Login processing...

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

Behavior

姿勢反応を特徴付けるインストルメント化されたプル テスト

doi: 10.3791/59309 Published: April 6, 2019

ERRATUM NOTICE

Summary

姿勢の不安定性と呼ばれる、姿勢反射障害を定量化することは困難です。引張り試験など臨床評価信頼性とスケーリングの問題に苦しみます。客観的に姿勢反応を特徴付けるプル テストのインストルメント化されたバージョンを紹介します。

Abstract

姿勢の不安定性と呼ばれる、姿勢反射の障害はパーキンソンの病気で共通、無効にする赤字です。姿勢反射を評価するために、臨床医は通常グレード是正の肩後方の摂動応答に引張り試験を採用しています。しかし、引っ張りテストは信頼性と (スコア/4) をスケーリングの問題に傾向があります。姿勢反応をより正確に定量化するプル テストのインストルメント化されたバージョンを紹介します。臨床テストに似ているプルは、吸引力も記録されている場合を除き手動で管理されます。トランクと足の変位は、セミ ・ ポータブル モーショントラッ キング システムによってキャプチャされます。Raw データは、直感的なそれに続く解釈と分析を作る (ミリ単位) で移動した距離を表します。インストルメント化されたプル テストでは、統計的手法によって考慮することができます力を引っ張ることにより識別し、定量化の可能性などの影響を及ぼすプル テスト管理が混同する変動も検出します。インストルメント化された引張り試験研究姿勢反応の初期の異常をキャプチャ、時間をかけて、姿勢の不安定性を追跡および療法への応答を検出しようにアプリケーションがある可能性があります。

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

姿勢反射は、バランスと摂動1への応答で直立姿勢を維持するために動作します。パーキンソン病などの疾患でこれらの姿勢反応の障害の結果、姿勢が不安定で、一般的につながる滝、歩いて自信を削減し生活の質2,34に減少します。臨床実習では姿勢反射が引張り試験、審査官が活発患者を肩で後方に引っ張るし、視覚的に応答5,6,7,の等級で評価、通常8. 姿勢の不安定性のスコアは通常国際運動障害学会5公開として統合パーキンソン病評価スケール (UPDRS) (0 - 4 ノーマル - 深刻な) を使用しています。このメソッドは、パーキンソン病を持つ個人の評価で広く使用されていますが、貧しい人々 の信頼性と非常に限られたスケーリング (スコア/4)6,7,9苦しみます。プルのテストの点数は多くの場合滝など重要な臨床的エンドポイントとは相関して整数ベースのレーティングは細かな姿勢10,11を検出する感度を欠いています。

性質についてバランス運動の定量化による応答の正確な情報 (例えば、圧力の中心) を提供する実験室ベースの客観的尺度運動 (例えば、共同角度測定も/下肢変位) と神経生理学的 (例えば、筋肉募集) エンドポイント12。これらのメソッドは、姿勢の不安定性が臨床的に明白である前に、異常を識別し、治療13,14への対応など、時間をかけて変更を追跡可能性があります。

姿勢の不安定性を定量化するためのツール

動的 posturography の従来技術はよく移動プラットフォームを採用しています。結果姿勢反応は加速度計、筋電図 (EMG) posturography12,15,16の組み合わせを使用して量を示されます。ただし、濡れた床で滑りのような応答を換起するプラットフォームの摂動 - のボトムアップの応答は、群衆の中にぶつかったされて場合に発生する可能性があります、臨床プル テスト - トップダウン姿勢応答から根本的に異なる。体幹の摂動をもたらすプラットフォーム17,18,19の移動のものと異なる姿勢特性出現の証拠を示唆しています。したがって、他の人は振り子15,20,21,22プーリー、モーターなどを含む複雑な技術を使用して研究室で体幹の摂動を試みました。測定方法は高価で、アクセスが多いし、専門の研究所20,21に専用スペースを必要とするビデオ ベースのモーション キャプチャの構成します。理想的には、客観的にプル テスト応答を特徴づける方法は優れた心理特性、管理、操作が簡単な広くアクセス可能とポータブルやすいはずです。これは、研究の中で、潜在的に、姿勢反応を評価するために臨床設定の代替評価ツールとして技術の広範な採用を促進する重要です。

