Waiting
Login processing...

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

Behavior

자세의 응답 특성 계측된 풀 테스트

Published: April 6, 2019 doi: 10.3791/59309
Automatic Translation
1,2,4, 2,3,4,5, 6, 7, 1,4
1Department of Medical Bionics, The University of Melbourne, 2Department of Neurology, The Royal Melbourne Hospital, 3Department of Neurology, Austin Hospital, 4The Bionics Institute, 5Department of Medicine, The University of Melbourne, 6Department of Physiotherapy, The University of Melbourne, 7Medical Research Council Brain Network Dynamics Unit, University of Oxford

ERRATUM NOTICE

Summary

자세 불안정 되 나 자세 반사의 장애 계량 하기가 어렵습니다. 풀 테스트 등 임상 평가 신뢰성과 스케일링 문제를 겪고 있습니다. 여기, 우리 객관적 자세 응답 특성을 풀 테스트의 계측된 된 버전을 제시.

Abstract

자세 불안정 되 나 자세 반사의 장애는 파 킨 슨 병에서 일반적이 고 해제 적자. 임상은 일반적으로 자세 반사를 평가, 어깨에서 뒤로 섭 동 학년 시정 응답을 풀 테스트 사용 하 고. 그러나, 풀 테스트는 신뢰성과 스케일링 (점수/4) 문제 경향이 있다. 여기, 우리 자세 응답 더 정확 하 게 계량을 풀 테스트의 계측된 된 버전을 제시. 임상 테스트에 가깝다 끌어 당겨 힘도 기록 제외 하 고 수동으로 관리 됩니다. 트렁크와 발 치환 반 휴대용 모션 추적 시스템에 의해 캡처됩니다. 원시 데이터는 후속 해석 및 분석 직관적인 만들기 (단위로 밀리미터), 주행 거리를 나타냅니다. 계측 된 풀 테스트는 또한 통계적 기법에 의해 설명 될 수 있는 좌우 풀 테스트 관리, 잡아 당기기 힘, 식별 하 고 잠재력을 측정 함으로써 같은 혼동 한다 variabilities를 감지 합니다. 계측된 풀 테스트 postural 응답에 이른 이상 캡처, 시간이 지남에, 자세 불안정을 추적 하 고 치료에 응답을 감지 하고자 하는 연구에 응용 할 수 있습니다.

Introduction

자세 반사 응답 섭1으로 직 립 자세와 균형을 유지 하는 역할. 파 킨 슨 병 같은 질환에 이러한 자세 반응의 장애 결과 자세 불안정, 그리고 일반적으로 리드 폭포 도보 신뢰 감소, 삶의 질2,3,4를 감소. 임상 연습, 자세 반사 일반적으로 평가 풀 테스트, 시험관에 활발 하 게 환자를 어깨에서 뒤로 끌어 하 고 시각적으로 성적 응답5,6,7, 8. 자세 불안정 일반적으로 사용 하 여 통합 파 킨 슨 질병 평가 척도 (UPDRS) (0-4 정상-심각한), 국제 운동 장애 사회5출판 득점. 이 방법은 파 킨 슨 병 개인의 평가에 광범위 하 게 사용 되었습니다 하지만 신뢰성 및 매우 제한 된 확장 (점수/4)6,,79를 겪고 있다. 풀 시험 점수 자주 할 연결 되지 폭포 등 중요 한 임상 끝점과 고 정수 기반 평가 부족 감도 좋은 체위 변경10,11을 감지 하.

(예를 들어, 압력의 센터), 균형 운동 측정 응답의 본질에 대 한 정확한 정보를 제공 하는 객관적인 측정 실험실 기반 운동학 (예를 들어, 관절 각도/사지 변위) 및 신경 생리학 (예를들면, 근육 모집) 끝점12. 이러한 방법을 자세 불안정은 임상으로 분명 전에 이상 식별 하 고 치료13,14에 대 한 응답을 포함 하 여 시간이 지남에 따라 변경 내용을 추적 수 있습니다.

자세 불안정을 측정 도구

Dynamic posturography의 전통적인 기술을 일반적으로 이동 플랫폼을 사용합니다. 결과 postural 응답 posturography, 전도 (EMG), 그리고 속도계12,,1516의 조합을 사용 하 여 정량 된다. 그러나, 젖은 바닥에 같은 반응을 보여주고, 플랫폼 섭-의 하단-최대 응답은 근본적으로 서로 다른 임상 풀 테스트-탑-다운 자세 응답에서 군중에 승진 되 고 때 발생할 수 있습니다. 증거를 신흥 truncal 섭 이동 플랫폼17,,1819의 다른 자세 특성 항복을 제안 합니다. 따라서, 다른 모터, 진15,20,,2122, 풀 리, 등 복잡 한 기술을 사용 하 여 실험실에서 truncal 섭 시도 했습니다. 측정 방법 자주 저렴 하 고 액세스할 수 있으며 전문된 실험실20,21에 전용된 공간을 필요로 하는 비디오 기반 모션 캡처의 구성. 이상적으로, 풀 테스트 응답 하는 객관적인 방법 우수한 심리 측정 속성을 관리, 운영을 간단 하 고, 광범위 하 게 액세스할 수 있는 휴대용 쉽게 수 있어야 합니다. 이것은 촉진 연구 및 잠재적으로, 자세 응답을 평가 하는 다른 평가 도구 임상 설정으로는 기술의 광범위 하 게 채택 해야 합니다.

