Waiting
Login processing...

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

Medicine

تحديد ومراقبة خرج الطاقة الخارجية أثناء دفع كرسي متحرك منتظم

Published: February 5, 2020 doi: 10.3791/60492
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2, 3,4, 1,5
1Center for Human Movement Sciences, University Medical Center Groningen, 2Amsterdam Rehabilitation Research Center Reade, Amsterdam, 3Research Institute MOVE, Faculty of Behavioral and Human Movement Sciences, VU University, 43M, Delft University of Technology, Delft, 5Center for Rehabilitation, University Medical Center Groningen

Summary

التقييم الدقيق والموحد لخرج الطاقة الخارجية أمر بالغ الأهمية في تقييم الإجهاد الفسيولوجي والميكانيكي الحيوي والمتصورة، والضغط، والقدرة في الدفع اليدوي على الكراسي المتحركة. تقدم المقالة الحالية طرقًا مختلفة لتحديد ومراقبة إنتاج الطاقة أثناء دراسات دفع الكراسي المتحركة في المختبر وخارجه.

Abstract

استخدام كرسي متحرك يدوي أمر بالغ الأهمية ل1٪ من سكان العالم. وقد نضجت إلى حد كبير بحوث التنقل بعجلات تعمل بالطاقة البشرية، مما أدى إلى تحسين تقنيات البحث التي أصبحت متاحة على مدى العقود الماضية. لزيادة فهم أداء التنقل بعجلات، والرصد، والتدريب، واكتساب المهارات، وتحسين واجهة الكراسي المتحركة المستخدم في إعادة التأهيل، والحياة اليومية، والرياضة، والمزيد من التوحيد القياسي للقياسات و التحليلات مطلوبة. نقطة انطلاق حاسمة هو القياس الدقيق وتوحيد الناتج الطاقة الخارجية (تقاس في واتس)، وهو أمر محوري لتفسير ومقارنة التجارب التي تهدف إلى تحسين ممارسة إعادة التأهيل، وأنشطة الحياة اليومية، والرياضة التكيفية. يتم عرض المنهجيات والمزايا المختلفة لتحديد ناتج الطاقة بدقة أثناء الاختبار فوق الأرض وحلقة مفرغة ومقياس الإرغومتر ومناقشتها بالتفصيل. يوفر الدفع فوق الأرض الوضع الأكثر صلاحية من الخارج للاختبار ، ولكن التوحيد القياسي يمكن أن يكون مزعجًا. الدفع حلقة مفرغة يشبه ميكانيكيا إلى الدفع فوق الأرض، ولكن تحول وتسريع غير ممكن. مقياس ergometer هو الأكثر تقييدا والتوحيد القياسي سهل نسبيا. والهدف من ذلك هو حفز الممارسات الجيدة والتوحيد القياسي لتسهيل المزيد من تطوير النظرية وتطبيقها بين مرافق البحوث والعلوم السريرية والرياضية التطبيقية في جميع أنحاء العالم.

Introduction

مع ما يقدر بنحو 1٪ من سكان العالم الذين يعتمدون على التنقل بعجلات اليوم1،2، يظهر تدفق ثابت من العمل البحثي الدولي بشكل متزايد في المجلات الدولية التي يستعرضها الأقران في مجالات متنوعة مثل إعادة التأهيل1،3، الهندسة4، والعلوم الرياضية5،6. وهذا يؤدي إلى قاعدة معرفية متزايدة وفهم تعقيدات هذا النمط الشائع من الانالكثير من البشر. ومع ذلك، ومن أجل التطوير والتنفيذ المستمرين في ممارسات إعادة التأهيل والتكيف الرياضية، هناك حاجة إلى مزيد من التبادل والتعاون الدوليين في مجال البحوث. وجزء لا يتجزأ من هذه الشبكات التعاونية هو تحسين توحيد الإجراءات التجريبية وإجراءات القياس والتكنولوجيا. وعلاوة على ذلك، فإن التنفيذ المتسق للرصد الدقيق لأداء مجموعة مستخدمي الكراسي المتحركة في المختبر و/أو في الميدان أمر مهم للأداء الفردي الأمثل والمشاركة في حين يتم الحفاظ على نمط حياة صحي ونشط على مدى عمر الفرد7و8و9.

تجريبيا، دفع كرسي متحرك يدوي خلال حالة ثابتة أو ذروة ممارسة الظروف10،وغالبا ما اقترب11 كما حركة الجسم العلوي الدورية لأغراض فحص واجهة كرسي متحرك المستخدم12،13،تحميل العضلات والعظام14،15،16،والتعلم الحركي واكتساب المهارات17،18. المفاهيم الميكانيكية الحيوية والفسيولوجية مجتمعة من الحركات الدورية تسمح باستخدام "توازن السلطة"، وهو نهج النمذجة التي أدخلت في البداية من قبل فان إنجين شيناو19 للتزلج السريع وركوب الدراجات، وعرض في وقت لاحق في التنقل بعجلات يدوية8،20،21. يوضح الشكل 1 رسمًا تخطيطيًا لتوازن القوة للدفع اليدوي على الكراسي المتحركة. وهو يتلاقى من مجموعة مختارة من العوامل الحاسمة لتحديد الأداء لمزيج من الكراسي المتحركة ومكوناتها المركزية الثلاثة (الكرسي المتحرك والمستخدم وواجهتها) ، في الجانب الأيسر في تخطيط المقامات والمعادلات الميكانيكية والفسيولوجية (الحيوية) للقوة.

إنتاج الطاقة هو معلمة نتيجة هامة في سياقات الرياضة والحياة اليومية حيث يمكن أن يمثل ذروة إنتاج الطاقة كلا من زيادة الأداء في الرياضة المكيفة أو سهولة الأداء أثناء الأنشطة في الحياة اليومية22. وعلاوة على ذلك، في تركيبة مع استهلاك الطاقة يمكن استخدامه لتقييم الأداء من حيث الكفاءة الميكانيكية الإجمالية17،18،23 (أي، حيث الفرد أكثر مهارة سوف تتطلب طاقة داخلية أقل لإنتاج نفس الكمية من انتاج الطاقة الخارجية). من منظور تجريبي ، فإن إنتاج الطاقة هو معلمة تحتاج إلى التحكم فيها بإحكام أثناء الاختبار ، لأن التغييرات في إنتاج الطاقة لها تأثير مباشر على جميع نتائج الأداء مثل وقت الدفع ، وقت الاسترداد24، والكفاءة الميكانيكية25. وبالتالي، فإن التحكم في إنتاج الطاقة والإبلاغ عنه أمر ضروري لجميع الدراسات المتعلقة بالدفع اليدوي للكراسي المتحركة.

الاختبار فوق الأرض هو معيار الذهب من حيث الصلاحية (أي الجمود ، واحتكاك الهواء ، والتدفق البصري ، والحركة الديناميكية)26، ومع ذلك فإن توحيد خرج الطاقة الخارجية والسرعة والظروف البيئية المرتبطة به أكثر صعوبة ، والتكرار مع مرور الوقت يعاني. بدأت الدراسات المتعلقة بالكراسي المتحركة فوق الأرض في 1960s27,28 وركزت على الإجهاد المادي للتنقل بعجلات. على الرغم من أهمية في تفسير البيانات وفهم8،20، وتقتصر المفاهيم على انتاج الطاقة الخارجية لمراقبة التكلفة الأيضية الداخلية عند تنفيذ أنشطة مختلفة على أسطح مختلفة. في الوقت الحاضر، يمكن استخدام عجلات القياس لقياس انتاج الطاقة29،30 والساحل لأسفل الاختبارات31،32 يمكن أن يؤديها لاستنتاج الخسائر الاحتكاكية أثناء الدفع وبالتالي انتاج الطاقة.

