Waiting
Login processing...

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

Medicine

Bestemmelse og styring af ekstern effekt under regelmæssig handrim kørestolfremdrift

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

Nøjagtig og standardiseret vurdering af ekstern effekt er afgørende for evalueringen af fysiologiske, biomekaniske og opfattede stress, belastning og kapacitet i manuel kørestolsfremdrift. Den nuværende artikel præsenterer forskellige metoder til at bestemme og kontrollere effekt under kørestolfremdrift undersøgelser i laboratoriet og videre.

Abstract

Brugen af en manuel kørestol er afgørende for 1% af verdens befolkning. Forskning i bevægelse med hjul med hjul er blevet væsentligt modnet, hvilket har ført til, at forbedrede forskningsteknikker er blevet tilgængelige i løbet af de seneste årtier. For at øge forståelsen af køremobilitetydeevne, overvågning, uddannelse, erhvervelse af færdigheder og optimering af kørestolsbrugergrænsefladen i rehabilitering, dagligdag og sport, yderligere standardisering af måleopsætninger og analyser er påkrævet. Et afgørende springbræt er nøjagtig måling og standardisering af ekstern effekt (målt i Watt), som er afgørende for fortolkningen og sammenligningen af eksperimenter, der har til formål at forbedre rehabiliteringspraksis, dagligdags aktiviteter, og adaptive sportsgrene. De forskellige metoder og fordele ved nøjagtig bestemmelse af effekteffekt under overjord, løbebånd og ergometerbaseret test præsenteres og diskuteres i detaljer. Overground fremdrift giver den mest eksternt gyldige tilstand for test, men standardisering kan være generende. Løbebånd fremdrift er mekanisk ligner overground fremdrift, men drejning og accelererende er ikke muligt. Et ergometer er den mest begrænsede og standardisering er relativt let. Målet er at stimulere god praksis og standardisering for at lette den videre udvikling af teori og dens anvendelse blandt forskningsfaciliteter og anvendte kliniske og sportslige videnskaber rundt om i verden.

Introduction

Med en anslået 1% af verdens befolkning er afhængig af hjul mobilitet i dag1,2, en konsekvent strøm af internationale forskningsarbejde i stigende grad dukker op i internationale peer-reviewed tidsskrifter på forskellige områder såsom rehabilitering1,3, engineering4, og sport videnskab5,6. Dette fører til en voksende videnbase og forståelse af kompleksiteten af denne fælles form for menneskelig ambulation. Men for løbende udvikling og implementering i rehabilitering og adaptive sportspraksis, er der behov for yderligere international udveksling og samarbejde inden for forskning. En integreret del af sådanne samarbejdsnetværk er forbedret standardisering af eksperimentelle og måleprocedurer og teknologi. Desuden er en konsekvent gennemførelse af nøjagtig overvågning af kørestolsbrugerkombinationens ydeevne i laboratoriet og/eller i marken vigtig for en optimal individuel funktion og deltagelse, mens en sund og aktiv livsstil opretholdes i løbet af den enkeltes levetid7,8,9.

Eksperimentelt, manuel kørestol fremdrift under steady-state eller peak træningsforhold10,11 er ofte nærmer sig som cyklisk overkroppen bevægelse med henblik på at undersøge kørestols-brugergrænseflade12,13, muskuloskeletal lastning14,15,16, og motorlæring og dygtighed erhvervelse17,18. De kombinerede biomekaniske og fysiologiske forestillinger om cykliske bevægelser tillader brug af "Power balance", en modellering tilgang, der oprindeligt blev indført af Van Ingen Schenau19 for speed skating og cykling, og senere indført i manuel hjul mobilitet8,20,21. Figur 1 viser et effektbalancediagram for manuel fremdrift i kørestolen. Det konvergerer fra et udvalg af kritiske ydeevne bestemmende faktorer for kørestolsbrugere kombination og dens tre centrale komponenter (kørestolen, brugeren, og deres interface), på venstre side i layoutet af (bio) mekaniske og fysiologiske magtnævnere og ligninger.

Effekt er et vigtigt resultatparameter i forbindelse med sport og dagligdag, hvor peak power output kan repræsentere både øget ydeevne i tilpasset sport eller nem at fungere under aktiviteter i dagligdagen22. Desuden kan den i kombination med energiforbruganvendes til at vurdere ydeevnen med hensyn til bruttomekanisk effektivitet17,18,23 (dvs. hvor en mere kvalificeret person ville kræve mindre intern energi for at producere den samme mængde ekstern effekt). Fra et eksperimentelt perspektiv er effekt en parameter, der skal kontrolleres stramt under en test, fordi ændringer i effekt er af direkte indflydelse på alle ydelsesresultater såsom push-tid, restitutionstid24og mekanisk effektivitet25. Derfor er det vigtigt at kontrollere og rapportere effekt for alle undersøgelser i forbindelse med manuel fremdrift i kørestolen.

