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Behavior

Eine instrumentierte Pull Test Lagereaktionen zu charakterisieren

doi: 10.3791/59309 Published: April 6, 2019

ERRATUM NOTICE

Summary

Beeinträchtigung der posturalen Reflexe bezeichnet Haltungsinstabilität, ist schwer zu quantifizieren. Klinische Assessments wie Pull-Test leiden Probleme mit Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit. Hier präsentieren wir Ihnen eine instrumentierte Version des Pull-Test Objektiv Lagereaktionen zu charakterisieren.

Abstract

Beeinträchtigung der posturalen Reflexe bezeichnet Haltungsinstabilität, ist eine gemeinsame und behindernden Defizit bei Morbus Parkinson. Zur Beurteilung der posturalen Reflexe beschäftigen Kliniker normalerweise Pull-Test Klasse korrigierende Antworten auf eine rückwärts Störung an den Schultern. Die Pull-Test ist jedoch anfällig für Probleme mit Zuverlässigkeit und Skalierung (Partitur/4). Hier präsentieren wir Ihnen eine instrumentierte Version des Pull-Test, genauer gesagt Lagereaktionen zu quantifizieren. Verwandt mit der klinischen Prüfung sind zieht manuell verwaltet, außer Zugkraft auch aufgezeichnet wird. Verschiebungen des Rumpfes und der Füße werden durch eine semi-mobile Motion-tracking-System erfasst. RAW-Daten darstellen (in Millimeter-Einheiten), zurückgelegte Strecke bildet anschließende Interpretation und Analyse intuitiv. Die instrumentierte Pull-Test erkennt auch Variabilitäten, die beeinflussenden Pull Test Verwaltung wie Zugkraft, damit identifiziert und quantifiziert Potenzial verwechselt, die durch statistische Techniken berücksichtigt werden können. Die instrumentierte Pull-Test hätte Anwendung in Studien zu erfassen frühen Anomalien in der Lagereaktionen, Haltungsinstabilität im Laufe der Zeit verfolgen und Reaktionen auf die Therapie zu erkennen.

Introduction

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Posturalen Reflexe handeln, um Gleichgewicht und aufrechte Haltung als Reaktion auf Störungen1zu halten. Beeinträchtigung der diese Lagereaktionen bei Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit führt Haltungsinstabilität, und häufig führt zu fällt, zu Fuß Vertrauen reduziert und verminderte Lebensqualität2,3,4. In der klinischen Praxis posturalen Reflexe sind in der Regel beurteilt mit Pull-Test, wo ein Prüfer zügig zieht der Patient an den Schultern nach hinten und optisch Klasse Antwort5,6,7, 8. Haltungsinstabilität ist in der Regel erzielt mit der Unified Parkinson Disease Rating Scale (UPDRS) (0 - Normal 4 - schwere), als von der internationalen Bewegung Störung-Gesellschaft5veröffentlicht. Diese Methode wurde ausgiebig in der Beurteilung von Menschen mit Parkinson-Erkrankung aber leidet schlechte Zuverlässigkeit und geringen Skalierung (Partitur/4)6,7,9. Ziehen Sie Testergebnisse korreliert oft nicht mit wichtigen klinischen Endpunkten wie Wasserfälle und die Ganzzahl-basierte Bewertung fehlt Empfindlichkeit um feine Haltungsveränderungen10,11zu erkennen.

Labor-basierte Objektive Maßnahmen bieten präzise Informationen über die Natur von Gleichgewicht Reaktion durch Quantifizierung kinetische (z. B. das Zentrum der Druck), kinematische (z. B. gemeinsame Goniometry/Glied Verschiebung) und neurophysiologische (z. B. Muskel Rekrutierung) Endpunkte12. Diese Methoden können Anomalien zu erkennen, bevor Haltungsinstabilität klinisch evident und Nachverfolgen von Änderungen im Laufe der Zeit, einschließlich Antworten auf Behandlung13,14.

