation och stunder av force makt påträffades vid hälen kontakt och pre-swing samt mindre knä kraftabsorption på hälen kontakt, pre-swing, och terminal swing WP jämfört med NP, om man ser över en cykel (p <0,05). Dessutom WP gav mindre stunder av kraft på hälen kontakt och terminal gunga längs med större ögonblick i mitten av hållning av en gångcykel (p <0,05). Inga ändringar hittades för hållning.

NW förefaller lämpligt för att främja en normal gångmönster hos äldre vuxna. Tredimensionell motion capture bör i första hand användas under kortvarig gånganalys (dvs. enkel gångcykel), medan accelerometry system bör i första hand användas i fall som kräver längre varaktighet analys såsom under 6MWT.

Introduction

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

Stavgång (NW) betraktas som en enkel och säker form av fitness walking med hjälp av specialdesignade stolpar 1. Det föreslås att stolpar ger ökad stabilitet, förbättra hållning, och minska gemensamma stress de nedre extremiteterna. Det finns dock begränsad eller motsägelsefulla bevis om gemensam lastning och postural anpassning. Å ena sidan, Schwameder et al. 2, Willson et al. 3, och Koizumi 4 Rapport förbättringar i kinematiska åtgärder och / eller minskning av mark reaktion, kompression och skjuvkrafter med sina stavgång studier et al.. Å andra sidan, minskar kinematiska åtgärder och ökad gemensam belastning i form av broms / framdrivningskrafter och stunder av kraft har rapporterats av et al. Hansen 5, et al. Stief 6, och Hagen et al. 7 medan stavgång. Dessutom, påståenden om förbättrad postural anpassning verkar ha gått entirely stöds av vetenskaplig forskning på denna punkt.

I likhet med de motsägelsefulla resultat hittades med gångmönster, olika metoder och utrustning har använts i denna linje av forskning. Flera studier har använt tre-dimensionella motion capture system 4,6 och digitala videokameror 2,5, alla med kraftplattor som ingår i systemet, för att adekvat bedöma gång. Medan dessutom har andra studier användes andra medel för att bedöma Nordic poling gång inklusive användning av electrogoniometry 7, elektromyografi (EMG) 8, och töjningsgivare monterade på stolpar 2,9. Med den teknik som används i detta protokoll, presenterar den specifika fördelen att kunna visa en mer lämplig representation (dvs. upprepade gångcykler) för en enskild nordiska poling gång över alternativa tekniker som har fokuserat mer på korta löptider och enskilda gångcykler. Dessutom använder den här metodenaccelerometry ett giltigt verktyg, som på denna punkt har glest används i stavgång forskning. Beroende på syftet med enskilda forskningsprojekt, kan tillämpningen av detta protokoll vara lämplig för situationer som beskrivs i detta protokoll, särskilt för kort och lång varaktighet gång. Det är viktigt att notera att både motion capture och accelerometry är lämplig för att erhålla en mängd olika gångegenskaper, inklusive: spatial-temporala (t.ex. steglängd, gånghastighet, etc.), kinematisk (t.ex. rörelseomfång), och kinetisk (t.ex. krafter , uteffekter, etc.) parametrar.

Och trots användningen av dessa olika delar av utrustning, har endast kortvariga gånghändelser (dvs. enda gång cykel) bedömts lämna frågor i fråga om att bäst bedöma längre varaktighet gång (dvs. upprepade gång cykler). Därför är den logiska grunden för utveckling och användning av denna teknik baserad på importance av utforma en fullständig bild av den nordiska poling gång.