Overground test er guld standard med hensyn til gyldighed (dvs. inerti, luftfriktion, optisk flow, og dynamisk bevægelse)26, men standardisering af ekstern effekt, hastighed og tilhørende miljømæssige forhold er langt vanskeligere, og repeterbarhed over tid lider. Overground kørestol-relaterede undersøgelser startede i 1960'erne27,28 og fokuserede på den fysiske belastning af hjul mobilitet. Selv om afgørende i data fortolkning og forståelse8,20, forestillinger om ekstern effekt var begrænset til observation af de interne metaboliske omkostninger, når de udfører forskellige aktiviteter på forskellige overflader. I dag kan målehjul bruges til at måle effekt29,30 og kyst-down test31,32 kan udføres for at udlede friktionstab under fremdrift og dermed effekt.

Forskellige laboratoriebaserede teknologier blev udviklet til kørestolsspecifikke motionstest33, lige fra et væld af ergometre til forskellig størrelse og mærker af løbebånd. Løbebånd anses for at være tættest på overjordisk test med hensyn til gyldighed34 og har været anvendt siden 1960'erne til kørestolsmotionstest35,36. Før prøvningen skal løbebåndets hældning og hastighed kontrolleres regelmæssigt. Selv løbebånd fra samme mærke og gøre kan variere betydeligt og ændre i deres adfærd over tid37. Til bestemmelse af ekstern effekt anvendes en trækprøve20,36 til den enkelte kørestolsbrugerkombinations samlede rullekraft og interne trækkraft38. Kraftsensoren til træktesten skal også kalibreres med jævne mellemrum. For eksperimentel individualisering af protokollen i form af den samlede eksterne belastning af hjul over tid og mellem emner, et remskivesystem (figur 2) er blevet udformet som et alternativ til de tidligere hældningsafhængige gradienter af lastning36.

Et andet alternativ til standardiseret kørestolsøvelsestest har været brugen af stationære ergometre33, fra enkle off-the shelf ergometer løsninger39 til højt specialiserede computerbaserede og instrumenterede ergometre40. Meget få er kommercielt tilgængelige. Den enorme mangfoldighed i ergometerteknologi og mekaniske egenskaber indfører store ukendte grader af variabilitet blandt testresultaterne33. Ergometre og kørestole skal tilsluttes eller i sagens natur smeltes af design. Luftfriktion er ikke til stede, og opfattet inerti er begrænset til den simulerede inerti på hjulene, og bevægelse oplevet i bagagerummet, hovedet og armene under fremdrift, mens kørestolsbrugeren er stort set stationær. Ergometeret giver mulighed for sprint eller anaerob test samt isometrisk test, hvis hjulene kan blokeres tilstrækkeligt.

En grundlæggende metode til manuel forskning i bevægelse med hjul i laboratorieundersøgelser præsenteres. Der gives også et kort syn på feltbaseret kørestolsforskningsmetode og dens potentielle resultater. Det centrale fokus er at kontrollere og måle ekstern effekt (W) i både felt- og laboratoriebaserede eksperimenter. Bestemmelsen af intern effekt gennem spirometri tilføjes også, da dette ofte bruges til at bestemme bruttomekanisk effektivitet. Ud over gennemførelsen af god praksis er målet at skabe drøftelser om eksperimentel standardisering og international informationsudveksling. Den nuværende undersøgelse vil primært omhandle håndrim kørestol fremdrift og måling heraf, fordi det er den mest fremtrædende form for manuelt hjul mobilitet i videnskabelig litteratur. Men begreber, der diskuteres nedenfor, gælder imidlertid også for andre fremdriftsmekanismer for kørestolsbrugere (f.eks. håndtag, kranksæt41).

Den aktuelle protokol beskriver standardiseringog måling af effektunder overjord, løbebånd og kørestolsbaseret test under steady-state fremdrift ved 1,11 m/s. Som et eksempel vil rullende friktion først blive bestemt i overjordisk test med en kyst-down test. Ved hjælp af dette skøn over friktion, vil effektudgange blive sat i løbebånd og ergometer test ved hjælp af tilgængelige protokoller fra forskningslitteraturen. For løbebåndstest bestemmes friktionen med en træktest, og effektoutputtet justeres ved hjælp af et remskivesystem. Til ergometeret testes, bruges et computerstyret ergometer til at matche ekstern effekt med overjordisk test.

Protocol

Denne undersøgelse blev godkendt af det lokale etiske udvalg (Ethical Committee Human Movement Sciences) på University Medical Center Groningen. Alle deltagere underskrev skriftligt informeret samtykke.

1. Undersøgelse design og opsætning

  1. Instruks deltageren og indhente informeret samtykke i overensstemmelse med institutionens etiske udvalg.
  2. Bestemme deltagernes parathed til fysisk aktivitet ved at udføre en baseline vurdering med spørgeskemaet om fysisk aktivitetparathed42,43.
  3. Udfør indlæggelsescreening med en læge.
  4. Beslut dig for en fast effekt for alle deltagere (f.eks. 10−20 W ved 1,11 m/s), en relativ effekt (f.eks. 0,25 W/kg kropsvægt ved 1,11 m/s) eller en "realistisk" individuel effekt baseret på en overflade af interesse (baseret på en kyst-down-test).
  5. Tillad deltageren at blive fortrolig med overground, løbebånd, og ergometer betingelser før test.
  6. Kontroller dæktrykket og den samlede kørestolsmekanik før hver måling, og pust dækkene op til 600 kPa, hvis det er nødvendigt.
    BEMÆRK: For at opnå gyldige steady-state resultater for kardiopulmonal overkrop arbejde og brutto mekanisk effektivitet (ME), bør man overholde en minimumsvarighed på 3 min pr submaximal (op til 70% peak træningskapacitet) motion blok for at opnå steady-state øvelse med en respiratorisk udveksling sat under 144,45. Især i handrim fremdrift, kørestolshastigheden skal forblive inden for en behagelig eller gennemførlig rækkevidde (0,56-2,0 m / s) for at udelukke motorkontrol spørgsmål46,47,48, hvilket betyder, at effektintervaller er helst kontrolleres med stigninger i modstand.