계측 된 풀 테스트

이 프로토콜의 목표는 풀 테스트 자세 응답의 객관적인 평가 대 한 기술 연구를 제공 하는. 반 휴대용 널리 전자기 모션 캡처 시스템 기술을 뒷받침. 섭 동 전문된 기계 시스템을 필요로 하지 않는 수동 잡아 당기기를 포함 한다. 이 메서드는 자세 반응 시간과 응답 진폭;에 작은 차이 검출 하기 위하여 충분 한 감도 따라서, 그것은 잠재적인 이상이 UPDRS (남의 균형 회복 자세 불안정)5에 따라 1 학년 자세 불안정까지 정상에서 별을 캡처에 적합. 이 방법은 또한 자세 불안정성에 치료의 효과 탐험 활용 수 있습니다. 여기에 설명 된 프로토콜 탄 외.23에 그에서 파생 됩니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

설명 된 모든 방법은 검토 되었고 멜버른 건강에서 로컬 인간의 연구 윤리 위원회에 의해 승인. 동의 이전에 연구 참가자 로부터 얻은 것입니다.

1. 장비 설치

  1. 제조업체의 지침에 따라 3 미니어처 모션 센서와 전자기 모션 추적기를 준비 합니다. 데이터 수집 전에 각 센서는 최소 250 Hz에서 샘플링, 변위 밀리미터 단위로 측정 되며 회전 (피치, 롤, 그리고 yaw)도 확인 합니다. 모든 내부 filterings 비활성화 됩니다 정적 원점 (일반적으로 전자기 전송기)를 참조 하는 센서의 위치 설정 확인 합니다.
  2. 로드 셀 (최소 긴장 범위 100 N, S-타입 권장) 수준 어깨-최소 직경 10 mm의 밧줄을 사용 하 여 환자 하네스를 부착.
    참고: 하네스 시스템 및 밧줄은 참가자 최대 120 k g에서 사용에 적합 합니다.
  3. 로드 셀 데이터 수집 유닛 (A/D 컨버터)에 연결 합니다.
  4. 기록 동기화 되도록 동작 추적기의 트리거 입력으로 데이터 수집 단위에서 출력 방 아 쇠에 연결 합니다. 설정 데이터 수집 유닛 샘플링 레이트 동작 추적기를 일치 하는 모든 필터링 기능을 해제 합니다.
  5. 평가 하는 동안 산만 최소화 하기 위해 조용한 방에서 실험을 실시 합니다. 균형을 회복 하기 위해 몇 가지 수정 단계를 참가자 들에 대 한 충분 한 공간을 허용 합니다.
    참고: retropulsion와 파 킨 슨 병 환자의 5-6 단계 풀 테스트 동안 뒤로 데 려 알려져 있습니다.
  6. 장소는 예방책으로 바닥에 매트를 내린다.
  7. 하네스, 센서, 그리고 각 참가자를 테스트 하기 전에 병원 학년 살 균 제 지우기 와이어 청소.
    참고: 비디오 녹화 (예를 들어, 사용 하 여 휴대용 카메라를 삼각대에) 계측된 풀 테스트의 절차 재판의 비디오 데이터에 대 한 데이터 처리 하는 동안 부정을 참조할 수 있도록 좋습니다.

2. 참가자 선택 및 준비

  1. 연구에 대 한 적절 한 참여자를 식별: 참가자 나가, 질병 조건 및 자세의 관심은 및 균형 평가 일반적으로 풀 임상 테스트를 사용 하 여 심각도의 범위를 함유 할 수 있다. 확인 참가자 수 독립적으로 서 지원 (즉, 1 학년은 UPDRS 따라 자세 불안정)까지 복구를 요구 하지 않는 교정 균형 응답을 생성 합니다.
  2. 심장 혈관, vestibular, 비전 및 musculoskeletal 조건 (를 포함 하 여 사람 발 정형 또는 부 목), 어떤 사람을 제외 하지 않는 접촉에 그 조사의 주제는 그 균형 성능 저하 될 수 있습니다 주의 사항, 그리고 균형 또는 주의 (예를 들어, 항우울제, 진통제, benzodiazepines, 트리, antiarrhythmics, 및이 뇨 제) 영향을 미치는 알려진 약물에 그.
  3. 실험의 날에 편안한 느슨한 옷을 착용 하 고 풀 테스트 절차 전에 신발을 제거 참가자를 있다.
  4. 로드 셀으로 사용자 지정 된 트렁크 마구에 퍼 팅에 참여를 지원 합니다. 가슴와 허리 버클을 클릭 합니다. 조정 결박 마구에는 빡 빡 하지만 편안 하 게 확인 하십시오. 밧줄에 당길 때 마구에서 50mm 이상 여유를 허용 하지 않습니다. 알려진된 자세 불안정으로 참가자, 보조 참가자 서 마구 적용 했을 때 존재 인지 확인 합니다.
  5. 두 번째 및 세 번째 흉부 척추의 수준에), (에서 sternal 노치 의료 테이프를 사용 하 여 모션 센서를 부착 하 고 오른쪽과 왼쪽 발목 발목에서 발에.
    참고: 알려진된 자세 불안정으로 참가자에 앉아에 센서를 적용. 모든 케이블을 여행 위험을 피하기 위해 신중 하 게 배선 해야 합니다.
  6. 맨발, 바닥에 수직 및 수평 라인 표시를 따라 (참가자의 지원의 기본 기초)에 따라 편안한 자세에서 서 참가자를 요구 하십시오. 참가자의 발 위치 note 또한 참고 모든 풀 후 동일한 위치에 복귀 하기 위하여 그들의 자신의 발 위치에 참가자를 요구 하십시오. 모든 재판 후 참가자의 발 위치를 모니터링 하 고 모든 편차는 관찰 하는 경우 원래 발 위치로 돌아갑니다 참가자에 게.
  7. 참가자가 그들의 옆에 끌어 사이 산만 최소화 하기 위해 작품 손으로 눈높이에서 전방 1.5 m에 초점을 지시 합니다.