تم تطوير تقنيات مختلفة تعتمد على المختبرات لاختبار التمارين الخاصة بالكراسي المتحركة33، بدءًا من العديد من مقاييس الأرغومتر إلى أنواع مختلفة من أجهزة المشي والعلامات التجارية. تعتبر أجهزة المشي لتكون الأقرب إلى الاختبار فوق الأرض من حيث الصلاحية34 وقد استخدمت منذ 1960s لاختبار ممارسة الكراسي المتحركة35،36. قبل الاختبار ، يجب فحص منحدر وسرعة جهاز المشي بانتظام. حتى المطاحن من نفس العلامة التجارية وجعل قد تختلف اختلافا كبيرا وتغيير في سلوكهم مع مرور الوقت37. لتحديد انتاج الطاقة الخارجية، يتم استخدام اختبار السحب20،36 لمزيج الفردية الكراسي المتحركة المستخدم مجموع المتداول والداخلية قوة السحب38. جهاز استشعار القوة لاختبار السحب يجب أيضًا معايرته بشكل دوري. لإضفاء الطابع الفردي التجريبي على البروتوكول من حيث الحمل الخارجي الشامل للعجلات مع مرور الوقت وبين الموضوعات ، تم تصميم نظام بكرة(الشكل 2)كبديل للتدرجات السابقة التي تعتمد على المنحدر للتحميل36.

وكان بديل آخر لاختبار ممارسة كرسي متحرك موحدة استخدام ergometers ثابتة33، من بسيطة خارج الجرف ergometer حلول39 نحو المتخصصة للغاية الكمبيوتر القائم على أجهزة القياسوالأجهزة 40. وهناك عدد قليل جدا من المتاحة تجاريا. التنوع الهائل في تكنولوجيا مقياس إرغومتر والخصائص الميكانيكية يدخل درجات كبيرة غير معروفة من التباين بين نتائج الاختبار33. يجب توصيل مقاييس الإرغومتر والكراسي المتحركة أو دمجها بطبيعتها حسب التصميم. احتكاك الهواء غير موجود والقصور الذاتي المتصور يقتصر على الجمود محاكاة على العجلات، والحركة من ذوي الخبرة في الجذع والرأس والذراعين أثناء الدفع، في حين أن المستخدم كرسي متحرك هو أساسا ثابتة. لا يسمح مقياس الإطارات للسباق أو الاختبار اللاهوائي وكذلك اختبار متساوي القياس، إذا كان يمكن حظر العجلات بشكل كاف.

يتم تقديم منهجية أساسية لأبحاث التنقل اليدوي بعجلات في الدراسات القائمة على المختبر. كما يتم تقديم نظرة موجزة حول منهجية البحث الميداني على الكراسي المتحركة ونتائجها المحتملة. وينصب التركيز الرئيسي على التحكم في إنتاج الطاقة الخارجي (W) وقياسه في كل من التجارب الميدانية والمختبرية. كما يتم إضافة تحديد إنتاج الطاقة الداخلية من خلال قياس التنفس ، حيث يستخدم هذا غالبًا لتحديد الكفاءة الميكانيكية الإجمالية. وإلى جانب تنفيذ الممارسات الجيدة، يتمثل الهدف في إجراء مناقشات بشأن التوحيد التجريبي وتبادل المعلومات على الصعيد الدولي. وستتناول الدراسة الحالية في المقام الأول دفع الكراسي المتحركة يدويا ً وقياسه لأنه أبرز شكل من أشكال التنقل يدوياً في الأدبيات العلمية. ومع ذلك ، فإن المفاهيم التي تمت مناقشتها أدناه صالحة بنفس القدر لآليات الدفع الأخرى على الكراسي المتحركة (على سبيل المثال ، العتلات ، السواعد41).

ويصف البروتوكول الحالي توحيد وقياس إنتاج الطاقة أثناء الاختبار فوق الأرض، والمطحنة، ومقياس الكراسي المتحركة القائم على مقياس الترمطاع أثناء الدفع الثابت عند 1.11 م/س. على سبيل المثال، سيتم أولاً تحديد الاحتكاك المتداول في الاختبار فوق الأرض مع اختبار الساحل إلى الأسفل. باستخدام هذا التقدير للاحتكاك ، سيتم تعيين مخرجات الطاقة في اختبارات جهاز المشي ومقياس التسارع باستخدام البروتوكولات المتاحة من الأدبيات البحثية. بالنسبة لاختبارات المطحنة، سيتم تحديد الاحتكاك من خلال اختبار السحب، وسيتم تعديل خرج الطاقة باستخدام نظام البكرات. بالنسبة لاختبارات مقياس الإرغومتر، يتم استخدام مقياس ergometer الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر لمطابقة خرج الطاقة الخارجي مع الاختبار فوق الأرض.

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل اللجنة الأخلاقية المحلية (اللجنة الأخلاقية لعلوم الحركة الإنسانية) في المركز الطبي الجامعي جرونينجن. ووقع جميع المشاركين على موافقة خطية مستنيرة.

1. دراسة التصميم والإعداد

  1. توجيه المشارك والحصول على موافقة مستنيرة بما يتماشى مع اللجنة الأخلاقية للمؤسسة.
  2. تحديد مدى جاهزية النشاط البدني للمشاركين من خلال إجراء تقييم أساسي باستخدام استبيان جاهزية النشاط البدني42،43.
  3. إجراء فحص داخلي للمرضى مع طبيب.
  4. اتخاذ قرار بشأن إنتاج طاقة ثابت لجميع المشاركين (على سبيل المثال، 10-20 واط عند 1.11 م/ث)، أو ناتج طاقة نسبي (على سبيل المثال، 0.25 واط/كغ من وزن الجسم عند 1.11 م/ث)، أو ناتج طاقة فردي "واقعي" يستند إلى سطح يهمه (استناداً إلى اختبار من الساحل إلى الأسفل).
  5. السماح للمشارك أن يصبح على دراية بالظروف فوق الأرض، وحلقة مفرغة، ومقياس الإرغومتر قبل الاختبار.
  6. تحقق من ضغط الإطارات وميكانيكا الكراسي المتحركة الشاملة قبل كل قياس وتضخيم الإطارات إلى 600 كيلو باسكال إذا لزم الأمر.
    ملاحظة: للحصول على نتائج ثابتة صالحة للدولة لعمل القلب والرئة العلوي ة في الجسم والكفاءة الميكانيكية الإجمالية (ME) ، يجب على المرء الالتزام بمدة لا تقل عن 3 دقيقة لكل submaximal (ما يصل إلى 70٪ قدرة ممارسة الذروة) كتلة ممارسة لتحقيق ممارسة ثابتة الدولة مع نسبة تبادل الجهاز التنفسي أقل من 144،45. خاصة في دفع الهااليدريم، يجب أن تبقى سرعة الكرسي المتحرك ضمن نطاق مريح أو ممكن (0.56−2.0 م/ث) لاستبعاد قضايا التحكم الحركي46،47،48، مما يعني أنه يفضل التحكم في زيادات القوة بواسطة زيادات في المقاومة.