インストルメント化された引張り試験

このプロトコルの目的は、引張り試験姿勢反応の客観的評価手法研究者を提供することです。セミ ・ ポータブルと広く利用可能な電磁モーション キャプチャ システムを支える技術。摂動には、特殊な機械を必要としない手動プルが含まれます。このメソッドは姿勢反応時間と応答振幅; のわずかな違いを検出する十分な感度したがって、それは潜在的な異常通常 UPDRS (自力でバランス回復姿勢不安定)5によるとグレード 1 姿勢の不安定性から評価をキャプチャに適しています。このメソッドは、姿勢の不安定性の療法の効果を探索する利用されるかもしれない。ここで説明されているプロトコルは、タンら23ことから派生しました。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

記載されているすべてのメソッドはレビューされ、メルボルン健康のローカル人間研究倫理委員会で承認されました。研究する前に参加者からインフォームド コンセントを得た。

1. 機器のセットアップ

  1. 製造元のガイドラインに従って 3 ミニチュア モーション センサーと電磁モーション トラッカーを準備します。データ収集の前に各センサーは、最低 250 Hz でサンプリング、変位はミリ単位で測定、回転 (ピッチ、ロール、ヨー) は、度を確認します。すべての内部フィルタ リングを無効にすると、センサーの位置は静的な起源 (通常、電磁波の送信機) を参照に設定を確認します。
  2. 最小径 10 mm のロープを使用して肩レベルで患者のハーネスにロードセル (最小張力範囲 100 N、S タイプをお勧めします) を貼ります。
    メモ: ハーネス システムとロープ 120 kg までの参加者での使用に適しています。
  3. データ収集ユニット (A/D コンバーター) にロードセルを接続します。
  4. 録音を同期トリガーようにモーション トラッカーのトリガー入力にデータ収集ユニットからの出力を接続します。データ収集ユニット モーション トラッカーに一致し、すべてのフィルターを無効にサンプリング レートを設定します。
  5. アセスメントの間に気晴らしを最小限に抑えるための静かな部屋で実験を行います。バランスを取り戻すためにいくつかの是正措置を執るに参加者に十分なスペースを許可します。
    注: 患者パーキンソン病と retropulsion がプル テスト中に後方のステップを 5-6 を知られています。
  6. 場所は、予防措置として、床にマットを落ちる。
  7. ハーネス、センサー、および各参加者をテストする前に、病院グレードの消毒ワイプでワイヤをきれい。
    注: ビデオ記録 (例えば、三脚に携帯カメラを使用して) その裁判の映像データに対するデータの処理中に任意の不正を参照できるインストルメント化された引張り試験の手順は推奨されて。

