Name: Kuvvet Platformu Kayıtlarını Kullanarak Biyomekanik Analiz için Yürüme Başlangıcının Postural Organizasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-26T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 21 s
Description: Öğrenin kuvvet platformu kayıtlarıyla yürüme başlangıcındaki postural organizasyonu ve anticipatory postural adjustments (APA) analizini. Bu yöntem, motor kontrol ve biyomekanik araştırmalarında yüksek hassasiyet sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar ANRT ve LADAPT'a teşekkür eder.

Yazarların birbiriyle çelişen çıkarları yoktur.

Bu makalenin amacı, akademisyenlere, klinisyenlere ve yükseköğretim öğrencilerine laboratuvarımızda yürüme başlatmanın (GI) biyomekanik organizasyonunu araştırmak için kullanılan yöntem ("küresel" yöntem) hakkında bilgi vermektir. Protokolün kritik adımları, yöntemin sınırlamaları, alternatif yöntem ve uygulamalar aşağıda tartışılmıştır.
Protokoldeki kritik bir adım, GI'nin zamanlama olaylarının (yani, APA başlangıcı, salıncak topuk ve ayak parmağı ve arka ayak kapalı) tespit edilmesidir. GI'n...

Ortograd duruş ve kararlı hal hareketi arasındaki geçici faz olan yürüme başlatma (GI), eşzamanlı tüm vücut itme ve stabilite gerektiren karmaşık bir motor görev sırasında postüral kontrolü araştırmak için literatürde klasik olarak kullanılan fonksiyonel bir görev ve deneysel bir paradigmadır1. Parkinson hastalığı2, inme3, ilerleyici supranükleer felç4 ve "daha üst düzey yürüme bozuklukları"5 gibi nörolojik rahatsızlıkları olan hastaların, yürümeyi başlatmakta zorluk çektikleri bilinmektedir, bu da onları düşme riskinin artmasına neden olur. Bu nedenle, hem temel hem de klinik bilimler için, yürüme başlangıcında oyunda olan postüral kontrol mekanizmaları hakkında fikir sahibi olmak, bilimsel bilgi edinmek ve yürüme ve denge bozukluklarının patofizyolojisini daha iyi anlamak ve bunları yeterli müdahalelerle düzeltebilmek için kavram ve yöntemler geliştirmek önemlidir.
Yürüme başlatmanın biyomekanik organizasyonu kavramı aşağıda açıklanmıştır ve bu organizasyonu araştırmak için tasarlanan klasik yöntem protokol bölümünde detaylandırılmıştır. GI, üç ardışık faza ayrılabilir: salıncak topuğundan önce tüm vücutta meydana gelen dinamik fenomene karşılık gelen "beklenen postüral ayarlamalar" (APA) fazı, "boşaltma" aşaması (salıncak topuğu ve ayak parmağı kapalı arasında) ve salıncak ayağının destek yüzeyine temas ettiği sırada sona eren "salıncak" aşaması. GI sürecinin bu klasik alt bölümü, Belenkii ve ark.6 ve diğerlerinin öncü çalışmalarından kaynaklanmaktadır7,8, gönüllü kolun dik duruşta yataya kaldırılması sırasında duruş ve hareket arasındaki koordinasyona odaklanmaktadır. Bu paradigmada, kol kaldırmaya doğrudan dahil olan vücut segmentleri "odak" zincirine karşılık gelirken, odak zincirinin proksimal kısmı ile destek yüzeyi arasında yer alan vücut segmentleri "postüral" zincir9'a karşılık gelir. Bu yazarlar, kolun kaldırılmasının sistematik olarak postüral zincirdeki dinamik ve elektromiyografik fenomenlerden önce geldiğini ve buna "beklenen postüral ayarlamalar" adını verdiklerini bildirmişlerdir. GI için, salıncak topuk (veya yazarlara bağlı olarak salıncak ayak parmağı) yürüyüş hareketi10'un başlangıcı olarak kabul edilir. Sonuç olarak, bu andan önce meydana gelen dinamik fenomenler APA'ya karşılık gelir ve salıncak uzuv, odak zinciri11'in bir bileşeni olarak kabul edilir. Bu ifade, herhangi bir motor eylemin bir odak ve postüral bir bileşen içermesi gerektiğine göre klasik hareket biyomekanik organizasyon anlayışı ile uyumludur12,13.