2. خرج الطاقة الخارجية أثناء الاختبار فوق الأرض

  1. إجراء اختبار الساحل لأسفل على سطح الفائدة. ضع المشارك في وضع نشط وموحد قدر الإمكان: القدمين على مسند القدمين ، واليدين في اللفة ، والتطلع إلى الأمام مباشرة (يجب أن يكون الموقف انعكاسًا للوضع أثناء الدفع).
    ملاحظة: كل حركة تغيير مركز الكتلة، مما يغير المقاومة المتداول.
  2. تسريع الكرسي المتحرك إلى سرعة عالية.
    ملاحظة: يمكن القيام بذلك أيضاً من قبل المشارك.
  3. دع الكرسي المتحرك يتباطأ إلى طريق مسدود تمامًا دون تدخل.
  4. تسجيل بيانات الوقت والسرعة أثناء التباطؤ (على سبيل المثال، مع عجلات القياس أو وحدات قياس القصور الذاتي). انظر القسمين 2.4.1 و 2.4.2.
    1. تسجيل البيانات باستخدام عجلات القياس.
      1. استبدال عجلات الكرسي المتحرك بعجلة قياس ودمية القصور الذاتي(جدول المواد)، ويفضل في حين أن المشارك ليس على كرسي متحرك.
        ملاحظة: هذا المثال لعجلة OptiPush. قد يكون للعجلات الأخرى متطلبات معايرة مختلفة.
      2. قم بتشغيل عجلة القياس باستخدام مفتاح التشغيل/الإيقاف.
      3. قم بتشغيل الكمبيوتر المحمول باستخدام جهاز استقبال USB Bluetooth والبرامج المرتبطة به.
      4. افتح البرنامج على الكمبيوتر.
      5. قم بتوصيل العجلة بالبرنامج عن طريق تحديد منفذ الاتصال الصحيح (COM). إذا لم يظهر منفذ COM الصحيح في القائمة، اضغط على التحديث لتحديث القائمة وحاول مرة أخرى. اضغط التالي.
      6. ملء الحقول المطلوبة على شاشة إعداد العميل. اضغط التالي.
        ملاحظة: إيلاء اهتمام خاص لحجم العجلة وإعدادات جانب العجلات.
      7. جمع بيانات الإزاحة عن طريق الضغط على بدء في إعداد العجلة وتدوير العجلة ببطء دون لمس handrim حتى تتحول الدائرة الحمراء إلى اللون الأخضر. بدلاً من ذلك، اضغط تخطي لتخطي هذه الخطوة إذا كان الإجراء قد تم تنفيذه بالفعل منذ تثبيت العجلة الأخيرة. اضغط التالي.
      8. لجمع البيانات اضغط سجل في شاشة جمع البيانات. إستئف ِ البروتوكولات العادية من هنا
        ملاحظة: تتوفر نصوص لتحليل بيانات عجلة القياس في المواد التكميلية 1.
    2. تسجيل البيانات باستخدام وحدات قياس القصور الذاتي (IMUs).
      1. إرفاق IMUs(جدول المواد)إلى كرسي متحرك: واحد على كل محور عجلة واحدة في الوسط تحت المقعد. دوّن أي IMU مرفق حيث وبأي اتجاه للرجوع إليه لاحقًا.
      2. قم بتشغيل الـ IMUs وقم بتوصيل الـ IMUs بالكمبيوتر باستخدام مدير الشبكة المتزامن NGIMU القابل للتنفيذ.
      3. لجمع البيانات، انتقل إلى أدوات،ثم حدد مسجل البيانات،واضغط على ابدأ. إستئف ِ البروتوكولات العادية من هنا
        ملاحظة: تتوفر نصوص لتحليل بيانات IMU في المواد التكميلية 2.
  5. كرر الإجراء الساحل لأسفل (2.1-2.4) وجمع البيانات ذهابا وإيابا للحد من تأثير الأسطح غير المستوية.
  6. افتح برنامج coast_down_test على جهاز كمبيوتر. اضغط على بيانات الاستيراد لاستيراد ملف البيانات من الساحل إلى الأسفل (عجلة القياس أو IMU). حدد المقاطع الساحل لأسفل في البيانات باستخدام شريط التمرير في الرسم البياني على اليمين والضغط على اختيار الاستيلاء.
  7. تعيين وزن المشارك والكرسي المتحرك في قسم الإعدادات. اضغط على حساب النتائج. دوِّن متوسط الاحتكاك المتداول (N) ومعامل الاحتكاك المتداول. اضغط على تصدير لحفظ كافة البيانات (التعريف) للرجوع إليها في وقت لاحق.
    ملاحظة: عندما لا يمكن افتراض الاحتكاك المستمر بسبب سحب الهواء (أي في معظم البيئات الرياضية) يصبح التحليل أكثر تعقيدًا قليلاً. البروتوكول متطابق، ولكن السرعة الأولية يجب أن تكون أعلى على الأرجح. في هذه الحالة، هناك حاجة إلى حل معادلة تفاضلية غير خطية، ويجب أن تتناسب هذه المعادلة مع مُثل منحنى (على سبيل المثال، ليفنبرغ-ماركارد)49.



    في هذه المعادلة هي السرعة الفورية وهي السرعة الأولية في بداية التباطؤ. يعكس الاحتكاك تعتمد السرعة ويعكس الاحتكاك المستقل السرعة (). تتوفر البرامج النصية لتحليل اختبارات الساحل لأسفل في المواد التكميلية 3 وواجهة المستخدم الرسومية (GUI) لتحليل اختبارات الساحل لأسفل المستخدمة في الخطوة 2.7 متوفرة في المواد التكميلية 4.

3. خرج الطاقة الخارجية أثناء اختبار حلقة مفرغة

  1. توصيف جهاز المشي
    1. قياس سرعة الحزام من جهاز المشي المحملة مع تاكومتر معايرة لتحديد ما هو وضع حلقة مفرغة يحتاج إلى استخدامها (على سبيل المثال، ل1.11 م / س يجب تعيين جهاز المشي إلى 4.1 كم / ساعة على الشاشة بدلا من 4.0 كم / ساعة).
      ملاحظة: بدلاً من ذلك، حدد سرعة الحزام عن طريق قياس طول الحزام وحساب عشرة دورات أثناء تسجيل الوقت باستخدام ساعة توقيت/كاميرا فيديو.
    2. قياس زوايا حلقة مفرغة باستخدام مستشعر زاوية. تحقق من الاتساق عن طريق تكرار القياسات والتحقق من الرحم عن طريق تكرار القياسات في ترتيب تنازلي.
      ملاحظة: تحقق من سرعة جهاز المشي باستخدام مقياس التكوامتر والزوايا باستخدام مستشعر زاوية أثناء كل قياس إذا كانت موثوقيتها منخفضة.
  2. سحب الاختبار: المعايرة
    1. قم بتشغيل مصدر الطاقة لمستشعر قوة اختبار السحب قبل 30 دقيقة على الأقل من المعايرة.
    2. قم بتعليق محول القوة عموديًا واصطف مع مستشعر ليزر أو زاوية ذاتي التسوية.
    3. قم بإعداد كمبيوتر اختبار السحب وقم بتوصيل مستشعر القوة بالكمبيوتر. افتح برنامج ADA3 على كمبيوتر اختبار السحب واضغط على مستشعر قوة معايرة.
    4. إرفاق الأوزان المعروفة (المعايرة) (1-10 كجم مع زيادات 1 كجم) إلى المستشعر وتسجيل القيم الرقمية.
    5. تناسب معادلة الانحدار الخطي لتحديد العلاقة بين الحمل المطبق والجهد المقيس من خلال الاستمرار في برنامج ADA3.
    6. كرر (3.2.1-3.2.5) إذا كان الخطأ الجذر متوسط مربع (RMSE) يتجاوز 0.13 N37.
  3. إجراء اختبار السحب
    1. بدوره على إمدادات الطاقة على الأقل 30 دقيقة قبل القياس.
    2. قم بإعداد كمبيوتر اختبار السحب وقم بتوصيل مستشعر القوة بالكمبيوتر. افتح برنامج ADA3 على كمبيوتر اختبار السحب واضغط على قياسات جدول الطاقة.
    3. ضع تركيبة الكراسي المتحركة والمستخدم على جهاز المشي. ضع المشارك في وضع نشط وموحد قدر الإمكان: القدمين على مسند القدمين ، واليدين في اللفة ، والتطلع إلى الأمام مباشرة (يجب أن يكون الموقف انعكاسًا للوضع أثناء الدفع). اطلب من المشارك الحفاظ على نفس الموضع طوال الاختبار.
    4. قياس إزاحة خلية التحميل عن طريق تسجيل القوة مع عدم وجود حبل تعلق باستخدام برنامج ADA3. اضغط موافق.
    5. قم بتوصيل الكرسي المتحرك بمحول القوة بحبل خفيف الوزن. تأكد من أن خلية التحميل والحبل يتم محاذاتها أفقيًا مع محور العجلة الخلفية للكرسي المتحرك.
    6. تسريع الحزام إلى السرعة المطلوبة، في هذه الحالة 1.11 م/s (4.1 كم/ساعة على الشاشة).
    7. زيادة ميل حلقة مفرغة، والانتظار حتى موقف حلقة مفرغة وتركيبة المستخدمين على كرسي متحرك مستقرة، وتسجيل القوة وزاوية. كرر ل10 زوايا حاد على نحو متزايد (1.5-6٪ في زيادات 0.5٪).
    8. تناسب الانحدار الخطي باستخدام زاوية وقوة باستخدام برنامج ADA3 عن طريق النقر فوق التالي. احسب القوة عند الزاوية الصفرية للمطحنة.
      ملاحظة: لا يمكن استخدام اعتراض معادلة الانحدار إذا كانت زاوية حلقة مفرغة تحتوي على إزاحة.
    9. كرر اختبار السحب (3.3.3-3.3.8) إذا كان RMSE من خط الانحدار الخطي يتجاوز 0.5 N37.
  4. إعداد خرج الطاقة على جهاز المشي
    1. احسب خرج الطاقة المطلوب وحدد سرعة الاختبار.
      ملاحظة: بالنسبة للبروتوكول الحالي، هذا يساوي النتائج التي تم الحصول عليها في الخطوة 2.7.
    2. حساب الوزن البكر ة المطلوبة عن طريق طرح الاحتكاك اختبار السحب (من الخطوة 3.3.8) من الاحتكاك الهدف (من الخطوة 2.7).
    3. وضع بكرة في الجبهة أو خلف حلقة مفرغة وتأكد من أنها تتركز. إرفاق بكرة إلى كرسي متحرك وتأكد من الحبل هو مستوى. إرشاد المشارك إلى أن الوزن في البكرة قد يحرك الكرسي المتحرك.
    4. إرفاق الوزن (عادة بين 0-1 كجم) إلى نظام البكرباستخدام سلة من الكتلة المنخفضة المعروفة والكارابينر. زيادة الوزن ببطء إذا لزم الأمر، حتى يتم تحقيق انتاج الطاقة المطلوبة.
      ملاحظة: بدلاً من ذلك تغيير إنتاج الطاقة عن طريق تغيير زاوية حلقة مفرغة استناداً إلى جدول الطاقة من اختبار السحب.