Werkzeuge zur Quantifizierung der Haltungsinstabilität

Konventionelle Techniken der dynamischen Posturographie beschäftigen häufig bewegliche Plattformen. Daraus resultierende Lagereaktionen sind mit einer Kombination aus Posturographie, Elektromyographie (EMG) und Accelerometry12,15,16quantifiziert. Allerdings sind die Bottom-up-Antworten von Plattform-Störungen - die eine Antwort wie das Rutschen auf nassen Boden zu evozieren, unterscheidet sich grundlegend von der Top-Down-Lagereaktionen der klinischen Pull-Test - wie kann auftreten, wenn in einer Menschenmenge gestoßen wird. Anzeichen dafür schlägt stammbetonte Störungen ergeben unterschiedliche Haltungs Eigenschaften denen des beweglichen Plattformen17,18,19. Dementsprechend haben andere stammbetonte Störungen im Labor mit komplexen Techniken einschließlich Motoren, Riemenscheiben und Pendel15,20,21,22versucht. Messverfahren sind oft teuer und unzugänglich und Video-basierte Motion-Capture, die dedizierte in Speziallabors20,21 Platzbedarfumfassen. Idealerweise haben eine objektive Methode, Pull Test Antworten zu charakterisieren ausgezeichnete psychometrische Eigenschaften, leicht zu verwalten, einfach zu bedienen, leicht zugänglich und tragbar sein. Dies ist wichtig, die Verbreitung der Technik als eine alternative Assessment-Tool Lagereaktionen in der Forschung und gegebenenfalls bewerten klinischen Einstellungen zu erleichtern.

Die instrumentierte Pull-Test

Dieses Protokoll soll Forschern eine Technik für die objektive Beurteilung der Lagereaktionen zu Pull-Test anbieten. Ein semi-mobil und überall erhältlich elektromagnetische Motion Capture System untermauert die Technik. Die Störung umfasst manuelle zieht, die keine spezielle mechanische Systeme erfordern. Diese Methode hat genügend Sensibilität zu kleine Unterschiede in der posturalen Reaktionszeiten und Resonanz-Amplituden zu erkennen; Daher eignet sich zur Erfassung von möglichen Anomalien von "normal" bis zu Klasse 1 Haltungsinstabilität gemäß UPDRS (Haltungsinstabilität mit ohne fremde Hilfe Gleichgewicht Erholung)5bewertet. Diese Methode kann auch verwendet werden, um die Auswirkungen der Therapie auf Haltungsinstabilität zu erkunden. Das hier beschriebene Protokoll wird im Tan Et Al.23daraus abgeleitet.

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Protocol

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Alle beschriebene Methoden wurden überprüft und genehmigt von der lokalen Humanforschung Ethikkommission bei Melbourne Health. Die Einwilligung wurde vom Teilnehmer vor Beginn der Studie.

1. Geräte-setup

  1. Bereiten Sie die elektromagnetische Motion-Tracker mit 3 Miniatur-Bewegungsmelder gemäß den Richtlinien des Herstellers. Vor der Datenerhebung sicherzustellen, dass jeder Sensor ist bei mindestens 250 Hz abgetastet, Verschiebung wird in Millimeter-Einheiten gemessen und Rotationen (Pitch, Roll und Gier) in Grad. Stellen Sie sicher, dass alle internen Filterungen sind deaktiviert, und die Position der Sensoren auf einen statischen Ursprung (in der Regel die elektromagnetische Sender) verweisen.
  2. Anbringen einer Wägezelle (minimale Spannung Bereich 100 N, S-Type empfohlen) mit dem Patienten Gurtzeug auf Schulterhöhe mit einem Seil mit einem Mindestdurchmesser von 10 mm.
    Hinweis: Das Gurtsystem und Seil sind geeignet für Teilnehmer, die bis zu 120 kg.
  3. Verbinden Sie die Wägezelle mit Daten Aufnahmeeinheit (a/d-Wandler).
  4. Schließen Sie die Trigger Ausgang aus der Aufnahmeeinheit Daten in einem Trigger-Eingang des Motion-Tracker zu gewährleisten Aufnahme synchronisiert. Legen Sie Daten Aufnahmeeinheit Sampling-Rate Motion-Tracker und deaktivieren Sie alle Filter.
  5. Führen Sie das Experiment in einem ruhigen Raum um Ablenkungen während der Bewertung zu minimieren. Lassen Sie genügend Platz für die Teilnehmer mehrere Korrekturmaßnahmen ergreifen, um das Gleichgewicht wieder zu erlangen.
    Hinweis: Patienten mit der Parkinson-Krankheit und Retropulsion sind ca. 5-6 Schritte rückwärts während der Pull-Test bekannt.
  6. Ort fällt Matte auf dem Boden als Vorsichtsmaßnahme.
  7. Reinigen Sie den Kabelbaum, Sensoren und Kabel mit einem Krankenhaus Grade Desinfektionstuch vor der Prüfung jeder Teilnehmer.
    Hinweis: Video-Aufzeichnung (z. B. mit Hilfe einer tragbaren Kamera auf einem Stativ) von der instrumentierten Pull-Test Verfahren wird empfohlen, dass Unregelmäßigkeiten bei der Datenverarbeitung gegen die video-Daten einer Studie verwiesen werden können.