Biyomekanik bir bakış açısından, GI ile ilişkili APA, ağırlık merkezini ters yönde itmek için hareket eden basınç merkezinin geriye ve mediolateral (salıncak bacağı yan odaklı) bir yer değiştirmesi olarak kendini gösterir - ileri ve duruş bacağı tarafına doğru. Basınç deplasmanının beklenen geri merkezi ne kadar büyük olursa, ayak temasında ileri ağırlık merkezi hızı açısından motor performansı o kadar yüksekolur 10,14. Ek olarak, ağırlık merkezini duruş bacağı tarafına doğru iterek, APA, GI 1,15,16,17'nin salınım fazı sırasında mediolateral stabilitenin korunmasına katkıda bulunur. Mevcut literatür, stabilitenin bu beklenti kontrolündeki değişikliğin yaşlılarda önemli bir düşme kaynağı olduğunu vurgulamaktadır1. GI sırasındaki stabilite, literatürde, destek tabanı içindeki ağırlık merkezinin hem hızını hem de konumunu dikkate alan bir miktar olan "stabilite marjı"nın18 uyarlanmasıyla ölçülmüştür. APA'nın gelişimine ek olarak, ağırlık merkezinin ağırlık etkisi altında GI'nin salınım fazı sırasında ağırlık merkezinin düşmesinin, duruş bacağının triceps surae tarafından aktif olarak frenlendiği bildirilmiştir. Bu aktif frenleme, ayak temasından sonra denge bakımını kolaylaştırır ve destek yüzeyine düzgün bir ayak inişisağlar 4.
Bu makalenin amacı, akademisyenlere, klinisyenlere ve yükseköğretim öğrencilerine, GI'nin postüral organizasyonunu biyomekanik bir yaklaşımla araştırmak için laboratuvarımızda geliştirilen materyal ve yöntem hakkında bilgi vermektir. Bu "küresel" yöntem (aşağıda ayrıntılı olarak açıklanan nedenlerden dolayı "kinetik bir yönteme de asimile edilebilir) Brenière ve işbirlikçileri tarafından başlatılmıştır10,19. Hem ağırlık merkezinin ivmesini hem de basınç merkezinin anlık konumlarını hesaplamak için mekaniğin doğrudan prensibine dayanır. Bu noktaların her biri, harekete özgü küresel bir ifadedir.
Birincisi, hareketin amacı ile ilgili tüm vücut bölümlerinin hareketlerinin anlık ifadesidir (ağırlık merkezi; örneğin, GI sırasında vücudun ilerleme hızı); diğeri (baskı merkezi) bu amaca ulaşmak için gerekli destek koşullarının ifadesidir. Bu iki noktanın anlık konumları, yürüyüşün başlatılması için yerine getirilmesi gereken posturo-dinamik koşulları yansıtır. Kuvvet platformu bu model için uygun bir araçtır, çünkü hareket sırasında destek yüzeyinde hareket eden dış kuvvetlerin ve momentlerin doğrudan ölçülmesine izin verir. Aynı zamanda doğal hareketlerin gerçekleştirilmesine izin verir ve özel bir hazırlık gerektirmez.
Biyomekanik, (nöro)fizyolojik, psikolojik, çevresel ve bilişsel faktörler 1,20 dahil olmak üzere GI'nin postüral organizasyonunu etkileyen birçok faktörün olduğu bilinmektedir. Bu yazıda iki faktörün etkisi üzerinde durulmuştur - GI hızı ve zamansal basınç - ve sağlıklı genç erişkinlerde elde edilen tipik değerleri sunmaktadır.

