JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

تم تطوير نهج تجريبي للحث على رحلات في مبتوري الأطراف السفلية. كان الهدف هو إنشاء رحلات غير متوقعة والحث على استجابات ذات مغزى للتعثر / التعافي. أكدت البيانات الحركية من أحد مبتوري الأطراف عبر الظنبوب أن مثل هذا النهج يثير بشكل فعال استجابات استعادة الرحلة التفاعلية.

Abstract

تعد إعادة التوازن بعد الرحلة أمرا صعبا بالنسبة لمبتوري الأطراف السفلية وغالبا ما يؤدي إلى السقوط. تعتمد فعالية إعادة التوازن بعد الرحلة على عوامل مثل مستوى البتر (عبر الظنبوب أو عبر الفخذ) أو الطرف المتعثر (الطرف الاصطناعي أو الصوت / الرصاص أو الزائد). يمكن أن يساعد فهم استجابات التعافي في تحديد استراتيجيات لتجنب السقوط في الرحلة وما هي وظيفة الاستجابة للرحلة التي يمكن تصميمها في طرف اصطناعي. تقدم هذه الدراسة نهجا تجريبيا للحث على رحلات غير متوقعة لدى الأفراد المصابين بالبتر. تم تشغيل التعثر يدويا عن طريق تنشيط جهاز كهرومغناطيسي لرفع سلك البولي بروبلين لعرقلة (إيقاف) الطرف المتأرجح أثناء مرحلة التأرجح المتوسطة. يضمن حزام الأمان المتصل بسكة السقف عدم اصطدام المشاركين بالأرض إذا فشلوا في إعادة التوازن بعد الرحلة (أي منع حدوث السقوط). أكمل أحد مبتوري الأطراف تجارب المشي المتكررة التي تم فيها إحداث رحلة حوالي 1 من أصل 15 مرة لتجنب توقعها. تم تحديد الحركية ثلاثية الأبعاد عبر هاتفين ذكيين (60 هرتز) باستخدام برنامج OpenCap ، مما يسلط الضوء على أن النهج التجريبي تسبب في استجابات تعثر / استرداد ذات مغزى تعتمد على الطرف الذي تعثر (الطرف الاصطناعي أو الصوت). تتجنب المنهجية المعروضة استخدام عقبة صلبة ، مما قد يقلل من خطر الإصابات ، وهي غير مكلفة وسهلة الإعداد. الأهم من ذلك أنه يسمح بتقديم رحلة بشكل غير متوقع خلال مرحلة منتصف التأرجح من المشي ، وبالتالي يوفر نهجا لتحديد استجابات استعادة الرحلات في العالم الحقيقي. عند تعثر الطرف السليم ، يمكن للمشاركين "فك التشابك" عن سلك التعثر (بعد الرحلة) عن طريق ثني الكاحل الأخمصي ، لكن مثل هذا الإجراء لم يكن ممكنا عند تعثر الطرف الاصطناعي.

Introduction

تشير التقديرات إلى أن 57.7 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعانون من بتر الأطراف ، منهم ~ 65٪ يحدث في الأطرافالسفلية 1. قد ينجم بتر الأطراف السفلية عن عدة عوامل (على سبيل المثال ، الأحداث الرضحية الحادة ، وتطور المرض ، والمضاعفات الصحية ، والجراحة المنقذة للحياة ، والتشوه الخلقي). وقد ارتبط بارتفاع معدلات الوفيات والمراضة لأولئك الذين يعانون من ظروف صحية سيئة2. بالإضافة إلى ذلك ، تعد إعادة تثبيت الحركة بعد البتر أمرا بالغ الأهمية لاستعادة المعيشة المستقلة ونوعية الحياة وهي واحدة من أهم التحديات التي تواجه مستخدمي الأطرافالاصطناعية 3.

