Waiting
Login processing...

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

Behavior

Sit-to-stand-og-gå fra 120% Knee Høyde: A Novel Approach to Vurdere Dynamic Postural kontroll Uavhengig av Lead-lem

Published: August 30, 2016 doi: 10.3791/54323
Automatic Translation
1,2, 3, 1,2, 1
1Centre for Human and Aerospace Physiological Sciences (CHAPS), Faculty of Life Sciences and Medicine, King's College London, 2Physiotherapy Department, Guy's & St Thomas' NHS Foundation Trust, London, 3School of Applied Sciences, London South Bank University

Abstract

Personer med sensorimotor patologi, for eksempel hjerneslag har problemer med å utføre vanlige oppgaver med stigende fra sittende og initiere gangart (sitte-på-tur: STW). Derfor, i klinisk rehabilitering separasjon av sit-to-stand og gangart innvielse - kalt sit-to-stand-og-tur (STSW) - er vanlig. Men en standardisert STSW protokoll med en klart definert analytisk tilnærming egnet for patologisk vurdering har ennå ikke definert.

Derfor er et mål orientert protokoll som er definert som er egnet for friske individer og kompromittert ved å kreve den stigende fase skal startes fra 120% knehøyde med en bred base for støtte uavhengig av bly lem. Optisk fangst av tre-dimensjonale (3D) segmentell bevegelsesbaner, og tvinge plattformer for å gi to-dimensjonale (2D) senter-av-trykk (COP) baner tillater sporing av den horisontale avstanden mellom COP og hel-legeme-senter-of- masse (Bcom), reduksjon av hvilken økes posisjonsmessig stabilitet, men er foreslått for å representere dårlig dynamisk postural kontroll.

Bcom-COP avstand uttrykkes med og uten normalisering til fagenes benlengde. Mens COP-Bcom avstander variere gjennom STSW, normaliserte data på de viktigste bevegelses hendelsene i sete-off og innledende toe-off (to1) under trinn 1 og 2 har lav intra og inter individuell variasjon i 5 gjentatte forsøk utført av 10 unge friske individer . Dermed sammenligne COP-Bcom avstand på viktige hendelser under utføring av en STSW paradigme mellom pasienter med øvre motor Nevron skade, eller andre kompromittert pasientgrupper, og normative data hos unge friske mennesker er en roman metodikk for evaluering av dynamisk postural stabilitet.

Introduction

Kliniske patologier som påvirker sensorimotor systemer, for eksempel øvre motor nevron (UMN) skade etter hjerneslag, føre til nedsatt funksjonsevne inkludert svakhet, tap av postural stabilitet og spastisitet, som kan negativt påvirke bevegelse. Recovery kan være variabel med et betydelig antall slagrammede ikke å oppnå de funksjonelle milepæler i trygge stående eller gående 1,2.

Den diskrete praksis gåing og sit-til-standen er vanlige rehabiliterende oppgaver etter UMN patologi 3,4, men overgangs bevegelser er ofte neglisjert. Sit-til-tur (STW) er en sekvensiell postural-bevegelses oppgave som omfatter sit-to-stand (STS), gangart innvielsen (GI), og gå fem.

Separasjon av STS og GI, reflekterende av nøling under STW har blitt observert hos pasienter med Parkinsons sykdom seks og kronisk hjerneslag 7, i tillegg til eldre unimpaired voksne 8, men ikke hos unge friske individer 9. Derfor sitter til stand-og-tur (STSW) er vanligvis gjennomføres innenfor den kliniske miljøet og er definert av en pause fase av variabel lengde når du står. Det er imidlertid ingen publiserte protokoller hittil definerer STSW dynamikk i en kontekst som passer for pasientgrupper.

Vanligvis i STW studier den første stolen høyde er 100% av knehøyde (KH, gulv-til-kne avstand), fot-bredde og GI bly-lem er selvvalgt, armene er begrenset over brystet og en økologisk meningsfull oppgave sammenheng er ofte fraværende 5-9. Men pasienter finner stiger fra 100% KH utfordrende 10 og ofte vedta en bredere fotstilling sammenlignet med friske individer 11, initiere gangart med sine berørte beinet 7, og bruke armene til å generere momentum 7.

For å starte gangart, en tilstandsendring i hele kroppen bevegelse i en fo eful retning kreves 12. Dette oppnås ved frakobling av hele kroppen senter-til-masse (Bcom: det veide gjennomsnitt av alle betraktes kroppssegmenter i bakrommet 13) fra sentrum-til-trykk (COP: posisjonen til den resulterende første reaksjonskraft (GRF) vektoren 14). I den foregripende fasen av GI, hurtig stereotype bakre og sideveis bevegelse av COP mot lem kan svinges oppstår derved å generere Bcom momentum 12,15. COP og Bcom blir således separert, sammen med den horisontale avstanden mellom dem er blitt foreslått som et mål på dynamisk postural kontroll 16.

Beregningen av COP-Bcom avstand krever samtidig måling av COP og Bcom stillinger. Standarden Beregningen av COP er vist nedenfor i ligning (1) 17:

ligning 1

tp_upload / 54323 / 54323eq2.jpg "/>

ligning 3
(1)

Hvor M og Force representerer øyeblikk om henholdsvis kraftplattform økser og retnings GRF. Indeksene representerer akser. Opprinnelsen er den vertikale avstand mellom kontaktflaten og opprinnelsen av kraftplattform, og anses å være null.

Den kinematiske fremgangsmåte for å utlede Bcom stilling involverer relativ forskyvning av segment markører. En trofast gjengivelse av kroppen-segmentet bevegelse kan oppnås ved å bruke markører gruppert på stive plater plasseres unna benete landemerker, minimere bløtvev-juvelen (CAST teknikk 18). For å bestemme Bcom stilling, er individuelle kroppssegment masser anslått, basert på arbeid avdød 19. Tre-dimensjonale (3D) bevegelsessystem proprietær programvaren bruker koordinatsystemet posisjoner av proksimale og distal segmentet steder til: 1) bestemme segmentlengder, 2) arithmetically anslå segment massene, og 3) beregne segment COM steder. Disse modellene er da i stand til å gi anslag for 3D Bcom stilling på et gitt tidspunkt basert på nettosummering av inter-segment stillinger (figur 1).