2. die Teilnehmerauswahl und Vorbereitung

  1. Geeignete Teilnehmer für Studie zu identifizieren: Teilnehmer können umfasst ein Spektrum von Alter, Erkrankungen und schwere wo Lagereaktionen sind von Interesse und Gleichgewicht Bewertung beschäftigt in der Regel die klinische Pull-Test. Sicherstellen Sie, dass die Teilnehmer eigenständig stehen und erzeugen eine korrigierende Gleichgewicht Antwort nicht hilfsbedürftige (d. h. bis zu Klasse 1 Haltungsinstabilität nach der UPDRS) wiederherstellen.
  2. Alle Personen mit Herz-Kreislauf, vestibulären, Vision und Muskel-Skelett-Bedingungen (einschließlich Personen, die einer Fuß-Orthesen oder Schienen), auszuschließen, dass kann Gleichgewicht Leistung beeinträchtigen, es sei denn, dies der Gegenstand der Untersuchung, die auf Kontakt ist Vorsichtsmaßnahmen und die Medikamente bekannt, Gleichgewicht oder Aufmerksamkeit (z. B. Antidepressiva, Neuroleptika, Benzodiazepine, Antiepileptika, Antiarrhythmics und Diuretika) beeinflussen.
  3. Haben Sie die Teilnehmer tragen Sie bequeme lockere Kleidung am Tag des Experiments und Schuhe vor dem Pull-Test-Verfahren zu entfernen.
  4. Unterstützung des Teilnehmers bei der Umsetzung auf die maßgeschneiderte Stamm Kabelbaum mit der Wägezelle. Klicken Sie auf die Schnallen um die Brust und Taille. Sicherzustellen Sie, dass Anpassung Riemen am Gurtzeug eng aber bequem sind. Lassen Sie nicht mehr als 50 mm Spielraum im Kabelbaum beim Ziehen am Seil. Teilnehmer mit bekannten Haltungsinstabilität sicherstellen Sie, dass ein Assistent vorhanden ist, wenn der Gurt angewendet wird, während der Teilnehmer steht.
  5. Bewegungsmelder mit medizinischen Klebeband an der sternalen Kerbe (auf der Ebene des zweiten und dritten Brust-Wirbels), befestigen und an den Füßen an der rechten und linken Knöchel Malleolus.
    Hinweis: Tragen Sie die Sensoren auf Teilnehmer mit bekannten Haltungsinstabilität im sitzen. Alle Leitungen müssen sorgfältig geführt werden, um Stolperfallen zu vermeiden.
  6. Bitten Sie die Teilnehmer, barfuß, in einer bequemen Haltung (je nach bevorzugter Auflagefläche des Teilnehmers) entlang der vertikalen und horizontalen Linie Markierungen auf dem Boden zu stehen. Beachten Sie die Teilnehmer Füße Position. Bitten Sie die Teilnehmer, beachten Sie auch, die eigenen Füße zu positionieren, um in die gleiche Position nach jedem Zug zurück. Überwachen Sie des Teilnehmers Füße Platzierung nach jedem Versuch und bitten Sie die Teilnehmer zurück in die ursprüngliche Position der Füße, wenn Abweichungen eingehalten werden.
  7. Weisen Sie die Teilnehmer sich auf Kunstwerke 1,5 m voraus auf Augenhöhe mit Händen an ihrer Seite um Ablenkungen zwischen zieht zu minimieren.