<table><tbody><tr><td>Kuvvet platform(lar)ıAMTI</td><td></td><td></td> <td>Bir büyük [120 cm x 60 cm] veya iki küçük [60 cm x 40 cm] kuvvet platformu(lar)</td></tr><tr><td>Python veya Matlab</td><td>Python veya MathWorks</td><td></td><td>Deneysel değişkenlerin hesaplanması için programlama dili</td></tr><tr><td>Qualisys</td><td></td><td></td> <td>parça yönetimiKuvvet platformlarının senkronizasyonu, ham biyomekanik izlerin (3D kuvvetler ve momentler) kaydedilmesi ve çevrimiçi görselleştirilmesi için</td></tr> <tr><td>yazılımVisual3D</td><td>C-Motion Inc</td><td></td><td>Ham biyomekanik izlerin işlenmesi için yazılım (alçak geçiren filtreleme)</td></tr></tbody></table>

kuvvet platformu kayıtlarını kullanarak biyomekanik analiz için yürüme başlangıcının postural organizasyonu

Postural Organization of Gait Initiation for Biomechanical Analysis Using Force Platform Recordings

Ortograd duruş ve kararlı hal hareketi arasındaki geçici faz olan yürüme başlatma (GI), fonksiyonel bir görev ve literatürde klasik olarak vücut hareketi ve denge kontrolünün altında yatan temel postüral mekanizmalar hakkında fikir edinmek için kullanılan deneysel bir paradigmadır. GI'nin araştırılması, yaşlı ve nörolojik katılımcılarda (örneğin, Parkinson hastalığı olan hastalar) postüral bozuklukların fizyopatolojisinin daha iyi anlaşılmasına da katkıda bulunmuştur. Bu nedenle, özellikle düşmenin önlenmesi açısından önemli klinik etkileri olduğu kabul edilmektedir.
Bu yazıda akademisyenlere, klinisyenlere ve yükseköğretim öğrencilerine GI postüral organizasyonunu biyomekanik bir yaklaşımla araştırmak için geliştirilen materyal ve yöntem hakkında bilgi vermek amaçlanmıştır. Yöntem, ağırlık merkezi ve basınç merkezinin kinematiğini hesaplamak için kuvvet platformu kayıtlarına ve mekaniğin doğrudan prensibine dayanmaktadır. Bu iki sanal nokta arasındaki etkileşim, stabilite ve tüm vücut ilerlemesinin koşullarını belirlediği için bu yöntemde kilit bir unsurdur. Protokol, katılımcının başlangıçta dik bir duruşta hareketsiz durmasını ve en az 5 m'lik bir pistin sonuna kadar yürümeye başlamasını içerir.
GI hızının (yavaş, kendiliğinden, hızlı) ve zamansal basınç seviyesinin değiştirilmesi önerilir - yürüyüş, bir kalkış sinyalinin verilmesinden sonra (yüksek zamansal basınç seviyesi) veya katılımcı hazır hissettiğinde (düşük zamansal basınç seviyesi) mümkün olan en kısa sürede başlatılabilir. Bu yöntemle elde edilen biyomekanik parametreler (örneğin, beklenen postüral ayarlamaların süresi ve genliği, adım uzunluğu / genişliği, performans ve stabilite) tanımlanır ve hesaplama yöntemleri detaylandırılır. Ayrıca sağlıklı genç erişkinlerde elde edilen tipik değerler de sağlanmaktadır. Son olarak, yöntemin alternatif yönteme (hareket yakalama sistemi) göre kritik adımları, sınırlamaları ve önemi tartışılmaktadır.

Yürüme başlatma sırasında kuvvet platformundan elde edilen temsili biyomekanik zaman grafiklerinin tanımı Zamansal basınç seviyesi veya GI hızı talimatı ne olursa olsun, salıncak topuklu ayakkabı sistematik olarak APA'dan önce gelir. Bu APA, basınç merkezinin geriye ve salıncak bacak yan kayması ile karakterize edilebilir (Şekil 2). Bu beklenen basınç kayma merkezi, ağırlık merkezinin ters yönde (yani ileri ve duruş bacağı tarafına) hızlanmasını teşvik eder. Anteroposteri...

Bu yazıda yürüme başlangıcının postüral organizasyonunu araştırmak için geliştirilen materyal ve yöntem açıklanmaktadır. Yöntem, kuvvet platformu kayıtlarına ve ağırlık merkezini ve basınç merkezi kinematiğini hesaplamak için mekaniğin doğrudan prensibine dayanmaktadır.