Således er hensikten med denne artikkelen er først å presentere en standardisert STSW protokoll som er økologisk gyldig og omfatter stiger opp fra et høyt sete-høyde. Det har vist seg tidligere at STSW fra 120% KH er biomekanisk utydelig fra 100% KH sperring generasjon av lavere Bcom vertikale hastigheter og GRF-tallet i løpet stiger 20, noe som betyr økte fra 120% KH er enklere (og tryggere) for kompromitterte individer. For det andre, å utlede COP-Bcom horisontale avstander for å vurdere dynamisk postural kontroll under viktige milepæler og overganger ved hjelp av 3D motion-capture. Denne tilnærmingen, som hos friske personer under STSW er uavhengig av lem-leAnnonsen 20, gir utsikter til funksjonelle utvinning evaluering. Endelig er en foreløpig STSW datasett representant for unge friske individer presentert, og intra og inter-individuelle variasjon i gruppen er definert for å informere sammenligning med patologiske individer.

Figur 1
Figur 1. 2D Bcom beregning. For enkelhets skyld eksemplet er basert på beregning av hel-ben COM fra et 3-tilknyttet masse i 2 dimensjoner, hvor koordinatene til de respektive COM posisjoner (x, y), og segment masser (m 1, m 2, m 3) er kjent. Segment masser og plassering av segment COM stillinger, med hensyn til laboratoriet koordinatsystem (LCS, opprinnelse: 0, 0), er estimert ved bevegelse analysesystem proprietær programvare ved hjelp av faget body mass og publiserte antropometriske data (se hovedtekst). X ennd y etappe COM posisjon, i dette eksempelet på den 3-tilknyttet masse, blir så avledet ved hjelp av formlene som vises. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokollen følger de lokale retningslinjer for testing av menneskelige deltakere, definert av London South Bank University forskningsetisk komité godkjenning (UREC1413 / 2014).

1. Gait Laboratory Forberedelse

  1. Tømme fangst volumet av uønskede reflekterende gjenstander som kan feiltolkes som bevegelse markører og eliminere ambient dagslys for å redusere refleksjoner som passer.
  2. Slå på motion-capture kamera, proprietær programvare for sporing, force plattform forsterkere, og ekstern analog-til-digital (AD) omformer. Sett av tid for kameraene å initial.
  3. Ordne kameraer som sikrer at det er minst 2 kryssende akser i ytterpunktene av fangstvolum. Sørg for enkelte kameraer har optimal eksponering og blenderåpning ved å sjekke enkelte punkt oppløsning av test markører (f.eks statisk kalibrering ramme) innenfor fangst volum plass (se referanse Tillegg A 21).
  4. Mount gjenstand-bryteren for å slå av visuelle gå signal i midtlinjen av gangveien, 6 m foran utgangsposisjonen i kjøreretningen, på et stativ på motivets navle høyde. Mount lyskilde (for visuell gå signal) i midtlinjen av gangveien, 1 m foran subjekt-bryteren i kjøreretningen, på et stativ på motivets canthus høyde (figur 2). Ordne operatøren lysbryter i umiddelbar nærhet til etterforsker.
  5. Ordne kraft plattformer 1 og 2 i parallell for gangart-initiering, og tvinge plattformer 3 og 4 i en forskjøvet konfigurasjon for å fange opp ikke-dominante bly-lem studier. Deretter fester kraftplattform dekker med avtagbar tape.

Figur 2
Figur 2. Forsøksprotokoll. Dette eksemplet viser en venstre-ben og tok ledelsen Emner sitte på en instrumentert krakk på 120% knehøyde (KH) viddh ankler 10 ° grader i dorsalfleksjon og føtter på skulder bredde hverandre orientert fremover. På et blikkfang, fag utføre 5 prøvelser STSW ledende med sine ikke-dominant lem på selvvalgt tempo avsluttes ved å slå av lyset. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

  1. I proprietær programvare for sporing sett fangst frekvens til 60 Hz og 3D-sporingsparametre. Spesielt bruker en prediksjonsfeil på 20 mm, maks rest på 2 mm, minimum bane lengde tilsvarende 2 rammer, og en maksimal ramme gap på 10 rammer. Gå på å identifisere hver av de 8 individuelle kraft plattformkomponenter (z1, z2, z3, z4, x1-2. X3-4, y1-4, y2-3) fra hver form plattform forsterker til den respektive analog til digital omformer ( 32 kanaler i denne studien).
    1. Sørg for at alle forhåndsbestemt kalibreringsinnstillingene fra hver kraft plattformens calibration dokumentasjon, skaleringsfaktorer og analoge kanaler er angitt (se kapittel Prosjekt alternativer; Analoge Boards 21) og nominere offset å bli lest i løpet av de siste 10 rammene av fangst når losset.
  2. I proprietær programvare for sporing, nominere en multiplikator til motion-capture frekvens for å sikre en tilstrekkelig analog samplingsfrekvens. Bruk av en multiplikator 17, som gir en individuell kraftplattform samplingsfrekvens på 1020 Hz.
  3. Implementere den dynamiske wand kalibreringsprosedyren:
    1. Plasser L-formet henvisning struktur på gulvet i fangstvolumet i forberedelse til kalibrering av 3D-rom. Den lange aksen til denne strukturen skal peke i den fremre retningen. (se kapittel Wand kalibreringsmetode 21).
    2. I side kalibreringsinnstillingene i dialogboksen Prosjekt valg, velger kalibrerings «type» til Wand, med en 750 mm lengde. Deretter velger Coorkoordinaten system orientering med positiv z-aksen peker oppover og positiv y-aksen som den lange arm (se kapittel Kalibrering 21). Klikk på OK.
    3. Klikk kalibreringsikonet og sette den planlagte lengden på kalibrerings fangst til 60 sek. Deretter sette en tidsforsinkelse på fem sekunder og identifisere filkatalogen der resultatene vil bli lagret. Klikk OK for å starte kalibreringen.
      Merk: wand prosedyren bruker to kalibrerings objekter for å kalibrere målevolumet; Dette brukes til å maksimere oppløsningen til en stor bevegelse capture volum (figur 3). Den ene er en stasjonær L-formet referanse struktur med fire markører festet til den, og brukes til å definere det globale koordinatsystemet. Den andre gjenstanden er et stav, som består av to markører lokalisert i en fast avstand fra hverandre. Under kalibrering av x, y, z er orienteringer av disse sporet med hensyn til x, y, z-posisjonene av de fire statiske markørerpå referansestrukturen; i sin tur tillater proprietær programvare for å triangulere, forutsi og rekonstruere de baner av de bevegelige markører i 3D-rom. Ved slutten av denne prosessen, vil hvert kamera tilbake en restfeil av nøyaktigheten.
    4. Flytt kalibreringen wand innenfor kalibreringen volumet ved å rotere og oversette tryllestaven rundt beregnet fangstvolumet for den angitte 60 sek (se kapittel Wand Calibration Method 21).
    5. Sjekk kalibreringsresultatene, godtar kalibrering med enkelte kamerarestfeil <1,5 mm, klikk på OK.
      Merk: Hvis du har kraft plater vil det være en advarsel som minner deg på å måle styrken plate posisjon igjen (siden det har sannsynligvis endret med ny kalibrering).