(3) instrumentierte Pull-Test-Verfahren

  1. Führen Sie den instrumentierten Pull Test gemäß den klinischen ziehen Prüfungsrichtlinien durch die UPDRS-5beschrieben.
  2. Erklären Sie das Testverfahren zu, und lassen Sie die Teilnehmer wissen, dass treten darf nach der Rückwärtszug Gleichgewicht wieder zu erlangen. Vorausschauende Antworten wie vorwärts Stamm Flexion, Versteifung in Haltung oder Knie Beugung vor den Zug zu entmutigen. Hinweis: diese Antworten, wenn sie während des Tests auftreten.
  3. Sicherzustellen Sie vor jedem Zug, dass die Teilnehmer aufmerksam ist, indem er die Teilnehmer sich auf ein Bild an der Wand hängen. Stellen Sie sicher der Teilnehmer steht aufrecht, mit geöffneten Augen Hände an ihrer Seite, und ihre Füße auf die dafür vorgesehenen Markierungen in einer bequemen Haltung gelegt.
  4. Stellen Sie sich hinter der Teilnehmer. Gelten Sie eine rege ziehen ausreichend Kraft, um einen Stamm und Schritt Antwort über das Seil zu generieren und Wägezelle statt senkrecht auf die Schulterhöhe des Teilnehmers.
  5. Nach jedem Zug die Teilnehmer Rückkehr zu den ursprünglichen Füßen Positionierung zu gewährleisten. Die Position auf dafür vorgesehenen Markierungen auf dem Boden zurückgesetzt und 35-Mal wiederholen.
    Hinweis: Die Anzahl der Versuche kann entsprechend der Versuchsplanung und klinischen Bevölkerung variiert werden.
  6. Teilnehmern eine kurze Pause von 2 min nach jeder 10 Studien erlauben oder Bedarf zu reduzieren die Auswirkungen von Müdigkeit und die Aufmerksamkeit auf die Aufgabe. Die Teilnehmer können wählen, sitzen oder stehen. Wunsch, dass Teilnehmer unterlassen sprechen zwischen zieht, wenn eine Pause anfordern oder Unbehagen während des Verfahrens zum Ausdruck zu bringen.
  7. Als eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme sicherzustellen Sie, dass der Assessor und Assistent mit dem Rücken nah an einer Wand stehen und gleichzeitig genügend Raum für die Teilnehmer mehrere Schritte rückwärts.
    Hinweis: Der Gutachter muss immer bereit, den Patienten zu fangen sein. Ein Assistent ist aus Sicherheitsgründen erforderlich, wenn Teilnehmer mit bekannten Haltungsinstabilität bewertet werden.
  8. Lösen Sie Sensoren zu und unterstützen Sie die Teilnehmer aus dem Gurtzeug nach Abschluss des Prüfverfahrens instrumentierten ziehen.

(4) Signalverarbeitung

Hinweis: Verwenden Sie eine geeignete Plattform für Wissenschaft wie MATLAB, R oder Python. Hier aufgeführten Befehle sind für MATLAB und Beispiel-Code ist als Ergänzende Dateiverfügbar.

  1. Importieren Sie Daten, die in Schritt 3.4 in eine geeignete Plattform für Wissenschaft: csvread().
  2. Richten Sie die Motion Tracker und Last Zellendaten mit dem Triggersignale und resample auf eine höhere Abtastrate: 1 kHz resample() Funktion bei Bedarf.
  3. Hochpass-filter alle Motion Tracking und Last Zellendaten mit einer 0,05 Hz Grenzfrequenz, Grundlinie Drift zu entfernen: butter() und filtfilt().
  4. Doppelte unterscheiden das Stamm Motion-tracking-Verschiebung Daten Stamm Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte zu erhalten: diff().
  5. Mit der Trigger-Signal oder eine Peak-Erkennung Algorithmus auf die Ladedaten Zelle angewendet, Scheibe Aufnahmen, Epochen der jeden einzelnen Zug zu erhalten testen Testversion: findpeaks() Funktion.
  6. Erkennen und Versuche mit der vorausschauenden stammbetonte Bewegung ablehnen. Eine Verschiebung nach vorne Stamm unmittelbar vor der Verabreichung ziehen in der Regel präsentiert sich als ein Höhepunkt mindestens drei Standardabweichungen über dem Mittelwert der Basislinie des Sensors Stamm: std() und mean().
  7. Bestimmen, Haltungsschäden Reaktionszeit als Differenz zwischen Beginn der Stamm Verschiebung (3 Standardabweichungen oberhalb der Grundlinie Mittelwert) Anschluss an den Zug und die Wende von der Stamm-Velocity-Kurve (, die den Beginn der Stamm Entschleunigung): unterscheiden Sie, diff() und Verwendung Null Kreuzung Detektor, zcd().
  8. Bestimmen das Ausmaß der posturalen Reaktion als die Spitze Verlangsamung des Rumpfes: min() oder max().
  9. Die Schritt-Reaktionszeit als Differenz zwischen dem Beginn der stammbetonte Verschiebung (siehe 4.7), die erste Bewegung der stepping Extremität zu berechnen: 3 Standardabweichungen über dem Mittelwert der Basislinie.
  10. Bestimmen Sie Schritt Antwort Größenordnung durch die Berechnung der Gesamthubraum des Fußes in Millimetern (mm), vom ersten Fuß abheben, der Schrittmotor Extremität verhaften rückwärts Retropulsion zu kontaktieren. Exclude Schritte weniger als 50 mm, als die Änderung in die Basis für die Unterstützung als vernachlässigbar24 gilt: min() oder max().
  11. Berechnen Sie die Spitze Zugkraft und Geschwindigkeit der Kraftentwicklung aus der Wägezelle: max() Pull; Max() und diff() zum Preis von Gewalt.
    Hinweis: Die Spitzenkraft ziehen zeigt die momentane Maximalkraft geliefert, während die Kraft beträgt die Neigung der Kraft gegen Zeitkurve angibt, wie schnell die Kraft generiert wurde.