2. 参加者の選択と準備

  1. に関する適切な参加者を特定する: 参加者は、年齢、疾患の病態と重症度姿勢反応が関心のある、バランスの評価は通常臨床引張り試験を採用の範囲を含めることができます。参加者が自立して存在し、(すなわち、最大グレード 1、UPDRS によると姿勢の不安定) 回復への援助を必要としない修正バランス応答を生成できるように。
  2. 心血管系、前庭、ビジョンと筋骨格の条件 (足の装具や添え木を必要とする者を含む) を有する人を除外する連絡先の調査の主題であるこの場合を除き、バランス性能を損なう可能性があります予防策とバランスや注意 (例えば、抗うつ薬、抗精神病薬、ベンゾジアゼピン系薬、てんかん薬、抗不整脈薬と利尿薬) に影響を与える知られている薬。
  3. 実験の日に快適な緩い服を着用し、プル試験手続きの前に靴を脱ぐの参加者があります。
  4. ロードセルとカスタマイズされたトランクのハーネスに置くことで参加者を支援します。胸や腰周りのバックルをクリックします。ハーネスの調整ストラップがタイトですが、快適なことを確認します。ロープを引っ張るときは、余裕の 50 mm 以上をハーネスに使用できません。知られている姿勢不安定と参加者、アシスタントがハーネスを適用すると、参加者は立っている間に存在するを確認します。
  5. (第 2 および第 3 胸部の椎骨のレベル) で胸骨切痕に医療用テープを使用してモーション センサーを取り付けると右と左の足首の外果で足に。
    注: は、座っているの知られている姿勢不安定で参加者にセンサーを適用します。すべてのケーブルは、旅の危険を避けるために慎重にルーティングする必要があります。
  6. 床に垂直と水平のライン マーキングに沿って (参加者のサポートの最寄り拠点) による快適な姿勢での裸のフィートに立つ参加者を求めます。参加者の足の位置に注意してください。また注意してくださいすべてプルした後の同じ位置に戻すために自分の足が位置する参加者を求めます。すべての試験の後に参加者の足配置を監視し、任意の偏差が認められた場合、元の足位置に戻ります参加者を求めます。
  7. 気晴らしを最小限に抑えるため、彼らの側でアートワークの手の目のレベルで 1.5 m に集中するように参加者に指示します。

3. インストルメント化されたプル試験手順

  1. UPDRS5で記述されている臨床プル テスト ガイドラインに従ってプルのインストルメント化されたテストを実行します。
  2. テスト手順について説明、参加者のステップが次の下位のプルのバランスを取り戻すために許可されている知っています。プルの前に姿勢や膝の屈曲で硬化体幹屈曲などの先行の応答を阻止します。実験中に発生した場合は、これらの応答に注意してください。
  3. 各プルする前に、壁に掛かっている絵に集中する参加者を尋ねることによって参加者が気配りのあるを確認します。参加者は目が開いて、彼らの側で手と真っ直ぐに立っている自分の足が快適な姿勢で指定されたマーカーの配置を確認します。
  4. 参加者の後ろに立ちます。ロープを介してトランクとステップ応答を生成し、ロードセルを参加者の肩の高さに垂直を保持するのに十分な力の活発なプルを適用します。
  5. 各プルを確認後、参加者は元の足の位置を返します。階指定されたマーカーに戻る位置をリセットし、35 回を繰り返します。
    注: 実験的なデザインと臨床人口によると試験の数を変えることができます。
  6. すべての 10 の試験の後の参加者 2 分の短い休憩を許可またはタスクに注目が集まる疲労の影響を低減し、ことを確認するために必要。参加者は、座るかを選択できます。参加者が控える休憩を要求していない限り、プルの間に話すまたはプロシージャの間に不快感を表現することを要求します。
  7. 追加の安全対策としての査定とアシスタント近くの壁に背を後方のステップをいくつかを参加者に十分なスペースを可能にしながら立っているを確認します。
    注: 評価者は、常に患者さんをキャッチする準備されなければなりません。アシスタントは、知られている姿勢の不安定性と参加者の評価の安全のため必要です。
  8. センサーを外し、インストルメント化されたプル テスト プロシージャの完了時の戻りハーネスから参加者を支援します。

4. 信号処理

注意: MATLAB、R、または Python などの適切なデータ科学プラットフォームを使用します。ここで示すコマンドは、MATLAB、コード例の補足ファイルとして利用できます。