3. 계측된 풀 테스트 절차

  1. UPDRS5에 의해 설명 된 임상 풀 테스트 지침에 따라 계측된 풀 테스트를 수행 합니다.
  2. 테스트 절차를 설명 하 고 참가자 알고 스테핑 수 있는지 다음 뒤로 당겨 균형을 회복 하자. 앞으로 트렁크 굴곡, 풀 이전 자세 또는 무릎 굴곡에 스티프닝 등 예상 응답을 억제 합니다. 실험 기간 동안 발생 하는 경우 이러한 응답 note.
  3. 각 풀 이전 참가자는 참가자가 벽에 걸려 있는 그림에 초점을 요청 하 여 세심 한 확인 합니다. 참가자는 똑바로, 눈을 뜨고, 손에 그들의 측에 의해 서 그리고 그들의 발에 편안한 자세에서 지정 된 표식 배치를 확인 합니다.
  4. 참가자의 뒤에 서 있다. 밧줄을 통해 트렁크와 단계 응답을 생성 하 고 로드 셀 수직 참가자의 어깨 수준으로 개최 하는 충분 한 힘의 활발 한 풀을 적용 합니다.
  5. 각 풀 확인 후 참가자 원래 발 위치를 반환 합니다. 다시 바닥에 지정 된 마커를 위치를 다시 설정 하 고 35 번을 반복 합니다.
    참고: 횟수가 실험 설계 및 임상 인구 변화 수 있습니다.
  6. 모든 10 시험 후 참가자 2 분의 짧은 휴식을 허용 또는 작업에 관심에 대 한 초점을 맞춘을 피로의 효과 줄이기 위해 확인 필요. 참가자는 앉아서 또는 서 서 선택할 수 있습니다. 참가자 끌어 사이 휴식을 요청 하지 않는 한 또는 절차 동안 불편을 표현에서 자제 요청.
  7. 추가적인 안전 예방책으로는 감정 및 보조 서 벽에 가까운 그들의 허리와 뒤로 몇 단계를 참가자에 대 한 충분 한 공간을 허용 하는 동안 확인 합니다.
    주:는 감정 해야 합니다 항상 환자를 잡을 준비가 됩니다. 보조는 알려진된 자세 불안정과 참가자 평가 때 안전을 위해 필요 합니다.
  8. 센서를 분리 하 고 계측된 풀 테스트 절차의 완료 후 프로그램에서 참가자.

4. 신호 처리

참고: MATLAB, R, 또는 파이썬 같은 적절 한 데이터 과학 플랫폼을 사용 합니다. 여기에 표시 된 명령은 MATLAB 이며 예제 코드는 추가 파일로 사용할 수 있습니다.

  1. 가져올 데이터를 적합 한 데이터 과학 플랫폼으로 3.4 단계 기록: csvread().
  2. 트리거 신호를 사용 하 여 모션 추적기와 부하 셀 데이터 정렬 및 더 높은 샘플링 속도에 맞도록: 1khz resample() 함수 필요한 경우.
  3. 하이 패스 필터 모든 모션 추적 및 로드 셀 데이터 베이스 라인 드리프트를 제거 하는 0.05 Hz 컷오프 주파수: butter() 및 filtfilt().
  4. 더블 트렁크 속도 및 가속도를 트렁크 모션 변위 데이터 추적을 차별화: diff().
  5. 트리거 신호 또는 부하 셀 데이터에 적용 하는 피크 탐지 알고리즘을 사용 하 여, 각 개별 풀의 신기를 슬라이스 녹음 시운전: findpeaks() 기능.
  6. 및 검색 예상 truncal 운동으로 재판을 거부 합니다. 풀 관리 직전 앞으로 트렁크 변위 일반적으로 선물을 피크로 적어도 3 위에 트렁크 센서의 기준 평균 표준 편차: std() 및 mean().
  7. 트렁크 변위 (기준 평균 보다 3 표준 편차)의 발병 간의 차이 자세 반응 시간 결정 풀과 (트렁크 감속의 시작을 나타내는) 트렁크 속도 곡선의 터 닝 포인트: 차별화, diff(), 및 사용 제로 크로 싱 검출기, zcd().
  8. 트렁크의 피크 감속으로 자세 응답의 크기를 결정: 최소인 또는 max().
  9. 스테핑 사지의 초기 운동 단계 반응 시간 (4.7)에 의하여 truncal 변위의 발병 간의 차이 계산: 3 표준 편차 기준 평균 이상.
  10. 체포 뒤 retropulsion 스테핑 사지의 연결할 초기 발 이륙에서 밀리미터 (mm), 다리의 총 변위를 계산 하 여 단계 응답 크기를 결정 합니다. 지원의 기초에 변화는 무시할 수24간주 됩니다 제외 50 m m 미만, 단계: 최소인 또는 max().
  11. 최대 잡아 당기기 힘 및 로드 셀에서 힘 개발의 속도 계산: max() 당겨; max() 및 diff() 힘의 비율에 대 한입니다.
    참고: 최대 잡아 당기기 힘이 나타냅니다 순간 최대 힘 전달, 힘 속도 얼마나 빨리 힘 생성 된 나타내는 시간 곡선 대 힘의 기울기.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