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Representative Results

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Die instrumentierte Pull-Test (Abbildung 1) wurde verwendet, um Stamm und Schritt Reaktionen in einem jungen, gesunden Kohorte23zu untersuchen. Fünfunddreißig Studien präsentierten sich seriell, mit einen auditiven Reiz zeitgleich mit jeder ziehen (Abbildung 2) geliefert. Der akustische Reiz war entweder 90 dB (normal) oder 116 dB (laut). Der laute Stimulus nachgewiesen als ausreichend, um StartReact Effekte auslösen, wo vorgefertigte Antworten durch eine überraschende akustische Reiz25vorzeitig entlassen werden. StartReact Effekte können als Sonde verwendet werden, um Mechanismen motor Vorbereitung26zu erkunden. Die erste Testversion wurde gehalten, um unhabituated Antworten und vier Nachfolgeprozesse verworfen, um Praxis Effekte ermöglichen, welche nachweislich mehr als fünf erste Versuche27gewöhnen zu analysieren. Habituierten Nachfolgeprozesse umfasste 20 Normal-Intensität und 10 lautere Studien nach dem Zufallsprinzip vermischt. Inter Testversion Intervallen (10-15 s) waren variabel. Die Analyse wurde durchgeführt mit linearen gemischten Modelle aufgrund mehrerer Faktoren, die Stamm und Schritt Lagereaktionen (z. B. Variabilität der Zugkraft zwischen Studien oder Teilnehmer Körpergröße und -Gewicht) beeinflussen könnten. Lineare gemischte Modelle Analyse wurde durchgeführt unter Verwendung der folgenden Gleichung:

Equation 1

wo YIj Reaktionszeit oder Antwort Größenordnung für Versuch ich, des Teilnehmers ist β-0-5 sind die festen Effekt-Koeffizienten, θ0j der random-Effekt für Teilnehmer j (zufälligen Intercept) , ΕIj und der Fehlerterm ist.

Die instrumentierte ziehen testen unterschieden erste Studie Antworten und StartReact Effekte, um eine rückwärts Störung. Während des ersten Versuchs, Schritt Reaktionszeit war langsamer (ersten Zeitfahren vs. Nachfolgeprozesse Unterschied bedeuten: 36,9 ms, p = 0,009), und stepping Größe größer war (First-Studie vs Nachfolgeprozesse Unterschied bedeuten: 60 mm, p = 0,002) (Tabelle 1 ). Stamm Reaktionszeit und das Ausmaß der Reaktion blieb unverändert. StartReact Effekte waren nur im Kofferraum zu nachfolgenden habituierten zieht. Ein laute akustischer Reiz beschleunigt stammbetonte Reaktionszeit (laut vs. normale Reize mittlere Differenz: 10,2 ms, p = 0,002) und Herzkreislaufkrankheiten Antwort Ausmaß erhöht (laut vs. normale Reize mittlere Differenz: 588 mm.s-2, p < 0,001) () Abbildung 3 und Tabelle 2). Variablen, die einen Beitrag zu den Pull Test Antworten wurden untersucht. Vor allem Prüfer ziehen Spitzenkraft wurde gefunden, um Einfluss auf die Größe der Verstärkung Antworten (p < 0,001) und Stamm Reaktionszeiten (p < 0,001) (Tabellen 3 und 4). Teilnehmer Gewicht beeinflusst Schritt Reaktionszeiten (p = 0,008) (Tabelle 3). Ansonsten hat Teilnehmer Körpergröße und-Gewicht Ergebnisse keinen Einfluss.

