Waiting
Login processing...

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

Behavior

Инструментированные тянуть тест, чтобы характеризовать постуральные реакции

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

Нарушение осанки рефлексов, называют постуральной нестабильности, трудно определить количественно. Клинической оценки такие испытания методом отрыва страдают проблемы с надежностью и масштабирование. Здесь мы представляем инструментированной версии теста тянуть объективно характеризовать постуральные реакции.

Abstract

Нарушение осанки рефлексов, называют постуральной нестабильности, является общей и отключение дефицит в болезнь Паркинсона. Для оценки постурального рефлексов, врачи обычно используют тянуть тест класса корректирующие ответы обратной возмущений на плечи. Однако испытания методом отрыва склонны к проблемам с надежностью и масштабирование (Оценка/4). Здесь мы представляем инструментированной версии теста тянуть более точно определить постуральные реакции. Сродни клинических испытаний тянет вручную администрируются за исключением сил тянуть, также записывается. Перемещения туловище и ноги захватываются по полу портативный движения, системы слежения. Необработанные данные представляют расстояния (в единицах миллиметров), делая последующей интерпретации и анализа интуитивно. Инструментированные тянуть тест также обнаруживает вариативности, которую смешивает влияния тянуть испытания управления, например Вытяните силы, тем самым определения и количественной оценки потенциальных, которые могут быть учтены статистическими методами. Инструментированные тянуть тест может иметь применение в исследованиях, стремящихся захватить ранних нарушений в постуральные реакции, отслеживать постуральной нестабильности со временем и обнаружить ответы на терапии.

Introduction

Постурального рефлексы действовать в том, чтобы поддерживать равновесие и вертикальном позиции в ответ на потрясения1. Нарушение этих постуральные реакции в расстройств, таких как болезнь Паркинсона приводит в постуральной нестабильности, и часто приводит к падает, подрывает доверие пешеходных и уменьшилась качество жизни2,3,4. В клинической практике, постуральной рефлексы обычно оцениваются с тянуть тест, где экзаменатором Бойко тянет пациента назад на плечи и визуально марок ответ5,6,7, 8. постуральной нестабильности обычно оценивается с помощью единой Паркинсона болезнь рейтинг шкале (UPDRS) (0 - обычный 4 - тяжелая), как Опубликовано международного общества расстройства движения5. Этот метод широко используется в оценке людей с болезнью Паркинсона, но страдает от бедных надежности и очень ограниченный масштабирования (Оценка/4)6,7,9. Результаты тестирования запросу часто не коррелируют с важные клинические конечные точки как водопад, и рейтинг на основе целого числа не хватает чувствительность обнаружения тонкой постуральных изменений10,11.

На базе лаборатории объективные меры дают точную информацию о характере реакции баланс количественного определения кинетических (например, центр давления), кинематические (например, совместная гониометрии/конечности перемещения) и нейрофизиологические (например, мышцы конечные точки набора)12. Эти методы могут выявлять аномалии, прежде чем клинически проявляется постуральной нестабильности и отслеживать изменения с течением времени, в том числе ответы на лечение13,14.

Инструменты для количественной оценки постуральной нестабильности

Обычные методы динамического posturography обычно используют движущихся платформ. Результате постуральные реакции являются количественно с помощью комбинации posturography, электромиография (ЭМГ) и accelerometry12,,1516. Однако снизу вверх ответы платформы возмущений - которые отклик как поскользнуться на мокром полу, принципиально отличаются от сверху вниз постуральные реакции клинические испытания - как может произойти когда наткнулся в толпе. Новые свидетельства предполагает, что возмущения стволовая доходность различных постуральных характеристик тем движущихся платформ17,18,19. Соответственно другие пытались стволовая возмущений в лаборатории с использованием сложных методов, включая двигатели, шкивы и маятники15,20,21,22. Методы измерения часто являются дорогими и недоступными и состоять из захвата видео на основе движения, которая требует выделенного пространства в специализированных лабораториях20,21. В идеале объективный метод характеризовать тянуть тест ответы должны иметь отличные психометрических свойств, легко управлять, просты в эксплуатации, широко доступной и портативный. Это имеет важное значение для облегчения широкого принятия технику как альтернативной оценки инструмента для оценки постуральные реакции в рамках исследований и потенциально, клинические параметры.