4. خرج الطاقة الخارجية خلال الاختبار القائم على مقياس ergometer

  1. بدوره على مقياس إرغومتر على الأقل 30 دقيقة قبل القياس. بدء تشغيل البرنامج المقترن على الكمبيوتر.
  2. اضغط على القطعة مشارك، ثم اضغط على إضافة... إعطاء المشارك هوية وأدخل وزن جسم المشارك. اضغط موافق.
  3. اضغط على أيقونة الكرسي المتحرك في قائمة الجهاز. ملء مواصفات الكرسي المتحرك في النموذج. اضغط موافق.
    ملاحظة: متغير وزن الجسم مهم، لأنه سيؤثر على المحاكاة التي يوفرها مقياس ergometer.
  4. اضغط على القطعة البروتوكول. إنشاء بروتوكول مخصص عن طريق تحديد إضافة... حدد بروتوكول مخصص واضغط التالي. امنح البروتوكول اسمًا مناسبًا واضغط على إنشاء.
  5. حدد المراحل وانقر فوق إضافة مرحلة والمقاومة. تعيين المقاومة لمعامل الاحتكاك التي تم الحصول عليها مع اختبار الساحل لأسفل في القسم 2. تعيين السرعة المستهدفة في 4 كم / ساعة واضغط موافق (الشكل 3).
  6. إعداد شاشة المشارك. إزالة جميع الحاجيات من الشاشة. انقر فوق إضافة القطعة وتحديد القطعة اتجاه كرسي متحرك واسحبه إلى الشاشة(الشكل 4).
  7. محاذاة الكرسي المتحرك على بكرات باستخدام نظام المحاذاة. ربط الكرسي المتحرك باستخدام نظام أربعة أحزمة. تأكد من أن العجلات لا تلمس مقياس إرغومتر ويتم محاذاتها بشكل صحيح.
  8. ضع المشارك في وضع نشط وموحد قدر الإمكان: القدمين على مسند القدمين ، واليدين في اللفة ، والتطلع إلى الأمام مباشرة (يجب أن يكون الموقف انعكاسًا للوضع أثناء الدفع). اطلب من المشارك الحفاظ على نفس الموضع طوال الاختبار.
  9. معايرة مقياس الضغط مع البرنامج المرتبط بالضغط على زر Crosshair في قائمة الجهاز، واضغط على معايرة ابدأ.
    ملاحظة: تتوفر نصوص لتحليل بيانات مقياس ergometer في المواد التكميلية 5.

5. التقديرات الداخلية لانتاج الطاقة خلال الدفع على كرسي متحرك حافة اليد

  1. قم بتشغيل مقياس التنفس لمدة 45 دقيقة على الأقل قبل أي معايرة أو اختبار.
  2. معايرة مقياس التنفس وفقا لإرشادات المصنع باستخدام البرامج المرتبطة بها، بما في ذلك معايرة للتوربينات والغاز المرجعي والهواء الغرفة، والتأخير.
    ملاحظة: يجب إجراء معايرة هواء الغرفة والغاز المرجعي قبل كل اختبار.
    1. إجراء معايرة التوربينات.
      1. اضغط على التوربينات في قائمة المعايرة. قم بتوصيل التوربينات بقارئ إلكتروني للصورة الضوئية. قم بتوصيل حقنة المعايرة بكمية معروفة بالتوربينات.
      2. عندما تكون الوحدة جاهزة، قم بإجراء ست ضربات مُسيطر عليها وكاملة مع المكبس. اضغط على أيقونة الخروج.
    2. إجراء معايرة غاز مرجعية.
      1. اضغط على الغاز المرجعي في قائمة المعايرة. قم بتوصيل منظم الضغط بأسطوانة المعايرة بتركيز معروف من الغاز المختلط.
        ملاحظة: يجب أن تكون الأسطوانة مفتوحة، ولكن يجب إغلاق منظم الضغط.
      2. قم بتوصيل خط أخذ العينات بموصل أخذ العينات لمقياس التنفس واترك الطرف الآخر غير متصل. دع مقياس التنفس يطرد أجهزة التحليل. تأكد من أن خط أخذ العينات بعيد عن أي غاز زفير.
      3. عندما يطلب من قبل مقياس التنفس، قم بتوصيل الطرف الحر من خط أخذ العينات إلى منظم الضغط على اسطوانة المعايرة وفتح المنظم. الخروج باستخدام رمز الخروج بعد انتهاء المعايرة.
    3. إجراء معايرة هواء الغرفة.
      1. قم بتوصيل خط أخذ العينات بموصل أخذ العينات على مقياس التنفس واترك الطرف الآخر خاليًا. الخروج باستخدام رمز الخروج بعد انتهاء المعايرة.
    4. إجراء معايرة تأخير.
      1. قم بتوصيل التوربينات بالقارئ الإلكتروني الأوبوتروني وقم بتوصيل أنبوب أخذ العينات. تأكد من أن كلا متصلين بمقياس التنفس.
      2. مزامنة التنفس مع الإشارة الصوتية. يمكن تنفيذ ذلك من قبل المشغل.
        ملاحظة: يجب تكرار هذا الإجراء في كل مرة يتم فيها تغيير أنبوب أخذ العينات. قم بتنظيف أو تبديل القناع المستخدم لهذا الإجراء قبل إعطائه للمشارك.
      3. الخروج باستخدام رمز الخروج بعد انتهاء المعايرة.
  3. وضع قناع مقياس التنفس على المشارك. ضبط العصابات المرنة على غطاء الرأس لإنشاء ختم ضيق حول وجه الموضوع.
    ملاحظة: قم اختياريًا بتوصيل جهاز مراقبة معدل ضربات القلب بمقياس التنفس والسماح للمشارك بارتداء حزام معدل ضربات القلب.
  4. تثبيت خرطوم مقياس التنفس حتى لا تتداخل مع الحركة.
  5. اضغط على اختبار، ثم أدخل موضوعًا جديدًا على عرض مقياس التنفس.
  6. لاختبار التمارين دون القصوى اختر وضع التنفس بالتنفس. لبدء تسجيل اضغط على مفتاح السجل على مقياس التنفس.
    ملاحظة: تتوفر نصوص لتحليل بيانات مقياس التنفس في المواد التكميلية 6.

