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Behavior

Un Test instrumentato Pull per caratterizzare le prove posturali

doi: 10.3791/59309 Published: April 6, 2019

ERRATUM NOTICE

Summary

Danno dei riflessi posturali, definito instabilità posturale, è difficile da quantificare. Le valutazioni cliniche come la prova di trazione soffrono problemi con affidabilità e scalabilità. Qui, presentiamo una versione instrumentata del test pull di caratterizzare oggettivamente posturali.

Abstract

Danno dei riflessi posturali, definito instabilità posturale, è un comune e invalidante deficit nella malattia del Parkinson. Per valutare i riflessi posturali, i medici impiegano tipicamente la prova di trazione a risposte correttive di grado a una perturbazione con le versioni precedenti alle spalle. Tuttavia, la prova di trazione è incline a problemi di affidabilità e scalabilità (Punteggio/4). Qui, presentiamo una versione instrumentata del test pull per quantificare precisamente posturali. Simile al test clinico, tira è amministrati manualmente tranne la forza di trazione è anche registrato. Gli spostamenti del tronco e piedi vengono catturati da un sistema di tracciamento del movimento semi-portatile. Dati grezzi rappresentano la distanza percorsa (in unità di millimetro), fare analisi e conseguente interpretazione intuitiva. La prova di trazione instrumentata rileva anche variabilities confonde la somministrazione di test pull d'influenza, come forza di trazione, quindi identificare e quantificare le potenzialità che possono essere rappresentati da tecniche statistiche. La prova di trazione instrumentata potrebbe avere applicazione negli studi che cercano di catturare prime anomalie posturali, tenere traccia di instabilità posturale nel tempo e rilevare le risposte alla terapia.

Introduction

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Riflessi posturali agiscono per mantenere l'equilibrio e la posizione eretta in risposta a perturbazioni1. Danno di queste risposte posturali in patologie come il morbo di Parkinson provoca instabilità posturale, e comunemente porta a cade, ridotto poca fiducia e diminuito la qualità della vita2,3,4. Nella pratica clinica, riflessi posturali in genere sono valutati con il test di tiro, dove un esaminatore vivacemente tira il paziente con le versioni precedenti alle spalle e visivamente grades la risposta5,6,7, 8. instabilità posturale è solitamente valutato con scala di valutazione malattia (UPDRS di Unified Parkinson) (0 - normale a 4 - grave), come pubblicato dalla società di disordine di movimento internazionale5. Questo metodo è stato ampiamente utilizzato nella valutazione di individui con malattia di Parkinson ma soffre di scarsa affidabilità e scalabilità molto limitato (Punteggio/4)6,7,9. Tirare i punteggi dei test spesso non correlano con endpoint clinici importanti come cascate e il rating basati su integer manca di sensibilità per rilevare cambiamenti posturali bene10,11.

Laboratorio misure obiettive offrono informazioni precise circa la natura della risposta di equilibrio quantificando cinetico (ad es., il centro di pressione), cinematica (ad es. joint cilindrata goniometria/arto) e neurofisiologici (ad es., muscolo gli endpoint di reclutamento)12. Questi metodi possono identificare anomalie prima di instabilità posturale è clinicamente evidente e tenere traccia delle modifiche nel tempo, comprese le risposte al trattamento13,14.