Syftet med denna studie var tvåfaldig. För det första är det primära målet att bestämma och motivera användningen av både accelerometry system och 3-dimensionella motion capture system vid bedömningen av gång och hållning över både korta och långa löptider. I andra hand är målet att fastställa den totala effekten av gångstavar på gångmönster, inklusive rumsliga-temporala och kinetiska åtgärder samt postural anpassning av äldre vuxna. Hittills har minimal forskning fokuserat på äldre vuxna NV och det som har publicerats, har funktionen (dvs styrka, balans, flexibilitet) representerade primära utfallsvariabler. Därför behövs kunskap avseende rollen av gångstavar på mätbara gång variabler och kan ge insikt i hur stolpar kan spela i våra gångmönster när vi åldras.

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

Denna studie genomfördes i enlighet med riktlinjerna i forskningsetik styrelsen för University of Ottawa.

1. Screening ordningen

  1. Ge sida visa presentationer till lokala promenader grupper och efter rekryterings affischer på allaktivitetshus och offentliga lokaler för att rekrytera en grupp aktiva, samhällslevande äldre vuxna.
  2. Vid första besöket, först hälsar deltagarna, introducera dem till laboratoriet, och ge dem tid att byta till lämplig klädsel (dvs shorts, t-shirt och löparskor). När redo, tillhandahålla varje deltagare med en fördjupad studie beskrivning erhålla skriftligt informerat samtycke, och screena varje individ för studier berättigande med hjälp av olika frågeformulär.
    OBS: Inklusionskriterier inkluderar: 55-80 år, nybörjare till stavgång (NW), inga neurologiska sjukdomar, inga kognitiva funktionsnedsättningar, inga hjärtbesvär, ingen tidigare skada eller operation som påverkar gång och övreextremiteten rörelse och förmågan att gå utan hjälp.
    1. Har deltagaren fylla i ett Generaldirektoratet för hälsa och fysisk aktivitet Frågeformulär och fysisk aktivitet Readiness Questionnaire (PAR-Q) för att bekräfta ålder, aktivitetsnivå, befintliga neurologiska sjukdomar, och kortfattat bedöma hjärthälsa.
    2. Därefter måste de fylla i ett självrapporterad postural stabilitet och faller frågeformulär (anpassad från Ashburn et al. 10) för att bestämma falla prevalens, i förekommande fall. Slutligen slutföra Montreal Cognitive Assessment (MOCA) med varje ämne för att kontrollera för mild kognitiv svikt 11, som utgör ett visst antal poäng av 26 av 30.

2. Pole Set-up och stavgång Instruktion

  1. Ge varje deltagare med en uppsättning av stolpar, och instruera dem om hur man justerar polerna till en optimal längd i förhållande till sin längd. Se till att justeringen motsvarar cirka 65% av individens kroppslängd.
    1. Ge varje deltagare med följande instruktioner om pole justering. Be deltagarna att stå högt, har deltagarna placerar stången spets framför tårna, instruera deltagarna att placera armbågen och underarmen närmast kroppen, och be deltagarna att förlänga polerna så armbågen bildar en ungefärlig 90 ° vinkel intill kroppen. Slutligen, dra åt polerna och vinkel boot tips bakåt.
  2. Instruera deltagaren följande 4 grundläggande steg för att minimera mängden information att bearbeta och säkerställa en grundlig förståelse av teknik 12. Tilldela approximativt 30 min för instruktion och efterföljande tillämpning av tekniken.
    OBS: stavgångs instruktioner ska ges av en certifierad nordisk stavgång instruktör.
    1. Innan säkra handledsband, instruera deltagaren att placera sina poler bakom nedre delen av ryggen ochstå rak i ryggen. Be deltagarna att stå med sina bröst hög och axlarna avslappnade.
      OBS: Förklara för deltagare som detta görs för att få en uppfattning om den erforderliga upprätt kroppshållning för stavgång.
    2. Har varje deltagare säkra handledsband, placera polspetsarna bakom dem, och koppla av armarna vid sina sidor. Samtidigt som deras händerna öppna (dvs. inte greppa handtag), instruera förutsättning att börja gå med minimal arm swing för cirka 100 m.
      OBS: I detta skede polerna helt enkelt avslutande bakom deltagaren.
    3. Samtidigt hålla händerna öppna och dra polerna bakom dem, instruera deltagaren att börja gå snabbare. Be deltagarna att visualisera föra sin hand upp som om de är på väg att skaka någons hand.
      OBS: I denna fas, förklarar att målet är att främja den naturliga ömsesidiga och rytmiska insatser av armar och ben under gång.
    4. Slutligen,som armen svänger framåt, har deltagaren försiktigt tag i handtaget och en kraft mot marken. Med varje arm swing, instruera den enskilde att något lyfta polerna från marken och fast plantera dem med varje efterföljande steg.
      OBS: I detta skede, förklara att den tillförda kraften hjälpmedel i progression av gångart och ger resistens mot överkroppen muskulatur.