2. Ekstern effekt under overjordisk prøvning

  1. Udfør kyst-down test på overfladen af interesse. Placer deltageren i en aktiv position og så standardiseret som muligt: fødder på fodstøtten, hænderne på skødet og ser lige ud (positionen skal afspejle positionen under fremdrift).
    BEMÆRK: Enhver bevægelse ændrer centrum af massen, hvilket ændrer rullemodstanden.
  2. Sæt kørestolen i høj fart.
    BEMÆRK: Dette kan også gøres af deltageren.
  3. Lad kørestolen aftage til en fuldstændig stilstand uden interferens.
  4. Registrer tids- og hastighedsdata under decelerationen (f.eks. med målehjul eller inertimåleenheder). Se afsnit 2.4.1 og 2.4.2.
    1. Optag data ved hjælp af målehjul.
      1. Sæt kørestolens hjul ud med et målehjul og inertiprøve (Materialebordet),helst mens deltageren ikke sidder i kørestolen.
        BEMÆRK: Dette eksempel er til OptiPush-hjulet. Andre hjul kan have forskellige kalibreringskrav.
      2. Tænd for målehjulet ved hjælp af tænd/sluk-kontakten.
      3. Tænd den bærbare computer med USB Bluetooth-modtageren og tilhørende software.
      4. Åbn softwaren på computeren.
      5. Tilslut hjulet med softwaren ved at vælge den korrekte kommunikationsport (COM). Hvis den korrekte COM-port ikke vises på listen, skal du trykke på Opdater for at opdatere listen og prøve igen. Tryk på Næste.
      6. Udfyld de nødvendige felter på skærmbilledet Klientopsætning. Tryk på Næste.
        BEMÆRK: Vær særlig opmærksom på indstillingerne for hjulstørrelse og hjulside.
      7. Saml forskudte data ved at trykke på Start i hjulopsætningen og langsomt dreje hjulet uden at røre håndfælgen, indtil den røde cirkel bliver grøn. Du kan også trykke på Spring over for at springe dette trin over, hvis proceduren allerede er udført siden den sidste hjulinstallation. Tryk på Næste.
      8. Hvis du vil indsamle data, skal du trykke på Posten på skærmen Dataindsamling. Genoptag den almindelige kyst-down protokol fra nu af.
        BEMÆRK: Scripts til analyse af målehjulsdata findes i supplerende materiale 1.
    2. Registrer dataene ved hjælp af inertimåleenheder (IMEUs).
      1. Fastgør IM'erne(Materialetabellen)til kørestolen: en på hver hjulnav og en i midten under sædet. Skriv ned, som IMU er knyttet hvor og i hvilken retning til senere reference.
      2. Slå iVM'erne til, og tilslut iMU'erne til computeren ved hjælp af den eksekverbare NGIMU-synkroniseringsnetværksstyring.
      3. Hvis du vil indsamle data, skal du gå til Værktøjerog derefter vælge DataLoggerog trykke på Start. Genoptag den almindelige kyst-down protokol fra nu af.
        BEMÆRK: Scripts til analyse af IMU-data er tilgængelige i det supplerende materiale 2.
  5. Gentag kyst-down procedure (2.1-2.4) og indsamle frem og tilbage data for at reducere indflydelsen af ujævne overflader.
  6. Åbn coast_down_test-softwaren på en computer. Tryk på Importér data for at importere datafilen til kystfald (målehjulet eller IMU). Vælg sektioner med kystfald i dataene ved hjælp af skyderen i grafen til højre og tryk på Grab-markeringen.
  7. Indstil deltager- og kørestolsvægt i afsnittet Indstillinger. Tryk på Beregn resultater. Skriv den gennemsnitlige rullefriktion (N) ned og friktionskoefficienten for rullefriktion. Tryk på Eksportér for at gemme alle (meta)data til senere reference.
    BEMÆRK: Når konstant friktion ikke kan antages på grund af luft træk (dvs. i de fleste sportsmiljøer) analysen bliver lidt mere kompleks. Protokollen er identisk, men den oprindelige hastighed bør sandsynligvis være højere. I dette tilfælde skal en ikke-lineær differentialligning løses, og denne ligning skal være i overensstemmelse med en kurvemontør (f.eks.



    I denne ligning er den øjeblikkelige hastighed og er den oprindelige hastighed i starten af deceleration. afspejler den hastighedsafhængige friktion og afspejler den hastighedsuafhængige friktion (). Scripts til analyse af kyst-down test er tilgængelige i supplerende materiale 3 og den grafiske brugergrænseflade (GUI) til analyse af kyst-down test, der anvendes i trin 2.7 findes i supplerende materiale 4.