계측된 풀 테스트 (그림 1)는 젊고, 건강 한 코 호트23에 트렁크와 단계 응답을 조사 하기 위해 사용 되었다. 30-5 시험 직렬, 각 풀 (그림 2) 동시에 전달 하는 청각 자극과 제시 했다. 청각 자극이 했다 90 dB (일반) 또는 116 dB (크게). 큰 소리로 자극 하 StartReact 효과, 놀라운 청각 자극25미리 준비 된 응답 일찍 릴리스는 충분 한 입증 되었습니다. StartReact 효과 모터 준비26기본 메커니즘을 탐구 조사로 사용할 수 있습니다. 첫 번째 재판 unhabituated 반응과 이상 5 초기 실험27길 들 표시 되었습니다 연습 효과 있도록 삭제 4 후속 실험 분석에 유지 되었다. 그리고 후속 길들여지지 재판 구성 20 정상-강도 10 큰 시련 무작위로 혼합. 시도 간 간격 (10-15 s) 변수를 했다. 분석은 트렁크와 단계 자세 응답 (예: 재판 또는 참가자 높이 무게 사이 풀 힘의 변화)에 영향을 미칠 수 있는 여러 요인으로 인해 선형 혼합된 모델을 사용 하 여 실시 했다. 선형 혼합된 모델의 분석은 다음과 같은 수식을 사용 하 여 실시 했다:

Equation 1

참가자의 반응 시간 또는 재판 내가에 대 한 응답 크기 Yij 가 β0-5 고정된 효과 계수, θ0j 참가자 j (임의의 절편)에 대 한 임의 효과 Εij 오류 용어입니다.

계측 된 풀 고유 첫 재판 응답 및 뒤로 섭 동에 StartReact 효과 테스트 합니다. 첫 번째 재판 중 단계 반응 시간 느린 했다 (첫 재판 이후 재판 대 의미 차이: 36.9 ms, p = 0.009), 스테핑 크기는 더 큰 고 (첫 재판 이후 재판 대 의미 차이: 60 mm, p = 0.002) (표 1 ). 트렁크 반응 시간 및 응답 크기 그대로 남아 있었다. StartReact 효과 후속 길들여지지 끌어를 트렁크에 참석 했다. 큰 소리로 청각 자극 가속 truncal 반응 시간 (큰 정상적인 자극 평균 차이 대: 10.2 ms, p = 0.002) truncal 응답 크기를 증가 (큰 정상적인 자극 평균 차이 대: 588 mm.s-2, p < 0.001) ( 그림 3 과 표 2). 변수 풀 테스트 응답에 기여를 탐험 했다. 특히, 그 피크 풀 포스 스텝 응답 (p < 0.001) 및 트렁크 반응 시간 (p < 0.001)의 크기에 영향을 발견 되었습니다 (표 3 , 4). 참가자 무게 영향 단계 반응 시간 (p = 0.008) (표 3). 그렇지 않으면, 참가자 높이 무게 결과 영향 하지 않았다.

Figure 1
그림 1 . 계측 된 풀 테스트의 설정 계측 된 풀 테스트 어깨 수준 뒤로 섭 동 밧줄을 사용 하 여 적용 (a)을활용 하는 감정이 있습니다. 섭 동 힘 힘 게이지 (b);를 사용 하 여 기록 됩니다. 센서를 통해 truncal 응답 배치 sternal 노치 (c); 그리고 왼쪽 및 오른쪽 발목 발목 (d)에 센서를 통해 스테핑. 전자기 전송기 (f)에 대해 최대 4 개의 센서의 3 차원 위치를 계산 하는 처리 단위 (e)을 포함 하는 시스템을 추적 하는 모션. 청각 자극은 헤드폰을 통해 전달 됩니다. 이 그림23. 에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2 . 데이터 수집 계측된 풀 테스트에서 시험 담당자에서 수직 깨진된 줄 시간 (t) 축에 마커를 나타냅니다. 풀의 개시 마커 1에서 트렁크 변위의 후속 발병 마커 0에서 발생합니다. 긍정적인 truncal 변위 뒤로 움직임을 나타냅니다. 청각 자극 21 ± 피크 풀 힘의 6 ms 내에서 사운드 트리거의 떨어지는 가장자리에 시작 됩니다. 트렁크 감속 마커 2에서의 발병은 피크 트렁크 속도의 반전에 발생합니다. 자세 응답 (즉, truncal 반응 시간) 마커 2와 1의 차이로 정의 됩니다. . 이 그림23에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3 . StartReact 효과 truncal postural 응답에. 90 dB (일반)에서 정상적인 자극과 관련 한 재판의 대표적인 원시 데이터 표시 회색 선과 크게 청각 자극 (소리), 116 dB에 파란색 라인으로 표시. 끊어진된 수직선 시간 축에 마커를 나타냅니다. StartReact 회색 깨진된 수직 라인 (A)로 표시 하는 정상적인 청각 자극과 비해 블루 깨진된 세로 선으로 표시 된 크게 청각 자극에 트렁크 속도에서 빠른 반응 시간에 의해 증명 됩니다. 응답 크기 postural 작업에 트렁크 가속에서 파생 됩니다. 깨진된 가로줄 트렁크 가속 축에 마커를 나타냅니다. 가장 큰 응답 크기 같이 깨진 블루 회색 깨진된 가로 선 (B)으로 정상적인 재판에 비해 가속 곡선의 최소 포인트를 나타내는 가로줄 표시 큰 재판에 표시 됩니다. 이 그림23에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