3. Datainsamling och provningsprotokoll

  1. Med en vanlig måttband, våg, och tjocklek, ta deltagarnas antropometriska mått, inklusive längd, vikt, inter-ASIS avstånd, vänster och höger benlängd, knä bredder, fotled bredder, axelförskjutningar, Vinklad bredder, handled bredder, och begagnade tjocklekar.
    1. Med användning av ett måttband, mäta varje benlängd som avståndet från den främre-övre spinae iliacea (ASIS) till centrum av den mediala fotknölen såväl som avståndet mellan de vänstra och högra ASIS (dvs. </ Em> inter-ASIS avstånd).
      1. Därefter mäter bredden av varje fog med användning av en passare genom att hitta avståndet mellan benutskott (t.ex. kondyler) av varje led. Slutligen mäta längd och vikt av deltagaren med en vanlig måttband och skala, respektive.
  2. För att bedöma gångmönster (t.ex. spatial-temporala åtgärder) och postural anpassning under en lång tid, använda ett accelerometry system för insamling av uppgifter under sex minuters gångtest (6MWT), som är ett giltigt och lämpligt test i bedömningen äldre vuxna fysisk uthållighet 13.
    1. För accelerometry systemet, se till att den består av minst 6 sensorer, vardera med accelerometrar och gyroskop som ingår i dem för att mäta både accelerationen (g) och vinkelhastigheten (grader / sekund) för varje specifik kroppssegment.
      1. Före placering på deltagaren, se till att alla sensorer are ordentligt dockad till systemets dockningsstation för att synkronisera dem och kalibrera systemet, och i slutändan vidarebefordra exakta uppgifter mätningar 14.
    2. Fäst givare med justerbara krok och ögleband, säkra sensorerna till handleder, fotleder, ländrygg (L5) och bål och samlas vid en samplingshastighet på minst 100 Hz.
      1. När du placerar sensorerna, se till att de är orienterade i enlighet med riktlinjerna system. Placera ankel sensorer anteriort. Placera handleden sensorerna posteriort (när anatomisk position). Placera bålen sensorn ovanpå bröstbenet och placera L5 sensorn direkt på L5 kotorna.
        OBS: Kinematiska data sänds trådlöst från dessa sensorer till en accesspunkt, som används för att exakt tid överföringen av de synkroniserade data.
    3. Montera deltagaren med 6 sensorer och be dem att utföra två prövningar av 6MWT, en med stolpar och one utan. Slumpmässigt tilldela dessa två studier att kontrollera för ordningens effekt.
    4. Instruera deltagaren att gå fram och tillbaka längs en 25 m gångväg vid en självvald hastighet för 6MWT, både med och utan stavar. Vid denna tid, vara noga med att klicka på "Start" för att börja insamling av data med accelerometry systemet.
      OBS: Under pole försök ger ytterligare instruktioner till deltagaren att genomföra sin polariserings instruktion.