6- إجراء الاختبار

  1. توجيه المشارك لأداء 4 دقيقة من ممارسة حالة ثابتة بالسرعة المطلوبة (1.11 م / س).
    1. توجيه المشارك لاستخدام ردود الفعل السرعة للبقاء (في المتوسط) في السرعة المطلوبة.
      ملاحظة: يمكن إظهار السرعة من عجلة القياس أو الـ IMUs من أجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بها في حالة فوق الأرض. تحتوي أجهزة الكمبيوتر المحمولة على أشرطة ربط وحلقة تسمح بالتثبيت على الساقين.
    2. توجيه المشارك إلى البقاء (في المتوسط) في وسط جهاز المشي لحالة جهاز المشي.
    3. توجيه المشارك إلى النظر في السرعة وملاحظات العنوان على شاشة مقياس إرجومتر في حالة مقياس ergometer والاحتفاظ بها (في المتوسط) ضمن النطاق المستهدف.
  2. بدء ساعة توقيت ومقياس التنفس (الخطوة 5.6) في نفس الوقت.
    ملاحظة: يمكن القيام بذلك دون مشغل خارجي حيث أن فرق التوقيت من الضغط على البداية لا يكاد يذكر أثناء استخدام قياس التنفس بالتنفس.
  3. بعد 30 s، بدء الدفع على كرسي متحرك.
    ملاحظة: بالنسبة لظروف جهاز المشي ومقياس الإرغومتر، فإن هذا يعني بدء تشغيل جهاز المشي أو مقياس الإرغومتر. عند استخدام عجلة القياس (الخطوة 2.4.1.8) أو IMUs (الخطوة 2.4.2.3) بدء تلك كذلك.
    1. استخدام زر اللفة في حالة فوق الأرض لوضع علامة على زوايا المسار.
  4. بعد 4 دقيقة أخرى أثناء الاختبار، دون إشعار مسبق، اطلب من المشارك التوقف عن دفع الكرسي المتحرك.
    ملاحظة: في حالة حلقة مفرغة هناك حاجة إلى دفع بعض إضافية قبل توقف الحزام.

Representative Results

باستخدام الإجراء المذكور أعلاه، تم تحديد إنتاج الطاقة لـ 17 مشاركًا قادرًا (جلستان من التمرين مدة كل منهما 30 دقيقة) مع اختبار فوق الساحل ذهاباً وإياباً (يعني خمس تجارب). تم يتصف الجزء الجانبي من الساحل لأسفل بعجلة قياس في مدخل المستشفى السلس. بعد ذلك، تم قياس المشاركين خلال الدائرة فوق الأرض (25.0 × 9.0 متر)، وحلقة مفرغة (2.0 × 1.2 متر)، والدفع على كرسي متحرك ergometer. تم مطابقة إنتاج الطاقة في طرائق جهاز المشي ومقياس الإرغومتر مع الحالة فوق الأرض باستخدام البروتوكولات الموضحة في هذه الورقة.

تم الحصول على إنتاج الطاقة من نفس عجلة القياس خلال ثلاث كتل من 4 دقيقة من الدفع على كرسي متحرك بعد كتلة تعريف متساوية الطول. فقط في الدقيقة الأخيرة من كل كتلة استخدمت للتحليل ، على افتراض ثبات الدولة الدفع. للبيانات الدفع فوق الأرض فقط استخدمت مستقيمات طويلة (25 م). أجريت جميع البيانات (قبل) المعالجة في بيثون 3.7 (مؤسسة برامج بيثون). تم حساب تقديرات غرفة التجارة الدولية وفترات الثقة الخاصة بها بنسبة 95٪ في R 3.3.4 (R Core Team)، باستخدام نموذج تصنيف واحد، اتفاق مطلق، تأثيرات عشوائية.

وكان متوسط الوزن المشترك لنظام مستخدمي الكراسي المتحركة 92.6 كجم (± 8.3). وكان متوسط إنتاج الطاقة المتوقعة من اختبار الساحل إلى أسفل 9.7 واط (± 1.6). وكان إنتاج الطاقة كما هو محسوب من عجلة القياس أقل لفوق الأرض 8.1 W (± 1.4)، حلقة مفرغة 7.8 W (± 1.9)، وergometer 8.7 W (± 2.2) الدفع على كرسي متحرك. وكان متوسط الفرق بين إنتاج الطاقة المستهدفة وناتج الطاقة المقيس -1.6 (± 1.6)، و-1.8 (± 1.4)، و-1.0 (± 1.0) W للدفع فوق الأرض، ومطحنة المشي، ومقياس الإرغومتر، على التوالي. وترد هذه النتائج أيضا في الجدول 1، الشكل 5، والشكل 6.

وأظهر إنتاج الطاقة للدفع فوق الأرض اتفاقاً ضعيفاً إلى معتدلاً (الغرفة التجارية الدولية: 0.38، CI: 0.00-0.73) مع الناتج المستهدف. وعلى النقيض من ذلك، أظهر الدفع المندفع من الناحية الضعيفة إلى الجيدة (ICC: 0.45، CI: 0.00-0.79) وأظهر اتفاق مقياس الأرغومتر اتفاقًا ضعيفًا إلى ممتاز (ICC: 0.77، CI: 0.11-0.93) الاتفاق. ارتبط الخطأ المطلق سلباً بناتج الطاقة للدفع على مقياس الإرغومتر (r = -0.55، p = 0.02)، ولكن ليس للشرطين الآخرين (فوق الأرض: r = 0.47، p = 0.06؛ جهاز المشي: r = 0.22، p = 0.40).

وكان الاتفاق بين الشروط ضعيفاً إلى معتدلاً (المحكمة الجنائية الدولية: 0.49، CI: 0.20-0.74). داخل طريقة (بين الكتل الثلاث 4 دقيقة) كانت الموثوقية جيدة إلى ممتازة للسطح فوق الأرض (ICC: 0.91، CI: 0.82-0.97) وحلقة مفرغة (ICC: 0.97، CI: 0.93-0.99) الدفع والمتوسطة إلى الممتازة للدفع ergometer (ICC: 0.97، CI: 0.71-0.99). ويبدو أن أداء مقياس الإرغومتر أسوأ مع مرور الوقت، وهو ما أكدته ANOVA (F(2، 32) = 64.7 ، p < 0.01)، ولكن لم يكن هناك تأثير زمني للدفع فوق الأرض (F (2، 32) = 0.9 ، p = 0.418) وحلقة مفرغة (F (2، 32) = 0.9 ، p = 0.402).

Figure 1
الشكل 1: توازن القوة المطبق على الدفع اليدوي للكراسي المتحركة. Pخارج: إنتاج الطاقة الخارجية (W)؛ ME: الكفاءة الميكانيكية الإجمالية (٪)؛ واو: تعني مقاومة القوة؛ خامسا: تعني سرعة السواحل؛ ج: العمل لكل دفعة أو دورة (J)؛ وص: تواتر يدفع أو دورات (1 / ق) ؛ Pint:الخسائر الداخلية (W)؛ Pالهواء:المقاومة الهوائية (W)؛ Pلفة: المتداول الاحتكاك (W)؛ Pبما في ذلك: الخسائر الناجمة عن الميل (W). أعيد طبع هذا الرقم من فان دير Woude وآخرون20. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: إعداد جهاز المشي. إلى اليسار: إعداد بكرة لزيادة انتاج الطاقة الخارجية على جهاز المشي أثناء الدفع. إلى اليمين: اسحب إعداد الاختبار لقياس القوى الاحتكاكية أثناء دفع كرسي متحرك من جهاز المشي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: نافذة إعدادات البروتوكول لمقياس الإطارات على كرسي متحرك. يمكن تعيين خرج الطاقة عن طريق اختيار خرج الطاقة وسرعة الهدف أو الاحتكاك المتداول وسرعة الهدف. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: التغذية المرتدة على مقياس الكراسي المتحركة في شكل مؤامرة خط. يتم رسم سرعات الأسطوانة اليسرى واليمنى. يجب على المشاركين محاولة الحفاظ على سرعة ثابتة أثناء الذهاب في خط مستقيم (عن طريق الحفاظ على الخط على الشاشة أفقي). يتم تنعيم بيانات السرعة بنافذة منزلقة يمكن تغييرها في الإعدادات. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: التوزيعات النسبية والمطلقة بين الاحتكاك من الساحل إلى الأسفل وناتج الطاقة المقيس أثناء الارتفاع فوق الأرض (OG) ومطحنة المشي (TM) والدفع على كرسي متحرك (WE). الشعيرات تظهر 1.5x النطاق الفاصل. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: مؤامرة بلاند ألتمان للاحتكاك الساحل إلى أسفل وقياس انتاج الطاقة خلال فوق الأرض (يسار)، حلقة مفرغة (الأوسط)، وergometer (يمين) دفع كرسي متحرك. تشير الخطوط الرمادية الداكنة المنقطة إلى المتوسط المجمع للمجموعة والخطوط المنقط الحمراء هي المتوسط + 1.96 الانحرافات المعيارية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

القيمة على الوجهين (W)2 الفرق مع الهدف الفرق مع الهدف (في المائة) الفرق مع الهدف (القيمة المطلقة) الاتفاق مع أمر الشراء المستهدف (ICC)3 الموثوقية بين الكتل (ICC)3
POالهدف 1 9.68 (± 1.57) ن. أ ن. أ ن. أ. ن. أ ن. أ.
فوق الأرض PO 8.12 (± 1.41) -1.56 (± 1.57) -15.30 (± 13.70) 1.72 (± 1.57) 0.38 (0.00-0.73)* 0.91 (0.82-0.97)*
جهاز المشي بو 7.84 (± 1.92) -1.84 (± 1.38) -18.98 (± 13.42) 1.91 (± 1.16) 0.45 (0.00-0.79)* 0.97 (0.93-0.99)*
Ergometer PO 8.65 (± 2.24) -1.02 (± 0.97) -11.82 (± 11.94) 1.16 (± 0.78) 0.77 (0.11-0.93)* 0.97 (0.71-0.99)*
1. محسوبة من الساحل إلى أسفل الاحتكاك. 2. تحديد مع عجلة القياس. 3. في اتجاهين، اتفاق مطلق، ثابتة مع معدلات 95٪ فترات الثقة. * ص < 0.001.