Figur 3
Figur 3. L-formet Referanse Struktur og Wand for kameraKalibrering. Den L-formede henvisning struktur forblir i ro og har 4 markører knyttet til den. Staven har to markører festet til den på en fast avstand og beveges, i forhold til referansekonstruksjonen, for å lage et 3-D kalibrert volum av rom som er tilstrekkelig nok for den tilsiktede markør satt til å passere gjennom. Trykk her for å se en større versjon av denne figuren.

  1. Fjern kalibreringssettet fra fangstvolum. Finn kraftplattformene i kalibrert 3D-rom ved å plassere en 9 mm diameter passiv retro-reflekterende markør i hver av de 4 hjørnene av hver plattform (oppmerksomhet til plassering er viktig, se kapittel Force Plate Beliggenhet 21). Skaff en 5 sek opptak og fortsett å identifisere hver markør og hver plattform referansesystem (PRS) i 3D-rom som per proprietære programvare forslag.
  2. Foreta en dynamiskta med den nevnte prøvetaking og 3D-sporingsparametre (1,6) for å bekrefte og sans-sjekk påfølgende force størrelser og retninger.
    1. Sett opp dynamisk fangst for 15 sek med en 5 sekunders forsinkelse. Når klikk for å starte fangst er initiert, har operatøren tid til å sitte på krakk, pause, stå, pause og gå fremover å ta kontakt med kraft plattformer (på dette punktet, er det ikke behov for operatøren å ha retro-reflekterende markører festet in situ).
    2. Når fangst er ferdig, kontrollerer retningen og omfanget av bakken reaksjons vektorer for å sikre konfigurasjoner av tvangs plattformer er riktige. Forvente oppover og posterior til retningen av reise vektorer ved foten kontakt, og en maksimal vertikal kraft på omtrent 1 til 1,5 ganger kroppsvekt.
  3. Place høydejusterbar krakk i midtlinjen av fangstvolumet mellom kraft plattformer 1 og 2 (figur 2), kobler du en 300 mm Diameter press sete-matte til den eksterne AD konverter.
  4. Forbered alle passive retro-reflekterende anatomiske markører for fiksering av forhånds feste individuelt til den ene siden av dobbeltsidig tape, ca 15 mm i lengde (minst 60 cm av dobbeltsidig tape totalt per emne) og ordne på et egnet sted klar for søknad å utsette. Inkluder sporing markør klynger og selv sikring bandasje klar for rettidig lagt søknad.
    Merk: Sporing markører bør bestå av minst 3 retro-reflekterende markører arrangert i et ikke-ko-lineær ordning, og er plassert på kroppen segmenter (noen anatomiske markører plassert på estimerte fellessentre kan brukes som sporing markører for eksempel, 1. og 5 th metatarsals).

2. Subject Forberedelse

  1. Innhente skriftlig informert samtykke fra motivet som oppfyller inkludering / eksklusjonskriterier.
  2. Be endres til passende klær (sykling sHorts, tettsittende t-skjorte og sports-BH som passer).
  3. Etablere dominerende nedre lem bruker sparker-a-ball test 22 hvis motivet er i stand til å trygt gjøre det.
  4. Mål gjenstand ståhøyde (m) og masse (kg); omdanne massen til vekt (N).
  5. Med forbehold stående, måle gjenstand bi-acromial avstand (m) ved hjelp av målepunktene. Lås caliper posisjon til å bruke avstand til føtter posisjonering (se 4.5 nedenfor).
  6. Mål vertikal gulv-til-kne avstand (m) på den dominerende lem (i stående); multiplisere avstanden med 1,2 for å beregne 120% KH avstand (m). Juster krakk høyde til 120% KH. Tabell 1 oppsummerer 10 friske lagt egenskaper inkludert kne høydedata.

Tabell 1
Tabell 1:. Emne Kjennetegn Individuelle data og gjennomsnittlig (± 1 SD) over 10 fag er vist.

    Forbered huden områder for markør plassering. Barbere uønsket kroppshår som hensiktsmessig og bruke alkohol kluter for å fjerne overflødig svette og / eller fuktighetskrem for å maksimere tilslutning mellom markører og huden.
  1. Palpate, identifisere og anvende retro-reflekterende markører for å anatomiske landemerkene i den nedre og øvre ekstremiteter, trunk, hode og bekken segmenter ved hjelp av dobbeltsidig tape i samsvar med den valgte tekniske referanseramme 23 (tabell 2). Gå på å bruke segment sporing markører med selv sikring bandasje.
    Merk: I kvinner, hvis vanskelighet å finne sternummarkering markør - sted markør over midten av sports BH plagg.

Tabell 2
Tabell 2: Marker-set plassering. Markører (anatomiske og sporing) basert på en tidligere rapportert teknisk referanseramme 23

  1. Be lagt å gå inn i fangstvolum og vedta den anatomiske posisjon. På dette punktet faget ikke må bevege seg før etter statisk fangst er utført på grunn av den iboende problemet med å estimere hofteleddet sentrum i løpet av klær på anatomisk lokalisering.

3. Statisk Capture

  1. Instruere gjenstand til å stå i ro i sentrum av opptaksvolumet, forutsatt at standard anatomisk stilling, med alle anatomiske og sporing markører in situ.
    Merk: For å redusere bløtvev artefakt en statisk kalibrering foretas med anatomiske og sporing markører i situ. Sporing markørene er referert til de anatomiske markører, som fornekter begrensning forutsatt at felles sentre ikke bevege seg under huden. Sporing markører er igjen på stedet for påfølgende dynamiske studier. Dette kalles den kalibrerte anatomiske systemer teknikk (CAST) 18.
    1. For å gjennomføre en kort statisk fangst, bruker de nevnte prøvetaking og 3D-sporingsparametre (1,6) og sikre at alle markører er regnskapsført i fangstvolumet ved å bekrefte det totale antall markører som er oppført i Uidentifiserte Trajectories panel i 3D real-time-modus . Dette skal korrespondere med det totale antall markører som den valgte tekniske referanseramme krever. Klikk på ikonet for opptak for å fullføre en 5 sek fangst. Gjenta prosedyren om nødvendig hvis markører mangler.
      NB: Se avsnitt 6 nedenfor for behandling av statiske samle inn data.
  2. Bruk posisjonsdata fra hip-joint-senter landemerke på emnet dominerende side for å avgjøre etappe lengde (avstand fra hip-joint-senteret (se 7.1 og tabell 3b nedenfor) til gulvet) for avstand normalisering (se 7.11 nedenfor).

