Sentado o de pie-y-pie de 120% Altura de la rodilla: Un nuevo enfoque para evaluar la dinámica postural control independiente de plomo-extremidad
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
Los individuos con patología sensoriomotor ejemplo, derrame cerebral tienen dificultades para la ejecución de la tarea común de levantarse de estar sentado y el inicio de la marcha (sentado o de pie: STW). Por lo tanto, en la separación de rehabilitación clínica de sentado y de pie y marcha de iniciación –denominado de bipedestación-y-pie (STSW) – es habitual. Sin embargo, un protocolo estandarizado STSW con un enfoque analítico claramente definida adecuada para la evaluación patológica aún no se ha definido.
Por lo tanto, un protocolo orientado a objetivos se define que es adecuado para las personas sanas y comprometidas, al exigir la fase ascendente se inicie desde la altura de rodilla 120% con una amplia base de apoyo independiente de la extremidad delantera. captura óptica de tres dimensiones (3D) trayectorias de movimiento segmentaria, y fuerza para producir plataformas en dos dimensiones (2D) de centro-de-presión (CP) trayectorias de seguimiento de los permisos de la distancia horizontal entre la CP y de todo el cuerpo-centro-de- masa (BCOM), la disminución de los cuales aumentars estabilidad posicional, sino que se propone para representar el mal control postural dinámico.
distancia BCOM-CP se expresa con y sin la normalización de longitud de las piernas de los sujetos. Mientras que las distancias CP-BCOM varían a través STSW, datos normalizados en los eventos de movimiento clave de asiento de despegue y despegue de los dedos inicial (OT1) durante los pasos 1 y 2 tienen una baja variabilidad intra e sujeta entre otras, en 5 intentos repetidos realizados por 10 individuos sanos jóvenes . Por lo tanto, la comparación de la distancia CP-BCOM en eventos clave durante la ejecución de un paradigma STSW entre los pacientes con lesión de la neurona motora superior, u otros grupos de pacientes comprometidos, y los datos normativos en individuos jóvenes y sanos es una nueva metodología para la evaluación de la estabilidad postural dinámica.
Introduction
patologías clínicas que afectan a los sistemas sensoriomotores, por ejemplo, la neurona motora superior (NMS) lesiones tras el accidente cerebrovascular, conducen a alteraciones funcionales que incluyen debilidad, pérdida de la estabilidad postural y la espasticidad, que pueden afectar negativamente a la locomoción. La recuperación puede ser variable con un número significativo de sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares no han podido alcanzar los hitos funcionales de pie o caminar segura 1,2.
La práctica discreta de pie y sentado y de pie son las tareas de rehabilitación comunes después de la patología de la NMS 3,4, sin embargo, los movimientos de transición con frecuencia se descuida. Sentado y de pie (STW) es una tarea secuencial postural de locomoción de la incorporación sentada o de pie (STS), el inicio de la marcha (GI), y caminar 5.
La separación de STS y GI, reflexivo de vacilar durante STW se ha observado en pacientes con enfermedad crónica 6 y 7 de Parkinson accidente cerebrovascular, además de unimpaire mayoresadultos D 8, pero no en individuos sanos jóvenes 9. Por lo tanto sentado y de pie-y-pie (STSW) se realizan generalmente en el entorno clínico y se define por una fase de pausa de longitud variable cuando está parado. Sin embargo, no existen protocolos publicados hasta la fecha que definen la dinámica StSw en un contexto adecuado para poblaciones de pacientes.
Por lo general, en los estudios STW la altura inicial silla es del 100% de la altura de la rodilla (KH; piso a la rodilla distancia), los pies de ancho y GI plomo de las extremidades son auto-seleccionados, los brazos se ven limitados en el pecho y un contexto tarea ecológicamente significativa es a menudo ausente 5-9. Sin embargo, los pacientes encuentran pasando de 100% KH desafiante 10 y con frecuencia adoptar una posición de pie más ancho en comparación con los individuos sanos 11, iniciar la marcha con su pierna afectada 7, y utilizar sus brazos para generar el impulso 7.