Strumenti per quantificare l'instabilità posturale

Le tecniche convenzionali di posturografia dinamica utilizzano generalmente le piattaforme mobili. Le prove posturali risultante vengono quantificate utilizzando una combinazione di posturografia, elettromiografia (EMG) e accelerometria12,15,16. Tuttavia, le risposte di ascendente delle perturbazioni di piattaforma - che evocano una risposta come scivolare sul pavimento bagnato, sono fondamentalmente diverse dalle risposte del test clinico pull - posturale discendente come può verificarsi quando viene urtato in mezzo alla folla. La prova emergente suggerisce perturbazioni del tronco resa caratteristiche posturali diverse da quelle di piattaforme17,18,19in movimento. Di conseguenza, gli altri hanno tentato di perturbazioni del tronco in laboratorio utilizzando tecniche complesse, tra cui motori, pulegge e pendoli15,20,21,22. Metodi di misura sono spesso costosi e inaccessibili e comprendono di video-based motion capture che richiede spazio dedicato a laboratori specializzati20,21. Idealmente, un metodo oggettivo per caratterizzare il pull test le risposte dovrebbe avere eccellenti proprietà psicometriche, essere facile da amministrare, semplice da usare, ampiamente accessibili e portatile. Questo è importante per facilitare l'adozione diffusa della tecnica come strumento di valutazione alternativi per valutare le risposte posturali nell'ambito della ricerca e, potenzialmente, regolazioni cliniche.

Il Test instrumentato Pull

L'obiettivo di questo protocollo è quello di offrono ai ricercatori una tecnica per la valutazione oggettiva delle prove posturali per la prova di trazione. Un sistema di semi-portatile e ampiamente disponibili elettromagnetica motion capture è alla base della tecnica. La perturbazione coinvolge tira manuale che non richiedono sistemi meccanici specializzati. Questo metodo ha una sensibilità sufficiente per rilevare piccole differenze nei tempi di reazione posturali e ampiezze di risposta; di conseguenza, è adatto per l'acquisizione di potenziali anomalie votate da normale fino a instabilità posturale di grado 1 secondo la UPDRS (instabilità posturale con equilibrio senza assistenza recupero)5. Questo metodo può anche essere utilizzato per esplorare gli effetti della terapia su instabilità posturale. Il protocollo descritto qui è derivato da quella in Tan et al.23.

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Protocol

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Tutti i metodi descritti sono stati esaminati e approvati dal comitato etico locale ricerca umana a Melbourne salute. Consenso informato è stato ottenuto dal partecipante prima dello studio.

1. installazione dell'apparecchiatura

  1. Preparare il Tracciatore movimento elettromagnetico con 3 sensori di movimento in miniatura secondo le linee guida del produttore. Prima della raccolta dei dati, garantire ogni sensore è campionata a un minimo 250 Hz, lo spostamento è misurato in unità di millimetro e rotazioni (pitch, rollio e imbardata) sono in gradi. Assicurarsi che tutti i filtraggi interne sono disabilitati, e la posizione dei sensori impostata per fare riferimento un origine statica (solitamente il trasmettitore elettromagnetico).
  2. Apporre una cella di carico (intervallo di tensione minima 100 N, S-tipo raccomandato) del fascio di paziente a spalla-livello usando una corda con un diametro minimo di 10 mm.
    Nota: Il sistema di imbragatura e corda sono adatti per l'uso in partecipanti fino a 120 kg.
  3. Collegare la cella di carico per unità di acquisizione dati (convertitore a/d).
  4. Collegare il trigger dall'unità di acquisizione dati di output in un ingresso di trigger del tracker movimento affinché sincronizzato registrazione. Impostare l'unità di acquisizione dati per abbinare la tracciatura del movimento e disattivare tutti i filtri di campionamento.
  5. Condurre l'esperimento in una stanza tranquilla per ridurre al minimo le distrazioni durante la valutazione. Lasciare sufficiente spazio per i partecipanti a prendere diverse misure correttive per ritrovare equilibrio.
    Nota: I pazienti con malattia di Parkinson e retropulsion sono noti per fare 5-6 passi indietro durante la prova di trazione.
  6. Posto cade stuoia sul pavimento come misura precauzionale.
  7. Pulire l'imbracatura, sensori e cavi con una salvietta disinfettante di grado ospedale prima di testare ogni partecipante.
    Nota: Registrazione Video (ad esempio, utilizzando una telecamera portatile su un treppiede) del test instrumentato tirare procedura è consigliata affinché eventuali irregolarità durante l'elaborazione dati può far riferimento contro i dati video di una prova.