  3. Slutligen, bedöma kortvarig gång händelser med hjälp av en 3-dimensionell motion capture-system samla minst 100 Hz, med två kraftplattor inbäddade i vägen. Synkronisera kraft plattformar med motion capture-systemet, se till att kraftplattformar nollställas för att förhindra brus i data, och se till att de samlar på en tillräcklig samplingshastighet, exempelvis 1000 Hz.
    1. Synkronisera kraftplattor till motion capture-systemet genom att först ansluta dem till datorn via ledningarna ged från bolaget. För det andra, direkt i motion capture systemprogramvara, är det absolut nödvändigt att "lägga till" kraftplattor till fånga volymen genom att ange dimensionerna, känsligheter, samplingsfrekvenser och annan information som krävs för systemet.
    2. Se till att kraftplattorna har "nollställas". Gör detta i två steg: 1) högerklicka på varje kraft platta i programmet och välj "Nollkraftplatta" och 2) att trycka på "noll" knapp som är direkt på datainsamlings låda kraftplattor.
      OBS: Se till att motion capture Systemet samlar realtidsinformation från både vänster och höger ben från fot slår på varje kraft plattform och gör det möjligt för rumslig-temporal, kinematisk och kinetisk analys.
  4. Slutföra en dynamisk kalibrering av systemet (som syftar till att definiera infångningsvolym som skall användas under datainsamlingen). För att göra detta, våg en 3-markör trollspö på ett kontrollerat sätt genom Capture utrymme. Utför sedan en statisk kalibrering av systemet för att ställa in det globala koordinatsystemet (dvs referenspunkt 0, 0, 0 (x, y, z) genom att placera en 4-markör L-ram på den angivna referenspunkten och välj "Ställ in volym "inom mjukvara.
    OBS: Den dynamiska kalibreringen senare hjälper i återuppbyggnaden av den 3-dimensionella position 39 reflekterande markörer som används för denna modell.
    1. Montera deltagaren med de 39 reflekterande markörer, förbinder dem med dubbelhäftande tejp och placera dem på specifika anatomiska landmärken inklusive: andra metatarsals, lateral fotknölarna, calcanei, vänster och höger i mitten av skaftet, laterala femorala kondyler, vänster och höger halva låret , ASIS, PSIS, T10, C7, tillbaka, nyckelbenet, bröstben, acromion processer, till vänster och höger i mitten av humerus, sido epikondyl, vänster och höger i mitten av underarmen, mediala och laterala handleder, andra metacarpals, anterior-lateral huvud, och bakre laterala huvud.
    2. Instruera deltagaren att sedanutföra 6 försök av en 5 m promenad genom system fånga volym, tre med stolpar och tre utan. Slumpmässigt tilldela dessa försök till kontroll för ordningens effekt och ger samma instruktion per 6MWT.