Figure 1
Abbildung 1 . Einrichten des instrumentierten Pull Test Die instrumentierte Pull-Test ermöglicht einen Gutachter eine Schulterhöhe rückwärts Störung mit einem Seil anwenden und nutzen (a). Die Kraft von der Störung ist mit einer Kraft Manometer (b)aufgenommen; die stammbetonte Reaktion über einen Sensor an der sternalen Kerbe (c)platziert; und treten über Sensoren auf der linken und rechten Knöchel Malleolus (d). Die Motion-tracking-System umfasst eine Verarbeitung Einheit (e) die dreidimensionale Positionen von bis zu vier Sensoren in Bezug auf eine elektromagnetische Sender (f)berechnet. Auditive Reize werden über Kopfhörer geliefert. Diese Zahl wurde von23. geändert Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2 . Daten von einem Vertreter aus dem instrumentierten Pull Test Test Vertikale gebrochenen Linien zeigen die Marker auf der Zeitachse (t). Beginn der Zug tritt bei Marker 0 mit anschließenden Beginn der Stamm-Verschiebung an Markierung 1. Positive stammbetonte Verschiebung zeigt Rückwärtsbewegung. Der akustische Reiz beginnt bei der fallenden Flanke des Soundauslöser im Rahmen 21 ± 6 ms Spitzenkraft ziehen. Beginn der Stamm Verzögerung zu Markierung 2 tritt bei der Umkehrung der Peak Stamm Geschwindigkeit. Die posturale Reaktion (z.B. Herzkreislaufkrankheiten Reaktionszeit) ist definiert als die Differenz zwischen den Markierungen 2 und 1. . Diese Zahl wurde von23geändert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3 . StartReact Effekte in stammbetonte Lagereaktionen. Rohdaten, die Vertreter der einzelnen Studien verbunden mit dem normalen Reiz bei 90 dB (Normal), gekennzeichnet durch die grauen Linien und laut auditiven Reiz bei 116 dB (Laute), durch die blauen Linien gekennzeichnet. Vertikale gebrochenen Linien zeigen die Marker auf der Zeitachse. StartReact zeigt sich durch schnellere Reaktionszeiten im Kofferraum Geschwindigkeit auf den laut auditiven Stimulus, gekennzeichnet durch die blaue vertikale Linie gebrochen, verglichen mit dem normalen auditiven Reiz von grau gestrichelten vertikalen Linie (A) angegeben. Antwort Größenordnung der posturalen Aufgabe wird vom Stamm Beschleunigung abgeleitet. Horizontalen gestrichelten Linien zeigen Markierungen auf der Stamm-Beschleunigung-Achse. Das größte Ausmaß der Antwort zeigt laut Studie, wie durch die blaue gebrochen horizontale Linie, die die minimalen Punkt der Kurve Beschleunigung, im Vergleich zu den normalen Prozess, von der grau gestrichelten horizontalen Linie (B) vertreten. Diese Zahl wurde von23geändert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Schritt-Reaktionszeit Schritt Antwort Größenordnung
Testversion Typvergleich Meine Δ
(ms)
95 % CI p-Wert Meine Δ (mm.s-2) 95 % CI p-Wert
Erste vs. Normal 36,9 4.7, 69,2 0,009 60 17, 103 0,002
Erste vs. laut 46,1 13.1, 79,2 0,002 53 9, 97 0,005
Normale vs. laut 9.2 -3,1, 21,5 0.072 -7 -23, 9 0,315

Tabelle 1. Unterschiede (Δ) zwischen dem ersten Pull Test Test- und Nachfolgeprozesse mit 90 dB (normal) oder 116 dB (laut) auditive Reize für Schrittzeit Reaktion und Antwort Größenordnung bedeuten. Diese Tabelle wurde von23geändert.

Stamm-Reaktionszeit Stamm Antwort Größenordnung
Testversion Typvergleich Meine Δ
(ms)
95 % CI p-Wert Meine Δ (mm.s-2) 95 % CI p-Wert
Erste vs. Normal -6 -31.1, 19,0 0.692 162 -412, 737 0.497
Erste vs. laut 4.2 -21.2, 29,6 0.692 -425 -1008, 158 0.12
Normale vs. laut 10.2 3.0, 17,5 0,002 -588 -750,-425 < 0,001

Tabelle 2: Unterschiede (Δ) zwischen der ersten Pull Test Test- und Nachfolgeprozesse mit 90 dB (normal) oder 116 dB (laut) auditive Reize für Stamm-Reaktionszeit und Antwort Größenordnung. Diese Tabelle wurde von23geändert.

Schritt-Reaktionszeit Schritt Antwort Größenordnung
Prädiktor Schätzung 95 % CI p-Wert Schätzung 95 % CI p-Wert
Spitzenkraft -0,12 -0.44, 0,19 0.436 1.02 0,55, 1.49 < 0,001
Kraft-Rate -0,01 -0,04, 0,02 0.575 0,01 -0.03, 0,06 0.528
Höhe -64.65 -283.98, 154.69 0.542 240.26 -797.51, 1278.03 0.629
Gewicht 2,37 0,72, 4.03 0,008 -2.51 -10.56, 5.55 0.518

Tabelle 3. Koeffizient Schätzungen, 95 %-Konfidenzintervall (CI) und statistische Signifikanz der instrumentierten ziehen Prädiktoren aus linearen gemischten Modelle für Sprungantwort testen. Diese Tabelle wurde von23geändert.