2. partecipante selezione e preparazione

  1. Identificare i partecipanti appropriati per lo studio: i partecipanti possono comprendere una gamma di età, condizioni di malattia e gravità dove posturali sono di interesse e valutazione di equilibrio in genere impiega il test clinico tirare. Garantire che i partecipanti possono stare in modo indipendente e generare una risposta di equilibrio correttive non che richiedono assistenza per recuperare (cioè, fino al grado 1 instabilità posturale secondo UPDRS).
  2. Escludere qualsiasi persone con visione vestibolare, cardiovascolare e condizioni muscolo-scheletriche (comprese le persone che richiedono plantare del piede o stecche), che possono compromettere le prestazioni equilibrio salvo che ciò sia oggetto di indagine, quelli a contatto precauzioni e quelli sui farmaci noti per influenzare l'equilibrio o attenzione (ad es., antidepressivi, neurolettici, benzodiazepine, antiepilettici, antiaritmici e diuretici).
  3. Indossare indumenti comodi larghi il giorno dell'esperimento e togliere le scarpe prima della procedura di prova di trazione, che il partecipante.
  4. Assistere il partecipante nel mettere il fascio di tronco su misura con la cella di carico. Fare clic sulle fibbie intorno al petto e vita. Garantire cinghie di regolazione del fascio sono stretti ma confortevoli. Non consentono più di 50 mm di lasco nell'imbracatura quando tirando la corda. In partecipanti con noti instabilità posturale, assicurarsi che un assistente è presente quando il fascio viene applicato mentre il partecipante è in piedi.
  5. Collegare i sensori di movimento utilizzando nastro medico per l'incavo sternale (a livello della vertebra secondo e terzo toracica) e i piedi al malleolo della caviglia destra e sinistra.
    Nota: Applicare i sensori sui partecipanti con instabilità posturale noto nella seduta. Tutti i cavi devono essere instradati con attenzione per evitare di inciampare.
  6. Chiedere al partecipante di stare a piedi nudi, in una posizione confortevole (secondo la base preferita del partecipante di supporto) lungo marcature linea verticale e orizzontale sul pavimento. Notare la posizione di piedi del partecipante. Chiedere al partecipante di anche nota che i propri piedi posizione al fine di ripristinare la stessa posizione dopo ogni tiro. Monitorare il posizionamento piedi del partecipante dopo ogni prova e chiedere al partecipante di tornare nella posizione di piedi originali se sono osservate eventuali deviazioni.
  7. Istruire i partecipanti a concentrarsi su opere d'arte 1,5 m più avanti, al livello degli occhi con le mani al loro fianco per ridurre al minimo le distrazioni tra tira.

3. procedura di prova di tiro instrumentati

  1. Eseguire il test instrumentato tirare in conformità degli orientamenti di test clinici tirare descritto dalla UPDRS5.
  2. Spiegare la procedura di prova e informare il partecipante che un passo è permesso di ritrovare equilibrio seguendo il tirare indietro. Scoraggiare anticipatorie risposte come la flessione del tronco in avanti, nella postura o ginocchio flessione prima il tiro di irrigidimento. Nota queste risposte se si verificano durante l'esperimento.
  3. Prima di ogni tiro, assicurare che il partecipante è attento chiedendo al partecipante di concentrarsi su una foto appesa al muro. Assicurare il partecipante è in posizione eretta, con gli occhi aperti, le mani al loro fianco, e loro piedi disposti sui marcatori designati in una posizione confortevole.
  4. Stare dietro il partecipante. Applicare un vivace tirare di forza sufficiente per generare una risposta tronco e passaggio tramite la corda e caricare cellulare tenuto perpendicolare al livello della spalla del partecipante.
  5. Dopo ogni tiro di assicurare il partecipante restituisce i piedini originali di posizionamento. Ripristinare la posizione designati marcatori sul pavimento e ripetere 35 volte.
    Nota: Il numero di prove può essere variato secondo il disegno sperimentale e clinica della popolazione.
  6. Consentire ai partecipanti un breve riposo di 2 min dopo ogni 10 prove o come richiesto per ridurre gli effetti della fatica e garantire l'attenzione è focalizzata sul compito. I partecipanti possono scegliere di sedersi o stare. Richiesta che i partecipanti astengano dal parlare tra tira a meno che la richiesta di una pausa o esprimere disagio durante la procedura.
  7. Come una precauzione di sicurezza aggiuntiva, assicurarsi che il valutatore e l'assistente sono in piedi con le spalle vicino ad una parete lasciando spazio sufficiente per il partecipante a fare alcuni passi indietro.
    Nota: L'assessore deve sempre essere pronto a prendere il paziente. Un assistente è necessario per la sicurezza quando i partecipanti con instabilità posturale noti sono valutati.
  8. Scollegare i sensori e assistere il partecipante fuori l'imbracatura in seguito al completamento della procedura di prova strumentato tirare.