Инструментированные тянуть тест

Целью настоящего Протокола является предложить исследователи технику для объективной оценки постурального ответы на тест тянуть. Система захвата полу портативный и широко доступны электромагнитные движения лежит в основе метода. Возмущений включает ручной тянет, которые не требуют специализированных механических систем. Этот метод обладает достаточной чувствительностью, чтобы обнаружить небольшие различия в постуральной реакции раз и ответ амплитуд; Таким образом он подходит для захвата потенциальных аномалий с рейтингом от нормальных до постуральной нестабильности класса 1 согласно UPDRS (постуральной нестабильности с восстановления без посторонней помощи баланса)5. Этот метод может также использоваться для изучения эффектов терапии на постуральной нестабильности. Протокол, описанные здесь является производным от, в Tan et al.23.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все методы, описанные были рассмотрены и утверждены Комитетом местных исследований человеческого этики в Мельбурне здравоохранения. Информированное согласие было получено от участника до исследования.

1. Оборудование для установки

  1. Подготовьте электромагнитное движение трекер с 3 датчиками движения миниатюрные согласно рекомендации производителя. До сбора данных обеспечить каждого датчика пробы на минимум 250 Гц, смещение измеряется в единицах миллиметр и вращений (шаг, ролл и рыскания) находятся в градусах. Убедитесь, что отключены все внутренние фильтраций, и положение датчиков для ссылки на статические происхождения (обычно электромагнитного передатчика).
  2. Аффикс тензодатчика (минимальное напряжение диапазон 100 N, S-тип рекомендуется) для пациента ремень на уровне плеч, используя веревку с минимальным диаметром 10 мм.
    Примечание: Ремень системы и веревки пригодны для использования в участников, весом до 120 кг.
  3. Подключите датчик нагрузки к блок сбора данных (Высокоточный конвертер).
  4. Подключите триггер выхода из блока сбора данных в триггерный вход отслеживания движения для обеспечения синхронизации записи. Установите блок сбора данных дискретизации матч трекер движения и отключить фильтрацию.
  5. Провести эксперимент в тихой комнате для сведения к минимуму отвлекающих факторов во время оценки. Позволяет достаточно места для участников принять некоторые меры по исправлению положения, восстановить баланс.
    Примечание: У пациентов с болезнью Паркинсона и компресиия известны шаги 5-6 назад в ходе испытания методом отрыва.
  6. Место укладывается коврик на пол в качестве меры предосторожности.
  7. Очистите упряжи, датчики и провода с больницы класс дезинфицирующим очистки перед началом тестирования каждый участник.
    Примечание: Запись видео (например, с помощью портативной камеры на штатив) испытания инструментированный тянуть процедура рекомендуется таким образом, чтобы любые нарушения в ходе обработки данных может ссылаться против видео данные судебного разбирательства.