بعد البتر ، تكون قيود الحركة مصحوبة بانخفاض نطاق الحركة4 ، وانخفاض القوة5 ، وانخفاض الثقة في التوازن6 ، ويمكن أن يؤدي إلى تنكس ملحوظ في المفصل في الطرف غير المبتور7. توصف هذه التغييرات بأنها عوامل خطر السقوط ذات الصلة8. في الواقع ، من المرجح أن يسقط مستخدمو الأطراف الاصطناعية للأطراف السفلية ضعف مقارنة بعامة السكان9. حوالي 40٪ و 80٪ من الأشخاص الذين يعانون من بتر عبر الظنبوب وعبر الفخذ يسقطون مرة واحدة على الأقل في السنة 9,10. تحدث السقوط في أغلب الأحيان أثناء المشي11،12 ، ومبتوري الأطراف الذين لديهم قدرة محدودة على المشي (معدلة للتعرض) هم أكثر عرضة للسقوط بست مرات وثماني مرات أكثر عرضة للإصابة11. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مستخدم الطرف الاصطناعي السفلي الذي تعرض للسقوط في العام الماضي لديه احتمال بنسبة 13٪ للسقوط مرة أخرى. يرتفع الاحتمال إلى 28٪ إذا تعرضوا لهبوطين في الأشهر الستة الماضية13. وبالتالي ، فإن السقوط يمثل مشكلة مقلقة لمبتوري الأطراف السفلية.

التعثر أثناء المشي هو عامل رئيسي للسقوط لدى مستخدمي الأطراف الاصطناعية. أثناء الرحلة ، هناك انقطاع مفاجئ للطرف المتأرجح (على سبيل المثال ، ناتج عن عقبة أو تضاريس غير مستوية) ، مما يجعل الجسم يدور للأمام بسرعة على الطرف الداعم ويسبب دفعا كبيرا للأمام14،15. قد يكون الحفاظ على / استعادة التوازن بعد التعثر لمستخدمي الأطراف الاصطناعية أكثر صعوبة بسبب عدم وجود مفاصل الكاحل أو الركبة ، والعضلات المرتبطة بها ، وانخفاض ردود الفعل الحسية. قد تتوج الاستجابة غير الفعالة للتعثر في أن تصبح سقوطا ، مما قد يكون له عواقب جسدية ونفسية واجتماعيةكبيرة 16.

ركزت العديد من الدراسات على وصف استراتيجيات التعافي من التعثر للبالغين الأصحاء وكبار السن17،18،19،20 من خلال تحفيز رحلة في سيناريو يتحكم فيه المختبر. تم تطبيق عدة طرق لإحداث اضطراب لتوليد رحلة. هناك العديد من الطرق لفرض اضطراب في الرحلة ، بما في ذلك إعاقة الجزء السفلي من الأطراف أثناء مرحلة التأرجح باستخدام حبل متصل بالكاحل21 أو استخدام عوائق موضوعة بشكل غير متوقع أمام شخص يمشي على جهاز المشي20،22. بالإضافة إلى ذلك ، طبقت بعض الدراسات تغييرات مفاجئة في سرعة جهاز المشي لاضطراب التوازن الديناميكي (أي الحث على التعثر)23. أخيرا ، استخدم آخرون أجساما صلبة يتم وضعهايدويا 18،24،25 أو22،26 تلقائيا في طريق الطرف المتأرجح لإحداث حدث رحلة أثناء المشي فوق الأرض.

على الرغم من التطبيق الناجح لمثل هذه الاستراتيجيات في كبار السن ، إلا أن عددا قليلا فقط من الدراسات قد أدت إلى رحلة في مبتوري الأطراف السفلية ، مع عدد أقل لا يزال يشمل أولئك الذين يعانون من بتر المستوى عبر الفخذ21،25،26. على سبيل المثال ، تعثر كرينشو وزملاؤه في TFA أثناء المشي فوق الأرض باستخدام عائق صلب مخفي تم تنشيطه يدويا ليظهر من الأرض. ومع ذلك ، فإن مثل هذه الطريقة لإدخال عقبة تتطلب من الناحية الفنية وبالتالي قد تكون مكلفة لإعادة إنتاجها. قام شيروتا وزملاؤه برحلة في TFA بينما كان المشاركون يسيرون على جهاز المشي باستخدام حبل متصل بالكاحل. على الرغم من حدوث رحلة ، إلا أن استخدام الحبل قد يكون قد حد من التجربة لأنه من المحتمل أن يمنع المشاركين من المشي بشكل طبيعي21. في الآونة الأخيرة ، تعثر إيفلد وزملاؤه في TFA عن طريق وضع كتل فولاذية على حزام ناقل جهاز المشي باستخدام خوارزمية استهداف متكاملة للسماح للأجسام بإحداث اضطراب في مراحل مختلفة من مرحلة التأرجح (التأرجح المبكر ، المتوسط ، المتأخر)26. ومع ذلك ، قد لا تعيد البروتوكولات القائمة على جهاز المشي إنتاج الظروف بشكل كامل أثناء المشي فوق الأرض27. كما أن استخدام بروتوكول قائم على جهاز المشي ليس مثاليا عند التحقيق في TTA أو TFA الذين يستخدمون أجهزة القدم والكاحل أو الركبة التي يتم التحكم فيها بواسطة المعالجات الدقيقة لأن المستشعرات التلقائية المستخدمة في هذه الأجهزة معدة للمشي على سطح صلب / ثابت. وبالتالي ، عند المشي على سطح غير ثابت ، قد تؤدي هذه المستشعرات إلى تشغيل الأسطوانات الهيدروليكية للجهاز "للضبط الذاتي" لمقاوماتها إلى مستوى غير صحيح.