  1. 適切なデータ科学プラットフォームに 3.4 の手順中に記録されたデータをインポートする: csvread()。
  2. トリガー信号を使用してモーション トラッカーと負荷セルのデータに合わせ、高いサンプリング レートにリサンプル: 1 kHz resample() 関数に必要な場合。
  3. 高域通過フィルターすべてモーション追跡および負荷セル データでベースラインのドリフトを除去する 0.05 Hz カットオフ周波数: butter() と filtfilt()。
  4. ダブル トランク速度と加速度を取得するトランク モーショントラッ キングの変位データを区別するため: diff()。
  5. トリガー信号または負荷セル データに適用されるピーク検出アルゴリズムを使用して、それぞれの個々 のプルのエポックを取得するスライス録音テスト試験: findpeaks() 関数。
  6. 検出し、先行体幹運動試験を拒否します。直前のプル管理体幹変位通常プレゼントをピークとして少なくとも 3 つ上のトランク センサーの基準値標準偏差: std() と mean()。
  7. トランク変位 (上記のベースライン意味 3 標準偏差) の発症の違いとして姿勢反応時間を決定するプル ・ (トランク減速の先頭を示す) トランク速度曲線のターニング ポイントを次します。diff(), と使用ゼロ交差検出器 zcd() を区別するため。
  8. トランクのピーク減速姿勢応答の大きさを定める: min() または max()。
  9. ステップ反応時間の計算結果 (4.7) に従って全変位発症の違いとしてステップ肢の最初の動き: ベースライン平均上記 3 の標準偏差。
  10. ミリメートル (mm) の足の総排気量を計算することによって下位 retropulsion を逮捕ステップ肢の連絡する初期足リフトオフからステップ応答の大きさを決定します。除外 50 ミリメートル未満のものを手順は、サポートの基盤の変化が考慮されるようにごくわずか24: min() または max()。
  11. 吸引力のピークとロードセルからの力の開発の速度を計算する: max() を引く;max() および力率 diff()。
    メモ: 吸引力のピークを力率時間曲線を示す力が生成されたどのように急速に力の勾配であるに対し、最大瞬発力を配信しました。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

インストルメント化された引張り試験 (図 1) は、若い、健康なコホート23トランクとステップ応答の調査に使用されました。30-5 試験は、各プル (図 2) と同時配信聴覚刺激と連続的に発表されました。聴覚の刺激は、90 dB (標準) または 116 dB (大声で)。大声での刺激は、事前に用意された応答が驚くべき聴覚刺激25早期解放される、StartReact 効果をトリガーするため十分であると実証されています。StartReact 効果は、運動準備26の基になるメカニズムを探索するプローブとして使用できます。最初試みは、unhabituated 応答と練習効果については、5 つの初期試験27を慣らすに示されているように破棄 4 以降試験分析に保たれました。その後慣れ試験 20 通常強度と 10 の大きな試験をランダムに混在させます。間間隔 (10-15 秒) した変数です。トランクとステップ姿勢応答 (例えば、試験または参加者の身長と体重との間の吸引力の変動) に影響を与えることができる複数の要因のための線形混合モデルを用いた分析を行った。線形混合モデルの分析は、次の式を使用して実施されました。

Equation 1

β0-5固定効果係数Yij が参加者の反応時間または試用版のの反応の大きさ、 θ0 jは参加者j (ランダムなインターセプト) のランダム効果、 Εij 、エラー用語です。

インストルメント化されたプルは、識別の最初試験応答と下位の摂動に StartReact 効果をテストします。最初の試用期間中にステップの反応時間が遅くなった (最初試験後試験対平均差: 36.9 ms、 p = 0.009)、ステップ サイズが大きかったと (最初試験後試験対平均差: 60 mm, p = 0.002) (表 1).トランク反応時間と反応の大きさは変わっていません。StartReact 効果のみ後続慣れプルにトランクに存在していた。大声で聴覚刺激に対する全反応時間の短縮 (通常刺激の平均値の差と大声で: 10.2 ms, p = 0.002)、全反応の大きさを増加 (通常刺激の平均値の差と大声で: 588 mm.s-2p < 0.001) (図 3および表 2)。プル テスト応答に貢献する変数を検討しました。特に、審査官ピーク吸引力がステップ応答 (p < 0.001) とトランク反応時間 (p < 0.001) のサイズの影響が認められた (表 3及び4)。参加者重量影響ステップ反応時間 (p = 0.008) (表 3)。参加者の身長と体重の結果を影響しなかった。