2. участник отбор и подготовка

  1. Определить соответствующие участников для изучения: участники могут включать широкий спектр возрастов, условиях заболевания и тяжести где постуральные реакции представляют интерес и оценки баланса обычно работают клинические испытания. Убедитесь, что участники могут стоять самостоятельно и создать корректирующие баланс ответ, не требуя помощи для восстановления (то есть, до 1-й класс постуральной нестабильности по данным UPDRS).
  2. Исключить любой лиц с сердечно-сосудистой, вестибулярного аппарата, зрения и опорно-двигательного аппарата (включая лиц, требующих футов ортопедии или шины), что может ухудшить производительность баланс, если это является предметом расследования, те на контакт меры предосторожности и те, на лекарства, знаны, что влияют на баланс или внимания (например, антидепрессантов, нейролептиков, бензодиазепины, противоэпилептические, противоаритмические средства и мочегонные средства).
  3. У участника носить удобную свободную одежду в день эксперимента и снять обувь перед процедурой испытания тянуть.
  4. Помочь участница надевая ремень заказной ствола с тензодатчика. Нажмите кнопку пряжки вокруг груди и талии. Убедитесь, что ремни регулировка на ремень туго, но комфортно. Не позволяют более чем на 50 мм слабину в упряжи, когда потянув на веревке. В участников с известными постуральной нестабильности убедитесь, что помощник присутствует, когда ремень безопасности применяется в то время как постоянный участник.
  5. Прикрепить с помощью медицинская лента для грудной вырез (на уровне второго и третьего грудного позвонка), датчики движения и на ноги на правую и левую лодыжку лодыжки.
    Примечание: Применять датчики на участников с известными постуральной нестабильности в гостиной. Все кабели должны быть проложены тщательно, чтобы избежать опасностей путешествие.
  6. Попросите участников стоять босиком, в удобной позиции (по словам участника предпочтительным база поддержки) вдоль вертикальной и горизонтальной разметки на полу. Обратите внимание на позицию участника ноги. Попросите участника также обратите внимание, что их собственные ноги позиции для того, чтобы вернуться к той же позиции после каждого тянуть. Контролировать размещение участника ноги после каждого суда и попросите участников вернуться в исходное положение ноги, если наблюдаются отклонения.
  7. Поручить участник сосредоточиться на иллюстрации 1,5 м впереди на уровне глаз с руки на их стороне, чтобы свести к минимуму отвлекающих между тянет.

3. Дальность тянуть процедура испытания

  1. Выполните тест инструментированный тянуть в соответствии с руководящими тест клинические тянуть, описанные UPDRS5.
  2. Объясните процедуру испытания и пусть знают, что степпинг разрешено восстановить баланс после обратной тяги участник. Препятствовать досрочные ответы, такие как сгибание туловища вперед, застывая в позе или колена сгибание до тянуть. Обратите внимание эти ответы, если они происходят во время эксперимента.
  3. Перед каждым тянуть убедитесь, что участник внимательна, попросив участников сосредоточить внимание на рисунок на стене. Обеспечить участник стоит вертикально, с глаза открытыми, руки на их стороне, и их ноги на назначенный маркеров в удобной позе.
  4. Стоьте за участником. Примените бойкая тянуть достаточной силой для создания магистральных и шаг ответ через веревку и нагрузки ячейки, проведена перпендикулярно до уровня плеч участника.
  5. После того, как обеспечить каждого тянуть участник возвращает оригинальные ноги позиционирования. Сбрасывает позицию обратно в места для маркеров на полу и повторите 35 раз.
    Примечание: Количество судебных процессов могут варьируются в зависимости экспериментальный дизайн и клинического населения.
  6. Разрешить участникам короткий отдых 2 мин после каждые 10 испытаний или как необходимые для уменьшения последствий усталости и обеспечить внимание сосредоточено на задачу. Участники могут выбрать сидеть или стоять. Запрос, что участники воздерживаться от говорить между тянет, если с просьбой перерыв или выражая дискомфорт во время процедуры.
  7. В качестве дополнительной предосторожности убедитесь, что консультант и помощник стоят с их спиной близко к стене позволяя достаточно места для участника предпринять несколько шагов назад.
    Примечание: Оценщик всегда должны быть готовы поймать пациента. Когда участников с известными постуральной нестабильности оцениваются для безопасности требуется помощник.
  8. Отсоединить датчиков и помочь участник из ремень, после завершения процедуры испытания инструментированный тянуть.

4. обработка сигнала

Примечание: Используйте платформу науки подходящих данных например MATLAB, R или Python. Команды, показанные здесь, для MATLAB и пример кода доступен в качестве Дополнительного файла.