단계 반응 시간 단계 응답 크기
시험 유형 비교 Δ를 의미
(ms)		 95% CI p-값 Δ (mm.s-2)을 의미 95% CI p-값
먼저 일반 대 36.9 4.7, 69.2 0.009 60 17, 103 0.002
먼저 큰 소리로 대 46.1 13.1, 79.2 0.002 53 9, 97 0.005
크게 대 일반 9.2 -3.1, 21.5 0.072 -7 -23, 9 0.315

표 1입니다. 의미 차이 (Δ) 사이의 첫 번째 풀 테스트 재판과 90 dB (일반) 또는 116 dB 후속 재판 (큰 소리로) 청각 자극 단계 반응 시간 및 응답 크기. 이 테이블은23에서 수정 되었습니다.

트렁크 반응 시간 트렁크 응답 크기
시험 유형 비교 Δ를 의미
(ms)		 95% CI p-값 Δ (mm.s-2)을 의미 95% CI p-값
먼저 일반 대 -6 -31.1, 19.0 0.692 162 -412, 737 0.497
먼저 큰 소리로 대 4.2 -21.2, 29.6 0.692 -425 -1008, 158 0.12
크게 대 일반 10.2 3.0, 17.5 0.002 -588 -750,-425 < 0.001

표 2입니다. 의미 차이 (Δ) 사이의 첫 번째 풀 테스트 재판과 90 dB (일반) 또는 트렁크 반응 시간 및 응답 크기 116 dB (큰 소리로) 청각 자극으로 후속 재판. 이 테이블은23에서 수정 되었습니다.

단계 반응 시간 단계 응답 크기
예측 견적 95% CI p-값 견적 95% CI p-값
최대 힘 -0.12 -0.44, 0.19 0.436 1.02 0.55, 1.49 < 0.001
힘 속도 -0.01 -0.04, 0.02 0.575 0.01 -0.03, 0.06 0.528
높이 -64.65 -283.98, 154.69 0.542 240.26 -797.51, 1278.03 0.629
무게 2.37 0.72, 4.03 0.008 -2.51 -10.56, 5.55 0.518

테이블 3입니다. 계수 추정, 95% 신뢰 간격 (CI), 그리고 단계 응답에 대 한 선형 혼합된 모델에서 결과 예측 테스트 계측된 풀의 통계적 의미. 이 테이블은23에서 수정 되었습니다.

트렁크 반응 시간 트렁크 응답 크기
예측 견적 95% CI p-값 견적 95% CI p-값
최대 힘 0.36 0.22, 0.51 < 0.001 0.98 -2.95, 4.91 0.623
힘 속도 -0.01 -0.03, 0.00 0.062 -0.12 -0.47, 0.22 0.486
높이 45.97 -31.16, 123.11 0.233 -708.94 -3362.70, 1944.82 0.587
무게 -0.17 -0.75, 0.42 0.566 2.08 -18.04, 22.19 0.834

표 4입니다. 계수 추정, 95% 신뢰 간격 (CI), 및 예언자 truncal 응답에 대 한 선형 혼합된 모형에서 결과 테스트 계측된 풀의 통계적 의미. 이 테이블은23에서 수정 되었습니다.

파일을 코딩 보충. 이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

여기, 우리가 널리 임상 연습에서 사용 하 고 저조한 풀 관리의 중요 한 부분 뿐만 아니라 자세 응답의 객관적인 측정 방법을 복용 임상 풀 테스트의 계측을 위한 프로토콜을 증명 하고있다. 반 휴대용 모션 추적을 사용 하 여이 메서드 측정 기존의 실험실 기술28에 비해 더 액세스할 수 있는 수단을 제공 합니다. 이 메서드를 사용 하 여, 연구원은 다양 한 연령대의 인구에 걸쳐 내려 섭 동 자세 응답의 특성을 둘러볼 수 있습니다.