Para iniciar la marcha, un cambio de estado en el movimiento de todo el cuerpo en un purpos dirección eful se requiere 12. Esto se logra mediante el desacoplamiento del todo el cuerpo centro de masa (BCOM: la media ponderada de todos los segmentos del cuerpo consideradas en el espacio 13) del centro de presión (CP: la posición de la fuerza de reacción del suelo resultante (GRF) vector 14). En la fase de anticipación de GI, rápida posterior estereotipada y el movimiento lateral de la CP hacia la extremidad para ser oscilado se produce generando de ese modo BCOM impulso 12,15. La CP y BCOM están separados por tanto, con la distancia horizontal entre ellos de haber sido propuesto como una medida de control postural dinámico 16.
El cálculo de la distancia de la COP-BCOM requiere la medición simultánea de las posiciones de la COP y BCOM. El cálculo estándar de la CP se muestra a continuación en la ecuación (1) 17:
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(1)
Donde M y Fuerza representan momentos alrededor de los ejes de plataformas de fuerza y el GRF direccional respectivamente. Los subíndices representan ejes. El origen es la distancia vertical entre la superficie de contacto y el origen de la plataforma de fuerza, y se considera que es cero.
El método cinemático de derivar la posición BCOM implica el seguimiento del desplazamiento de marcadores segmentarias. Una representación fiel del movimiento del cuerpo del segmento se puede lograr mediante el empleo de marcadores agrupados en placas rígidas colocadas lejos de las marcas óseas, lo que minimiza los tejidos blandos de artefactos (colar 18). Con el fin de determinar la posición BCOM, las masas de los segmentos corporales individuales se estima, en base al trabajo de cadáver 19. En tres dimensiones (3D) sistema de movimiento de software patentado utiliza las posiciones de los extremos proximal y d coordenadaubicaciones de los segmentos istal a: 1) determinar las longitudes segmentarias, 2) calculan aritméticamente masas segmentarias, y 3) calcular ubicaciones COM segmentarias. Estos modelos son capaces de proporcionar estimaciones de la posición 3D BCOM en un punto dado en el tiempo basado en la suma neta de las posiciones inter-segmentaria (Figura 1).
Por lo tanto, el propósito de este trabajo es el primero en presentar un protocolo estandarizado que STSW es ecológicamente válida e incluye levantarse de una alta altura del asiento. Se ha demostrado previamente que STSW de 120% KH es biomecánicamente indistinto de 100% KH restricción de generación de bajas velocidades verticales BCOM y GRF de Durante la fermentación, 20, es decir, el aumento de 120% KH es más fácil (y más seguro) para los individuos comprometidos. En segundo lugar, para derivar las distancias horizontales COP-BCOM para evaluar el control postural dinámico durante los hitos clave y transiciones utilizando la captura de movimiento 3D. Este enfoque, que en individuos sanos durante STSW es independiente de las extremidades-lead 20, ofrece la perspectiva de la evaluación de la recuperación funcional. Por último, se presenta un dato preliminar STSW conjunto representativo de individuos jóvenes y sanos, y la variabilidad intra e inter-sujetos en el grupo se define con el fin de informar a la comparación con individuos patológicos.
Figura 1. Cálculo BCOM 2D. Por simplicidad, el ejemplo se basa en el cálculo de COM-toda la pierna de una masa de 3 vinculado en 2 dimensiones, donde las coordenadas de las posiciones respectivas de COM (x, y), y las masas segmentarias (1 m, m 2, m 3) son conocidos. masas de segmentos y ubicación de las posiciones COM segmentarias, con respecto al sistema de coordenadas de laboratorio (LCS; origen: 0, 0), se estiman por el sistema de análisis de movimiento utilizando el software propietario de masa corporal del sujeto y los datos antropométricos publicadas (véase el texto principal). La xaª posición COM pierna y, en este ejemplo de la masa 3-linked, a continuación, se deducirá a partir de las fórmulas que se muestran. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo de bipedestación-y-pie (STSW) define aquí se puede utilizar para probar el control postural dinámico durante el movimiento de transición compleja en individuos sanos o grupos de pacientes. El protocolo incluye restricciones que están diseñados para permitir que los sujetos con patología a participar, y la inclusión de apagar la luz significa que es ecológicamente válida y orientado a objetivos. Como se ha demostrado previamente que el plomo de las extremidades y levantarse de una (KH 120%) de jard…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a Tony Christopher, Lindsey Mejorana en el Kings College de Londres y Bill Anderson en la Universidad de South Bank de Londres por su apoyo práctico. Gracias también a Eleanor Jones en el Kings College de Londres, por su ayuda en la recogida de los datos para este proyecto.
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 |
References
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