  1. Импорт данных, записанных во время шага 3.4 в платформу подходящих данных науки: csvread().
  2. Выравнивание движения трекер и нагрузки ячейки данных с использованием сигналов триггер и повторной дискретизации выше: 1 кГц resample() функцию, если требуется.
  3. ВЧ-фильтр все движения отслеживания и нагрузки ячейки данных с граничной частотой 0,05 Гц для удаления смещения базовой линии: butter() и filtfilt().
  4. Двойной дифференцировать ствола отслеживания движения перемещения данных для получения ускорение и скорость туловища: diff().
  5. С помощью сигнал триггера или пик обнаружения алгоритм применяется для загрузки данных ячейки, фрагмент записи для получения эпох каждого индивидуального тянуть проверить суда: findpeaks() функции.
  6. Обнаруживать и отвергаем испытания с досрочной стволовая движения. Перемещение вперед ствол непосредственно перед администрацией тянуть, обычно представляет как пик по крайней мере три стандартных отклонения выше базового среднего ствола датчика: std() и mean().
  7. Определить время постуральной реакции как разница между началом перемещения ствола (3 стандартных отклонения выше среднего базового) после тянуть и поворотным моментом кривой скорости ствола (с указанием в начале ствола замедления): дифференцировать, diff() и использование нулевой пересечения детектор, zcd().
  8. Определить масштабы постуральной реакции как пик замедление ствола: min() и max().
  9. Рассчитать время реакции шаг как разница между наступлением стволовая перемещения (в соответствии с 4,7) для начального движения степпинга конечности: 3 стандартных отклонения выше среднего базового.
  10. Определите масштабы ответ шаг путем расчета общее смещение стопы в миллиметрах (мм), от первоначального ног взлета связаться степпинга конечности, арестовав обратной компресиия. Исключить шаги менее 50 мм, как изменения в базе поддержки считается незначительным24: min() и max().
  11. Вычислить силу вытащить пик и темпы развития силы от нагрузки ячейки: max() для натяжения; Max() и diff() уровень силы.
    Примечание: Силы тянуть пик указывает, мгновенной максимальной силы доставлен, тогда как показатель силы является наклон силы по сравнению с кривой времени, указывающее, как быстро сил был создан.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Расследовать ствола и шаг ответы в молодой, здоровый когорты23использовался тест инструментированный тянуть (рис. 1). Тридцать пять исследований были представлены последовательно, с слуховой стимул, доставлены одновременно с каждым тянуть (рис. 2). Слуховой стимул был 90 дБ (нормальный) или 116 дБ (громко). Громко стимулом было продемонстрировано как достаточно вызвать StartReact эффекты, где заранее подготовленные ответы, освобождены рано поразительные слуховой стимул25. StartReact эффекты может использоваться как зонд для изучения механизмов, лежащих в основе мотор подготовка26. Первый суда держали для анализа unhabituated ответы и четыре последующие испытания, отбрасываются для практики эффекты, которые показали, чтобы приучать свыше пяти первоначальных испытаний27. Последующие испытания медведь состоял из 20 нормальный интенсивности и 10 громкие испытания беспорядочно перемешаны. Интервалы между пробной (10-15 сек) были переменной. Анализ был проведен с использованием линейной смешанных моделей из-за нескольких факторов, которые могут повлиять на ствол и шаг постуральные реакции (например, изменчивость тянуть силы между испытания или участник высоты и веса). Был проведен анализ линейной смешанной модели, используя следующее уравнение:

Equation 1

где Yij участника время реакции или реакции величины для суда, я, β0-5 являются фиксированными коэффициентами, θ0j является случайный эффект для участников j (случайные перехват) , Εij и термин ошибка.

Инструментированный тянуть тест уважаемых первого разбирательства ответы и StartReact эффекты обратной возмущений. В ходе первого разбирательства, время реакции шаг был медленнее (первый-судебное разбирательство против последующих испытаний означает разницу: 36.9 мс, p = 0,009), и степпинга размер был больше (первого судебного разбирательства против последующих испытаний означает разницу: 60 мм, p = 0,002) (Таблица 1 ). Время реакции ствола и величины ответ остается неизменной. StartReact эффекты присутствовали только в багажнике для последующих медведь тянет. Громкий раздражитель слухового ускорить время реакции стволовая (громко против нормальной раздражители разность: 10,2 мс, p = 0,002) и увеличить масштабы ответ стволовая (громко против нормальной раздражители разность: 588 mm.s-2, p < 0,001) () Рисунок 3 и таблицу 2). Переменные, способствуя тянуть тест ответы были изучены. В частности, экзаменатор пик тянуть силы было установлено влиять на размер степпинг ответы (p < 0,001) и времени реакции ствола (p < 0,001) (таблицы 3 и 4). Участник веса под влиянием времени реакции шаг (p = 0,008) (Таблица 3). В противном случае участник высоту и вес не повлияло на результаты.