4. familiarise

  1. Fjern alle anatomisk-bare markører.
  2. Be lagt sittepå krakken med føttene på enkelt force plattformer 1 & 2.
  3. Be lagt stå og deretter gå videre med den definerte ledende beinet. Juster anteroposterior posisjon av avføring til personen konsekvent gjør sentral kontakt med kraftplattformer 3 og 4 i løpet av de 2 første trinnene i gangart. Tillat gjentatte praksis prøvelser inntil motivet er komfortabel.
  4. Markere fremre ben posisjonen til krakk med tape på gulvflaten for å re-etablere krakk stilling.
  5. Sett opp endelig fot posisjon (figur 2). Be lagt sitte på krakk med føttene på enkelt force plattformer 1 og 2. Juster skaft posisjon på fagets dominerende side 10 ° posterior fra vertikal ved hjelp av en uttrekkbar arm goniometer. Gå på å justere den ikke-dominante foten like i kø, og deretter bruke de låste kalippere (se 2.5 ovenfor), ordne inter-fots bredde til forhåndsbestemt bi-acromial avstand tilsvarende mellom de laterale foten grenser. Juster det tverrgående plan orientering av hver fot slik at hver fot mediale kant er plassert på linje med bevegelsesretningen.
  6. Etter endelig å sjekke justering, tegne rundt endelige foten posisjoner med en tørr markør bord penn på den flyttbare kraftplattform overflate.
  7. Bruk verbal instruksjon. ". Når du ser lyset kommer på foran deg, stå opp og stoppe Mentalt telle ned 3-1, ett nummer om gangen Deretter fører med ikke-dominant ben, gå på en behagelig tempo mot bryteren foran lyset og stoppe. Count mentalt fra tre ned til en, ett tall om gangen, og deretter med å skrive for hånd bruke bryteren for å slå av lyset ".
  8. Re-iterate til faget at de kan bruke armene naturlig, så la emnet tilstrekkelig kjent til STSW protokollen. Tilvennings gir faget så mye tid som mulig til å akklimatisere til testmiljøet sikre de er i stand til å effektivt oppnåoppgaven uten tvungen bevegelse som ellers ville støte på det økologiske gyldigheten av den eksperimentelle paradigmet.

5. STSW Dynamiske Trials

  1. Med emne sitter på krakken klar for dynamiske forsøk, først bekrefte det totale antall markører som er oppført i den uidentifiserte Trajectories panel i 3D sanntidsmodus, og at de samsvarer med det totale antall markører som den valgte tekniske referanseramme krever. Deretter klikker du på ikonet for opptak for å fullføre en 15 sek dynamisk fangst.
  2. Etter 5 sek fange, slå på operatør lys-bryteren og sjekk hvordan faget reagerer - som de stiger fra avføring og pause som instruert, tråkke på å tvinge plattformer 3 og 4, og at de slutter og slå av lyset som anvist innenfor fangstperioden.
  3. Re-set lysbryteren og se etter markør dropouts ved regnskapsføring av alle merkene under slow motion avspilling av rettssaken. Gjenta om nødvendiry, ellers fortsette å neste rettssak. Gå på å fange 5 forsøk med STSW i hvert fag.
  4. Ved anatomiske markører bli fristilt, re-feste til forhåndsbestemte hud mark. Hvis sporing markører flytte, re-feste anatomiske markører og gjenta statisk prøving - og deretter fortsette med resten av dynamiske studier.

6. Proprietær Tracking Software Post Processing

  1. I proprietær programvare for sporing, identifisere og merke alle markører fra statiske og dynamiske studier (se kapittel Manuell Identifikasjon av Trajectories 21) og beskjære uønsket fangst ved å flytte tids lysbilder til begynnelsen og slutten av oppgaven. Utnytte "automatisk identifisering av markører", ellers kjent som AIM, funksjonalitet i den proprietære sporing programvare for å hjelpe merking (se kapittel generere en AIM Model 21).
    Merk: Merking av markører er nødvendig for at den proprietære og påfølgende biomekanikk analyse programvaregående konstruerer og beregner den relative banen til et stivt legeme i tre-dimensjonalt rom. Bruk menings merking som vist i Tabell 2. Målet er fagspesifikk, men stadig oppdateringer. Med et annet emne og i tilfelle av en dårlig AIM, går på å oppdatere AIM ved manuell merking. Dette gjelder også for den statiske fangstprosessen (se seksjon 3.1.1 ovenfor).
  2. Ved markør droppe ut, som overstiger 10 rammer, går på å enten finne den savnede banen i Uidentifisert Trajectories panelet, eller manuelt gap-fill med polynomet interpole funksjon fra proprietær programvare (se kapittel Gap Fyll Trajectories 21) .
    Merk: I noen tilfeller markør baner er delvis fraværende og gap-fylling er en mekanisme der manglende data kan matematisk beregnet ut fra det målte banen før og etter de manglende data.
  3. Formater etd eksportere alle statiske og dynamiske studier i C3d format, for etterbehandling i biomekanikk analyse programvare.
    Merk: Før du eksporterer, ekskludere alle uidentifiserte og tomme markør baner, som spesifiserer de facto merking, og nominere de siste 10 rammer for null kraftutgangsnivået for hver kraft plate.

7. Biomechanics Analysis Software Post Processing

  1. Bygg statiske 13-segment modell 23 (fot, Shanks, lår, bekken, bagasjerommet, overarmer, underarmer og hode (merk ingen hender)).
    Merk:. Prosessen med modellbygging er fundamental i å definere de koblede segmenter basert på statisk måling prøving og proprietære programvareinstruksjoner ble brukt 24 I denne protokollen anatomisk koordinatsystemer for hvert kroppssegment (tabell 3a) og felles senter steder (tabell 3b ) er hovedsakelig basert på Ren et al. 23 med tilpasninger for å unngå funksjonelle hip og glenohumeral felles senter estimering. Gull standarder for alle felles sentre forbli imaging teknikker som magnetic resonance imaging (MRI), som er urealistisk i de fleste situasjoner. Funksjonelle felles senter estimater er benyttet; Men det gjenstår en risiko for at pasienter med patologi ikke ville være i stand til å bevege leddet i de nødvendige plan 25. Derfor, for bekkenet regresjonsligninger for eksempel Davis 26 blir ofte brukt. Her CODA bekkenet 27 ble brukt, og er basert på arbeid av Bell et al. 28, og glenohumeral felles sentre ble estimert i henhold til Eames et al. 29.

Tabell 3a
Tabell 3a: Anatomisk koordinatsystem for hele kroppen Model.

Tabell 3b
Tabell 3b: felles senter Definisjoner for Whole Body Model.