프로토콜 성공적으로 사용 되었다, 하는 동안 여러 한계를 지적 한다. 동작 추적 net 운동 보다는 근육 신규 모집, EMG29,,3031에 의해 일반적으로 측정의 발병을 감지 합니다. EMG 원하는 경우 (예:, 등 앞쪽에 tibialis 근육, 근육, 허벅지 근육, 곧바로 복직, soleus 허리 paraspinals에서 측정 되는) 프로토콜에 상대적으로 쉽게 통합 될 수. 우리가 고용 하는 모션 센서는 기본 단위에 철사에 의해 연결 됩니다. 아직 무선 시스템 임상 설정에서 특히 더 실용적인 것이 전선의 기록 풀 테스트 운동학, 실험실에 충분 한 길이 있습니다. 더 타당성 및 신뢰성 다른 질환 상태 및 심각도의 동료에서 테스트 하기 전에 필요이 방법을 자세 응답 UPDRS (체위에 따라 1 학년까지 득점을 평가 하는 표준화 된 평가 도구로 서 신뢰를 찾을 수 있습니다. 남의 균형 복구 불안정)5.

자세 불안정에 대 한 평가 도구로 계측된 풀 테스트

전자기 동작 추적 상대적으로 저렴 하 고 반 휴대용 어떤 보고서 변위 데이터21,,3233다른 솔루션에 비해. 밀리미터 단위에서 변위의 기록 데이터를 직관적으로 comprehended 수 있습니다 그래서 그것은 복잡 한 신호 처리를 위해 요구를 부정으로 기술의 단순에 결정적 이다. 일반적으로 사용 되는 다른 기술 같은 속도계 수 없습니다 쉽게 변환할 수 변위 없이 여러 제거 하려면 적절 한 센서 융합 기술의 사용 혼동 한다 (중력 유물, 시간, 보정 오류 드리프트)28, 34,35.

중요 한 단계는 데이터의 정확한 컬렉션을 보장 하기 위해이 프로토콜에 분별 했다. 중요 한 것은, 우리 정의 자세 반응 시간 계측된 풀 테스트 truncal 변위의 발병 보다는 그가 시작한 풀의 발병에 의해. 이것은 중요 한 응답 대기 시간에 기여 하는 풀 시간에 마구 및 밧줄의 모든 움직임을 제외 했다. 이전 작품에서 자세 응답의 최대 가속 이전, 그리고 더 큰 진폭 응답 truncal 섭 동17으로 천 골에 비해 상체에 발생 했습니다. 비 표준화 된 힘의 풀은 임상 풀 테스트에 마찬가지로 수동으로, elicited 했다. 스테핑 발 뒤로 방향으로, 다른 방향으로 움직임을 제외 하 고 자세 발 과거 이동으로 정의 됩니다. 우리는 최대 힘에 크게 영향을 받는 단계 및 트렁크 응답을 발견. 힘의 녹음 방법론에 필수적 이므로 및 결과 혼합된 효과 모델을 사용 하 여 당겨 힘에 대 한 계정 수 있습니다. 로드 셀 사양에 따라 프리 앰프 및 별도 전원 공급 장치가 필요할 수 있습니다. 제조업체에서 제공 하는 보정 곡선을 사용 하 여 잡아 당기기 힘 (뉴턴)에 기록 된 전압을 변환. 방 아 쇠는 또한 더 균형 메커니즘의 특성에 대 한 청각 또는 시각적 자극의 배달 시간을 사용할 수 있습니다.

35 시험, 수행 될 때 계측된 풀 테스트 절차를 완료 하려면 약 20 분 걸립니다. 이 프로토콜의 사용자는 결정 하는 실험에 필요한 시간대 적절 한 평가 자세 불안정의 그들의 일반적인 방법에 비해 필요 합니다. 작업 하는 동안 참가자는 하도록 그림에 초점 주의 반복 노출 제어36균형을 위협 감쇄를 알려져 있다. 작업 자세에 주의 자세, 그리고 자세 변위37의 진폭에 해당 감소의 증가 의식 감시와 연결 됩니다. 테스트 하는 동안 참가자와 감정 및 환자에 잠재적인 폭포 위험 안전 긴급 관심사의 있습니다. 추가 안전 조치 알려진된 자세 불안정과 벽에 근접 참가자9함께 떨어지는 감정 사를 보호 하기 위해 환자에 대 한 보조를 사용 하 여 포함 됩니다.

StartReact 및 모터 준비

계측 된 풀 테스트 자세 응답의 응답 대기 시간에 작은 변화를 감지 하는 기능을 시연 하고있다. 대표 결과에서 우리는 청각 자극 자극, 낮은 강도 (90 dB)와 비교 된 큰 (116 dB)와 함께 발생 하는 반응 시간에 가속에 대 한 평가 하는 섭 동으로 동시를 전달 StartReact 효과25 로 알려진 , 38. 33 참가자23의 일대에 계측된 풀 테스트 프로토콜 truncal 응답 대기 시간 약 10 ms의 평균 차이 감지할 수 있었습니다. StartReact 효과에 같은 운동 낭비할의 가속 20 ms 미만의 EMG15를 사용 하 여 크기와 일반적으로 발생 합니다. 대기 시간 스텝에서 차이 또한 큰 단계 응답 첫 번째 시도 응답에 감지 했다. 이것은 이동 플랫폼39,40을 사용 하 여 '첫 재판 효과'에 큰 불안을 일치.

