Sit-to-stand-e-piedi dal 120% del ginocchio Altezza: Un nuovo approccio per valutare la dinamica posturale controllo indipendente di piombo-arto
Summary
Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.
Abstract
Gli individui con sensomotoria patologia ad esempio, ictus hanno difficoltà a eseguire il compito comune di passando da seduto e l'avvio di andatura (sit-a-passeggiata: STW). Così, nella riabilitazione clinica separazione dei sit-to-stand e andatura iniziazione – chiamato sit-to-stand-e-passeggiata (STSW) – è usuale. Tuttavia, un protocollo STSW standardizzato con un approccio analitico ben definito adatto per la valutazione patologica deve ancora essere definita.
Quindi, un protocollo obiettivo orientato è definito che è adatto per gli individui sani e compromessi richiedendo la fase di salita essere iniziato da all'altezza del ginocchio 120% con un'ampia base di appoggio indipendenti dell'arto piombo. acquisizione ottica di tridimensionale (3D) traiettorie di movimento segmentale e forza piattaforme per cedere bidimensionali (2D) di centro-di-pressione (COP) traiettorie monitoraggio permesso della distanza orizzontale tra COP e di tutto il corpo-centro-di- massa (BCOM), la diminuzione che aumentanos stabilità di posizionamento, ma si propone di rappresentare un cattivo controllo posturale dinamico.
distanza BCOM-COP si esprime con e senza la normalizzazione di lunghezza delle gambe dei soggetti. Mentre distanze COP-BCom variano attraverso STSW, dati normalizzati alle manifestazioni del movimento chiave del sedile-off e l'iniziale toe-off (TO1) durante le fasi 1 e 2 hanno un basso intra ed inter variabilità soggetto in 5 prove ripetute effettuate da 10 giovani individui sani . Così, il confronto a distanza COP-BCOM in occasione di eventi importanti durante l'esecuzione di un paradigma STSW tra i pazienti con lesioni del motoneurone superiore, o di altri gruppi di pazienti compromessi, e dati normativi nei giovani individui sani è una nuova metodologia per la valutazione della stabilità posturale dinamico.
Introduction
patologie cliniche che colpiscono il sistema senso-motori, per esempio motoneurone superiore (UMN) infortunio dopo ictus, portano a disturbi funzionali tra cui la debolezza, perdita di stabilità posturale e spasticità, che possono influenzare negativamente la locomozione. Il recupero può essere variabile con un numero significativo di ictus che non raggiungono le tappe funzionali di livello di sicurezza o camminare 1,2.
La pratica discreta di camminare e sit-to-supporto sono compiti riabilitativi comuni dopo UMN patologia 3,4, tuttavia movimenti di transizione sono spesso trascurati. Sit-a-passeggiata (STW) è un compito posturale-motorio sequenziale che incorpora sit-to-supporto (STS), andatura iniziazione (GI), e camminare 5.
La separazione di STS e GI, riflettente di esitazione durante STW è stata osservata nei pazienti con malattia cronica 6 e ictus di Parkinson 7, oltre a unimpaire anzianid adulti 8, ma non nei giovani individui sani 9. Pertanto sit-to-stand-and-piedi (STSW) è comunemente implementato all'interno dell'ambiente clinica ed è definito da una fase di pausa di lunghezza variabile in piedi. Tuttavia, non ci sono protocolli pubblicati fino ad oggi definiscono la dinamica STSW in un contesto adatto per popolazioni di pazienti.
Di solito negli studi STW l'altezza della sedia iniziale è al 100% dell'altezza del ginocchio (KH, dal pavimento al ginocchio a distanza), piedi di larghezza e GI piombo degli arti sono auto-selezionati, le braccia sono vincolati sul petto e un contesto compito ecologicamente significativo è spesso assente 5-9. Tuttavia, i pazienti trovare passando dal 100% KH impegnativo 10 e adottare spesso una posizione del piede più ampia rispetto agli individui sani 11, avviare l'andatura con la gamba colpita 7, e usare le armi per generare lo slancio 7.
Per avviare andatura, un cambiamento di stato del movimento di tutto il corpo in un purpos direzione eful è richiesto 12. Ciò si ottiene sgancio del corpo intero centro di massa (BCOM: la media ponderata di tutti i segmenti corporei considerati nello spazio 13) dal centro-di-pressione (COP: la posizione della forza di reazione terra risultante (GRF) vector 14). Nella fase anticipatoria GI, rapida posteriore stereotipo e il movimento laterale del COP verso dell'arto da oscillare si verifica generando BCOM slancio 12,15. Il COP e BCOM sono quindi separati, con la distanza orizzontale tra di loro essendo stato proposto come misura di controllo posturale dinamico 16.
Il calcolo della distanza COP-BCOM richiede misurazione simultanea di posizioni COP e BCom. Il calcolo standard del COP è mostrato sotto nell'equazione (1) 17:
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(1)
Dove M e Forza rappresentano momenti intorno agli assi piattaforma di forza e il direzionale GRF rispettivamente. Gli indici rappresentano assi. L'origine è la distanza verticale tra la superficie di contatto e l'origine della piattaforma di forza, ed è considerata pari a zero.