4. Data och statistisk analys 14

  1. Under analys av 6MWT, ta bort alla vänder under rättegången för att redogöra för strikt steady state promenader Efter att varven använder systemprogramvaran för att extrahera rumsliga-temporala åtgärder, stam rörelseomfång (ROM) på alla platser, och trunkhastigheter i alla plan.
    OBS: Detta sker automatiskt under detta protokoll genom algoritmer som används av systemet självt 14. Stegen för att extrahera de nödvändiga beroende variabler inom detta system listas nedan.
    1. Använda accelerometry systemprogramvaran, klicka först på 'Monitor Data ", välja lämpliga klockslag försök som har samlats in, högerklicka på trIALS och välj "Konvertera till CSV". Efter att ha gjort detta, öppna CSV-filen och se till att data från alla 6 sensorer har exporterats för vidare analys.
    2. Därefter väljer rättegången igen och klicka på "Export till PDF". Observera systemet generera en PDF-rapport med ett antal variabler. Härifrån extrahera variabler som är önskvärda för studien, i detta fall, spatial-temporala och kinematiska åtgärder.
  2. För tre-dimensionell motion capture, filtrera alla försök att använda en fjärde ordningens noll fördröjning Butterworth-filter för analoga signaler med en gränsfrekvens på 10 Hz samt en Woltring filter för markör banor med en 15 mm MSE förväntade värdet. För att göra detta, fästa "Butterworth och Woltring" filtreringsalternativ till drift pipeline inom systemprogramvaran väljer ovannämnda stoppfrekvenser och MSE-värden, och klicka på "Run".
    1. Lägg till ett "Exportera till ASCII-fil" operation för att drift pipeline inomsystemet och välj "Kör". Spara nyligen exporterade ASCII (kalkylblad) kalkylblad till datorn.
    2. Öppna exporterade ASCII-filer och inom varje fil, lokalisera uteffekt och stunder av kraft (dvs. kinetik) för var och en av de nedre extremiteterna lederna, inklusive fotled, knä och höft.
      OBS: Genom att använda lägsta och högsta funktioner inom bladet, beräkna övre och nedre toppar som motsvarar de olika faserna i en enda gångcykel (t.ex. A1, K1, H1, etc.) som beskrivs av Winter 14.
    3. Därefter extrahera rumsliga-temporala åtgärder med hjälp av specifika systemprogramvaran, som i detta fall, beräknas automatiskt genom systemet algoritmer och från antropometriska mätningar. Att extrahera specifika variabler, först importera önskade prov i systemprogramvaran, välj 'Event', och klicka på den önskade variabeln för att erhålla den rörliga genomsnittet från varje försök.
  3. Lastly, med hjälp av ASCII-filer, lokalisera banor för C7 markör samt sakrala / bäcken markörer. Med hjälp av dessa banor, beräkna postural anpassning som skillnaden mellan dessa markörer och banor i både mediala-laterala och främre-bakre riktningar.
  4. Öppna statistisk programvara och importera specifika prov. Först med hjälp av Shapiro-Wilks test för normalitet, se om data är normalfördelad.
    1. Att jämföra med och utan stavar, parat använda t-test när data normalfördelade och Wilcoxon Signed Rank Test när skevt. Använd Holm-Sidak flera parvisa jämförelser förfaranden vid behov. Signifikansnivå är inställd vid 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 gångparametrar

När man går med gångstavar och bedöms med hjälp av motion capture och kraftplattor, steglängd (p <0,01), stöd för dubbla tiden (p <0,001), och enda stöd tid (p <0,001) är alla betydligt längre jämfört med promenader utan stavar . Dessutom är betydligt långsammare och kadens gång hastighet (p <0,05) (p <0,001) är betydligt mindre med stavar jämfört med utan i äldre vuxna. Vidare, när man undersöker gång under en längre tid promenad med 6MWT och använda accelerometry är likartade resultat noterade med en längre steglängd (p <0,001) och stöd för dubbla tiden (p <0,001) samt en betydligt långsammare gånghastighet (p <0,001) och inte större kadens (p <0,001) (tabell 1).

Nedre extremiteter gemensamma Kinetic Analysis </ P>

Kinetic åtgärder enbart bedömas med 3-dimensionell motion capture.

Höftled

Vid användning av stolpar, är betydligt mindre hip kraftproduktion ses på hälen kontakt (H1) (p <0,05) samt på pre-swing (H3) (p <0,01) jämfört med promenader utan stavar (Figur 1). I samband med dessa minskningar i höft kraftproduktion, är det kraftmoment när hon gick med stavar betydligt mindre på både häl kontakt (p <0,05) och pre-swing (p <0,05) jämfört med utan stavar.

Knä Kraftproduktion / Absorption

Vid användning av stolpar, är betydligt mindre knä kraftabsorption ses på hälen kontakt (K1) (p <0,05), med i förväg swing (K3) (p <0,001), och vid terMinal swing (K4) (p <0,001) jämfört med promenader utan stavar (Figur 2). Dessutom, med stolpar betydligt mindre kraftmoment finns på hälen kontakt (p <0,001) och vid terminal swing (p <0,001) och signifikant större stunder av kraft vid mitten av hållning (p <0,01) jämfört med utan stavar.