في الدراسات السابقة التي تسببت في رحلة أثناء المشي فوق الأرض ، كان اضطراب الرحلة ناتجا عن ملامسة الطرف الرئيسي لعقبة صلبة ظهرت أمامهم. ومع ذلك ، فإن استخدام مثل هذه الأشياء الصلبة قد يتسبب في إصابات في القدم بسبب قوى التأثير25. نصف هنا نهجا تجريبيا لتعثر الطرف المتأرجح الذي يتجنب مشكلة اصطدام القدم بشيء صلب. تتكون آلية التعثر من نظام كهرومغناطيسي يتحكم في إطلاق لوحة متحركة تعمل بنابض. عندما يتم إلغاء تنشيط الجهاز الكهرومغناطيسي ، يتم سحب اللوحة التي تعمل بنابض الموضوعة على جانب واحد من الممشى لأعلى ، مما يؤدي إلى رفع سلك بولي بروبلين (قطر 4 مم) بشكل عمودي على اتجاه المشي. يتم تثبيت السلك على الجانب الآخر من الممشى ويتم رفعه إلى ارتفاع 0.1 متر. يتم وضع الأسلاك الوهمية (من 3 إلى 4 ، متباعدة على الأقل 1 متر) عبر الممشى بحيث لا يتمكن المشاركون من تخمين السلك الذي قد يسبب الاضطراب. يقوم المجرب يدويا بإلغاء تنشيط الجهاز الكهرومغناطيسي مع وضع الطرف المقابل على الأرض ، قبل السلك قليلا ، بعد حدوث إصبع القدم للطرف المتأرجح. لذلك ، عندما يتم رفع السلك ، يتم التقاط الجزء المتأرجح باستمرار خلال مرحلة منتصفالتأرجح 28. تم اختيار مرحلة منتصف التأرجح لأن السرعة الأفقية للقدم المتأرجحة في هذه المرحلة قريبة من الحد الأقصى (~ 3 أضعاف سرعة CoM للأمام) وتكون عند الحد الأدنى من خلوصها فوق الأرض ، وبالتالي فهي الفترة التي تحدث فيها معظم الرحلات في ظروف العالم الحقيقي. ارتفاع السلك (أي 0.1 متر) كاف للسماح للقدم أن يتم الإمساك بها باستمرار (في منطقة أربطة الأحذية تقريبا). تهدف الدراسة إلى تحديد ما إذا كان البروتوكول المقترح يمكن أن يخلق اضطرابا في الرحلة ويحث على استجابات تعافي ذات مغزى / واقعية. تم تحليل TTA فقط في البروتوكول الحالي ، حيث تمثل عمليات البتر ذات المستوى الأعلى الحالات الأكثر تعقيدا وتقدم معدلات سقوط أعلى.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

وافقت لجنة الأخلاقيات بالجامعة على الإجراءات ، ووقع المشارك على نموذج موافقة مستنيرة قبل المشاركة.

1. المشارك

ملاحظة: تمت دعوة أحد مبتوري الأطراف عبر الظنبوب (TTA) الذي يحضر مركزا محليا لإعادة تأهيل مبتوري الأطراف ووافق على المشاركة في الدراسة. كان المشارك قادرا على المشي بشكل مستقل. كانت معايير الاستبعاد هي الحالات السريرية بخلاف بترها التي يمكن أن تؤثر على التوازن والحركة (مثل الاضطرابات العصبية أو العظام أو الروماتيزمية). ألم مستمر أو ألم وهمي أو تقرحات ضغط على الطرف الاصطناعي ، وصعوبات في فهم الأوامر البسيطة (أي أقل من 24 نقطة في فحص الحالة العقليةالمصغرة 29). بالإضافة إلى ذلك ، كان لدى المشارك أكثر من ست سنوات من الخبرة مع الطرف الاصطناعي الحالي.