الجدول 1: مقارنة بين خرج الطاقة المجموعة وناتج الطاقة الفعلي الذي تم قياسه بعجلة القياس.

العوامل مقاومة المتداول
كتلة الجسم ↑ ↑
كتلة كرسي متحرك ↑ ↑
ضغط الإطارات ☆ ↑
حجم العجلة ↑ ☆
صلابة الكلمة ☆ ↑
زاوية كامبر ↑ ?
توم في/ خارج ↑ ↑↑ ↑ ↑
كاستور شيمي ↑ ↑
مركز الكتلة على العجلات الخلفية ☆
إطار قابل للطي ↑
صيانة ☆ ↑

الجدول 2: العوامل التي تؤثر على الاحتكاك المتداول وانتاج الطاقة أثناء الدفع اليدوي على الكراسي المتحركة. أعيد طبع هذا الجدول من فان دير Woude وآخرون8.

المواد التكميلية 1. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).

المواد التكميلية 2. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).

المواد التكميلية 3. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).

المواد التكميلية 4. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).

المواد التكميلية 5. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).

المواد التكميلية 6. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).

Discussion

وفي الفروع السابقة، عُرضت منهجية يسهل الوصول إليها لتحديد وتوحيد ناتج الطاقة لمختلف الطرائق المختبرية. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء مقارنة بين إنتاج الطاقة المحددة وناتج الطاقة المقيس أثناء الدفع الثابت. وفي حين أن الخطأ المنهجي كان موجوداً فضلاً عن بعض التباين، فإن الأدوات المعروضة أفضل من البديل: ألا وهي عدم توحيد المعايير على الإطلاق. هذه النتائج مماثلة لدراسة أخرى التي ذكرت قياس انتاج الطاقة وتعيين انتاج الطاقة50. وعلاوة على ذلك، فإن الاتفاق بين الشروط ضعيف إلى معتدل، مما يشير إلى أنه ينبغي إيلاء اهتمام إضافي عند مقارنة الدراسات باستخدام طرائق مختلفة. كما هو متوقع ، فإن حالة مقياس ergometer تقدم أسهل بيئة للتوحيد من منظور المشغل. كان أداء مقياس الإرغومتر أفضل في إعدادات الاحتكاك العالية. وأظهرت الكتل (3 × 4 دقيقة) ضمن طريقة واحدة اتفاق جيد إلى ممتاز ومعتدل إلى ممتاز. ومن المثير للاهتمام ، وأداء ergometer أسوأ مع مرور الوقت ، وربما بسبب الانجراف الاستشعار. لذلك ، قد يكون من الحكمة إعادة معايرة مقياس إرجومتر بين كل كتلة. لاحظ أن هذه النتائج هي لممارسة حالة ثابتة منخفضة الكثافة ويمكن أن تختلف لبروتوكولات مختلفة.

يمكن أن يكون للتغييرات الميكانيكية أو المريحة الطفيفة في تركيبة الكراسي المتحركة ومستخدمي هاوية الكراسي المتحركة تأثير كبير على النتائج التجريبية12و51. صيانة المواد والوعي الكامل بالمبادئ الميكانيكية للمركبات أمران أساسيان لنتائج الأداء وصحة التجربة. آليات السيارة (على سبيل المثال، كتلة، أحجام العجلات، نوع الإطارات والضغط، المحاذاة) وتناسب (على سبيل المثال، موقف قدم، مركز الكتلة، كتلة، الطائرة الأمامية) من مزيج الكراسي المتحركة المستخدم، وسوف تحدد السحب المتداول والهواء في تركيبة مع الظروف البيئية. سوف تؤثر كتلة واتجاه مركز الكتلة السحب المتداول فيما يتعلق العجلات الخلفية أكبر وعجلات الخروع أصغر في الجبهة. ويرد في الجدول 2موجز للعوامل التي تؤثر على الاحتكاك المتداول . وعلاوة على ذلك، غالباً ما يكون الكرسي المتحرك فردياً. وبصرف النظر عن ظروف التدخل (مثل ميكانيكا المركبات أو الواجهة) في كل اختبار، يجب أن تكون ظروف الكرسي المتحرك ثابتة أيضًا ويجب فحص ميكانيكا المركبات الخاصة بها، بما في ذلك الإطار والمقعد والإطارات. الإطارات تحتاج إلى أن تكون في ضغط ثابت على الاختبارات وبين الأفراد. نقاط التفتيش الهامة52 هي نقاط الاحتكاك المحتملة، وموقف العجلات الخلفية، والتغيرات المحتملة في محاذاة العجلات36،53،54،55.

يتطلب الاختبار فوق الأرض أيضًا تقنية الاتصالات لكل مؤشر من مؤشرات الإجهاد القلبي الرئوي أو الحركية أو نتائج الحركية. ويمكن تحقيق ذلك، ولكن التطبيق العملي للقياسات المعقدة محدود في بيئة غير بحثية. اختبارات الساحل إلى أسفل محددة لمزيج الفردية الكراسي المتحركة المستخدم وسطح المتداول. ومع ذلك ، فهي ثابتة ، لذلك قد لا تلتقط جميع خصائص تركيبة الكراسي المتحركة المستخدم56. فهي حساسة بشكل خاص للتغيرات في وسط الكتلة ، مما قد يفسر الاختلافات الصغيرة بين اختبار الساحل لأسفل وناتج الطاقة فوق الأرض المقيس. وتوجد هذه القيود أيضا في اختبار السحب ومعايرة مقياس الأرغومتر، والتي تفترض أيضا وضع ثابت للمستخدم كرسي متحرك.

يقيس اختبار السحب القوى المقاومة للسحب المتداول والداخلي لكل مجموعة من مستخدمي الكراسي المتحركة الفردية. ومن الواضح أنها حساسة لميكانيكا السيارة من كرسي متحرك، ولكن أيضا موقف واتجاه الجسم للمستخدم. إجراء موحد ضروري20،36، حيث في سرعة حزام ثابت ، يتم سحب تركيبة المستخدم إلى كرسي متحرك فوق الحزام الذي يتم توصيله إلى محول قوة معايرة أحادية الأبعاد على إطار حلقة مفرغة في سلسلة من زوايا المنحدر(الشكل 2). مطلوب محول حلقة مفرغة لخلايا الحمل التي يمكن تعديلها إلى ارتفاع محور مركز الكرسي المتحرك. باستخدام تحليل الانحدار الخطي يوفر تقدير ثابت لقوة السحب المتوسطة على حزام حلقة مفرغة في الميل صفر لمزيج معين من الكراسي المتحركة المستخدم، والذي يوفر إنتاج الطاقة الخارجية المتوسطة مع المنتج من سرعة الحزام وقوة السحب. اختبار السحب قوي فيما يتعلق بالاختلافات الصغيرة في تنفيذ الاختبار من قبل مشغلين مختلفين (على سبيل المثال ، موقف الحبل)37.