Figure 1
図 1.プルのインストルメント化されたテストの設定インストルメント化された引張り試験では、ロープを使って肩レベル下位摂動(、)を活用して査定をことができます。力計(b); を使用して摂動の力を記録します。センサーを介して体幹応答配置胸骨切痕(c);左と右の足首外果(d)センサーを介して踏んで。モーショントラッ キング システムには、電磁波送信機(f)に対して最大 4 つのセンサーの 3次元的位置を計算する処理ユニット(e)が含まれます。聴覚刺激は、ヘッドフォンを介して配信されます。この図は23.から変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2.インストルメント化されたプル試験から試験の代表者から収集されたデータ破線の垂直線を示す (t) の時間軸上のマーカー。マーカー 1 点における変位はトランクの後続発症マーカー 0 でプルの発症が発生します。全肯定的な変位は、後方移動を示します。聴覚の刺激は 21 ± ピーク吸引力の 6 ms 以内、サウンドのトリガーの立ち下がりエッジで開始されます。最大速度のトランクの反転時にマーカー 2 でトランク減速の発症が発生します。姿勢応答 (すなわち、全反応時間)、マーカー 2 と 1 の差として定義されます。.この図は、23 日から変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3.体幹の姿勢反応における StartReact 効果。Raw データで 90 dB (ノーマル)、通常の刺激に関連付けられている単一の試験の代表的な灰色の線と 116 db (大声で) 大声で聴覚刺激によって示される、青い線で示されます。縦の破線は、時間軸上のマーカーを示します。StartReact グレー縦破線 (A) によって示される、通常聴覚刺激と比較して、青い壊れた垂直線によって示される、大声で聴覚刺激に対する体幹速度の迅速な反応時間によって示されています。姿勢のタスクに応答の大きさは、トランクの加速から派生されます。水平の破線は、トランク加速軸上のマーカーを示します。灰色の壊れた水平線 (B) で表される通常の裁判に比べて、加速度曲線の最小ポイントを表す水平線が壊れてブルーで示されるように、大声での試験では、最大の反応の大きさが表示されます。この図は、23 日から変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

ステップ反応時間 ステップ応答の大きさ
試用版の種類比較 平均 Δ
(ms)
95% 信頼区間 p 値 意味 Δ (mm.s-2) 95% 信頼区間 p 値
最初対ノーマル 36.9 4.7、69.2 0.009 60 17, 103 0.002
最初大きな対 46.1 13.1、79.2 0.002 53 9、97 0.005
大声で対ノーマル 9.2 -3.1、21.5 0.072 -7 -23, 9 0.315

テーブル 1。ステップ反応時間と反応の大きさ (大声で) 聴覚刺激を最初のプル試験試験と 90 dB (標準) または 116 dB とそれに続く試験の間違い (Δ) を意味します。このテーブルは、23 日から変更されています。

トランク反応時間 トランクの反応の大きさ
試用版の種類比較 平均 Δ
(ms)
95% 信頼区間 p 値 意味 Δ (mm.s-2) 95% 信頼区間 p 値
最初対ノーマル -6 -31.1、19.0 0.692 162 -412, 737 0.497
最初大きな対 4.2 -21.2、29.6 0.692 -425- -1008、158 0.12
大声で対ノーマル 10.2 3.0、17.5 0.002 -588 750, -425- < 0.001

表 2。意味の違い (Δ) 最初のプル試験試験と 90 dB (標準) またはトランクの反応時間と反応の大きさの 116 dB (大声で) 聴覚刺激とそれに続く試験の間。このテーブルは、23 日から変更されています。