4. elaborazione del segnale

Nota: Utilizzare una piattaforma di scienza di dati adatto come MATLAB, R o Python. Comandi mostrati qui sono per MATLAB e codice di esempio è disponibile come File supplementari.

  1. Importare i dati registrati durante la fase 3.4 in una piattaforma di scienza adatto dati: csvread().
  2. Allineamento dei motion tracking e carico cella dati usando segnali di trigger e ricampionare ad un più alto tasso di campionamento: funzione di resample() 1 kHz se necessario.
  3. Filtro passa-alto tutti i movimento rilevamento carico cella dati e con una frequenza di taglio di 0,05 Hz per rimuovere deviazione linea di base: butter() e filtfilt().
  4. Doppia differenziare il movimento del tronco spostamento dati di rilevamento per ottenere tronco velocità e accelerazione: diff().
  5. Utilizzando il segnale di trigger o un algoritmo di rilevamento di picco applicato per i dati di cella di carico, fetta registrazioni per ottenere epoche di ogni singolo pull test di prova: findpeaks() funzione.
  6. Rilevare e respingere le prove con il movimento del tronco anticipatoria. Uno spostamento in avanti del tronco immediatamente prima della somministrazione di tirare presenta solitamente come un picco almeno tre deviazioni standard sopra la media al basale del sensore tronco: std() e mean().
  7. Determinare il tempo di reazione posturale come la differenza tra l'inizio dello spostamento del tronco (3 deviazioni standard sopra la media al basale) seguendo il tiro e il punto di svolta della curva velocità tronco (che indica l'inizio della decelerazione del tronco): differenziare, diff() e utilizzare zero crossing detector, zcd().
  8. Determinare la grandezza della risposta posturale come la decelerazione di picco del tronco: min () o Max ().
  9. Calcolare il tempo di reazione di passaggio come la differenza tra l'inizio dello spostamento del tronco (secondo 4,7) al movimento iniziale dell'arto passo-passo: 3 deviazioni standard sopra la media al basale.
  10. Determinare la grandezza di risposta passo calcolando la cilindrata totale del piede in millimetri (mm), da piede iniziale decollo contatto dell'arto stepping arrestando retropulsion indietro. Escludi i passaggi meno di 50 mm, come il cambiamento della base di supporto è considerato trascurabile24: min () o Max ().
  11. Calcolare la forza di trazione di picco e il tasso di sviluppo di forza rispetto alla cella di carico: Max () per tirare; Max () e diff() per tasso di forza.
    Nota: La forza di trazione massima indica la forza massima istantanea consegnati, mentre il tasso di forza è la pendenza della forza contro la curva di tempo che indica quanto rapidamente la forza è stata generata.