  1. Importer dynamiske filer og tildele modellen til hver. Bekreft nøyaktigheten av modellbygging ved å sjekke normal visuell konfigurasjon av segmenter. I tilfelle av unøyaktighet, operatøren bedt om å gå tilbake til de proprietære sporing programvarefilene og sjekk sensor bilde sporing profiler og korriger om nødvendig.
  2. Lavpassfilter kinematisk og kinetiske data ved hjelp av en 4 th orden Butterworth filter med grensefrekvens på 6 Hz og 25 Hz hhv.
  3. Gjennomsnittlig filter lys og trykkmatte analoge signaler over en 25-ramme vindu.
  4. Lag styrkestruktur for kraft plattformer 1, 2, 3, og 4. Bruk hjørne koordinater for å skape et nivå overflate, rektangulær struktur som omfatter alle fire kraftplattformer (figur 4).
    Merk: En styrkestruktur er nødvendig 30 for at netto COP beregninger kan utføres på tvers av de 4 styrke plattformer. i>
  5. Beregn netto COP koordinere signaler (x og y) innen laboratorie koordinatsystem (LCS) fra styrkestrukturen.
    Merk: Programvaren utfører dette ved hjelp av ligninger 2a-g nedenfor.
    1. Bruk x- og y-signaler fra ligninger 2f og 2g for netto COP posisjon innen LCS.

(2a) Netto medio-lateral kraft ligning 4

(2b) Netto anterior-posterior kraft ligning 5

(2c) netto vertikal kraft ligning 6

(2d) Netto plattform øyeblikk om x -aksen ligning 7

(2e) Netto plattform øyeblikk om y -aksenn 8 "src =" / files / ftp_upload / 54323 / 54323eq8.jpg "/>

(2f) x -Coordinate av netto belastningspunktet (COP x) ligning 9

(2g) y -Coordinate av netto belastningspunktet (COP y) ligning 10

Figur 4
Figur 4. styrkestrukturen. Eksempel på en rektangulær styrkestruktur som omfatter 4 force plattformer på en riktig bly-lem orientering. Detaljer om lokale COP søknad og dimensjoner med hensyn til et laboratorium koordinatsystem (LCS) er vist for kraftplattform 1 som et eksempel. X, y, z-posisjon av plattformen referansesystemet (PRS) er forskjøvet i forhold til det L- CS hvor X 1 og Y 1 representerer mediolateral og anteroposterior avstander fra PRS, henholdsvis. For å beregne den enkelte plattform øyeblikk om x -aksen, er den vertikale GRF multiplisert med summen av den lokale y COP koordinere og de ​​nye PRS-LCS offset Y-koordinaten (Y 1 + y 1). I det øyeblikket om y-aksen koordinaten er på lignende måte beregnes ved å multiplisere den vertikale GRF ved den negative sum av de lokale x COP koordinaten og den nye PRS-LCS offset x koordinaten - (X 1 + x 1). Den totale kraftmoment om den globale styrkestrukturen er lik summen av alle de øyeblikk av kraft, dividert med summen av de enkelte vertikale krefter. Netto COP X og Y-koordinatene er dermed produsert for styrkestrukturen innenfor LCS (ligninger 2a-g).large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

  1. Ved hjelp av tilpassede rør kommandoer, skape viktige bevegelses hendelser innen STSW, spesielt sete-off, oppreist, gangart initiering utbruddet, første tå-off 1, og 1. og 2. innledende kontaktene (tabell 4).

Tabell 4
. Tabell 4: Bevegelse Hendelses Definisjoner GI - gangart start; COP - sentrum-of-press; HO1 - første hæl-off; To1 - første tå-off, IC1 - første innledende kontakt.

  1. Bruke tilpassede rørlednings kommandoer beregne COP-Bcom avstand (L) ved å bruke ligning 3 ved hver bevegelse hendelse, der t i representerer en gitt hendelse.

    ligning 12
    (3)
  2. Ved hjelp av tilpassede rør kommandoer, beregne maksimalt COP-Bcom avstand (L max) ved å bruke ligning 4 mellom to hendelser (t o → t i).

    ligning 15
    (4)

    hvor: t 0 og t jeg representerer bevegelse utbruddet og den siste tiden forekomst av interesse henholdsvis (x COP (t i)) er x-koordinat for COP ved tiden t i, (x Bcom (t i)) er koordinatsystemet av Bcom ved tiden t i, og (y COP (t i)) og (y Bcom (t i)) er de tilsvarende verdier for y-koordinatene 31.
  3. Pakk avhengige variabler av interesse på bevegelse hendelser; COP-Bcom avstander på sete-off og first toe-off (to1) hendelser, og maksimal COP-Bcom avstander i løpet av 1. trinnet fase (mellom to1 og første innledende kontakt, IC1) og 2. trinn fase (mellom IC1 og IC2) ved hjelp av tilpassede rør kommandoer.
  4. Normal intra-fag COP-Bcom avstander som en del av fagets dominerende benlengde (se punkt 3.2 ovenfor).
  5. Eksport av data for statistisk analyse ved hjelp av Kopier til utklippstavlen funksjonalitet eller ved å eksportere filer i andre tilgjengelige innfødte formater.

8. Lab-spesifikke Normative verdiberegninger

  1. Beregn gjennomsnittlig (± 1 SD) intra og inter-lagt verdier for både faktiske COP-Bcom avstander og normaliserte verdier som andeler av fagenes dominerende nedre lem lengde.
  2. Beregn variasjonskoeffisient (COV) for gjennomsnittlig inter-fag data.
  3. Beregn intraindividuell variasjon per hendelse ved hjelp av to-veis blandede effekter modell intra-klasse korrelasjonskoeffisienter (ICC 32.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Alle fag steg med føttene plassert på de to kraftplattformer, som fører med sine ikke-dominant lem som anvist. Normal gangart ble observert med fagene stepping renslig på de andre plattformene og 3D optisk basert bevegelsesanalyse vellykket spores hele kroppen bevegelse under 5 gjentatte målrettet STSW oppgaver stiger fra 120% KH. Samtidig COP og Bcom mediolateral (ML) og anteroposterior (AP) forskyvninger mellom sete-off og IC2 (100% STSW syklus) som består av: opphav, pause, gangart innvielsen (GI), trinn 1, og trinn 2 er vist i henholdsvis figur 5A og 5B for første motivet (venstre ben (ikke-dominant) bly). I ML flyet, var det ubetydelig COP eller Bcom forskyvning fra sete-off til GI utbruddet. Men etter GI utbruddet COP fortrenger mot venstre fra stående lem mot swing lem - skille fra Bcom, som fortrenger til høyre. Deretter COP lateralt displaces mot høyre mot den påfølgende holdning lem, passerer forbi Bcom mot høyre før toe-off. Deretter, i løpet av trinn 1 og 2, følger Bcom en sinusformet forskyvning, med COP fortrenge ytterligere i sideretningen i løpet av ett lem stilling (figur 5A).