3. Ekstern effekt under løbebåndstest

  1. Tåre karakterisering
    1. Mål bæltehastigheden på det lastede løbebånd med en kalibreret omdrejningsberettiget for at bestemme, hvilken løbebåndindstilling der skal anvendes (f.eks. i 1,11 m/s løbebåndet skal indstilles til 4,1 km/t på displayet i stedet for 4,0 km/h).
      BEMÆRK: Alternativt bestemme bæltet hastighed ved at måle bæltelængde og tælle ti rotationer, mens du optager tiden med et stopur / videokamera.
    2. Mål løbebåndvinklerne ved hjælp af en vinkelsensor. Kontroller for konsistens ved at gentage målingerne og kontrollere for hysterese ved at gentage målingerne i faldende rækkefølge.
      BEMÆRK: Kontroller løbebåndshastigheden med en omdrejningsstiller og vinkler med en vinkelsensor under hver måling, hvis deres pålidelighed er lav.
  2. Træktest: kalibrering
    1. Tænd for strømbesparende af trækprøvekraftsensoren mindst 30 minutter før kalibrering.
    2. Hæng krafttransduceren lodret og juster med en selvnivellerende laser- eller vinkelsensor.
    3. Konfigurer træktestcomputeren, og tilslut kraftsensoren med computeren. Åbn ADA3-softwaren på træktestcomputeren, og tryk på Kalibreringskraftsensor.
    4. Fastgør kendte (kalibrerede) vægte (1-10 kg med intervaller på 1 kg) til sensoren, og registrer de digitale værdier.
    5. Tilpas en lineær regressionsligning for at bestemme forholdet mellem anvendt belastning og målt spænding ved at fortsætte i ADA3-softwaren.
    6. Gentag (3.2.1-3.2.5), hvis den rodmiddel-middel-kvadratiske fejl (RMSE) overstiger 0,13 N37.
  3. Udføre en træktest
    1. Tænd for strømforsyningen mindst 30 minutter før måling.
    2. Konfigurer træktestcomputeren, og tilslut kraftsensoren med computeren. Åbn ADA3-softwaren på træktestcomputeren, og tryk på Power-tabelmålinger.
    3. Placer kørestolsbrugerkombinationen på løbebåndet. Placer deltageren i en aktiv position og så standardiseret som muligt: fødder på fodstøtten, hænderne på skødet og ser lige ud (positionen skal afspejle positionen under fremdrift). Bed deltageren om at bevare den samme position under hele prøvningen.
    4. Mål forskydningen af vejecellen ved optagelseskraft uden reb fastgjort ved hjælp af ADA3-softwaren. Tryk på OK.
    5. Tilslut kørestolen til krafttransduceren med et let reb. Sørg for, at lastcelle og reb er vandret på linje med kørestolens baghjulsaksel.
    6. Accelerer bæltet til den ønskede hastighed, i dette tilfælde 1,11 m/s (4,1 km/t på displayet).
    7. Forøg løbebåndets hældning, vent, indtil løbebåndets position og kørestolsbrugerkombinationen er stabil, og registrer kraften og vinklen. Gentag for 10 stadig stejle vinkler (1,5-6% i 0,5% intervaller).
    8. Tilpas en lineær regression ved hjælp af vinklen og kraften ved hjælp af ADA3-softwaren ved at klikke på Næste. Beregn kraften i løbebåndets nulvinkel.
      BEMÆRK: Skæringspunktet for regressionsligningen kan ikke bruges, hvis løbebåndsvinsvinklen har en forskydning.
    9. Træktesten (3.3.3-3.3.8), hvis rmse for den lineære regressionslinje overstiger 0,5 N37.
  4. Indstilling af effekt på et løbebånd
    1. Beregn den ønskede effekt, og testhastigheden bestemmes.
      BEMÆRK: For den aktuelle protokol svarer dette til de resultater, der opnås i trin 2.7.
    2. Den krævede remvægt beregnes ved at trække prøvefriktionen (fra trin 3.3.8) fra målfriktionen (fra trin 2.7).
    3. Placer remskiven foran eller bag løbebåndet, og sørg for, at den er centreret. Fastgør remskiven til kørestolen og sørg for, at rebet er i niveau. Instruks deltageren om, at vægten i remskiven kan flytte kørestolen.
    4. Fastgør vægten (normalt mellem 0-1 kg) på remskivesystemet ved hjælp af en kurv med kendt lav masse og en karabinhage. Langsomt øge vægten, hvis det er nødvendigt, indtil den ønskede effekt er opnået.
      BEMÆRK: Alternativt kan du ændre effektoutputtet ved at ændre løbebåndets vinkel baseret på strømtabellen fra en træktest.