Stamm-Reaktionszeit Stamm Antwort Größenordnung
Prädiktor Schätzung 95 % CI p-Wert Schätzung 95 % CI p-Wert
Spitzenkraft 0,36 0,22, 0,51 < 0,001 0,98 -2.95, 4.91 0.623
Kraft-Rate -0,01 -0.03, 0.00 0,062 -0,12 -0.47, 0,22 0.486
Höhe 45.97 -31.16, 123.11 0,233 -708.94 -3362.70, 1944.82 0.587
Gewicht -0.17 -0.75, 0,42 0.566 2.08 -18.04, 22.19 0.834

Tabelle 4. Koeffizient Schätzungen, 95 %-Konfidenzintervall (CI) und statistische Signifikanz der instrumentierten ziehen Prädiktoren aus linearen gemischten Modelle für die stammbetonte Reaktion testen. Diese Tabelle wurde von23geändert.

Zusätzliche Codierung Datei. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.

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Discussion

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Hier haben wir gezeigt, das Protokoll für die Instrumentierung der klinischen Pull-Test unter einer Methode verbreitete in der klinischen Praxis und eine objektive Messung der Lagereaktionen neben dem wichtigen Aspekt der Verwaltung ziehen nachgeben. Mit semi-mobile Motion-tracking, bietet diese Methode eine Messung, die zugänglicher ist im Vergleich zu konventionellen Labor Techniken28. Mit dieser Methode können Forscher Merkmale der Lagereaktionen zu einem Top-Down-Störung in der Bevölkerung unterschiedlicher Altersgruppen und Bedingungen erkunden.

Während das Protokoll erfolgreich eingesetzt wurde, mehrere Einschränkungen hinzuweisen. Motion-tracking erkennt Nettobewegung anstatt das Auftreten von Muskel-Rekrutierung, häufig durch EMG29,30,31gemessen. Falls gewünscht, EMG (z. B. von Muskeln einschließlich Tibialis anterior, Soleus, hinteren Oberschenkelmuskeln, Quadrizeps, Rectus Abdominis und lumbalen Paraspinals gemessen) mit relativer Leichtigkeit in das Protokoll integriert werden konnte. Die Bewegungssensoren, die wir angestellt sind durch Drähte mit der Basiseinheit verbunden. Diese Drähte sind von ausreichender Länge im Labor Pull Test Kinematik, aufzeichnen, doch ein drahtloses System praktischer, besonders in einem klinischen Umfeld wäre. Weitere Validität und Reliabilität in Kohorten von verschiedenen Krankheitszuständen und schwere Prüfung ist erforderlich, bevor diese Methode Glaubwürdigkeit als standardisierte Bewertungswerkzeug Lagereaktionen bis eine Klasse 1 gemäß der UPDRS (posturale erzielte Bewertung finden Instabilität mit ohne fremde Hilfe Gleichgewicht Erholung)5.

Die instrumentierte Pull-Test als ein Bewertungstool für Haltungsinstabilität

Elektromagnetischen Motion-tracking ist relativ kostengünstig und semi-Portable gegenüber anderen Lösungen welche Bericht Verschiebung Daten21,32,33. Aufnahme der Verschiebung in Millimeter Einheiten ist entscheidend für die Einfachheit der Technik, wie es die Voraussetzung für komplexe Signalverarbeitung, negiert, so dass die Daten intuitiv erfasst werden können. Andere allgemein verwendete Techniken wie Accelerometry leicht in Verschiebung konvertiert werden kann, ohne ausreichende Sensorfusion Techniken um mehrere zu entfernen (Schwerkraft Artefakt, Drift im Laufe der Zeit Kalibrierungsfehler) verwechselt28, 34,35.

In diesem Protokoll um genaue Erhebung der Daten zu gewährleisten wurden wichtige Schritte erkannt. Wichtig ist, haben wir definiert Haltungs Reaktionszeit im instrumentierten Pull Test durch das Auftreten von Herzkreislaufkrankheiten Verschiebung, anstatt den Beginn des Pull-Prüfer initiiert. Dies war wichtig, um jede Bewegung der Klettergurt und Seil zum Zeitpunkt des Pull-auszuschließen, die zu der Antwort Latenz beiträgt. In früheren Arbeiten kam die Spitze Beschleunigung der Lagereaktionen früher, mit größeren Amplituden in den Oberkörper im Vergleich zu dem Kreuzbein als Reaktion auf eine stammbetonte Störung17. Die Anziehungskraft der nicht standardisierten Kraft wurde manuell, ähnlich zu den klinischen Pull-Test ausgelöst. Verstärkung ist definiert als die bewegte Vergangenheit der Haltung Fuß in Rückwärtsrichtung, ausgenommen Bewegung in jede andere Richtung Fuß. Wir fanden Peak Kraft erheblich beeinträchtigt Schritt und Stamm Antworten. Aufnahme von Gewalt ist daher zwingend notwendig, um die Methodik und Ergebnisse können Zugkraft mit gemischten Effekt Modelle entfallen. Je nach Last Zelle Spezifikationen sein ein Vorverstärker und separates Netzteil erforderlich. Verwenden Sie die Kalibrierkurve des Herstellers die aufgezeichneten Spannung an Zugkraft (Newton) umwandeln. Der Trigger kann auch verwendet werden, um auditive oder visuelle Reize zur weiteren Charakterisierung von Gleichgewicht Mechanismen Lieferzeit.