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Representative Results

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La prova di trazione instrumentata (Figura 1) è stata utilizzata per indagare le risposte tronco e passo in una coorte di giovani, sani23. Trenta-cinque studi sono stati presentati in serie, con uno stimolo uditivo consegnato in concomitanza con ogni tiro (Figura 2). Lo stimolo acustico era 90 dB (normale) o 116 dB (rumoroso). Lo stimolo forte è stato dimostrato sufficiente a innescare effetti di StartReact, dove le risposte pre-preparate vengono rilasciate presto da una sorprendente di stimolo acustico25. StartReact effetti utilizzabile come una sonda per esplorare i meccanismi alla base di preparazione motore26. La prima prova è stata mantenuta per analizzare le risposte unhabituated e quattro prove successive scartate per consentire gli effetti di pratica, che sono stati indicati per habituate oltre cinque prove iniziali27. Prove successive habituated comprendeva 20 normale intensità e 10 prove forte mescolati tra loro in modo casuale. Inter-prova intervalli (10-15 s) erano variabili. L'analisi è stata condotta utilizzando modelli lineari misti a causa di molteplici fattori che potrebbero influenzare il tronco e passo posturali (ad es., variabilità della forza di trazione tra prove o partecipante altezza e peso). Analisi dei modelli lineari misti è stata condotta utilizzando la seguente equazione:

Equation 1

dove Yij è tempo di reazione del partecipante o la grandezza di risposta per la prova ho, β0-5 sono i coefficienti di effetto fisso, θ0j è l'effetto casuale per partecipante j (intercettazione casuale) , Εij ed è il termine di errore.

Il pull instrumentato prova distinte prima-trial risposte e StartReact gli effetti di una perturbazione con le versioni precedenti. Durante la prima-prova, tempo di reazione di passaggio era più lento (primo-trial vs prove successive significa differenza: 36,9 ms, p = 0,009), e passo-passo dimensione era più grande (primo-trial vs prove successive significa differenza: 60 mm, p = 0,002) (tabella 1 ). Tempo di reazione del tronco e l'ampiezza di risposta è rimasta invariate. StartReact effetti erano solo presenti nel bagagliaio per successive habituated tira. Un forte stimolo uditivo ha accelerato i tempi di reazione del tronco (forte vs differenza media stimoli normali: 10,2 ms, p = 0,002) e aumentato la grandezza di risposta del tronco (forte vs differenza media stimoli normali: 588 mm.s-2, p < 0,001) ( Figura 3 e tabella 2). Variabili che contribuiscono per il pull test le risposte sono state esplorate. In particolare, esaminatore picco forza di trazione è stata trovata per influenzare la dimensione di un passo di risposte (p < 0,001) e tempi di reazione del tronco (p < 0,001) (tabelle 3 e 4). Peso partecipante influenzato tempi di reazione di fase (p = 0,008) (tabella 3). In caso contrario, peso e altezza partecipante non ha influenzato risultati.