4. Ekstern effekt under ergometerbaseret test

  1. Tænd ergometeret på mindst 30 minutter før måling. Start den tilknyttede software på computeren.
  2. Tryk på deltagerwidgetten, og tryk derefter på Tilføj.... Giv deltageren et id, og indtast deltagerens kropsvægt. Tryk på OK.
  3. Tryk på kørestolsikonet i menuen Enhed. Udfyld kørestolsspecifikationerne i formularen. Tryk på OK.
    BEMÆRK: Kropsvægtvariablen er vigtig, fordi den vil påvirke simuleringen fra ergometeret.
  4. Tryk på protokolwidgetten. Opret en brugerdefineret protokol ved at vælge Tilføj.... Vælg Brugerdefineret protokol, og tryk på Næste. Giv protokollen et passende navn, og tryk på Opret.
  5. Vælg Faser, og klik på Tilføj fase og modstand. Indstil modstanden mod friktionskoefficienten, der opnås med kystprøvningen i afsnit 2. Indstil målhastigheden til 4 km/h, og tryk på OK (Figur 3).
  6. Konfigurer deltagerskærmen. Fjern alle widgets fra skærmen. Klik på Tilføj widget, og vælg widgetten For kørestolsretning, og træk den ind på skærmen (Figur 4).
  7. Juster kørestolen på rullerne ved hjælp af justeringssystemet. Fastgør kørestolen ved hjælp af firebæltesystemet. Kontroller, at hjulene ikke rører ved ergometeret og er korrekt justeret.
  8. Placer deltageren i en aktiv position og så standardiseret som muligt: fødder på fodstøtten, hænderne på skødet og ser lige ud (positionen skal afspejle positionen under fremdrift). Bed deltageren om at bevare den samme position under hele prøvningen.
  9. Kalibrer ergometeret med den tilhørende software ved at trykke på knappen Trådkors i menuen Enhed, og tryk på Start kalibrering.
    BEMÆRK: Scripts til analyse af ergometerdata findes i det supplerende materiale 5.

5. Interne skøn over effekt ved håndfælgens fremdrift i kørestol

  1. Tænd spirometeret i mindst 45 minutter før kalibreringer eller test.
  2. Kæl spirometeret i henhold til fabriksretningslinjerne ved hjælp af den tilhørende software, herunder kalibreringer for turbine, referencegas, rumluft og forsinkelse.
    BEMÆRK: Rumluft- og referencegaskalibreringer skal udføres inden hver prøvning.
    1. Udfør en turbinekalibrering.
      1. Tryk på Turbine i kalibreringsmenuen. Tilslut møllen med en optoelektronisk læser til spirometeret. Tilslut kalibreringssprøjten med et kendt volumen til turbinen.
      2. Når enheden er klar, udføre seks kontrollerede og komplette slag med stemplet. Tryk på ikonet Afslut.
    2. Udfør en referencegaskalibrering.
      1. Tryk på Referencegas i kalibreringsmenuen. Tilslut trykregulatoren til kalibreringscylinderen med en kendt koncentration af blandet gas.
        BEMÆRK: Cylinderen skal være åben, men trykregulatoren skal være lukket.
      2. Tilslut prøvetagningslinjen til prøvetagningsstikket på spirometeret, og lad den anden ende være afbrudt. Lad spirometeret skylle analysatorerne. Sørg for, at prøvetagningslinjen er langt fra udåndet gas.
      3. Når spirometeret er foranlediget, skal prøvetagningsledningens frie ende tilsluttes trykregulatoren på kalibreringscylinderen, og regulatoren åbnes. Afslut med exit-ikonet, når kalibreringen slutter.
    3. Udfør en luftkalibrering i rummet.
      1. Tilslut prøvetagningslinjen til prøvetagningsstikket på spirometeret, og lad den anden ende være fri. Afslut med exit-ikonet, når kalibreringen slutter.
    4. Udfør en forsinkelseskalibrering.
      1. Tilslut turbinen til den optoelektroniske læser, og tilslut prøvetagningsrøret. Sørg for, at begge er forbundet med spirometeret.
      2. Synkroniser vejrtrækningen med det akustiske signal. Dette kan udføres af operatøren.
        BEMÆRK: Denne procedure skal gentages, hver gang et prøvetagningsrør ændres. Rengør eller skift den maske, der bruges til denne procedure, før du giver den til deltageren.
      3. Afslut med exit-ikonet, når kalibreringen slutter.
  3. Sæt spirometermasken på deltageren. Juster elastikkerne på hovedhætten for at skabe en tæt forsegling rundt om motivets forside.
    BEMÆRK: Tilslut eventuelt en pulsmåler til spirometeret, og lad deltageren bære pulsbæltet.
  4. Fastgør spirometerets slange, så det ikke forstyrrer bevægelsen.
  5. Tryk på Test, og angiv derefter et nyt motiv på spirometerets display.
  6. For submaximal motion test vælge ånde-by-breath mode. Tryk på optageknappen på spirometeret for at begynde at optage.
    BEMÆRK: Der findes scripts til analyse af spirometerdata i det supplerende materiale 6.