  1. تفاصيل الأطراف الاصطناعية
    1. اطلب تفاصيل الأطراف الاصطناعية من TTA. لاحظ تجربة TTA مع الطرف الاصطناعي. تأكد من أن المشارك لديه قدرة عالية على المشي باستخدام الطرف الاصطناعي.
      ملاحظة: استخدمت TTA طرفا اصطناعيا ومقبس شفط من السيليكون (بطانة من السيليكون بخمس حلقات مانعة للتسرب) وقدم من ألياف الكربون (جدول المواد). كانت الخبرة مع الطرف الاصطناعي الحالي ست سنوات. كان البتر بسبب الصدمة ، وتم تصنيف المشارك على أنه المستوى K4 وفقا للتصنيف الوظيفي Medicare30. وفقا للتصنيف الوظيفي الموحد ، كان لدى المشارك قدرة عالية على المشي باستخدام الطرف الاصطناعي وكان يعتبر شابا بالغا نشطا31.

2. الإجراءات التجريبية

  1. تصميم نظام للحث على الرحلات.
    1. قم ببناء جهاز مخصص يتم فيه تحرير زنبرك إلكترونيا لرفع سلك بولي بروبلين (قطره 4 مم وكتلة ضئيلة) يلتقط الطرف الخلفي (الصوت أو الطرف الاصطناعي) أثناء مرحلة منتصف التأرجح.
    2. قم بتوصيل النظام بصندوق خشبي يسمح بتدوير رافعة (حوالي 10 سم) لأعلى حول محور ثابت. قم بتوصيل سلك البولي بروبلين بنهاية الرافعة (بعيدا عن المحور). قم بتثبيت زنبرك يسحب الرافعة لرفع سلك البولي بروبلين حوالي 10 سم من الأرض.
      ملاحظة: يوضح الفيديو 1 نظام الزناد وكيف تم وضع السلك للتسبب في الرحلة (الشكل التكميلي 1 والشكل التكميلي 2).
  2. نظام تسخير الأمان
    ملاحظة: يتطلب الحث على رحلة أثناء المشي للمشارك اتخاذ تدابير السلامة.
    1. تأكد من أن المشارك يرتدي حزاما لكامل الجسم متصلا عبر حبل بوليستر بسكة علوية.
    2. اضبط طول حبل الأمان وفقا لمكانة المشارك.
      ملاحظة: يتم توصيل حبل الأمان (قطره 11 مم) بجهاز رباعي العجلات مصمم خصيصا يجلس داخل السكة العلوية (حوالي 2 متر فوق رأس المشارك). يمنع ضبط حبل الأمان وفقا لمكانة المشارك أي جزء من جسمه (باستثناء أقدامه) من لمس الأرض في حالة فشله في استعادة التوازن بعد اضطراب الرحلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طول السكة العلوية (8 أمتار) كاف لضمان أن المشي للمشاركين غير مرهق (انظر الشكل التكميلي 3).
  3. الإجراءات التجريبية
    1. وفقا للتعليمات الموحدة التالية ، اطلب من المشارك السير عبر المختبر بسرعته المعتادة والتطلع إلى الأمام كما يفعل المشارك عادة: "يجب أن تمشي إلى نهاية الممشى بالسرعة التي تناسبك كما لو كنت تمشي في شارع مسطح مألوف وتتطلع إلى الأمام كما تفعل عادة".
    2. اضبط نقطة البداية للمشارك للتأكد من وضع الطرف المقابل (غير المعثر) على الأرض قبل سلك البولي بروبلين قليلا ، الذي يتم وضعه على بعد 4 أمتار تقريبا من موضع البداية. لذلك ، يمكن للمشارك اتخاذ 4-5 خطوات بالسرعة المعتادة قبل تطبيق اضطراب الرحلة.
      1. يطلب من المشارك إكمال كتلتين من المشي. دع المشارك يقوم بما يصل إلى 15 مشيا في كل كتلة مع تطبيق اضطراب التعثر / التعثر بين التكرار5 و 15 (يتم تحديده عشوائيا).
      2. بعد اضطراب الرحلة ، لا تدع المشارك يقوم بأي تكرار آخر.
      3. كرر نفس الإجراءات في الكتلة الثانية ، والتي تستخدم لرحلة الطرف المقابل للطرف الذي تعثر في الكتلة الأولى.