Figure 1
Figura 1 . Messa a punto di test instrumentato tirare. Il test instrumentato pull permette un valutatore applicare una perturbazione con le versioni precedenti di spalla-livello usando una corda e di cablaggio (a). La forza di perturbazione viene registrata utilizzando un misuratore di forza (b); la risposta del tronco tramite un sensore posizionato all'incavo sternale (c); e un passo tramite sensori sul malleolo della caviglia sinistra e destra (d). Il sistema di tracciamento del movimento comprende un' unità di elaborazione (e) che calcola posizioni tridimensionali di fino a quattro sensori rispetto a un trasmettitore elettromagnetico (f). Stimoli uditivi sono forniti tramite le cuffie. Questa figura è stata modificata da23. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 . I dati raccolti da un rappresentante di prova dall'instrumentata pull test. Linee verticali tratteggiate indicano gli indicatori sull'asse del tempo (t). L'esordio di trazione avviene al marcatore 0 con l'inizio successivo dello spostamento del tronco alla indicatore 1. Spostamento del tronco positivo indica il movimento all'indietro. Lo stimolo uditivo inizia al bordo caduto del trigger suono, all'interno di 21 ± 6 ms della forza di trazione di picco. L'esordio di decelerazione tronco al segnapunti 2 avviene presso l'inversione di velocità di punta tronco. La risposta posturale (vale a dire, tempo di reazione del tronco) è definita come la differenza tra i due segni 2 e 1. . Questa figura è stata modificata da23. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 . StartReact effetti nelle risposte posturali del tronco. Dati grezzi rappresentativi delle singole prove associate con lo stimolo normale a 90 dB (normale), indicato dalle linee grigi e forte stimolo uditivo a 116 dB (rumoroso), indicato dalle linee blue. Linee tratteggiate verticali indicano gli indicatori sull'asse del tempo. StartReact è dimostrato dai tempi di reazione più veloci nella velocità di tronco per lo stimolo acustico ad alto volume, indicato dalla linea verticale blu rotta, confrontata con lo stimolo uditivo normale, indicato dalla linea verticale tratteggiata grigia (A). Grandezza di risposta all'attività posturale è derivato dall'accelerazione del tronco. Linee tratteggiate orizzontali indicano gli indicatori sull'asse di accelerazione del tronco. La grandezza di risposta più grande è mostrata nella prova ad alto volume, come indicato dal blu rotto linea orizzontale che rappresenta il punto di minimo della curva di accelerazione, rispetto al normale processo, rappresentato dalla linea orizzontale rotta grigia (B). Questa figura è stata modificata da23. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Tempo di reazione di passaggio Passo risposta magnitudo
Confronto del tipo di prova Dire Δ
(ms)
IC 95% valore di p Dire Δ (mm.s-2) IC 95% valore di p
In primo luogo vs normale 36,9 4.7, 69,2 0,009 60 17, 103 0,002
In primo luogo vs forte 46,1 13.1, 79,2 0,002 53 9, 97 0,005
Normale vs forte 9.2 -3,1, 21,5 0,072 -7 -23, 9 0.315

Tabella 1. Dire le differenze (Δ) tra la versione di valutazione di primo pull test e prove successive con 90 dB (normale) o 116 dB stimoli uditivi (rumorosi) per passo tempo di reazione e risposta magnitudo. Questa tabella è stata modificata da23.

Tempo di reazione del tronco Grandezza di risposta del tronco
Confronto del tipo di prova Dire Δ
(ms)
IC 95% valore di p Dire Δ (mm.s-2) IC 95% valore di p
In primo luogo vs normale -6 -31,1, 19,0 0.692 162 -412, 737 0.497
In primo luogo vs forte 4.2 -21,2, 29,6 0.692 -425 -1008, 158 0.12
Normale vs forte 10.2 3.0, 17,5 0,002 -588 -750,-425 < 0,001

Tabella 2. Dire le differenze (Δ) tra il primo pull test di prova e prove successive con 90 dB (normale) o stimoli uditivi (rumoroso) 116 dB per tronco tempo di reazione e risposta magnitudo. Questa tabella è stata modificata da23.

Tempo di reazione di passaggio Passo risposta magnitudo
Predictor Stima IC 95% valore di p Stima IC 95% valore di p
Forza di picco -0.12 -0,44, 0,19 0.436 1.02 0.55, 1,49 < 0,001
Tasso di forza -0.01 -0,04, 0.02 0.575 0,01 -0.03, 0,06 0.528
Altezza -64.65 -283.98, 154,69 0.542 240.26 -797.51, 1278.03 0,629
Peso 2.37 0,72, 4,03 0,008 -2.51 -10.56, 5,55 0,518

Tabella 3. Stime di coefficiente, intervalli di confidenza 95% (CI) e significatività statistica instrumentata pull test predittori derivanti da modelli lineari misti per risposta al gradino. Questa tabella è stata modificata da23.

Tempo di reazione del tronco Grandezza di risposta del tronco
Predictor Stima IC 95% valore di p Stima IC 95% valore di p
Forza di picco 0.36 0.22, 0,51 < 0,001 0,98 -2.95, 4,91 0,623
Tasso di forza -0.01 -0.03, 0.00 0,062 -0.12 -0,47, 0.22 0.486
Altezza 45.97 -31.16, 123.11 0.233 -708.94 -3362.70, 1944.82 0,587
Peso -0,17 -0.75, 0,42 0,566 2.08 -18.04, 22.19 0.834

Tabella 4. Stime di coefficiente, intervalli di confidenza 95% (CI) e significatività statistica instrumentata pull test predittori derivanti da modelli lineari misti per la risposta del tronco. Questa tabella è stata modificata da23.