이 원고에 설명 된이 방법을 일반적으로 고용된 임상 풀 테스트에 대 한 응답에 자세 반응의 정확한 정량화를 제공 하는 계측된 풀 테스트의 기능을 시연 하고있다. 현재, 계측된 풀 테스트 연구 설정에서 체위 응답을 평가 하는 다른 방법으로 것입니다. 신뢰성 및 타당성에 있는 추가 작업은 병원에서 사용 하기 전에 필요 합니다. 통계적 인 힘 계산에 의존 하는 사용자의 재량에 계측된 풀 테스트 재판의 수를 조정할 수 있습니다. 여성, 특히, 테스트 기간 동안 참가자의 안락을 증가 수정된 마구 뒤에서 건다는 계측된 풀 테스트의 향후 버전에서 간주 될 수 있습니다. 추가 연구는 완전히를 치료의 효과 조사 하 고 자세에 기여 하는 메커니즘을 명료 하 게 (1 학년은 UPDRS 따라 자세 불안정)까지 균형 이상 가진 환자 집단에서 이러한 응답을 탐구 하는 데 필요한 불안정입니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

충돌의 관심, 금융 또는 기타, 작가 의해 선언 됩니다.

Acknowledgments

비디오 프로토콜에 그의 도움에 감사 앵거스 Begg (생체 공학 연구소) 하 고. 우리 인정 박사 슈 피리 새 류 (통계 컨설팅 센터와 멜버른 플랫폼 통계 컨설팅, 멜버른의 대학) 통계 지원을 제공 합니다. 이 작품은 국가 건강 및 의료 연구 위원회 (1066565), 빅토리아 라이온 스 재단, 그리고 빅토리아 정부의 운영 인프라 지원 프로그램을 통해 자금에 의해 지원 되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Analog to Digital Convertor & Software CED Micro 1401-3 Any suitable digital acquisition system can be used
Load Cell Omegadyne LCM201-100N
MATLAB Software MathWorks Inc. NA Any data science platform can be used
Motion Sensor Ascension 6DOF, type-800
Motion Tracker Ascension  3D Guidance trakSTAR Mid-range transmitter
S&F Technical Harness and Belt Lowepro LP36282