Kuvvet Platformu Kayıtlarını Kullanarak Biyomekanik Analiz için Yürüme Başlangıcının Postural Organizasyonu

Gait initiation (GI), the transient phase between orthograde posture and steady-state locomotion, is a functional task and an experimental paradigm that ...

Bu yöntem, beklenen postüral ayarlama veya APA elde etmeyi mümkün kılar. APA, merkezi seviye sisteminin işleyişini yansıtır. Bu nedenle, APA, MOS ve BI'nin neye benzediği sorusunu eklemeyi mümkün kılar.Bu tekniğin temel avantajı hassasiyettir. Dahası, örneğin motor fiksasyonu olan hastalar için uyarlanma ve daha az yorucu olma ihtimaline sahip bir tekniktir. Bu tekniğin anlamı, tüm çalışan patolojilere genişletilebilir.Parkinson hastalığı için, özellikle ilginçtir, çünkü erken tanı koymak veya subklinik denge ve yürüme bozukluğunu tespit etmek için mekanik belirteci bulmaya yardımcı olabilir. Bu yöntem, koşmaya başlama veya basketbol veya beyzbol atışı gibi hareketsiz bir pozisyonda jestle yapılan spor gibi belirli sporlarda uygulanabilir. Bu yöntemi hiç uygulamamış bir kişinin de iyi performans gösterebileceğini düşünüyorum.Sadece titiz olmalısın. Başlamak için, katılımcılardan doğal dik duruşlarında bir kuvvet platformunda çıplak ayakla ve hareketsiz durmalarını isteyin. Kolları gevşek bir şekilde yanlarına asılı ve bakışları en az beş metre uzaklıktaki göz hizasındaki bir hedefe yönlendirilmişken.Katılımcının tercihli başlangıç bacağını, ilk duruştayken gözleri kapalıyken hafifçe sırtına doğru iterek ileriye doğru bir adım atmasını sağlayın. Katılımcılara, gerçekleştirecekleri görevlerin, tercih edilen bacakla ayakta durma duruşundan yürüyüşü başlatmak olduğunu açıklayın. Pistin sonuna kadar yürümeye devam etmek ve ardından sessizce ilk ayakta durma duruşuna geri dönmek.Yürüyüşün iki ardışık sinyali, bir hazırlık sinyali ve bir kalkış sinyalini takiben başlatılacağını açıklayın. Ardından hız ve zamansal basınç ile ilgili talimatları açıklayın. Kuvvet platformundan veri toplamayı tetikleyin ve katılımcılara ilk veya hazırlık sinyalini iletin.Onlara hareketsiz durmalarını ve bu ilk sinyalde yürüyüş başlangıcını beklemekten kaçınmalarını söyleyin. Katılımcıların görsel olarak hareketsiz olduklarından emin olun. Hareketsizliği, basınç yer değiştirmesinin antero-posterior veya medial lateral merkezinin zaman grafikleriyle çevrimiçi olarak kontrol edin.Ardından ikinci veya kalkış sinyalini iletin. Yürüme başlangıcına uygulanan zamansal basınç koşullarını değiştirin ve ardından yürüme başlatma hızının koşullarını değiştirin. Katılımcılara her deneysel koşulda bir dizi ardışık deneme yapmalarını ve yorgunluğun etkilerinden kaçınmak için ardışık koşullar arasında en az iki dakika geri bırakmalarını söyleyin.Her koşulda, katılımcıların kayıtlardan önce iki alıştırma denemesi yapmasına izin verin. Son olarak, katılımcı kuvvet platformundan ayrıldıktan sonra veri toplamayı durdurun. Yürüme başlatma sırasında kuvvet platformundan elde edilen biyomekanik zaman grafikleri ve seçilen uzaysal zamansal değişkenler burada gösterilmiştir.Yürüyüş, reaksiyon süresi durumunda hızlı bir şekilde başlatıldı. Burada ağırlık merkezinin ivmesi ve ağırlık merkezinin antero-posterior, medial lateral ve dikey yönler boyunca hızı tasvir edilmiştir. Basınç merkezinin antero-posterior ve medial lateral yönler boyunca yer değiştirmesi de bu şekilde tasvir edilmiştir.Medya lateral ve antero-posterior yönler boyunca beklenen postüral ayarlamaların başlangıcı veya APA, salıncak topuğunun kapanma zamanı, ayak parmağının sallanma zamanı, salıncak ayağının temas zamanı ve arka ayağın kapanma zamanı burada gösterilmiştir. Şekil ayrıca APA için zaman pencereleri, boşaltma aşaması ve yürüyüş başlatmanın salıncak aşaması gibi farklı zamansal değişkenlerin temsili değerlerini de göstermektedir. Ağırlık merkezinin antero-posterior hızı gibi farklı mekansal değişkenlerin temsili değerleri, ayak çıkışı ve ayak teması.Basınç deplasmanının maksimum beklenti merkezi, adım uzunluğu, adım genişliği, ağırlık merkezinin tepe noktası aşağı doğru ağırlık hızı ve salıncak ayağı temas süresindeki dikey ağırlık merkezi hızı burada gösterilmiştir. Ayağın meydana gelen en önemli kısmı, iyi bir taban çizgisine sahip olmak için katılımcının gözle görülür şekilde hareketsiz olmasını sağlamaktır. Bunun yanı sıra, katılımcının kayıttan önce sahip olması gereken iki resmileştirme yapması da önemlidir.Bu, pasajlar sırasında gerçekten daha iyi bir deneme yapmamızı sağlayacaktır. Böylece sabit çalışma sırasında veri eklemek için kinematik yöntem kullanılabilir. Bence bazı araştırmacıların ilgisini çekebilir ve bu tekniği mühendislikten klinik replikasyona kadar bu alanda nasıl kullanabileceklerini düşünebilirler.