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Discussion

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Qui, abbiamo dimostrato il protocollo per la strumentazione del test clinico pull, prendendo un metodo ampiamente utilizzato nella pratica clinica e producendo una misurazione oggettiva delle prove posturali oltre all'importante aspetto della gestione pull. Utilizzando il tracciamento del movimento semi-portatile, questo metodo offre uno strumento di misura che è più accessibile rispetto a tecniche di laboratorio convenzionali28. Utilizzando questo metodo, i ricercatori possono esplorare caratteristiche delle prove posturali per una perturbazione di alto verso il basso attraverso le popolazioni di diversa età e condizioni.

Mentre il protocollo è stato usato con successo, dovrebbero essere notati diverse limitazioni. Tracciamento del movimento rileva movimento netto piuttosto che l'insorgenza di reclutamento muscolare, comunemente misurato di EMG29,30,31. Se lo si desidera, EMG (ad esempio, misurato da muscoli compreso il tibiale anteriore, Soleo, muscoli posteriori della coscia, quadricipiti, abdominis del rectus e lombare paraspinals) potrebbe essere integrato nel protocollo con relativa facilità. I sensori di movimento che abbiamo impiegato sono collegati da fili all'unità base. Questi fili sono di lunghezza sufficiente in laboratorio per registrare pull test cinematica, ma un sistema wireless sarebbe più pratico specialmente in una regolazione clinica. Ulteriore validità e affidabilità test in coorti di stati differenti di malattia e la gravità è richiesto prima che questo metodo possa trovare credibilità come uno strumento di valutazione standardizzata per valutare le risposte posturali segnate fino a un grado 1 secondo UPDRS (posturale instabilità con equilibrio senza assistenza recupero)5.

La prova di Pull instrumentata come strumento di valutazione per instabilità posturale

Tracciamento del movimento elettromagnetico è relativamente poco costoso e semi-portatile rispetto ad altre soluzioni cui rapporto dislocamento dati21,32,33. Registrazione dello spostamento in unità da millimetri è cruciale per la semplicità della tecnica come nega il requisito per l'elaborazione di segnale complesso, quindi i dati possono essere compresa in modo intuitivo. Altri comunemente utilizzati tecniche come accelerometria non può essere facilmente convertito allo spostamento senza l'uso di adeguate tecniche di sensore-fusione per rimuovere diverse confonde (gravitazionale artefatto, deriva nel tempo, errore di calibrazione)28, 34,35.

Fasi critiche erano individuate nel presente protocollo per garantire la raccolta accurata dei dati. D'importanza, abbiamo definito tempo di reazione posturale nel test instrumentato tirare l'inizio dello spostamento del tronco, piuttosto che l'inizio della trazione avviata dall'esaminatore. Questo è stato fondamentale per escludere qualsiasi movimento dell'imbrago e la corda al momento del tiro che contribuisce per la latenza di risposta. Nel precedente lavoro, l'accelerazione di picco di prove posturali si è verificato in precedenza e con le ampiezze più grande nella parte superiore del corpo rispetto al sacro in risposta a una di perturbazione del tronco17. Il tiro di forza non standardizzato è stato suscitato manualmente, analogamente alla prova clinica tirare. Un passo è definito come il piede si muove oltre il piede posizione nella direzione indietro, escluse movimento in qualsiasi altra direzione. Abbiamo trovato risposte di passaggio e tronco forza significativamente influenzato punta. Registrazione della forza è quindi imperativa per la metodologia e risultati possono rappresentare per forza di trazione utilizzando modelli di effetto misto. A seconda delle specifiche di cella di carico una pre-amplificatore e separato di alimentazione può essere richiesta. Utilizzare la curva di taratura fornita dal produttore per convertire la tensione registrata in forza di trazione (Newton). Il trigger può essere utilizzato anche per i tempi di stimoli uditivi o visivi per ulteriore caratterizzazione dei meccanismi di equilibrio.