Figure 1
Рисунок 1 . Настройка инструментальной тянуть test. Инструментированные тянуть тест позволяет автоэксперта применить на уровне плеч назад возмущений, используя веревку и использовать (). Силу возмущения записывается с помощью силы колеи (b); Стволовая ответ через датчик помещены в грудной вырез (c); и шагать через датчики на левой и правой лодыжки лодыжки (d). Система отслеживания движения включает в себя блок обработки (e) , который вычисляет трехмерной позиции до четырех датчиков относительно электромагнитной передатчика (f). Слуховой раздражители доставляются через наушники. Этот рисунок был изменен с23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 . Данные собранные от представителя суда от test. инструментированный тянуть Вертикальные ломаные линии указывают маркеров на оси времени (t). Начала тянуть происходит на отметке 0 с последующим наступлением перемещения ствола на маркер 1. Позитивные стволовая смещение показывает движение назад. Слуховой стимул начинается на краю падения звука триггера, в пределах 21 ± 6 мс сил тянуть пик. Начала замедления ствола на отметке 2 происходит на разворот пик скорость туловища. Постуральная ответ (то есть, время реакции стволовая) определяется как разница между маркерами 2 и 1. . Этот рисунок был изменен с23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 . StartReact эффекты в стволовая постуральные реакции. Необработанные данные представителя отдельные судебные процессы, связанные с нормальной стимул на 90 дБ (нормальный), обозначается серые линии и громко слуховой стимул на 116 дБ (громко), обозначаются синими линиями. Вертикальные ломаные линии указывают маркеров на оси времени. StartReact свидетельствует быстрое время реакции в скорость туловища на громкий слуховой раздражитель, синий сломанной вертикальной линией, по сравнению с нормальной слуховой стимул, серый сломанной вертикальной линией (A). Ответ величины постуральной задаче является производным от ствола ускорение. Горизонтальные ломаные линии указывают маркеров на ускорение оси ствола. Крупнейшая величина реагирования показан в громкого судебного разбирательства, как указано в синий сломанной горизонтальная линия, представляющего минимальный точку кривой ускорения, по сравнению с нормальной суда, представленный серый сломанной горизонтальной линии (B). Этот рисунок был изменен с23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Время реакции шаг Величина шага ответ
Суда типа сравнения Среднее Δ
(МС)		 95% ДИ p значение Значит, Δ (mm.s-2) 95% ДИ p значение
Сначала против нормальной 36,9 4.7, 69.2 0.009 60 17, 103 0,002
Сначала против громко 46,1 13.1, 79,2 0,002 53 9, 97 0.005
Нормальный против громко 9.2 -3,1, 21,5 0.072 -7 -23, 9 0,315

Таблицы 1. Означает различия (Δ) между первый судебный процесс тестирования тянуть и последующих судебных разбирательств с 90 дБ (нормальный) или 116 дБ (громко) слуховые раздражители шаг время реакции и реакции величины. Эта таблица была изменена от23.

Время реакции ствола Ствол ответ величины
Суда типа сравнения Среднее Δ
(МС)		 95% ДИ p значение Значит, Δ (mm.s-2) 95% ДИ p значение
Сначала против нормальной -6 -31.1, 19,0 0.692 162 -412, 737 0.497
Сначала против громко 4.2 -21.2, 29,6 0.692 -425 -1008, 158 0,12
Нормальный против громко 10.2 3.0, 17,5 0,002 -588 -750,-425 < 0,001

В таблице 2. Означает различия (Δ) между первый судебный процесс тестирования тянуть и последующих судебных разбирательств с 90 дБ (нормальный) или 116 дБ (громко) слуховые раздражители ствол время реакции и реакции величины. Эта таблица была изменена от23.