على الرغم من أن يفترض في بعض الأحيان اختبار بسيط على ما يبدو ، كل عنصر من عناصر الاختبار لاختبار السحب يتطلب فهم النظرية الأساسية والتدريب على جميع تفاصيل الإجراءات8. على غرار اختبار الساحل إلى أسفل، وهذا الاختبار حساس بشكل خاص للتغيرات في وسط الكتلة. وعلاوة على ذلك، فإن سلوك وحساسية محولات القوة القائمة على قياس السلالة، ومعايرتها المتسقة (أي دقة أوزان المعايرة، وتسلسل التركيب)20،36،37،وكذلك أي من إجراءات اختبار السحب التي هي حساسة للتغيرات في السرعة أو زاوية الميل من حلقة مفرغة يجب أن تؤخذ في الاعتبار. وهذا يعني أن حلقة مفرغة نفسها تحتاج إلى فحص ومعايرة وكذلك37. ويجب تتبع الوعي المستمر بهذه الظواهر المولدة للضوضاء وتنفيذه في التجارب اليومية.

تعتمد دقة المحاكاة القائمة على مخرجات الطاقة ونتائجها اعتمادًا كاملًا على توحيد وممارسة وتدريب أولئك الذين يجرون التجارب. يمكن أن يكون تنوع أجهزة المشي أو مقاييس الأرغومتر أو أي جهاز آخر مدفوع بمحرك إلكتروني مشكلة ، كما هو موضح في De Groot et al.51. ومقابل تبادل البيانات السكانية، ينبغي للمرء أن يدرك الدور المحتمل لهذه الاختلافات في نتائج الاختبار. في أي تجربة على كرسي متحرك ، يجب تقديم شرح مناسب لظروف الاختبار والعرض المفتوح للقيم الفعلية للسرعة والمقاومة وانتاج الطاقة لأي مجموعة فرعية أو حالة قياس.

في تجارب الكراسي المتحركة ، من الصعب الهروب من عدم تجانس عينة الاختبار عند التركيز على مستخدمي الكراسي المتحركة الفعليين. من بين هؤلاء ، الأشخاص الذين يعانون من إصابة في الحبل الشوكي هم في أغلب الأحيان عرضة للبحث ، لأنهم يميلون إلى الإصابة بآفة الحبل الشوكي مستقرة لبقية حياتهم. مستوى الآفة والاكتمال والجنس والعمر والموهبة وحالة التدريب تحدد عدم تجانس مجموعات الدراسة هذه57. زيادة عدد المشاركين من خلال التعاون متعدد المراكز هو وسيلة هامة للتحايل على هذا وزيادة قوة التجريب57، حتى في المراحل المبكرة من التأهيل10. ونأمل أن تكون هذه الورقة نقطة انطلاق لمناقشة واسعة النطاق حول تجربة الكراسي المتحركة في مجتمعات إعادة التأهيل والتكيف الرياضية التي نأمل أن تؤدي إلى التعاون الدولي وتبادل المعرفة من خلال الشبكات الحالية والجديدة للباحثين. يتيح توافر البنية التحتية الكافية للاختبار الرصد والتقييم المستمرين للتقدم المحرز في إعادة التأهيل السريري والرياضة التكيفية وما بعدها.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

تم دعم إعداد هذه المخطوطة مالياً بمنحة من Samenwerkingsand Noord-Nederland (OPSNN0109) وشارك في تمويلها بدل تعادل القوة الشرائية لأعلى اتحادات المعرفة والابتكار التابعة لوزارة الشؤون الاقتصادية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
'coast_down_test' software University Medical Center Groningen - Custom made
ADA3 software University Medical Center Groningen - Custom made
Angle sensor Mitutoyo Pro 360
Calibration weights (0-10kg in 1kg increments) University Medical Center Groningen - Custom made
Drag test force sensor (20kg) AST KAP-E/Z
Extra wide treadmill Motek-forcelink 14-890-0387
IMU sensor set X-IO Technologies NGIMU
Inertial dummy Max Mobility Optipush
Lightweight rope - - Custom made
Lode Ergometry Manager Lode LEM 10
Measurement wheel Max Mobility Optipush
Pulley system University Medical Center Groningen - Custom made
Spirometer COSMED K-5
Stopwatch Oneplus 6T Phone stopwatch
Tachometer Checkline CDT-2000HD
Treadmill attachment for drag test University Medical Center Groningen - Custom made
Weights for pulley (0-2kg in 5g increments) University Medical Center Groningen - Custom made
Wheelchair Küsschall K-series
Wheelchair roller ergometer Lode Esseda