Figur 5
. Figur 5. COP og Bcom Forskyvninger paneler viser den første gjenstand foretaket STSW fra 120% KH med ikke-dominante lem-leder; i dette tilfellet, venstre ben bly. Tidsaksen er normalisert til prosentandelen tid mellom sete-off og første kontakt 2 (IC2). A) mediolateral forskyvning. Y-aksen retningsmerker i forhold til sving (til venstre) ben. Linjene viser COP og Bcom data som svarer til hver prøve, de dristige linjer representerer gjennomsnittet, og skyggefulle områder representerer ± 1SD rundt gjennomsnittet. B) AnteroposterIOR forskyvninger. Y-aksen retning etiketter med hensyn til swing (venstre) ben. Linjene viser COP og Bcom data som svarer til hver prøve, de dristige linjer representerer gjennomsnittet, og skyggefulle områder representerer ± 1 SD rundt gjennomsnittet. C) COP-Bcom horisontal avstand. Linjene viser avstandsdata som tilsvarer hvert forsøk, representerer fet linje gjennomsnittet, og skraverte området representerer ± 1 SD rundt gjennomsnittet. Seat-off og tå-off 1 arrangementene, og maxima i trinn 1 og 2 er merket. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

I AP flyet, COP på sete-off starter foran Bcom, og mens de begge gå videre på stigende; deres separasjon avtar jevnt før sammenslåing på høykant. Etter pause fasen Bcom akselererer forover gjennom GI og trinn 1 og 2. I kontrast, COP fortrenger bakover på GI utbruddet og deretter videre etter toe-off, men fortsatt bak Bcom gjennom trinn 1. COP, men passerer foran Bcom under trinn 2 etter første kontakt en sannsynlig å korrespondere med overgangen til ett lem holdning . COP frem forskyvning deretter bremser og passerer bak Bcom igjen like før mid-holdning / swing (figur 5B).

Den horisontale avstanden mellom COP og Bcom, gjennom STSW syklusen, gir en kompositt av den plane beskrivelse av COP og Bcom forskyvninger. Denne tilnærmingen forenkler det komplekse samspillet av COP og Bcom forskyvning gir en indeks på posisjonell stabilitet (figur 5C).

Intra-fag COP-Bcom avstander var konsistente på sete-off, to1, og i løpet av trinn 1 og 2 i kraft av sterke intra korrelasjonskoeffisienter på alle 4 arrangementene. IDessuten målefeilen (tabell 5), eller vanlig standardavvik for gjentatte målinger 32, var liten: 9 mm (sete-off) og 12 mm (to1, trinn 1, trinn 2) i alle fag. En annen nyttig måte å presentere målefeil er repeterbarheten statistikken (tabell 5). Det representerer størrelsen av den forventede forskjell mellom 2 gjentatte målinger 95% av tiden, og er mellom 24 mm og 34 mm for de 4 arrangementer.

Inter-emne COP-Bcom separasjonsavstander var konsistente (tabell 6) ved sete-off og to1, i tillegg til i løpet av trinn 1 og 2. I denne homogene, sunn voksen gruppe; lagt ben-lengde range (0,803 til 0,976 m (tabell 1)) 33 og varians var liten (gjennomsnittlig 0. 855 m; SD 0,051 m). Mens det er ikke vanlig å normalisere COP-Bcom avstander til benlengde og 6 viser ubetydelige forskjeller mellom normalisert og un-norm aliserte inter gjenstand bety COP-Bcom data, gjør normalisering redusere koeffisient av varians (COV, tabell 6).

Tabell 5
Tabell 5:. COP-Bcom Avstander Intra (5 forsøk) og inter-faget gjennomsnitt ± 1 SD data vises som faktiske avstander og normalisert å utsette ikke-dominante beinlengde for diskrete avstander på sete-off og to1, og maksimale avstandene i trinn 1 og trinn 2.

Tabell 6
Tabell 6:. Intra-faget Variasjon ICCS (95% konfidensintervall) og målefeil (gjennomsnittlig intraindividuell SD avstand i meter) og repeterbarhet statistikk 32 vises per hendelse.

323 / 54323fig6.jpg "/>
Figur 6. innen og mellom-emne COP-Bcom Avstander. (A) Un-normalisert. Hver linje representerer innen-faget mener COP-Bcom avstand. Den dristige linjen representerer mellom-faget midlere avstand. (B) Normalisert til Dominant benlengde. Hver linje representerer innen-faget mener COP-Bcom avstand som en prosentandel av fagets dominerende benlengde. Den dristige linjen representerer mellom-faget bety avstand som en prosentandel av fagets dominerende benlengde.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den sit-to-stand-og-tur (STSW) protokoll definert her kan brukes til å teste dynamisk postural kontroll under kompleks overgangs bevegelse hos friske individer eller pasientgrupper. Protokollen inneholder begrensninger som er utformet for å gi pasienter med patologi til å delta, og inkludering av å slå av lyset betyr at det er økologisk gyldig og målrettet. Som det har vist seg tidligere at bly-lem og stiger opp fra et høyt (120% KH) sete ikke fundamentalt påvirke oppgave dynamikken i løpet av STSW 20, kan fremgangsmåtene som er beskrevet her anvendes som en standard protokoll. Dette STSW protokollen har gyldighet fordi sammenlignet med friske individer, pasienter finner stiger fra lave setehøyder en utfordring 10, har en tendens til å generere mindre horisontal fart 7 og separat stiger før oppstart gangart fra et bredt stilling 11 fot med sine berørte beinet 7. Dette notatet beskriver også hvordan du beregner COP og Bcom displacement under STSW, hvorfra den horisontale avstanden mellom COP og Bcom - en indeks av dynamisk stabilitet 16 - kan avledes mellom sete-off og andre trinn.

Resultatene er avhengige av en rekke kritiske trinnene i protokollen. For det første er fjerning av gjenstands lys og optimale kameraeksponeringsinnstillinger som kreves for å sikre nøyaktigheten av optisk 3D markør sporing. Dernest er oppmerksomhet til fangst volum ved kalibrering et viktig hensyn å ytterligere optimalisere motion capture nøyaktighet. For det tredje, styrken plate synkronisering med bevegelsen capture system ved hjelp av en passende skaleringsfaktor reduserer muligheten for feil i størrelsen av den resulterende første reaksjonskraftvektor. For det fjerde er presis kraft plate identifikasjon i 3D-rom kritisk. Spesielle hensyn må gjøres ved plassering hver plate er PRS, og validering av denne nøyaktigheten må være en rutine 34. Dette sikrer at kraften platekonstruksjon ennd rendering under etterbehandling er optimalisert for presentasjon av høy kvalitet COP data. Til slutt, de viktigste bidragsyterne til Bcom forskyvning estimeringsfeil er unøyaktig markør posisjonering, lokalisering av felles sentre og huden bevegelse gjenstander 35. Dermed erfaring i anatomisk palpasjon og adopsjon av CAST metode 18 bør vurderes forutsetninger. Andre teknikker innebærer å bruke færre markører eller til og med en enestående estimator av Bcom stilling under gangart som sakrale treghetssensorer. Imidlertid krever denne teknikken validering 36 og er av begrenset nytte når kroppen segment orientering avvike fra når oppreist ie., Under stige 37. Dermed flerkamera kvantifisering av Bcom fortsatt gullstandarden teknikk for STSW.