6. Prøvningsprocedure

  1. Bed deltageren om at udføre 4 min motion i steady state med den ønskede hastighed (1,11 m/s).
    1. Bed deltageren om at bruge hastighedsfeedback til at blive (i gennemsnit) ved den ønskede hastighed.
      BEMÆRK: Hastigheden kan vises fra målehjulet eller iMU'erne fra deres respektive bærbare computere i overjordisk tilstand. De bærbare computere har krog-og-loop stropper, der giver mulighed for fiksering på benene.
    2. Bed deltageren om at blive (i gennemsnit) i midten af løbebåndet for løbebåndstilstanden.
    3. Bed deltageren om at se på hastigheden og overskriftenfeedback på ergometerskærmen i ergometertilstanden og holde den (i gennemsnit) inden for målområdet.
  2. Start et stopur og spirometeret (trin 5.6) på samme tid.
    BEMÆRK: Dette kan gøres uden en ekstern udløser, da tidsforskellen fra at trykke start er ubetydelig, mens du bruger ånde-by-breath spirometri.
  3. Efter 30 s skal kørestolens fremdrift startes.
    BEMÆRK: For løbebånd og ergometer betingelser dette indebærer at starte løbebånd eller ergometer. Når du bruger et målehjul (trin 2.4.1.8) eller IMU'er (trin 2.4.2.3), starter de også.
    1. Brug lap-knappen i overjordisk tilstand til at markere hjørnerne af sporet.
  4. Efter yderligere 4 minutter under testen, uden forudgående varsel, instruere deltageren til at stoppe skubbe kørestolen.
    BEMÆRK: I løbebåndtilstand er der brug for et par ekstra tryk, før bæltet stopper.

Representative Results

Ved hjælp af ovennævnte procedure blev effekt fastsat for 17 velkendte (to 30 min sessioner af praksis) raske deltagere med en overground frem-og-tilbage kyst-down test (gennemsnit af fem forsøg). Kystprofilen var karakteriseret med et målehjul i en glat hospitalsgang. Derefter blev deltagerne målt under overjord (25,0 x 9,0 m kredsløb), løbebånd (2,0 x 1,2 m) og ergometer kørestolfremdrift. Effektn i løbebåndet og ergometer modaliteterne blev matchet med overground betingelse ved hjælp af de protokoller, der er beskrevet i dette papir.

Effekt blev opnået fra samme målehjul i løbet af tre blokke af 4 min kørestol fremdrift efter en familiarization blok af samme længde. Kun det sidste minut af hver blok blev brugt til analyse, under forudsætning af steady-state fremdrift. For overground fremdrivningsdata blev kun de lange straights (25 m) brugt. Al databehandling (pre-)behandling blev udført i Python 3.7 (Python Software Foundation). ICC skøn og deres 95% tillid intervaller blev beregnet i R 3.3.4 (R Core Team), ved hjælp af en enkelt-rating, absolut-aftale, tilfældige effekter model.

Den gennemsnitlige kombinerede vægt af kørestolsbrugersystemet var 92,6 kg (± 8,3). Den gennemsnitlige forventede effekt fra kyst-down-testen var 9,7 W (± 1,6). Effektsom beregnet ud fra målehjulet var lavere for overjord 8,1 W (± 1,4), løbebånd 7,8 W (± 1,9) og ergometer 8,7 W (± 2,2) kørestolsfremdrift. Den gennemsnitlige forskel mellem måleffekt og målt effekt var henholdsvis -1,6 (± 1,6), -1,8 (± 1,4), -1,0 (± 1,0) W for overjord, løbebånd og ergometerfremdrift. Disse resultater fremgår også af tabel 1, figur 5og figur 6.

Effekt for overground fremdrift viste en dårlig til moderat (ICC: 0,38, CI: 0,00-0,73) aftale med målet output. I modsætning hertil viste løbebånd fremdrift dårlig-til-god (ICC: 0,45, CI: 0,00-0,79) aftale og ergometer fremdrift viste dårlig-til-fremragende (ICC: 0,77, CI: 0,11-0,93) aftale. Absolut fejl var negativt korreleret med effekt til fremdrift på ergometeret (r = -0,55, p = 0,02), men ikke for de to andre betingelser (overjord: r = 0,47, p = 0,06; løbebånd: r = 0,22, p = 0,40).

Aftalen mellem forholdene var dårlig til moderat (ICC: 0,49, CI: 0,20-0,74). Inden for modalitet (mellem de tre 4 min blokke) pålidelighed var god til fremragende for overground (ICC: 0,91, CI: 0,82-0,97) og løbebånd (ICC: 0,97, CI: 0,93-0,99) fremdrift og moderat til fremragende for ergometer fremdrift (ICC: 0,97, CI: 0,71-0,99). Ergometeret syntes at klare sig dårligere over tid, hvilket blev bekræftet af en gentagne foranstaltninger ANOVA (F(2, 32) = 64,7 , p < 0,01), men der var ingen tidseffekt for overjord (F(2, 32) = 0,9 , p = 0,418) og løbebånd (F(2, 32) = 0,9 , p = 0,402) fremdrift.