postural-organization-gait-initiation-for-biomechanical-analysis

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Sinir-makine arayüzleri (UME), kullanıcının hareket modunu tanımlamak için geliştirilmiştir. Bu UME'ler potansiyel enerjili yapay bacakların sinir kontrolü için kullanışlıdır, ancak tam olarak kanıtlanmamıştır. Kolay uygulanması ve nöral kontrolünün geliştirilmesi güçlendirilmiş alt ekstremite protezleri için ve güvenli bir şekilde alt ekstremite amputasyon olan hastalarda sinirsel kontrollü yapay bacaklar değerlendirmek için bir laboratuar ortamında (2) deneysel bir kurulum ve protokol için...

Mühendisliği Platformu ve Nöral kontrollü Enerjili Transfemoral Protez Tasarım ve Değerlendirme Deneysel Protokol

Amaç Nordic Walking yürüyüş ve duruş analizi için veri toplama tekniklerinden optimal kullanımını kanıtlayacak oldu. İvme 6 Dakika Yürüme Testi gibi uzun süreli analizi (yani tekrarlanan döngüler) için istihdam edilmelidir ise üç boyutlu hareket yakalama, kısa süreli analizi (yani tek yürüyüş döngüsü) sırasında kullanılmalıdır.

Yaşlı Erişkinlerde Nordic Walking Gait Değerlendirilmesi ve Postür için uygun Hareket Yakalama Teknikleri kanıtlayıcı

Burada, basınç merkezini tüm vücut kütle merkezi mesafesine kullanarak oturarak ayakta durmak için yürüme sırasındaki önemli olaylarda konumsal stabiliteyi ölçmek için yeni bir protokol sunuyoruz. Bu, kuvvet platformundan ve üç boyutlu hareket yakalama teknolojisinden türetilmiştir. Paradigma güvenilirdir ve nörolojik olarak tehlikeye atılmış bireylerin değerlendirilmesi için kullanılabilir.

Sit-to-stand ve-yürüyüş% 120 Diz Boy dan: A Novel Yaklaşım Dinamik Postural Kontrol Independent Kurşun bacağın değerlendirilmesi için

Bu çalışma sırasında koşu ve çalışan yüksek topuklu orta alt ekstremite kinematik ve yere müdahale gücü (GRF) araştırıldı. Konularda deneyimli kullanıcıları ve deneyimsiz kullanıcıları gruplara ayrıldı. Üç boyutlu hareket analiz sistemi ile yapılandırılmış kuvvet platformu alt bacak eklem hareketleri ve GRF ele geçirdi.