Med disse trinnene vurderes i en sunn befolkning, er intraindividuell variasjon når STSW lav, rettferdiggjør midling over studiene med en høy grad av tillit.Videre antyder lavt (sunn) interindividuell variasjon sammenlignet med slike (lab bestemt) normative data vil gi høy følsomhet for forskjeller indusert av patologi. Mens, interindividuell variasjon var lav, redusert COV kan oppnås ved å normalisere for benlengde. Et aspekt som garanterer videre etterforskning er STSW pause fasen. Friske selvvalgt en gjennomsnittlig (± SD) pause fasen av 0,84 sek (± 0,07). Hvorvidt dette er forskjellig i patologiske grupper, og i så fall om det ikke er noen effekt på stabilitet under overgangen gjenstår å bli bestemt.

Graden av COP-Bcom separasjon varierer i de ulike fasene av STSW. De største COP-Bcom avstander var på sete-off, to1, og like før foten kontakt under trinn 1 og 2. Disse representerer den største utfordringen til postural kontrollsystemer og er derfor definert som hendelser av interesse. Redusert COP-Bcom separasjon er assosiert med økt posisjon stabiliseringty, men indikerer redusert postural stabilitet 31. Ved sete-off som kroppen overganger fra en stabil til en ustabil undersiden av støtten, er posisjonsmessig stabilitet oppnås enten ved bakre plassering av føtter eller fremre plassering av stammen i forhold til setet, som begge er ofte sett i funksjonelt nyrefunksjon 38,39. Etter pause, distanserer Bcom-COP økning i løpet av GI; Innlemming foregripende, postural "release" og "lossing" sub-faser 15, og en bevegelses svingende lem fase. Slutten av GI og oppstart av trinn 1 skjer ved to1; der utfallet hvor en relativ økning i COP-Bcom separasjon er forbundet med Bcom fremover akselerasjon forårsaket av de kombinerte fasene GI, er høyere ganghastighet 40. Derfor COP-Bcom avstanden sete-off og to1 representerer søker dynamisk postural stabilitet variabler som skal testes i patologiske grupper.

I tillegg er maksimum COP-BcomAvstanden topper skje konsekvent under trinn 1 og 2 på slutten av single støtte. Dette er viktige hendelser for å måle fordi trinn 1 og 2 representerer den perioden hvor steady-state gangart er realisert. Større gjennomsnittlig COP-Bcom avstander i løpet av trinn 1 i forhold til trinn 2 i det hele tatt, men en sunn motivet ved hjelp av protokollen ble observert. Trinn 1 forblir en del av den lokomotoriske akselerasjonsfasen før steady-state gangart er nådd ved slutten av trinn 2 12 Derfor, trinn 1 er underlagt både postural og lokomotoriske kontroll krav, og er mer ustabil enn i stilling etterfølgende trinn i gangart.; en funksjon som støttes av den økte risikoen for å falle i løpet av hver dag overgangs bevegelser 41. Trinn 2 er ikke mindre viktig som den representerer begynnelsen av steady-state gangart. Derfor er maksimal COP-Bcom avstander under både trinn 1 og 2 faser angitt i STSW analyse.