Ankel Power Generation / Absorption

Det finns ingen signifikant effekt eller kraftmoment skillnader vid fotleden antingen hälen kontakt (A1) eller toe-off (A2).

postural Analys

Det finns inga signifikanta skillnader i stammen rörelseomfång vid användning av accelerometry i någon av de tre planen i rörelse (dvs frontal, sagittal och horisontell) eller med motion capture i frontala och sagittala plan.

Resultaten återfinns i denna forskning sammanfaller med tidigare forskning om samma ämne med hjälp av liknande motion capture system. Dessa resultat visar att denna teknik och användning av både motion capture och accelerometry kan vara allmänt lämpligt i bedömningen av gång och hållning.

Figur 1
Figur 1:. Peak hip makt över en enda gång cykel Denna siffra representerar en typisk hip effektprofil i watt per kilo kroppsvikt under en enda gång cykel (dvs hälisättning av ena foten till nästa hälisättning av samma fot) till jämför med poler (röd) till utan stolpar (blå). Pilarna på H1, H2 och H3 faser indikerar förändringar i kraftgenerering / absorption i jämförelse med stavar till utan stavar, med asterisker indikerar en signifikant skillnad mellan TWo. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2:. Peak knä makt över en enda gång cykel Denna siffra representerar en typisk knä effektprofil i watt per kilo kroppsvikt under en enda gång cykel (dvs hälisättning av ena foten till nästa helvete strejk samma fot) till jämför med poler (röd) till utan stolpar (blå). Pilarna på K1, K2, K3, och K4 faser indikerar förändringar i kraftgenerering / absorption i jämförelse med stavar till utan stavar, med asterisker indikerar en signifikant skillnad mellan de två. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

VICON APDM med polacker utan stavar med polacker utan stavar Utfallsmått Medelvärde ± SD Steglängd (m) 1,39 ± 0,19 1,31 ± 0,21 † 1,47 ± 0,11 1,42 ± 0,11 † Gait Hastighet (m / sek) 1,08 ± 0,23 1,18 ± 0,20 * 1,25 ± 0,17 1,39 ± 0,14 † Kadens (steg / min) 93,07 ± 10,90 108,78 ± 11,26 † 101,92 ± 12,17 117,82 ± 9,74 † Dubbel Support Tid (sek) 0,34 ± 0,06 0,28 ± 0,06 † 0,28 ± 0,07 0,22 ± 0,06 † Single Support Tid (sek) 0,48 ± 0,05 0,41 ± 0,04 † --- ---

Tabell 1:. Spatial-temporala medel och standardavvikelse för båda data insamlingssystem Denna tabell representerar olika rumsliga-temporala åtgärder som erhålls från både accelerometry och motion capture system. Både kors och asterisker utgör en betydande skillnad mellan med stolpar och utan stolpar för respektive system med kors specifikt representerar signifikant skillnad på p <0,01 och asterisker representerar en signifikant skillnad på 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

Vikten av att upprätthålla konsekvens i termer av pol användning är avgörande inom detta protokoll. Särskilt lämpliga åtgärder för korrekt polarisering teknik liksom lämplig pol som inrättats är viktigt att upprätthålla överensstämmelse mellan olika studier. Därför riktlinjer och instruktioner för en specifik stavgång organisation bör följas för protokoll såsom detta. Dessutom och i synnerhet när man använder accelerometry, användning av en hel kropp uppsättning av tri-axial monitorer är viktigt att få en fullständig förståelse av patientens hela kroppen rörelse (t.ex. gång och hållning) inklusive acceleration och rotation av varje specifik kroppssegment. Ett sådant system kan och bör i första hand användas i fall enligt detta protokoll, med hjälp av en relativt lång gångväg (t.ex. 25 m) för att ta hänsyn till långvariga evenemang samt minimera antalet varv för att redogöra för i första hand steady state promenader. Detta kan vara särskilt important vid användning av validerade gångtest som 6MWT 13 i både kliniska och forsknings inställningar.