ステップ反応時間 ステップ応答の大きさ
予測 見積もり 95% 信頼区間 p 値 見積もり 95% 信頼区間 p 値
ピーク力 -0.12 -0.44、0.19 0.436 1.02 0.55、1.49 < 0.001
力率 -0.01 -0.04、0.02 0.575 0.01 -0.03、0.06 0.528
高さ -64.65 -283.98、154.69 0.542 240.26 -797.51、1278.03 0.629
重量 2.37 0.72、4.03 0.008 -2.51 -10.56、5.55 0.518

表 3。係数推定、95% 信頼区間 (CI) とステップ応答の線形混合モデルによる予測をテストのインストルメント化されたプルの統計的有意性。このテーブルは、23 日から変更されています。

トランク反応時間 トランクの反応の大きさ
予測 見積もり 95% 信頼区間 p 値 見積もり 95% 信頼区間 p 値
ピーク力 0.36 0.22、0.51 < 0.001 0.98 -2.95、4.91 0.623
力率 -0.01 -0.03、0.00 0.062 -0.12 -0.47、0.22 0.486
高さ 45.97 -31.16, 123.11 0.233 -708.94 -3362.70、1944.82 0.587
重量 -0.17 -0.75、0.42 0.566 2.08 -18.04、22.19 0.834

表 4。係数推定、95% 信頼区間 (CI) と全応答の線形混合モデルによる予測をテストのインストルメント化されたプルの統計的有意性。このテーブルは、23 日から変更されています。

補足ファイルをコーディングしますこのファイルをダウンロードするここをクリックしてください

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ここでは、広く臨床で使用されているプル管理の重要な側面に加えて姿勢反応の客観的測定を降伏法を取って臨床引張り試験のインストルメンテーションのためのプロトコルを説明してきました。セミ ・ ポータブル モーショントラッ キングを使用すると、このメソッドが従来研究室技術28に比べて使いやすく測定の手段を提供しています。このメソッドを使用して、研究者は年齢や条件の異なる集団間で姿勢のトップダウンの摂動応答の特性を探索することができます。

プロトコルが正常に使用されていた、いくつかの制限を注意してください。モーショントラッ キングは、筋出力、筋29,30,31によって一般に測定の発症よりもむしろ網の動きを検出します。筋を必要な場合 (例えば、前脛骨筋を含む筋、ヒラメ筋、膝腱、大腿四頭筋、腹直筋と腰椎 paraspinals から測定) 比較的容易にプロトコルに統合することができます。用いてモーション センサーは、ベース ユニットへの配線によって接続されます。これらのワイヤは、無線システムは特に臨床設定でより実用的になるまだプル テスト運動を記録する実験室での十分な長さの。このメソッドは、UPDRS (姿勢に応じて等級 1 まで得点姿勢応答を評価するために標準化されたアセスメント ツールとしての信頼性を見つけることができます前にさらの異なる病態と重症度のテスト信頼性と妥当性が必要自力でバランス回復不安定)5

姿勢の不安定性をアセスメント ツールとしてインストルメント化された引張り試験

電磁モーショントラッ キングは比較的高価とするレポート変位データ21,32,33他のソリューションと比較して半ポータブル。ミリメートル単位変位量の記録データを直感的に理解することができますので、複雑な信号処理の要件を否定という手法のシンプルさに非常に重要です。ような加速度計測による簡単に変換できない変位のいくつかを削除する適切なセンサー融合技術の使用 (アーティファクト、やがて、キャリブレーション エラー ドリフト) を混同することがなく、技術用い他28 34,35