Il metodo cinematico di derivare posizione BCOM comporta il monitoraggio dello spostamento dei marcatori segmentale. Una rappresentazione fedele del movimento del corpo-segmento può essere raggiunto impiegando marcatori cluster su piastre rigide poste lontano da punti di riferimento ossei, riducendo al minimo dei tessuti molli-artefatto (tecnica CAST 18). Al fine di determinare la posizione BCOM, singole masse segmento corporeo sono stimati, sulla base di lavoro cadaverico 19. Tridimensionale software proprietario (3D) sistema di movimento utilizza il posizioni prossimale e d coordinateIstal posizioni segmento a: 1) determinare le lunghezze segmentale, 2) stimano aritmeticamente masse segmentale, e 3) calcolare posizioni COM segmentale. Questi modelli sono quindi in grado di fornire stime di posizione BCOM 3D in un dato punto nel tempo in base alla somma netto delle posizioni inter-segmentale (Figura 1).
Pertanto, lo scopo di questo documento è prima di presentare un protocollo standardizzato STSW ecologicamente valido e comprende passando da una sede altezza alto. E 'stato dimostrato in precedenza che STSW dal 120% KH è biomeccanicamente indistinto dal 100% KH blocco generazione di minori BCom velocità verticali e GRF di aumento nel corso di 20, il che significa passando dal 120% KH è più facile (e più sicuro) per gli individui compromessi. In secondo luogo, per ricavare distanze orizzontali COP-BCOM per valutare il controllo posturale dinamico durante le tappe fondamentali e transizioni utilizzando motion-capture 3D. Questo approccio, che in individui sani durante STSW è indipendente arto-leAD 20, offre la prospettiva della valutazione recupero funzionale. Infine, un preliminare insieme rappresentativo di dati STSW di giovani individui sani è presentato, e la variabilità intra e inter-soggetto nel gruppo è definito al fine di informare il confronto con gli individui patologici.
Figura 1. 2D calcolo BCOM. Per semplicità, l'esempio è basato sul calcolo complesso gamba COM da una massa 3-linked in 2 dimensioni, dove coordinate delle posizioni rispettive COM (x, y), e masse segmentale (m 1, m 2, m 3) sono noti. masse Segmento e posizione delle posizioni COM segmentale, per quanto riguarda il laboratorio di sistema di coordinate (LCS; origine: 0, 0), sono stimati dal sistema di analisi del movimento utilizzando il software proprietario di massa corporea soggetto e dati antropometrici pubblicati (vedi testo principale). Il x unND posizione COM gamba y, in questo esempio di massa 3-linked, viene poi ricavato utilizzando le formule riportate. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo sit-to-stand-e-passeggiata (STSW) qui definita può essere utilizzato per testare il controllo posturale dinamico durante il complesso movimento di transizione in individui sani o gruppi di pazienti. Il protocollo include i vincoli che sono progettati per consentire i soggetti con patologia di partecipare, e l'inclusione di spegnere la luce significa che è ecologicamente valido e obiettivo orientato. Come è stato dimostrato in precedenza che il piombo-arto e si alza da una sedia alta (120% KH) non in…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare Tony Christopher, Lindsey maggiorana al King College di Londra e Bill Anderson al London South Bank University per il loro sostegno pratico. Grazie anche a Eleanor Jones al King College di Londra per il suo aiuto nella raccolta dei dati per questo progetto.
Materials
| Motion Tracking Cameras | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Oqus 300+ | n=8 |
| Qualysis Track Manager (QTM) | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | QTM 2.9 Build No: 1697 | Proprietary tracking software |
| Force Platform Amplifier | Kistler Instruments, Hook, UK | 5233A | n=4 |
| Force Platform | Kistler Instruments, Hook, UK | 9281E | n=4 |
| AD Converter | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | 230599 | |
| Light-Weight Wooden Walkway Section | Kistler Instruments, Hook, UK | Type 9401B01 | n=2 |
| Light-Weight Wooden Walkway Section | Kistler Instruments, Hook, UK | Type 9401B02 | n=4 |
| 4 Point "L-Shaped" Calibration Frame | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | ||
| "T-Shaped" Wand | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | ||
| 12mm Diameter Passive Retro reflective Marker | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160181 | Flat Base |
| Double Adhesive Tape | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160188 | For fixing markers to skin |
| Height-Adjustable Stool | Ikea, Sweden | Svenerik | Height 43-58cmwith ~10cm customized height extension option at each leg |
| Circular (Disc) Pressure Floor Pad | Arun Electronics Ltd, Sussex, UK | PM10 | 305mm Diameter, 3mm thickness, 2 wire |
| Lower Limb Tracking Marker Clusters | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160145 | 2 Marker clusters, lower body with 8 markers (n=2) |
| Upper Limb Tracking Marker Clusters | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160146 | 2 Marker clusters, lower body with 6 markers (n=2) |
| Self-Securing Bandage | Fabrifoam, PA, USA | 3'' x 5' | |
| Cycling Skull Cap | Dhb | Windslam | |
| Digital Column Scale | Seca | 763 Digital Medical Scale w/ Stadiometer | |
| Measuring Caliper | Grip-On | Grip Jumbo Aluminum Caliper – Model no. 59070 | 24in. Jaw |
| Extendable Arm Goniometer | Lafayette Instrument | Model 01135 | Gollehon |
| Light Switch | Custom made | ||
| Visual3D Biomechanics Analysis Software | C-Motion Inc., Germantown, MD, USA | Version 4.87 |
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