Wenn 35 Studien durchgeführt werden, dauert die instrumentierte Pull-Test-Verfahren etwa 20 Minuten in Anspruch. Benutzer dieses Protokolls müssen um festzustellen, ob der Zeitrahmen für das Experiment benötigt im Vergleich zu ihren üblichen Methoden zur Beurteilung Haltungsinstabilität geeignet sind. Während des Vorgangs werden Teilnehmer angewiesen, auf das ganze konzentrieren Aufmerksamkeit bekanntlich mit wiederholter Exposition zu einer Bedrohung für Kontrolle36Gleichgewicht zu vermindern. Aufmerksamkeit auf eine posturale Aufgabe ist erhöhte bewusste Kontrolle der Körperhaltung und die entsprechende Abnahme der Amplitude des posturalen Verschiebungen37zugeordnet. Während der Tests, die Sicherheit der Teilnehmer und potenzielle Fälle Risiko Assessor und Patienten sind zwingend Anliegen. Zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen umfassen die Verwendung eines Assistenten für Patienten mit bekannten Haltungsinstabilität und die Nähe zu einer Wand, den Gutachter gemeinsam mit dem Teilnehmer9fallen zu schützen.

StartReact und motorische Vorbereitung

Die instrumentierte Pull-Test zeigte die Fähigkeit, kleine Änderungen in Reaktion Latenz der Lagereaktionen zu erkennen. In die repräsentativen Ergebnisse geliefert wir auditive Reize gleichzeitig mit der Störung zu beurteilen für Beschleunigung an Reaktionszeit, das auftritt, mit lauter (116 dB) im Vergleich mit geringerer Intensität (90 dB) Reize, bekannt als der StartReact-Effekt-25 , 38. konnten wir eine durchschnittliche Differenz stammbetonte Antwort Latenz von etwa 10 ms mit Prüfprotokoll instrumentierten ziehen in einer Kohorte von 33 Teilnehmern23zu erkennen. Beschleunigung der solche Bewegung Onsets auf die StartReact Wirkung in der Regel mit einer Magnitude von weniger als 20 ms mit EMG15auftreten. Unterschiede in der Latenz treten wurden auch im ersten Versuch Antworten mit größeren Sprungantworten nachgewiesen. Dies steht im Einklang mit der größeren Destabilisierung gefunden in "erste-Trial-Effekte" mit beweglichen Plattformen39,40.

Diese Methode beschrieben in dieser Handschrift hat die Fähigkeit der instrumentierten Pull-Test, präzise quantifiziert Lagereaktionen als Reaktion auf die in der Regel Beschäftigten klinische Pull-Test gezeigt. Zur Zeit der instrumentierten Pull-Test als alternative Methode soll Lagereaktionen in der Forschung zu beurteilen. Weiterer Arbeit in Reliabilität und Validität ist vor dem Einsatz in der Klinik erforderlich. Die Anzahl der instrumentierten Pull Testversuche einstellbar auf des Benutzers Ermessen abhängig von statistische Berechnungen. Um die Teilnehmer Komfort zu erhöhen, während der Tests, besonders mit Frauen, könnte ein modifizierte Kabelbaum der von hinten befestigt in einer zukünftigen Version des instrumentierten Pull-Test betrachtet werden. Weiterer Forschung ist erforderlich, um diese Antworten in Patientengruppen mit Gleichgewicht Anomalien (bis Klasse 1 Haltungsinstabilität nach der UPDRS) vollständig zu erforschen, um Effekte der Therapie zu untersuchen und aufzuklären Mechanismen zur Körperhaltung Instabilität.

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Disclosures

Keine Interessenkonflikte, finanziell oder anderweitig, sind von den Autoren erklärt.

Acknowledgments

Wir danken für seine Hilfe bei der video-Protokoll Angus Begg (Bionik-Institut). Wir erkennen Dr. Sue Finch (statistische Beratung Mitte und Melbourne statistische Consulting Plattform, University of Melbourne), die statistische Unterstützung zur Verfügung gestellt. Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Finanzierung durch den National Health und Medical Research Council (1066565), die viktorianischen Lions-Stiftung und der Staatsregierung betriebliche Infrastruktur Support-Programm.

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

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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

Eine instrumentierte Pull Test Lagereaktionen zu charakterisieren
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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).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).

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