重要なステップは、データを正確に収集できるようにこのプロトコルで洞察しました。重要なは、審査開始プルの発症ではなく、体幹変形の発症でのインストルメント化された引張り試験の姿勢反応時間を定義しました。これは、応答遅延に寄与するプルの時点でハーネスとロープの任意の動きを除外することが重要だった。前作、姿勢反応のピーク加速度は以前と幹摂動17に応えて仙骨に比べると上半身の大きな振幅を発生しました。非標準力の引っ張りは臨床の引張り試験に手動で、同様に誘発されました。ステップは、過去の他の方向の動きを除く下位方向に姿勢足の移動の足として定義されます。ピーク力の著しい影響を受けるステップ ・ トランク反応を発見しました。力の記録は方法論に不可欠であるため、結果は混合効果モデルを用いた吸引力は考慮することができます。ロード セル仕様によって前置増幅器と別々 の電源必要があります。吸引力 (ニュートン) に記録された電圧に変換するのに、製造元から提供された較正曲線を使用します。トリガーもバランス メカニズムの評価さらに聴覚か視覚刺激の配信時間に使えます。

35 試験を実行すると、インストルメント化されたプル試験手順は完了する約 20 分を取る。このプロトコルのユーザーは、姿勢の不安定性を評価するための彼らの通常の方法と比較して、実験に必要な時間枠が適切なかどうかを判断する必要があります。タスクでは、注意は制御36のバランスをとる脅威に反復暴露で減衰するため知られている参加者が画像に焦点を当てるように指示されます。姿勢タスクへの注意は、姿勢と姿勢変位37の振幅に対応する減少の増加意識した監視に関連付けられます。テスト中に、参加者と滝のリスク査定し患者の安全が懸念されるが不可欠です。追加の安全対策には、参加者9と共に落下から査定を保護するために知られている姿勢不安定と壁への近さの患者のためのアシスタントの使用が含まれます。

StartReact や運動の準備

インストルメント化された引張り試験は、姿勢反応の反応潜時の小さな変化を検出する能力を実証しています。代表的な結果の納品同時摂動と聴覚刺激刺激の低い強度 (90 dB) と比較して大声で (116 dB) で発生した反応時間で加速のために評価する StartReact 効果25として知られています。,38. 33 参加者23のコホートにおけるインストルメント化されたプル試験プロトコルと約 10 ms の全反応潜時の平均の違いを検出することができました。StartReact 効果にそのような動きの初動の高速化は、EMG の15を使用して 20 ミリ秒未満の大きさで通常発生します。待ち時間をステッピングの違いも大きいステップ応答と、最初のトライアル応答に検出されました。これは '最初裁判作用' 移動プラットフォーム39,40を使用して大きいの不安定化と一貫性が。

本稿で説明したこの方法は、通常採用臨床プル テストの応答の姿勢応答の正確な数量を提供するためにインストルメント化された引張り試験の能力を実証しています。現在で研究の設定の姿勢応答を評価するためにインストルメント化された引張り試験代替法としてものであります。信頼性と妥当性のそれ以上の仕事は、クリニックで使用する前に必要です。ユーザーの裁量によって異なります統計的検出力の計算では、インストルメント化されたプル テスト試行回数を調整できます。女性、とくにテスト中に参加者の快適性を高めるにインストルメント化された引張り試験の将来のバージョンでの後ろから固定変更ハーネスが考えられます。さらなる研究が治療の効果を調査し、解明姿勢に貢献する (最大グレード 1、UPDRS によって姿勢は不安定さ) のバランス異常の患者集団でこれらの応答を完全に探索する必要不安定。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

著者によって利害の対立、金融やそれ以外の場合は宣言されていません。

Acknowledgments

アンガス Begg (バイオニクス研究所) は、ビデオ プロトコルの彼の援助を感謝いたします。我々 は、統計のサポートを提供した博士スー フィンチ (統計コンサルティング センター、メルボルン統計コンサルティング プラットフォーム、メルボルン大学) を認めます。この作品は、国民の健康と医学研究評議会 (1066565)、ビクトリア朝のライオンズ財団とのビクトリア州政府の運用インフラストラクチャ サポート プログラムを介して資金によって支えられました。

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).

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

姿勢反応を特徴付けるインストルメント化されたプル テスト
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

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