        ملاحظة: يتم تعيين الترتيب الذي يتم به إعاقة الأطراف بشكل عشوائي.
      4. قبل البدء في اختبارات المشي ، أبلغ المشارك أنه قد يحدث بعض الاضطرابات ، لكن لا تقدم أي معلومات محددة بخصوص إمكانية التعثر. بدلا من ذلك ، أخبر المشارك بإمكانية فقدان التوازن في مرحلة ما.
      5. اطلب من المشارك التعافي على أفضل وجه ممكن إذا تم تطبيق أي اضطراب في التوازن ، وإذا أمكن ، الاستمرار في المشي حتى نهاية الممشى.
    3. قم بتشغيل النظام فقط عندما يتم وضع قدم الطرف المقابل (غير المتعثر) بشكل صحيح على الأرض (أي قبل السلك قليلا). لا تقم بتنشيط النظام إذا كان المشارك يخطو قبل السلك أو على السلك أو إذا كانت القدم متقدمة جدا على السلك. تسمح هذه الإجراءات بتطبيق اضطراب الرحلة باستمرار خلال مرحلة منتصف التأرجح ، مما يقلل من فرص التجارب الخاطئة.
  4. تقييم ما إذا كان النظام يمكنه إحداث استجابات استرداد ذات مغزى.
    ملاحظة: هدفت الدراسة إلى تطوير نهج تجريبي لإحداث اضطرابات غير متوقعة في البتوري الأطراف السفلية. على الرغم من أن هذا النهج يسبب رحلات غير متوقعة ، إلا أن استخدام الأسلاك الوهمية وبيئة المختبر لا يسمح للمرء بافتراض أن جميع الرحلات ستكون غير متوقعة تماما. تم جمع البيانات الحركية ثلاثية الأبعاد من TTA واحد وتحليلها لتحديد ما إذا كان البروتوكول يمكن أن يخلق رحلات غير متوقعة وبالتالي يحفز استجابات تعثر / استرداد ذات مغزى.
    1. الحصول على البيانات
      1. ضع هاتفين ذكيين على بعد 5 أمتار من مكان حدوث الرحلة يستخدمان لتسجيل كل تجربة للمشي. اضبط الهواتف الذكية في مواجهة خط تقدم المشي بزاوية 30درجة تقريبا.
      2. قم بمزامنة كلا الهاتفين الذكيين ، وأخذ العينات بسرعة 60 هرتز ، باستخدام برنامج OneCap. يقوم برنامج OneCap بمزامنة الهواتف من خلال توفير رمز تقرأه الهواتف الذكية. بعد ذلك ، يتم تخزين الصور تلقائيا على الكمبيوتر ونقلها لتتم معالجتها عن بعد. يشار البرنامج إلى النقل وإعادة البناء الناجحة.
        ملاحظة: يتعرف هذا البرنامج تلقائيا على أجزاء الأطراف وتتبعها بدون علامات مادية وتقوم خوارزميات الكشف عن الوضعيات بتحويل الصور لتقدير مراكز المفاصل وتوفير تحليل حركي دقيق نسبيا. بعد معالجتها ، يمكن تحليل الملفات باستخدام برنامج OpenSim.
      3. بعد ذلك ، قم بمعالجة الصور ونقلها إلى برنامج OpenSim (الإصدار 4.4) لإجراء جميع التحليلات الحركية.
        ملاحظة: يعد النظام غير المميز مفيدا ، حيث أظهر الاختبار التجريبي أن سلك التعثر يزيح بعض العلامات المادية (خاصة تلك الموضوعة على القدم). وهناك مناقشة بشأن المزايا النسبية للاستيلاء على البيانات ومعالجتها تتجاوز نطاق البروتوكول الحالي. يجب على القارئ الرجوع إلى عمل أولريش وزملاؤه32 لمزيد من المعلومات.
    2. معالجة البيانات وتحليلها
      ملاحظة: OpenSim عبارة عن حزمة برامج متاحة مجانا تمكن المرء من بناء وتبادل وتحليل نماذج الكمبيوتر للنظام العضلي الهيكلي والمحاكاة الديناميكية للحركة. يمكن الحصول على مزيد من التفاصيل على الموقع التالي: https://simtk.org/projects/opensim/.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