Время реакции шаг Величина шага ответ
Предсказатель Оценка 95% ДИ p значение Оценка 95% ДИ p значение
Пиковое усилие -0,12 -0.44, 0.19 0.436 1.02 0,55, 1.49 < 0,001
Показатель силы -0.01 -0.04, 0,02 0.575 0.01 -0,03, 0,06 0.528
Высота -64.65 -283.98, 154.69 0.542 240.26 -797.51, 1278.03 0.629
Вес 2.37 0,72, 4.03 0,008 -2.51 -10.56, 5,55 0.518

В таблице 3. Коэффициент оценки, 95% доверительных интервалов (ди) и статистической значимости инструментированный тянуть тест предикторы результате линейной смешанных моделей для шага ответ. Эта таблица была изменена от23.

Время реакции ствола Ствол ответ величины
Предсказатель Оценка 95% ДИ p значение Оценка 95% ДИ p значение
Пиковое усилие 0,36 0,22, 0,51 < 0,001 0,98 -2.95, 4,91 0.623
Показатель силы -0.01 -0,03, 0.00 0,062 -0,12 -0.47, 0,22 0.486
Высота 45.97 -31.16, 123.11 0,233 -708.94 -3362.70, 1944.82 0.587
Вес -0.17 -0,75, 0,42 0.566 2.08 -18.04, 22.19 0.834

Таблица 4 . Коэффициент оценки, 95% доверительных интервалов (ди) и статистической значимости инструментированный тянуть проверки прогностических факторов, обусловленных линейной смешанных моделей для ответа стволовая. Эта таблица была изменена от23.

Дополнительного кодирования файла. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Здесь мы продемонстрировали протокол для инструментирования клинические испытания, принимая метод широко используется в клинической практике и давая объективное измерение постуральные реакции в дополнение к важным аспектом тянуть администрации. Используя полу портативный трекинга, этот метод предлагает средства измерений, что является более доступным по сравнению с обычными лабораторных методов28. С помощью этого метода, исследователи могут исследовать характеристики постуральные реакции на возмущение сверху вниз через населения разных возрастов и условий.

В то время как успешно использовался протокол, следует отметить некоторые ограничения. Отслеживания движения обнаруживает чистой движения, вместо того, чтобы начала набора мышц, обычно измеряется ГРП29,30,31. При желании, ГРП (например, измеренная от мышц, включая tibialis anterior, камбаловидной, подколенные сухожилия, четырехглавой, rectus abdominis и поясничный paraspinals) могут быть включены в протокол с относительной легкостью. Датчики движения, которые мы использовали соединены провода к базовому блоку. Эти провода еще достаточной длины в лаборатории для записи тянуть тест кинематики, Беспроводная система будет более практичным, особенно в клинических условиях. Дальнейшем достоверность и надежность тестирования в когортах государствам различные заболевания и тяжести требуется, прежде чем этот метод можно найти авторитет как инструмент стандартизованной оценки для оценки постуральные реакции забил до класса 1 согласно UPDRS (постуральной нестабильность с восстановления без посторонней помощи баланса)5.

Инструментированные тянуть тест как инструмента оценки для постуральной нестабильности

Электромагнитные отслеживания движения является относительно недорогим и полу портативный по сравнению с другими решениями которых доклад перемещения данных21,,3233. Запись перемещений в единицах миллиметров имеет решающее значение для простоты метод как он отменяет требование для обработки сложных сигналов, так что данные могут быть интуитивно постигал. Другие часто используемые методы, такие, как accelerometry не может быть преобразован легко перемещения без использования адекватных методов датчик фьюжн, чтобы удалить несколько смешивает (гравитационные артефакт, дрейф со временем, ошибка калибровки)28, 34,35.