Quando vengono eseguite 35 prove, la procedura di prova strumentato tirare dura circa 20 minuti per completare. Gli utenti del presente protocollo saranno necessario determinare se i tempi necessari per l'esperimento sono adeguati rispetto ai loro usuali metodi di valutazione instabilità posturale. Durante l'attività, i partecipanti sono incaricati di concentrarsi sull'immagine, come attenzione è noto per attenuare con l'esposizione ripetuta a una minaccia per bilanciare controllo36. Attenzione a un'attività posturale è associata con maggiore monitoraggio cosciente della postura e la corrispondente diminuzione nell'ampiezza di spostamenti posturali37. Durante i test, la sicurezza dei partecipanti e rischio di cadute potenziale per valutatore ed il paziente sono di importanza fondamentale preoccupazione. Precauzioni di sicurezza supplementari includono l'uso di un assistente per i pazienti con instabilità posturale noti e la vicinanza ad una parete salvaguardare l'assessore cadano insieme con il partecipante9.

StartReact e preparazione motore

La prova di trazione instrumentata ha dimostrato la capacità di rilevare piccole variazioni nella latenza di risposta delle risposte posturali. Nei risultati rappresentativi, abbiamo consegnato stimoli uditivi in concomitanza con la perturbazione per valutare per accelerazione nei tempi di reazione che si verifica con forte (116 dB) confrontata con minore intensità (90 dB) stimoli, noto come l' effetto di StartReact25 , 38. siamo stati in grado di rilevare una differenza media in latenza di risposta del tronco di circa 10 ms con il protocollo di prova strumentato tirare in una coorte di 33 partecipanti23. Accelerazione di tali insorgenze di movimento per l'effetto di StartReact si verificano in genere con una magnitudo di meno di 20 ms usando EMG15. Inoltre sono state rilevate differenze in un passo di latenza nelle risposte prova prime, con le risposte di passo più grande. Ciò è coerente con la destabilizzazione maggiore trovata nel 'primo-trial effetti' usando movimento piattaforme39,40.

Questo metodo descritto in questo manoscritto ha dimostrato la capacità del test instrumentato pull di fornire una quantificazione precisa delle risposte posturali in risposta al test clinici in genere autonomo tirare. Attualmente, il test instrumentato tirare è inteso come metodo alternativo per valutare le risposte posturali in ambito di ricerca. Ulteriore lavoro in affidabilità e validità è necessaria prima del suo utilizzo in clinica. Il numero di prove di prova strumentato pull può essere regolato a calcoli di potenza statistica dipende dalla discrezione dell'utente. Per aumentare il comfort del partecipante durante il test, specialmente con le femmine, potrebbe essere considerato un imbrago modificato che si allaccia da dietro in una versione futura del test instrumentato tirare. Ulteriore ricerca è richiesta per esplorare queste risposte in popolazioni di pazienti con anomalie di equilibrio (fino a instabilità posturale di grado 1 secondo UPDRS) per studiare gli effetti della terapia e chiarire i meccanismi che contribuiscono a posturale instabilità.

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Disclosures

Conflitti di interesse, finanziari o altrimenti, non vengono dichiarati dagli autori.

Acknowledgments

Ringraziamo Angus Begg (l'Istituto di bionica) per la sua assistenza nel protocollo dei video. Riconosciamo il dottor Sue Finch (centro di consulenza statistica e Melbourne piattaforma di consulenza statistica, Università di Melbourne) che hanno fornito supporto statistico. Questo lavoro è stato sostenuto dal finanziamento attraverso il National Health e Medical Research Council (1066565), la Fondazione Lions vittoriano e programma di supporto dell'infrastruttura operativa del governo vittoriano The.

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

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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

Un Test instrumentato Pull per caratterizzare le prove posturali
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Cite this Article

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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