Figure 1
Figur 1: Strømbalance påføres manuel fremdrift i kørestolen. Pud: ekstern effekt (W); ME: grov mekanisk effektivitet (%); F: betyder modstand skraft; V: gennemsnitlig e-kysthastighed; A: arbejde pr push eller cyklus (J); fr: frekvens af tryk eller cyklusser (1/s) Pint: interne tab (W); Pluft: aerodynamisk modstand (W); Prulle: rullende friktion (W); Pinkl: tab som følge af hældning (W). Dette tal er genoptrykt fra van der Woude et al.20. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Løbebåndopsætning. Venstre: Remskive opsætning for at øge den eksterne effekt på et løbebånd under fremdrift. Højre: Træk testopsætningen for at måle friktionskræfterne under løbebåndskørestolfremdrift. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Vinduet Protokolindstillinger for kørestolsmåleren. Effekt kan indstilles ved at vælge en effekt og en målhastighed eller en rullende friktion og en målhastighed. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Tilbagemeldinger på kørestolsmåleren i form af et linjeplot. Venstre og højre rulle hastigheder er afbildet. Deltagerne bør forsøge at holde en stabil hastighed, mens de går i en lige linje (ved at holde on-screen linje vandret). Hastighedsdata udjævnes med et glidende vindue, der kan ændres i indstillingerne. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: Relative og absolutte forskelfordelinger mellem kyst-down friktion og målt effekt under overground (OG), løbebånd (TM), og ergometer (WE) kørestol fremdrift. Knurhår viser 1,5 x interkvartilområdet. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: Bland-Altman plot for kyst-down friktion og målt effekt under overground (venstre), løbebånd (i midten), og ergometer (højre) kørestol fremdrift. De mørkegrå punkterede linjer angiver det samlede gennemsnit for en kombination, og de røde stiplede linjer er de gennemsnitlige + 1,96 standardafvigelser. Klik her for at se en større version af denne figur.

Værdi tosidet (W)2 Forskel med mål Forskel med mål (%) Forskel med mål (abs) Aftale med mål-PO (ICC)3 Pålidelighed mellem blokke (ICC)3
MålPO1 9,68 (± 1,57) N.a N.a N.a. N.a N.a.
Overground 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)*
Løbebånd PO 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. Beregnet ud fra kyst-down friktion. 2. Bestemt med målehjul. 3. Tovejs, absolut aftale, faste raters med 95% konfidensintervaller. * p < 0,001.

Tabel 1: Sammenligning af indstillet effekt og faktisk effekt målt med et målehjul.

Faktorer Rullemodstand
Kropsmasse ↑ ↑
Kørestolsmasse ↑ ↑
Dæktryk ↓ ↑
Hjulstørrelse ↑ ↓
Hårdhedgulv ↓ ↑
Camber vinkel ↑ ?
Toe-in/out ↑ ↑↑
Castor shimmy ↑ ↑
Center for masse på baghjul ↓
Folderamme ↑
Vedligeholdelse ↓ ↑

Tabel 2: Faktorer, der påvirker rullefriktion og effekt under manuel fremdrift i kørestolen. Denne tabel genoptrykkes fra van der Woude et al.8.

Supplerende materiale 1. Klik her for at se denne fil (højreklik for at downloade).

Supplerende materiale 2. Klik her for at se denne fil (højreklik for at downloade).

Supplerende materiale 3. Klik her for at se denne fil (højreklik for at downloade).

Supplerende materiale 4. Klik her for at se denne fil (højreklik for at downloade).

Supplerende materiale 5. Klik her for at se denne fil (højreklik for at downloade).

Supplerende materiale 6. Klik her for at se denne fil (højreklik for at downloade).

Discussion

I de foregående afsnit blev der fremlagt en tilgængelig metode til bestemmelse og standardisering af effekt til forskellige laboratoriebaserede modaliteter. Derudover blev der foretaget en sammenligning mellem den indstillede effekt og den målte effekt under steady-state fremdrift. Mens systematisk fejl var til stede samt nogle variation, de præsenterede værktøjer er bedre end alternativet: ikke standardisering på alle. Disse resultater svarer til en anden undersøgelse , der rapporterede målt effekt og indstillede effekt50. Desuden var der en aftale mellem forholdene, der var ringe til moderate, hvilket tyder på, at der bør lægges ekstra vægt på undersøgelser ved hjælp af forskellige modaliteter. Som forventet præsenterede ergometerbetingelsen det nemmeste miljø at standardisere set fra operatørens perspektiv. Ergometeret klarede sig bedre i de høje friktionsindstillinger. Blokkene (3 x 4 min) inden for en modalitet viste god-til-fremragende og moderat til fremragende aftale. Interessant, ergometeret udført værre over tid, muligvis på grund af sensor drift. Derfor kan det være klogt at kalibrere ergometeret mellem hver blok. Bemærk, at disse resultater er for lav intensitet steady-state øvelse og kan variere for forskellige protokoller.

Mindre mekaniske eller ergonomiske ændringer i kombinationen af kørestolsbrugere kan have stor indflydelse på forsøgsresultater12,51. Materiel vedligeholdelse og fuld bevidsthed om køretøjets mekaniske principper er afgørende for resultaterne af ydeevnen og eksperimentets gyldighed. Køretøjets mekanik (f.eks. masse, hjulstørrelser, dæktype og tryk, justering) og pasform (f.eks. forstillingsstilling, massecenter, masse, frontalplan) af kørestolsbrugerkombination vil bestemme rullende og luftudtræk i kombination med miljøforhold. Massen og orienteringen af midten af massen vil påvirke rullende træk med hensyn til de større baghjul og de mindre hjul hjul foran. Tabel 2indeholder en oversigt over faktorer , der påvirker rullefriktionen . Desuden er kørestolen ofte individualiseret. Bortset fra interventionsbetingelserne (f.eks. køretøjsmekanik eller -grænseflade) ved hver prøvning skal kørestolsforholdene også være konstante, og køretøjets mekanik, herunder ramme, sæde og dæk, skal kontrolleres. Dækkene skal være på et fast tryk over test og blandt enkeltpersoner. Vigtige checkpoints52 er mulige friktionspunkter, baghjulsposition og potentielle ændringer ihjuljusteringen 36,53,54,55.