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shemmell, J. Interactions between stretch and startle reflexes produce task-appropriate rapid postural reactions. Frontiers in Integrative Neuroscience. 9, (2015).
  2. Kerr, G. K., et al. Predictors of future falls in Parkinson disease. Neurology. 75 (2), 116-124 (2010).
  3. Latt, M. D., Lord, S. R., Morris, J. G. L., Fung, V. S. C. Clinical and physiological assessments for elucidating falls risk in Parkinson's disease. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society. 24 (9), 1280-1289 (2009).
  4. Foreman, K. B., Addison, O., Kim, H. S., Dibble, L. E. Testing balance and fall risk in persons with Parkinson disease, an argument for ecologically valid testing. Parkinsonism & Related Disorders. 17 (3), 166-171 (2011).
  5. Fahn, S. Recent Developments in Parkinson's Disease. , Macmillan Healthcare Information. Florham Park, NJ. 153-163 (1987).
  6. Hunt, A. L., Sethi, K. D. The pull test: a history. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society. 21 (7), 894-899 (2006).
  7. Visser, M., et al. Clinical tests for the evaluation of postural instability in patients with parkinson's disease. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (11), 1669-1674 (2003).
  8. Jacobs, J. V., Horak, F. B., Van Tran, K., Nutt, J. G. An alternative clinical postural stability test for patients with Parkinson's disease. Journal of Neurology. 253 (11), 1404-1413 (2006).
  9. Nonnekes, J., Goselink, R., Weerdesteyn, V., Bloem, B. R. The retropulsion test: a good evaluation of postural instability in Parkinson's disease? Journal of Parkinson's Disease. 5 (1), 43-47 (2015).
  10. Bloem, B. R., Beckley, D. J., van Hilten, B. J., Roos, R. A. C. Clinimetrics of postural instability in Parkinson's disease. Journal of Neurology. 245 (10), 669-673 (1998).
  11. Thevathasan, W., et al. Pedunculopontine nucleus deep brain stimulation in Parkinson's disease: A clinical review. Movement Disorders. 33 (1), 10-20 (2018).
  12. Visser, J. E., Carpenter, M. G., van der Kooij, H., Bloem, B. R. The clinical utility of posturography. Clinical Neurophysiology. 119 (11), 2424-2436 (2008).
  13. McVey, M. A., et al. Early biomechanical markers of postural instability in Parkinson's disease. Gait and Posture. 30 (4), 538-542 (2009).
  14. Mancini, M., et al. Trunk accelerometry reveals postural instability in untreated Parkinson's disease. Parkinsonism & Related Disorders. 17 (7), 557-562 (2011).
  15. Nonnekes, J., et al. Are postural responses to backward and forward perturbations processed by different neural circuits? Neuroscience. 245, 109-120 (2013).
  16. Horak, F. B., Dimitrova, D., Nutt, J. G. Direction-specific postural instability in subjects with Parkinson's disease. Experimental Neurology. 193 (2), 504-521 (2005).
  17. Colebatch, J. G., Govender, S., Dennis, D. L. Postural responses to anterior and posterior perturbations applied to the upper trunk of standing human subjects. Experimental Brain Research. 234, 367-376 (2016).
  18. Graus, S., Govender, S., Colebatch, J. G. A postural reflex evoked by brief axial accelerations. Experimental Brain Research. 228 (1), 73-85 (2013).
  19. Govender, S., Dennis, D. L., Colebatch, J. G. Axially evoked postural reflexes: influence of task. Experimental Brain Research. 233, 215-228 (2015).
  20. Smith, B. A., Carlson-Kuhta, P., Horak, F. B. Consistency in Administration and Response for the Backward Push and Release Test: A Clinical Assessment of Postural Responses: Consistency of Push and Release Test. Physiotherapy Research International. 21 (1), 36-46 (2016).
  21. Di Giulio, I., et al. Maintaining balance against force perturbations: impaired mechanisms unresponsive to levodopa in Parkinson's disease. Journal of Neurophysiology. , (2016).
  22. Nonnekes, J., de Kam, D., Geurts, A. C. H., Weerdesteyn, V., Bloem, B. R. Unraveling the mechanisms underlying postural instability in Parkinson's disease using dynamic posturography. Expert Review of Neurotherapeutics. 13 (12), 1303-1308 (2013).
  23. Tan, J. L., et al. Neurophysiological analysis of the clinical pull test. Journal of Neurophysiology. , (2018).
  24. McVey, M. A., et al. The effect of moderate Parkinson's disease on compensatory backwards stepping. Gait and Posture. 38 (4), 800-805 (2013).
  25. Valls-Sole, J., et al. Reaction time and acoustic startle in normal human subjects. Neuroscience Letters. 195 (2), 97-100 (1995).
  26. Carlsen, A. N., Maslovat, D., Lam, M. Y., Chua, R., Franks, I. M. Considerations for the use of a startling acoustic stimulus in studies of motor preparation in humans. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 35 (3), 366-376 (2011).
  27. Nanhoe-Mahabier, W., et al. First trial reactions and habituation rates over successive balance perturbations in Parkinson's disease. Neuroscience. 217, 123-129 (2012).
  28. Aminian, K., Najafi, B. Capturing human motion using body-fixed sensors: outdoor measurement and clinical applications. Computer animation and virtual worlds. 15 (2), 79-94 (2004).
  29. De Luca, C. J. The use of surface electromyography in biomechanics. Journal of Applied Biomechanics. 13 (2), 135-163 (1997).
  30. Horak, F. B., Nashner, L. M. Central programming of postural movements: adaptation to altered support-surface configurations. Journal of Neurophysiology. 55 (6), 1369-1381 (1986).
  31. Saito, H., Yamanaka, M., Kasahara, S., Fukushima, J. Relationship between improvements in motor performance and changes in anticipatory postural adjustments during whole-body reaching training. Human Movement Science. 37, 69-86 (2014).
  32. Kam, D. D., et al. Dopaminergic medication does not improve stepping responses following backward and forward balance perturbations in patients with Parkinson's disease. Journal of Neurology. 261 (12), 2330-2337 (2014).
  33. Peterson, D. S., Horak, F. B. The Effect of Levodopa on Improvements in Protective Stepping in People With Parkinson's Disease. Neurorehabilitation and Neural Repair. 30 (10), 931-940 (2016).
  34. Haubenberger, D., et al. Transducer-based evaluation of tremor. Movement Disorders. 31 (9), 1327-1336 (2016).
  35. Elble, R., et al. Task force report: scales for screening and evaluating tremor: critique and recommendations. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society. 28 (13), 1793-1800 (2013).
  36. Adkin, A. L., Carpenter, M. G. New insights on emotional contributions to human postural control. Frontiers in Neurology. 9, 789 (2018).
  37. Huffman, J. L., Horslen, B., Carpenter, M., Adkin, A. L. Does increased postural threat lead to more conscious control of posture? Gait and Posture. 30 (4), 528-532 (2009).
  38. Valls-Sole, J., Rothwell, J. C., Goulart, F., Cossu, G., Munoz, E. Patterned ballistic movements triggered by a startle in healthy humans. The Journal of Physiology. 516 (Pt 3), 931-938 (1999).
  39. Campbell, A. D., Squair, J. W., Chua, R., Inglis, J. T., Carpenter, M. G. First trial and StartReact effects induced by balance perturbations to upright stance. Journal of Neurophysiology. 110 (9), 2236-2245 (2013).
  40. Oude Nijhuis, L. B., Allum, J. H. J., Valls-Solé, J., Overeem, S., Bloem, B. R. First trial postural reactions to unexpected balance disturbances: a comparison with the acoustic startle reaction. Journal of Neurophysiology. 104 (5), 2704-2712 (2010).

Tags

정돈 문제 146 자세 반사 자세 불안정 자세 제어 당겨 테스트 균형 StartReact에 있는이 달

Erratum

Formal Correction: Erratum: An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses
Posted by JoVE Editors on 04/30/2019. Citeable Link.

An erratum was issued for: An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses.  Author affiliations were updated.

The affiliations for Joy Tan were updated from:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
2. Department of Neurology, The Royal Melbourne Hospital

to:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
2. Department of Neurology, The Royal Melbourne Hospital
4. The Bionics Institute

The affiliations for Thushara Perera were updated from:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
3. Department of Neurology, Austin Hospital

to:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
4. The Bionics Institute

자세의 응답 특성 계측된 풀 테스트
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tan, J., Thevathasan, W., McGinley,… More

Tan, J., Thevathasan, W., McGinley, J., Brown, P., Perera, T. An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses. J. Vis. Exp. (146), e59309, doi:10.3791/59309 (2019).

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