Orta yüksek topuklu koşu ve çalıştırma sırasında alt ekstremite mekanik etkisi deneyimi değerlendirmek için altın standart yürüyüş analiz yöntemlerini kullanma

Bu çalışmada, rehabilitasyon kliniğinde gerçekleştirilmek üzere tasarlanmıştır, bir klinisyen dostu üç boyutlu yürüyüş analizi yöntemi gösterilir. Yöntem bir basitleştirilmiş ölçüm yöntemi ve sonuçlarının klinisyenler anlaşılmasını kolaylaştırmak için sezgisel rakamlar oluşur.

Yürüme bozukluğu değerlendirmek için üç boyutlu yürüyüş klinik yönelik analiz yöntemi

Burada sunulan bir protokol toplamak ve preklinik çalışmalar için kemirgenler dört ayaklı lokomotif üç boyutlu kinematik analiz etmektir.

Kemirgenler preklinik çalışmalar için 3D Kinematic yürüyüş analizi

Bu makale, insan postural kontrolü incelemek için deneysel/analitik bir çerçeve sunmaktadır. Protokol, ayakta deneyler yapmak, vücut kinematik ve kinetik sinyallerini ölçmek ve insan postural kontrolünün altında yatan mekanizmalar hakkında bilgi sağlamak için sonuçları analiz etmek için adım adım prosedürler sağlar.

İnsan Postural Kontrolünü İncelemek İçin Deneysel Yöntemler

Bu çalışma, farklı yürüme hızları altında planlanmamış yürüyüş sonlandırması sırasında alt ekstremitenin biyomekanik özelliklerini karşılaştırdı. Normal ve hızlı yürüme hızlarına sahip on beş denekten elde edilen alt ektremite kinematik ve kinetik veriler hareket analiz sistemi ve plantar basınç platformu kullanılarak toplanarak elde edilmiştir.

Farklı Yürüme Hızları Altında Planlanmamış Yürüyüş Sonlandırması ile İlişkili Alt Eksüda Biyomekanik Özellikleri

Kronik ayak bileği instabilitesi olan bireyler (CAI) postural kontrol eksikliği ve alt ekstremitelerin gecikmiş kas aktivasyonu sergiler. Yüzey elektromiyografisi ile birlikte bilgisayarlı dinamik postürografi, CAI'li bireylerde postural stabiliteyi korumak için kas aktivasyonu regülasyonu ile görsel, somatosensoriyel ve vestibüler sistemlerin koordinasyonuna ilişkin içgörüler sağlar.

Kronik Ayak Bileği İstikrarsızlığında Postural Kontrol ve Alt Ekstremite Kas Aktivasyonunun Değerlendirilmesi

Mevcut protokol, adım genişliği manipülasyonunun bir hareket yakalama sistemi kullanarak çalışan biyomekanik üzerindeki etkisini araştırmak için tasarlanmış bir deney düzeneğinin ana hatlarını çizmektedir. Amaç, ilgili veri kümelerini genişletmek ve değişen adım genişliklerinin insan alt ekstremitesinin kinematik zinciri üzerindeki etkilerini incelemektir.

Basamak genişliği manipülasyonunun koşu biyomekaniği üzerindeki etkisi

Bu protokol, Footscan basınç plakası kullanarak 45° yön değiştirme görevleri sırasında plantar basınç dağılımı, ayak dengesi ve ayak ekseni açısını niceliklendirmek için standartlaştırılmış bir yaklaşımı detaylandırır ve kontrollü yaklaşma hızında çift taraflı uzuv yükleme desenlerinin tekrarlanabilir değerlendirilmesini sağlar.

Yön Değişikliği (COD) hareketinin çift taraflı uzuvlarda plantar basınç ve ayak dengesi üzerindeki etkisi

Öğrenin kuvvet platformu kayıtlarıyla yürüme başlangıcındaki postural organizasyonu ve anticipatory postural adjustments (APA) analizini. Bu yöntem, motor kontrol ve biyomekanik araştırmalarında yüksek hassasiyet sağlar.

Kuvvet Platformu Kayıtlarını Kullanarak Biyomekanik Analiz için Yürüme Başlangıcının Postural Organizasyonu

Daha fazla video keşfet