Overground test kræver også ambulant teknologi for hver af indikatorerne for kardiopulmonal stamme, kinematik, eller kinetik resultater. Dette kan opfyldes, men det praktiske i komplekse målinger er begrænset i et ikke-forskningsmiljø. Kyst-down test er specifikke for den enkelte kørestol-bruger kombination og rullende overflade. Men de er statiske, så de kan ikke fange alle de særlige kendetegn ved kørestol-bruger kombination56. De er særligt følsomme over for ændringer i midten af massen, hvilket kan forklare de små forskelle mellem kyst-down test og den målte overground effekt. Disse begrænsninger findes også i træktest og ergometerkalibrering, som også antager en statisk position af kørestolsbrugeren.

Træktesten måler de modsatrettede kræfter i rullende og interne træk af hver enkelt kørestolsbrugerkombination. Det er klart følsomme over for køretøjets mekanik af kørestolen, men også position og krop orientering af brugeren. En standardiseret procedure er afgørende20,36, hvor ved en konstant bæltehastighed, bruger-kørestol kombination er trukket over bæltet er forbundet til en endimensional kalibreret kraft transducer på rammen af løbebåndet i en række hældning vinkler(Figur 2). En løbebåndsadapter til vejeceller, der kan justeres til højden af kørestolens midterakse, er påkrævet. Brug lineær regressionsanalyse giver et statisk skøn over den gennemsnitlige trækkraft på løbebåndsbæltet ved nul hældning for en given kørestolsbrugerkombination, som giver den gennemsnitlige eksterne effekt med produktet af bæltehastighed og trækkraft. Træktesten er robust med hensyn til små forskelle i udførelsen af testen af forskellige operatører (f.eks. rebets position)37.

Selv om nogle gange antages en tilsyneladende simpel test, hver af de testelementer i træk test kræver forståelse af den underliggende teori og uddannelse på alle detaljerne i procedurerne8. Svarende til kyst-down test, denne test er særligt følsomme over for ændringer i midten af massen. Desuden adfærd og følsomhed af stammen gauge-baserede kraft transducers, deres konsekvente kalibrering (dvs. præcision kalibrering vægte, sekvens af montering)20,36,37, samt nogen af procedurerne i træk test, der er følsomme over for ændringer i hastighed eller hældning vinkel af løbebåndet alle skal overvejes. Det betyder, at løbebåndet selv skal kontrolleres og kalibreres samt37. Konsekvent bevidsthed om sådanne støjskabende fænomener skal spores og udføres i daglige eksperimenter.

Præcisionen af effektoutputbaserede simuleringer og deres resultater afhænger fuldt ud af standardisering, praksis og træning af dem, der udfører eksperimenterne. Mangfoldighed af løbebånd, ergometre, eller enhver anden elektronisk motordrevet enhed kan være et problem, som det fremgår af De Groot et al.51. Til gengæld for befolkningsbaserede data bør man være opmærksom på den potentielle rolle, som sådanne forskelle spiller på testresultaterne. I ethvert kørestolseksperiment skal der fremlægges en korrekt forklaring af testbetingelserne og åben præsentation af de faktiske værdier for hastighed, modstand og effekt for enhver undergruppe eller måletilstand.

I kørestolseksperimenter er det svært at slippe for, at testprøven er heterogenitet, når der fokuseres på de faktiske kørestolsbrugere. Blandt dem, mennesker med en rygmarvsskade er oftest genstand for forskning, fordi de har tendens til at have en stabil rygmarvslæsion for resten af deres liv. Læsionsniveau, fuldstændighed, køn, alder, talent og træningsstatus bestemmer heterogeniteten af sådanne studiegrupper57. En forøgelse af antallet af deltagere gennem samarbejde mellem flere centre er en vigtig måde at omgå dette på og øge eksperimenternes magt57, selv i de tidlige stadier af rehabilitering10. Dette papir er forhåbentlig et springbræt til en bred diskussion om kørestolseksperimenter i rehabilitering og adaptive sportssamfund, der forhåbentlig fører til internationalt samarbejde og videnudveksling gennem de eksisterende og nye netværk af forskere. Tilgængeligheden af tilstrækkelig testinfrastruktur giver mulighed for konsekvent overvågning og evaluering af fremskridt inden for klinisk rehabilitering, adaptive sportsgrene og videre.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Udarbejdelsen af dette manuskript blev støttet økonomisk af et tilskud fra Samenwerkingsverband Noord-Nederland (OPSNN0109) og blev medfinansieret af Økonomiministeriets opp-godtgørelse for økonomiske anliggender.

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

Medicin kørestole fremdriftsteknik motorik effektivitet ergonomi ergometri biomekaniske fænomener
Bestemmelse og styring af ekstern effekt under regelmæssig handrim kørestolfremdrift
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