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Flemmer, C. L., Flemmer, R. C. A review of manual wheelchairs. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 11 (3), 177-187 (2016).
  2. WHO. World Report on Disability 2011. , WHO Press. Geneva, Switzerland. (2011).
  3. Liu, X., Liu, N., Zhou, M., Lu, Y., Li, F. Bibliometric analysis of global research on the rehabilitation of spinal cord injury in the past two decades. Therapeutics and Clinical Risk Management. 15, 1-14 (2019).
  4. Coe, P. L. Aerodynamic characteristics of wheelchairs. NASA Technical Memorandum 80191. , (1979).
  5. Khoo, S., Li, C., Ansari, P. The Top 50 Most Cited Publications in Disability Sport: A Bibliometric Analysis. Perceptual and Motor Skills. 125 (3), 525-545 (2018).
  6. Cooper, R. A. Wheelchair research progress, perspectives, and transformation. Journal of Rehabilitation Research & Development. 49 (1), 1-5 (2012).
  7. de Groot, S., et al. WHEEL-I: development of a wheelchair propulsion laboratory for rehabilitation. Journal of Rehabilitation Medicine. 46 (6), 493-503 (2014).
  8. van der Woude, L. H., Veeger, H. E., Dallmeijer, A. J., Janssen, T. W., Rozendaal, L. A. Biomechanics and physiology in active manual wheelchair propulsion. Medical Engineering & Physics. 23 (10), 713-733 (2001).
  9. van der Woude, L. H., de Groot, S., Janssen, T. W. Manual wheelchairs: Research and innovation in rehabilitation, sports, daily life and health. Medical Engineering & Physics. 28 (9), 905-915 (2006).
  10. de Groot, S., et al. Course of gross mechanical efficiency in handrim wheelchair propulsion during rehabilitation of people with spinal cord injury: a prospective cohort study. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 86 (7), 1452-1460 (2005).
  11. van Koppenhagen, C. F., et al. Patterns of Changes in Wheelchair Exercise Capacity After Spinal Cord Injury. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 94 (7), 1260-1267 (2013).
  12. van der Woude, L. H., et al. Wheelchair racing: effects of rim diameter and speed on physiology and technique. Medicine & Science in Sports & Exercise. 20 (5), 492-500 (1988).
  13. van der Woude, L. H. V., et al. Seat height: effects on submaximal handrim wheelchair performance during spinal cord injury rehabilitation. Journal of Rehabilitation Medicine. 41 (3), 143-149 (2009).
  14. Veeger, H. E., Rozendaal, L. A., van der Helm, F. C. Load on the shoulder in low intensity wheelchair propulsion. Clinical Biomechanics. 17 (3), 211-218 (2002).
  15. Veeger, H. E. J., Vanderwoude, L. H. V., Rozendal, R. H. Load on the upper extremity in manual wheelchair propulsion. Journal of Electromyography and Kinesiology. 1 (4), 270-280 (1991).
  16. Arnet, U., van Drongelen, S., Scheel-Sailer, A., van der Woude, L. H., Veeger, D. H. Shoulder load during synchronous handcycling and handrim wheelchair propulsion in persons with paraplegia. Journal of Rehabilitation Medicine. 44 (3), 222-228 (2012).
  17. Vegter, R., de Groot, S., Lamoth, C., Veeger, D., Van der Woude, L. Initial Skill Acquisition of Handrim Wheelchair Propulsion: A New Perspective. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. , (2013).
  18. Vegter, R. J., Lamoth, C. J., de Groot, S., Veeger, D. H., van der Woude, L. H. Inter-individual differences in the initial 80 minutes of motor learning of handrim wheelchair propulsion. PLoS One. 9 (2), e89729 (2014).
  19. van Ingen Schenau, G. J. Cycle power: a predictive model. Endeavour, New Series. 12, (1988).
  20. van der Woude, L. H., de Groot, G., Hollander, A. P., van Ingen Schenau, G. J., Rozendal, R. H. Wheelchair ergonomics and physiological testing of prototypes. Ergonomics. 29 (12), 1561-1573 (1986).
  21. Vegter, R. J. K., de Groot, S., Hettinga, F. J., Veeger, H. E. J., van der Woude, L. H. V. Design of Manually Propelled Wheelchairs: Optimizing a Wheelchair-User Combination. , http://cirrie.buffalo.edu (2010).
  22. Janssen, T., et al. Relationship between physical strain during standardised ADL tasks and physical capacity in men with spinal cord injuries. Spinal Cord. 32 (12), 844 (1994).
  23. de Klerk, R., Lutjeboer, T., Vegter, R. J. K., van der Woude, L. H. V. Practice-based skill acquisition of pushrim-activated power-assisted wheelchair propulsion versus regular handrim propulsion in novices. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 15 (1), 56 (2018).
  24. Vanderwoude, L. H. V., et al. Manual wheelchair propulsion-Effects of power output on physiology and technique. Medicine & Science in Sports & Exercise. 20 (1), 70-78 (1988).
  25. Hintzy, F., Tordi, N. Mechanical efficiency during hand-rim wheelchair propulsion: effects of base-line subtraction and power output. Clinical Biomechanics. 19 (4), 343-349 (2004).
  26. Chénier, F., Champagne, A., Desroches, G., Gagnon, D. H. Unmatched speed perceptions between overground and treadmill manual wheelchair propulsion in long-term manual wheelchair users. Gait & Posture. 61, 398-402 (2018).
  27. Broucha, L., Krobath, H. Continuous recording of cardiac and respiratory functions in normal and handicapped people. Human Factors. 9 (6), 567-572 (1967).
  28. Clarke, K. Caloric costs of activity in paraplegic persons. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 47, 427-435 (1966).
  29. Guo, L., Kwarciak, A. M., Rodriguez, R., Sarkar, N., Richter, W. M. Validation of a biofeedback system for wheelchair propulsion training. Rehabilitation Research and Practice. 2011, (2011).
  30. Cooper, R. A. SMARTWheel: From concept to clinical practice. Prosthetics and Orthotics International. 33 (3), 198-209 (2009).
  31. DiGiovine, C., Cooper, R., Dvornak, M. 'Magnificent Milestones and Emerging Opportunities in Medical Engineering' (Cat. No. 97CH36136). Proceedings of the 19th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 97, IEEE. 1888-1891 (1997).
  32. Theisen, D., Francaux, M., Fay, A., Sturbois, X. A new procedure to determine external power output during handrim wheelchair propulsion on a roller ergometer: a reliability study. International Journal of Sports Medicine. 17 (08), 564-571 (1996).
  33. de Klerk, R., et al. Measuring handrim wheelchair propulsion in the lab: a critical analysis of stationary ergometers. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. , In press (2019).
  34. van Ingen Schenau, G. J. Some fundamental aspects of the biomechanics of overground versus treadmill locomotion. Medicine & Science in Sports & Exercise. 12 (4), 257-261 (1980).
  35. Voigt, E. D., Bahn, D. Metabolism and pulse rate in physically handicapped when propelling a wheel chair up and incline. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. 1 (3), 101-106 (1969).
  36. Bennedik, K., Engel, P., Hildebrandt, G. Der Rollstuhl. , Schindele Verlag. (1978).
  37. de Groot, S., Zuidgeest, M., van der Woude, L. H. Standardization of measuring power output during wheelchair propulsion on a treadmill Pitfalls in a multi-center study. Medical Engineering & Physics. 28 (6), 604-612 (2006).
  38. Veeger, H. E., van der Woude, L. H., Rozendal, R. H. Wheelchair propulsion technique at different speeds. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. 21 (4), 197-203 (1989).
  39. Brattgard, S. O., Grimby, G., Hook, O. Energy expenditure and heart rate in driving a wheelchair ergometer. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. 2, 143-148 (1970).
  40. Niesing, R., et al. Computer-controlled wheelchair ergometer. Medical & Biological Engineering & Computing. 28 (4), 329-338 (1990).
  41. van der Woude, L. H., Dallmeijer, A. J., Janssen, T. W., Veeger, D. Alternative modes of manual wheelchair ambulation: an overview. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 80 (10), 765-777 (2001).
  42. Thomas, S., Reading, J., Shephard, R. J. Revision of the Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q). Canadian Journal of Sport Sciences. 17 (4), 338-345 (1992).
  43. Chisholm, D., et al. PAR-Q validation report: the evaluation of a self-administered pre-exercise screening questionnaire for adults. Victoria: Canada: BC Ministry of Health and Welfare. , (1978).
  44. Poole, D. C., Jones, A. M. Oxygen uptake kinetics. Comprehensive Physiology. 2 (2), 933-996 (2011).
  45. Whipp, B. J., Wasserman, K. Oxygen uptake kinetics for various intensities of constant-load work. Journal of Applied Physiology. 33 (3), 351-356 (1972).
  46. Veeger, H. E., van der Woude, L. H., Rozendal, R. H. Within-cycle characteristics of the wheelchair push in sprinting on a wheelchair ergometer. Medicine & Science in Sports & Exercise. 23 (2), 264-271 (1991).
  47. van der Scheer, J. W., de Groot, S., Vegter, R. J., Veeger, D. H., van der Woude, L. H. Can a 15m-overground wheelchair sprint be used to assess wheelchair-specific anaerobic work capacity? Medical Engineering & Physics. 36 (4), 432-438 (2014).
  48. Van der Woude, L., Van Croonenborg, J., Wolff, I., Dallmeijer, A., Hollander, A. Physical work capacity after 7 wk of wheelchair training: effect of intensity in able-bodied subjects. Medicine & Science in Sports & Exercise. 31 (2), 331-341 (1999).
  49. Fuss, F. K. Influence of mass on the speed of wheelchair racing. Sports Engineering. 12 (1), 41-53 (2009).
  50. Vegter, R. J., Lamoth, C. J., De Groot, S., Veeger, D. H., Van der Woude, L. H. Variability in bimanual wheelchair propulsion: consistency of two instrumented wheels during handrim wheelchair propulsion on a motor driven treadmill. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 10 (1), 9 (2013).
  51. de Groot, S., Vegter, R. J., van der Woude, L. H. Effect of wheelchair mass, tire type and tire pressure on physical strain and wheelchair propulsion technique. Medical Engineering & Physics. 35 (10), 1476-1482 (2013).
  52. Khasnabis, C., Mines, K., Organization, W. H. Wheelchair service training package: basic level. , World Health Organization. (2012).
  53. Frank, T., Abel, E. Drag forces in wheelchairs. Ergonomics of Manual Wheelchair Propulsion: State of the Art. Concerted Action 'Mobility Restoration for Paralyzed Persons'. Van der Woude, L. H. V., Meijs, P. J. M., Van der Grinten, B. A., De Boer, Y. A. , IOS Press. Amsterdam, Netherlands. 255-267 (1993).
  54. Kauzlarich, J. Wheelchair rolling resistance and tire design. Biomedical Aspects of Manual Wheelchair Propulsion: The State of the Art IIIAssistive Technology Research Series. Van der Woude, L. H. V., Hopman, M. T. E., Van Kemenda, C. H. , IOS Press. Amsterdam, Netherlands. 158-172 (1999).
  55. Brubaker, C. E., McLaurin, C. A. Ergonomics of wheelchair propulsion. Wheelchair III: report of a wheelchair on specially adapted wheelchairs and sports wheelchairs. , 22-37 (1982).
  56. Eydieux, N., et al. Changes in wheelchair biomechanics within the first 120 minutes of practice: spatiotemporal parameters, handrim forces, motor force, rolling resistance and fore-aft stability. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. , 1-9 (2019).
  57. de Groot, S., et al. Demographics of the Dutch multicenter prospective cohort study 'Restoration of mobility in spinal cord injury rehabilitation'. Spinal Cord. 44 (11), 668-675 (2006).

Tags

الطب، العدد 156، الكراسي المتحركة، تقنية الدفع، المهارات الحركية، الكفاءة، بيئة العمل، قياس الإرغومتر، الظواهر الميكانيكية الحيوية
تحديد ومراقبة خرج الطاقة الخارجية أثناء دفع كرسي متحرك منتظم
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

de Klerk, R., Vegter, R. J. K.,… More

de Klerk, R., Vegter, R. J. K., Leving, M. T., de Groot, S., Veeger, D. H. E. J., van der Woude, L. H. V. Determining and Controlling External Power Output During Regular Handrim Wheelchair Propulsion. J. Vis. Exp. (156), e60492, doi:10.3791/60492 (2020).

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