كان من المفترض أن نظام حزام الأمان لا يسبب أي تدخل في المشي وأثبت فعاليته في منع السقوط عندما تكون استراتيجيات استعادة الرحلة غير ناجحة. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن أي إصابات (مثل سحجات الجلد والكدمات). لم تعتبر الضوضاء الناتجة عن إطلاق الزنبرك عاملا متدخلا لأن ا?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

على الرغم من أن البروتوكول الحالي يجلب نتائج أولية لتجربة مصممة لوصف بروتوكول رحلة مطبق على مبتورة عبر الظنبوب ، إلا أن مثل هذا النهج يمكن أيضا تطبيقه بأمان على مبتوري الأطراف الآخرين ، على سبيل المثال ، مبتوري الأطراف عبر الفخذ ، الذين من المحتمل أن يواجهوا صعوبات أكبر ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

كشف جميع المؤلفين عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

تم تنفيذ العمل الحالي بدعم من تنسيق تحسين موظفي التعليم العالي - البرازيل (CAPES) - رمز التمويل 001

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Electromagnetic platesIntelbrashttps://www.intelbras.com/en/set-of-supports-with-electro-magnetic-lock-fe-150-kt-741-prataTwo electromagnetic plates (a fixed and a movable)
Full body safety harnessGenericN/ASafety rope 11 mm attached on a rail running 2 m above the head of the participants
Impact GoggleGenericN/AOne goggles with lower and side end closures
Insulator tape3Mhttps://www.3m.com/3M/en_US/p/c/tapes/electrical/ptfe/Used to obstruct vision at the lower and side edges of goggles
Open Pose OpenPosehttps://github.com/CMU-Perceptual-Computing-Lab/openposeOpen Pose is a open Software to movement analysis https://github.com/CMU-Perceptual-Computing-Lab/openpose
Open SimOpenSim https://simtk.org/projects/opensim/OpenSim is a softwware to analyse several movement parameters https://simtk.org/projects/opensim/
Polypropilene WireGenericN/A4 mm diameter 
Triger systemGenericN/AThe trigger system was home-made device, formed by a spring that pulls a lever that raises the wire approximately 10cm above the ground level
Video cameraApplehttps://apple.comThe video cameras of two smartphones (apple model 8 and 11) were used.