Vidare har motion capture system redovisats som lämplig utrustning för att studera kortvariga evenemang såsom enkla gångcykler 16 och bör användas som sådan, vilket är fallet med den andra delen av detta protokoll. För att säkerställa noggrannhet med detta system, är det absolut nödvändigt att utföra lämpliga statiska och dynamiska kalibreringar av systemet för inställning av infångningsvolym och framför allt den globala koordinatsystemet som krävs för tre-dimensionell rekonstruktion av de reflekterande markörerna. För att bedöma både gång samt postural anpassning, en hel kropp markör set (t.ex. Plug-in Gait modell) är nödvändig eftersom positionerna och förskjutningar av höften (PSIS och sakrala) och spinal (C7) markörer är kritiska i analys och mätning av stammen rörelseomfång (ROM) i det främre-bakre (AP) och mediala-laterala (ML) riktningar. och jagastly bör de tvingar plattorna integrerade med systemet som hämtar vid en tillräcklig samplingshastighet, till exempel, 1000 Hz från detta protokoll. Samplingshastighet kan ändras mellan olika studier måste dock forskarna vara säker på att inte bryta mot samplingsteoremet, där det står "processignalen måste samplas med en frekvens åtminstone dubbelt så hög som den högsta frekvensen som finns i själva signalen" 17.

Beroende på utrustningens tillgänglighet inom olika laboratoriemiljö, olika accelerometry system och motion capture-system kan användas, förutsatt att de möjliggör anslutning till de kritiska stegen i detta protokoll. Till exempel, om det inte går att använda en treaxlad övervaka systemet som har både acceleration och gyroskop avläsningar eller om labbet utrymmet är otillräckligt för att införliva en lång gångväg, kan användningen av detta system inte vara helt tillfredsställande för bedömningen av sin gång och hållning . På samma sätt, med motion capture-system, användning av ennedre kroppen modell för varje deltagare är tillräcklig i bedömningen av olika gångegenskaper, skulle dock lägre karossmodeller misslyckas att på lämpligt sätt bedöma postural anpassning som en del av den nödvändiga höft och ryggrads markörer kan saknas för att beräkna stammen ROM. Även om du använder detta protokoll för att undersöka särskilda villkor (t.ex. knäartros eller ACL skada), användning av olika eller modifierade marköruppsättningar som den som används av Ali, Rouhi och Robertson 18 kan användas för att skapa en mer fullständig bedömning av knäet för sådana förhållanden. Dessutom, eftersom denna studie är inriktad på äldre vuxna endast kan protokollet dra nytta av tillägg av en kontrollgrupp för jämförelseändamål, dock är detta i hög grad beroende av populationerna för varje enskild studie. Beroende på befolkningen, kan en kontrollgruppen (t.ex. unga vuxna) bidra till att ytterligare förstå hur gång och förändrad kroppshållning inriktnings, både med och utan användning av nordiska stolpar. Också,att bättre förstå den roll som poler själva spela under gång, kunde användning av töjningsgivare införlivas. Efter en teknik som tidigare använts på friska unga vuxna av Jensen och kollegor 9, kunde placeringen av en töjningsmätare på var och en av polerna hjälp för bedömning av kinetiska mätningar gait. Och slutligen, efter en teknik som används av Shim och kollegor 8, med hjälp av elektromyografi (EMG) med detta protokoll kan underlätta förståelsen av specifika muskelaktiveringsmönster både övre och nedre extremiteterna under stavgång.