Важные шаги были усмотреть в этом протоколе для обеспечения точного сбора данных. Важно отметить, что мы определили постуральной время реакции в тесте инструментированный тянуть начала стволовая перемещения, а не наступления экзаменатор начало тянуть. Это имеет решающее значение для исключения любого движения ремня и веревки в то время тянуть, что способствует задержка ответа. В предыдущей работе Пиковое ускорение постуральные реакции произошло ранее и с большей амплитудой в верхней части тела, по сравнению с крестцовой в ответ на возмущение стволовая17. Вытяните нестандартизированного силы был вызвал вручную, аналогично на клинические испытания. Степпинг определяется как ноги, движущихся мимо ног позиции в обратном направлении, исключая движение в любом направлении. Мы нашли пик силы значительно пострадавших шаг и ствол ответы. Запись силы поэтому крайне методологии и результаты можно за счет сил тянуть с помощью модели смешанной эффект. В зависимости от нагрузки ячейки спецификации может потребоваться предварительный усилитель и отдельный блок питания. Используйте калибровочной кривой, поставляемые производителем для преобразования записанного напряжения сил тянуть (Ньютонов). Триггер может также использоваться для времени доставки слухового или визуального стимулы для дальнейшей характеризации баланса механизмов.

Когда 35 испытаний выполняются, процедура испытания инструментированный тянуть занимает около 20 минут. Пользователи этого протокола будет необходимо определить, если сроки, необходимые для эксперимента являются подходящими по сравнению с их обычными методами оценки постуральной нестабильности. Во время задачи участники поручено сосредоточиться на картинке, как внимание, как известно, смягчить с многократное воздействие угрозу баланс управления36. Внимание к задаче постуральной ассоциируется с более сознательного мониторинг осанку, и соответствующее снижение амплитуды постуральной перемещения37. В ходе тестирования, необходимо озабоченность вызывают безопасность участников и потенциальный риск падений оценщика и пациента. Дополнительные меры предосторожности включают в себя использование помощника для пациентов с известной постуральной нестабильности и близости к стене для защиты заседателя от падения вместе с участником9.

StartReact и мотор подготовка

Инструментированные тянуть тест продемонстрировал возможность обнаружить небольшие изменения в задержка ответа постуральных реакций. В результатах представительных, мы поставляли слуховой раздражители одновременно с возмущений оценить для ускорение в время реакции, которая происходит с громким (116 дБ) по сравнению с меньшей интенсивностью (90 дБ) раздражители, известный как StartReact эффект25 , 38. мы смогли обнаружить средняя разница в стволовая задержка ответа примерно 10 мс с протоколом испытаний инструментированный тянуть в когорте 33 участников23. Ускорение натисков такого движения в StartReact эффект обычно происходят с магнитудой менее 20 мс с помощью EMG15. Различия в шагая задержки были также обнаружены в первой пробной ответов, с больше шаг ответы. Это согласуется с большей дестабилизации в «первого разбирательства эффекты» с использованием движущихся платформ39,40.

Этот метод, описанный в этой рукописи продемонстрировал возможности инструментированный тянуть теста предоставлять точную количественную оценку постуральных реакций в ответ обычно занятых клинические испытания. В настоящее время инструментированный тянуть тест предназначен как альтернативный метод для оценки постуральные реакции в параметре исследований. Перед его использованием в клинике необходима дальнейшая работа в надежности и достоверности. Количество инструментированный тянуть тестовые испытания может быть скорректирована на усмотрению пользователя в зависимости от статистической мощности вычислений. Для повышения комфорта участника во время тестирования, особенно с самками, изменение ремень, который крепится сзади может рассматриваться в будущей версии теста инструментированный тянуть. Дальнейшие исследования должны в полной мере изучить эти ответы в популяциях пациентов с нарушениями равновесия (до 1 класса постуральной нестабильности согласно UPDRS) исследовать эффекты терапии и выяснения механизмов, способствующих постуральной нестабильность.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Отсутствие конфликта интересов, финансового или иного характера, объявляются авторами.

Acknowledgments

Мы благодарим Angus Бегг (Институт Бионика) за его помощь в протоколе видео. Мы признаем д-р Сью Финч (статистический центр консалтинга и Мельбурне Статистическая Консалтинг платформы, Университет Мельбурна), которые представили статистической поддержки. Эта работа была поддержана финансирование через национального здравоохранения и Совета медицинских исследований (1066565), викторианской львы фонд и правительство викторианской оперативной инфраструктуры поддержки программы.

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

В этом месяце в Юпитер выпуск 146 постуральной рефлекс постуральной нестабильности постурального контроля тянуть тест баланс StartReact

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

Инструментированные тянуть тест, чтобы характеризовать постуральные реакции
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