I konklusjonen, utvider denne STSW protokollen bruk av COP-Bcom horisontal SEPArasjon til STSW og våre foreløpige resultatene gir en innledende normative datasett for friske individer. COP-Bcom avstander normalisert til benlengde på sete-off, to1, og trinn 1 og 2 maxima under utføring av en målrettet STSW paradigmet er en roman metodikk for evaluering av dynamisk postural stabilitet. Det gir mulighet for å utlede svært konsistente normative globale eller lokale datasett som kan sammenlignes med UMN skadde pasienter eller andre kompromittert pasientgrupper.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å takke Tony Christopher, Lindsey Merian ved Kings College London og Bill Anderson på London South Bank University for sin praktisk støtte. Takk også til Eleanor Jones ved Kings College London for hennes hjelp i å samle data for dette prosjektet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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)
12 mm 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 - 58 cm with ~ 10cm customized height extension option at each leg
Circular (Disc) Pressure Floor Pad Arun Electronics Ltd, Sussex, UK PM10 305 mm Diameter, 3 mm 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 24 in. 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Duncan, P. W., Goldstein, L. B., Matchar, D., Divine, G. W., Feussner, J. Measurement of motor recovery after stroke. Outcome assessment and sample size requirements. Stroke. 23 (8), 1084-1089 (1992).
  2. Smith, M. T., Baer, G. D. Achievement of simple mobility milestones after stroke. Arch Phys Med Rehabil. 80 (4), 442-447 (1999).
  3. Langhorne, P., Bernhardt, J., Kwakkel, G. Stroke rehabilitation. Lancet. 377 (9778), 1693-1702 (2011).
  4. Veerbeek, J. M., et al. What is the evidence for physical therapy poststroke? A systematic review and meta-analysis. PLoS One. 9 (2), e87987 (2014).
  5. Magnan, A., McFadyen, B., St-Vincent, G. Modification of the sit-to-stand task with the addition of gait initiation. Gait Posture. 4 (3), 232-241 (1996).
  6. Buckley, T. A., Pitsikoulis, C., Hass, C. J. Dynamic postural stability during sit-to-walk transitions in Parkinson disease patients. Mov Disord. 23 (9), 1274-1280 (2008).
  7. Frykberg, G. E., Aberg, A. C., Halvorsen, K., Borg, J., Hirschfeld, H. Temporal coordination of the sit-to-walk task in subjects with stroke and in controls. Arch Phys Med Rehabil. 90 (6), 1009-1017 (2009).
  8. Dehail, P., et al. Kinematic and electromyographic analysis of rising from a chair during a "Sit-to-Walk" task in elderly subjects: role of strength. Clin Biomech (Bristol, Avon). 22 (10), 1096-1103 (2007).
  9. Buckley, T., Pitsikoulis, C., Barthelemy, E., Hass, C. J. Age impairs sit-to-walk motor performance. J Biomech. 42 (14), 2318-2322 (2009).
  10. Roy, G., et al. The effect of foot position and chair height on the asymmetry of vertical forces during sit-to-stand and stand-to-sit tasks in individuals with hemiparesis. Clin Biomech (Bristol, Avon). 21 (6), 585-593 (2006).
  11. Kubinski, S. N., McQueen, C. A., Sittloh, K. A., Dean, J. C. Walking with wider steps increases stance phase gluteus medius activity. Gait Posture. 41 (1), 130-135 (2015).
  12. Jian, Y., Winter, D. A., Ishac, M. G., Gilchrist, L. Trajectory of the body COG and COP during initiation and termination of gait. Gait Posture. 1 (1), 9-22 (1993).
  13. Winter, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait Posture. 3 (4), 193-214 (1995).
  14. Cavanagh, P. R. A technique for averaging center of pressure paths from a force platform. J Biomech. 11 (10-12), 487-491 (1978).
  15. Halliday, S. E., Winter, D. A., Frank, J. S., Patla, A. E., Prince, F. The initiation of gait in young, elderly, and Parkinson's disease subjects. Gait Posture. 8 (1), 8-14 (1998).
  16. Hass, C. J., Waddell, D. E., Fleming, R. P., Juncos, J. L., Gregor, R. J. Gait initiation and dynamic balance control in Parkinson's disease. Arch Phys Med Rehabil. 86 (11), 2172-2176 (2005).
  17. Winter, D. A., Patla, A. E., Ishac, M., Gage, W. H. Motor mechanisms of balance during quiet standing. J Electromyogr Kinesiol. 13 (1), 49-56 (2003).
  18. Cappozzo, A., Catani, F., Croce, U. D., Leardini, A. Position and orientation in space of bones during movement: anatomical frame definition and determination. Clin Biomech (Bristol, Avon). 10 (4), 171-178 (1995).
  19. Dempster, W. T., Gabel, W. C., Felts, W. J. The anthropometry of the manual work space for the seated subject. Am J Phys Anthropol. 17 (4), 289-317 (1959).
  20. Jones, G. D., James, D. C., Thacker, M., Jones, E. J., Green, D. A. Sit-to-Walk and Sit-to-Stand-and-Walk Task Dynamics are Maintained During Rising at an Elevated Seat-Height Independent of Lead-Limb in Healthy Individuals. Gait Posture. 48, 226-229 (2016).
  21. Qualysis AB. Qualysis Track Manager User Manual. , Sweden. (2011).
  22. Hoffman, M., Schrader, J., Applegate, T., Koceja, D. Unilateral postural control of the functionally dominant and nondominant extremities of healthy subjects. J Athl Train. 33 (4), 319-322 (1998).
  23. Ren, L., Jones, R. K., Howard, D. Whole body inverse dynamics over a complete gait cycle based only on measured kinematics. J Biomech. 41 (12), 2750-2759 (2008).
  24. C-Motion Wiki Documentation. Tutorial: Building a Model. , http://www.c-motion.com/v3dwiki/index.php/Tutorial:_Building_a_Model (2013).
  25. Kainz, H., Carty, C. P., Modenese, L., Boyd, R. N., Lloyd, D. G. Estimation of the hip joint centre in human motion analysis: a systematic review. Clin Biomech (Bristol, Avon). 30 (4), 319-329 (2015).
  26. Harrington, M. E., Zavatsky, A. B., Lawson, S. E., Yuan, Z., Theologis, T. N. Prediction of the hip joint centre in adults, children, and patients with cerebral palsy based on magnetic resonance imaging. J Biomech. 40 (3), 595-602 (2007).
  27. C-Motion Wiki Documentation. Coda Pelvis. , http://www.c-motion.com/v3dwiki/index.php/Coda_Pelvis (2015).
  28. Bell, A. L., Brand, R. A., Pedersen, D. R. Prediction of hip joint centre location from external landmarks. Human movement science. 8 (1), 3-16 (1989).
  29. Eames, M. H. A., Cosgrove, A., Baker, R. Comparing methods of estimating the total body centre of mass in three-dimensions in normal and pathological gaits. Human movement science. 18 (5), 637-646 (1999).
  30. C-Motion Wiki Documentation. Force Structures. , http://www.c-motion.com/v3dwiki/index.php?title=Force_Structures (2015).
  31. Martin, M., et al. Gait initiation in community-dwelling adults with Parkinson disease: comparison with older and younger adults without the disease. Phys Ther. 82 (6), 566-577 (2002).
  32. Bland, J. M., Altman, D. G. Measurement error. BMJ. 313 (7059), (1996).
  33. Hof, A. L. Scaling gait data to body size. Gait Posture. 4 (3), 222-223 (1996).
  34. Holden, J. P., Selbie, W. S., Stanhope, S. J. A proposed test to support the clinical movement analysis laboratory accreditation process. Gait Posture. 17 (3), 205-213 (2003).
  35. Baker, R. Gait analysis methods in rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 3, (2006).
  36. Gregory, C. M., Embry, A., Perry, L., Bowden, M. G. Quantifying human movement across the continuum of care: From lab to clinic to community. J Neurosci Methods. 231, 18-21 (2014).
  37. Pai, Y. C., Rogers, M. W. Segmental contributions to total body momentum in sit-to-stand. Medicine and Science in Sports and Exercise. 23 (2), 225-230 (1991).
  38. Hughes, M. A., Weiner, D. K., Schenkman, M. L., Long, R. M., Studenski, S. A. Chair rise strategies in the elderly. Clin Biomech (Bristol, Avon). 9 (3), 187-192 (1994).
  39. Medeiros, D. L., Conceição, J. S., Graciosa, M. D., Koch, D. B., Santos, M. J., Ries, L. G. The influence of seat heights and foot placement positions on postural control in children with cerebral palsy during a sit-to-stand task. Res Dev Disabil. 43-44, 1-10 (2015).
  40. Breniere, Y., Do, M. C. When and how does steady state gait movement induced from upright posture begin? J Biomech. 19 (12), 1035-1040 (1986).
  41. Weerdesteyn, V., de Niet, M., van Duijnhoven, H. J., Geurts, A. C. Falls in individuals with stroke. J Rehabil Res Dev. 45 (8), 1195-1213 (2008).

Tags

Behavior Sit-to-stand-og-tur gangart initiering massesenter sentrum av press bevegelsesanalyse fysioterapi rehabilitering
Sit-to-stand-og-gå fra 120% Knee Høyde: A Novel Approach to Vurdere Dynamic Postural kontroll Uavhengig av Lead-lem
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jones, G. D., James, D. C., Thacker, … More

Jones, G. D., James, D. C., Thacker, M., Green, D. A. Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb. J. Vis. Exp. (114), e54323, doi:10.3791/54323 (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