Originaliteten i detta protokoll ligger i det faktum att det ger riktlinjer för state of the art gång analyser i två mycket olika uppställningar. Därför ger denna rationella och genomförbara alternativ för forskare och kliniker att välja mellan när de fattar beslut om det protokoll som kommer att tjäna bäst syftet med deras analys. För att upprepa, med 3-dimensionella motion capture-system,Målet är att studera kortvariga händelser som är fallet med en enda gångcykel, medan accelerometern system används i detta fall för att studera gång som helhet under en längre tidsperiod. Olika 3-dimensionella motion capture system samt videokameror, alla med kraftplattor integreras i dem har ofta använts i bedömningen av stavgång gång 3-6. Et al. Stief 6 använde en 6-kamerasystem för att samla in fem polning och 5 icke-poling försök för att mäta kinematik (dvs. ROM) och kinetik (dvs stunder av kraft) om höft, knä och fotleder. På samma sätt var en 10-kamera som används av Koizumi et al. 4 med två kraftplattor som ingår i den för att få kinetiska mätningar från 10 stavgångs prövningar för att slutligen beräkna skjuvning och kompressionskrafter i de nedre extremiteterna lederna och ländrygg. Vidare, Hansen et al. 5 används en 5-cameran digital video system för att registrera rörelser, återigen med två kraft plattformar inbäddade i gångväg för att kvantifiera kinetiska variabler inklusive: kompressionskrafter, skjuvkrafter, markreaktionskrafter, och stunder av kraft. Befintliga metoder i grunden pekar på användningen av motion capture system allmänt accepterat och i stort sett lämplig för en noggrann och effektiv mått på en individs gångmönster, även för kortvariga händelser.

I motsats till likartad motion capture, alternativa metoder, såsom den som används av et al. Hagen 7 har ibland använts. I denna studie, är electrogoniometry och kraftplattor används för att utvärdera de rumsliga-temporala åtgärder (t.ex. steglängden), nedre extremiteten ROM och kinetik, särskilt den vertikala kraften. De gjorde också använda en accelerometry system är det dock en enaxlig monitor som endast placerades på den högra radiella sidan av handleden för att mäta wrist acceleration och bistå vid uppskattning av chock för kroppen. Bortom et al. Hagen 7 under de senaste åren, har stavgång gång verkligen ännu undersökas med hjälp av accelerometry. Och vidare ändå, forskning har ännu att studera längre varaktighet gång evenemang såsom med 6MWT. Precis som motion capture är allmänt används för kortvariga händelser bör accelerometry blivit mer av en stapelvara i gånganalys, särskilt under en längre tidsperiod. Om användning av accelerometry är mer allmänt erkänt och värderas i detta avseende, kan det möjliggöra en mer representativ utvärdering av gång som det utförs på en daglig basis.

När protokollet är fulländad, kommer med både accelerometry och motion capture för nordisk poling gånganalys bidra till att skapa en bedömning av gång i sin helhet som kan vara representativa för både korta sprutar av promenader samt längre. Dessutom kan sådana tekniker användas med specifika populationer (t.ex. Parkinspå sjukdom) för att få en bättre förståelse för hur gångstavar kan påverka inte bara en enda steg, men också få en bättre representation av sin gång från upprepade steg. Även om det finns i klinisk praxis, kan kliniker kan använda accelerometry att mer exakt mäta en patients gång under klinisk bedömning. Sådana system är särskilt användarvänlig och förenkla datainsamling och analys. Slutligen kan titta på effekten av en stavgång ingripande vara lämpligt att sammanfalla med detta protokoll. Det är möjligt att lära sig polariseringstekniken och sedan omedelbart utför laboratorieundersökningar inte kan leda till en helt korrekt bedömning. Istället öva med polerna för en tidsperiod (t.ex. 8 veckor) kan ge en bättre bedömning av effekten av de nordiska stolpar på gång och hållning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Detta arbete finansieras delvis av Nordixx Kanada, tillverkare av vandringsstavar som används i den här videon.

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).
Styrker Lämpliga motion capture tekniker för bedömning av Nordic Walking gång och hållning hos äldre vuxna
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