References

  1. McDonald, C. L., Westcott-McCoy, S., Weaver, M. R., Haagsma, J., Kartin, D. Global prevalence of traumatic non-fatal limb amputation.Prosthetics and Orthotics International. 45 (2), 105-114 (2021).
  2. Rosen, N., Gigi, R., Haim, A., Salai, M., Chechik, O. Mortality and reoperations following lower limb amputations. The Israel Medical Association Journal. 16 (2), 83-87 (2014).
  3. Fortington, L. V., Rommers, G. M., Geertzen, J. H. B., Postema, K., Dijkstra, P. U. Mobility in elderly people with a lower limb amputation: A systematic Review. Journal of American Medical Directors Association. 13 (4), 319-325 (2012).
  4. Jarvis, H. L., Reeves, N. D., Twiste, M., Phillip, R. D., Etherington, J., Bennett, A. N. Can high-functioning amputees with state-of-the-art prosthetics walk normally? A kinematic and dynamic study of 40 individuals. Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. 64 (1), 101395(2021).
  5. Hewson, A., Dent, S., Sawers, A. Strength deficits in lower limb prosthesis users: A scoping review. Prosthetics and Orthotics International. 44 (5), 323-340 (2020).
  6. Miller, W. C., Speechley, M., Deathe, A. B. Balance confidence among people with lower-limb amputations. Physical Therapy. 82 (9), 856-865 (2002).
  7. Kaufman, K. R., Frittoli, S., Frigo, C. A. Gait asymmetry of transfemoral amputees using mechanical and microprocessor-controlled prosthetic knees. Clinical Biomechanics. 27 (5), 460-465 (2012).
  8. Vanicek, N., Strike, S., McNaughton, L., Polman, R. Gait patterns in transtibial amputee fallers vs. non-fallers: Biomechanical differences during level walking. Gait & Posture. 29 (3), 415-420 (2009).
  9. Hunter, S., Batchelor, F., Hill, K., Hill, A. -M., Mackintosh, S., Payne, M. Risk factors for falls in people with a lower limb amputation: A systematic review. PM & R: The Journal of Injury, Function, and Rehabilitation. 9 (2), 170-180 (2017).
  10. Kulkarni, J., Toole, C., Hirons, R., Wright, S., Morris, J. Falls in patients with lower limb amputations: Prevalence and contributing factors. Physiotherapy. 82 (2), 130-136 (1996).
  11. Chihuri, S., Youdan, G., Wong, C. Quantifying the risk of falls and injuries for amputees beyond annual fall rates- A longitudinal cohort analysis based on person-step exposure over time. Preventive Medicine Reports. 24, 101626(2021).
  12. Pirker, W., Katzenschlager, R. Gait disorders in adults and the elderly: A clinical guide. Wiener Klinische Wochenschrift. 129 (3-4), 81-95 (2017).
  13. Tobaigy, M., Hafner, B. J., Sawers, A. Recalled number of falls in the past year-combined with perceived mobility-predicts the incidence of future falls in unilateral lower limb prosthesis users. Physical Therapy. 102 (2), 267(2022).
  14. Barrett, R. S., Mills, P. M., Begg, R. K. A systematic review of the effect of ageing and falls history on minimum foot clearance characteristics during level walking. Gait & Posture. 32 (4), 429-435 (2010).
  15. Rosenblatt, N. J., Bauer, A., Grabiner, M. D. Relating minimum toe clearance to prospective, self-reported, trip-related stumbles in the community. Prosthetics and Orthotics International. 41 (4), 387-392 (2017).
  16. Shirota, C., Simon, A. M., Rouse, E. J., Kuiken, T. A. The effect of perturbation onset timing and length on tripping recovery strategies. 2011Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , Boston, MA, USA. 7833-7836 (2011).
  17. Pijnappels, M., Bobbert, M. F., Van Dieën, J. H. Contribution of the support limb in control of angular momentum after tripping. Journal of Biomechanics. 37 (12), 1811-1818 (2004).
  18. Pijnappels, M., Reeves, N. D., Maganaris, C. N., van Dieën, J. H. Tripping without falling; lower limb strength, a limitation for balance recovery and a target for training in the elderly. Journal of Electromyography and Kinesiology. 18 (2), 188-196 (2008).
  19. Forner-Cordero, A., Van Der Helm, F. C. T., Koopman, H. F. J. M., Duysens, J. Recovery response latencies to tripping perturbations during gait decrease with practice. 2015 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , Milan, Italy. 6748-6751 (2015).
  20. Sessoms, P. H., et al. Method for evoking a trip-like response using a treadmill-based perturbation during locomotion. Journal of Biomechanics. 47 (1), 277-280 (2014).
  21. Shirota, C., Simon, A. M., Kuiken, T. A. Recovery strategy identification throughout swing phase using kinematic data from the tripped leg. 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 6199-6202 (2014).
  22. King, S. T., Eveld, M. E., Martínez, A., Zelik, K. E., Goldfarb, M. A novel system for introducing precisely-controlled, unanticipated gait perturbations for the study of stumble recovery. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 16 (1), 69(2019).
  23. Lee, B. C., Martin, B. J., Thrasher, T. A., Layne, C. S. The effect of vibrotactile cuing on recovery strategies from a treadmill-induced trip. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 25 (3), 235-243 (2017).
  24. Schillings, A. M., Mulder, T., Duysens, J. Stumbling over obstacles in older adults compared to young adults. Journal of Neurophysiology. 94 (2), 1158-1168 (2005).
  25. Crenshaw, J. R., Kaufman, K. R., Grabiner, M. D. Trip recoveries of people with unilateral, transfemoral or knee disarticulation amputations: Initial findings. Gait & Posture. 38 (3), 534-536 (2013).
  26. Eveld, M. E., King, S. T., Zelik, K. E., Goldfarb, M. Factors leading to falls in transfemoral prosthesis users: a case series of sound-side stumble recovery responses. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 19, 101(2022).
  27. Plotnik, M., et al. Self-selected gait speed - Over ground versus self-paced treadmill walking, a solution for a paradox. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 12, 20(2015).
  28. Bohrer, R. C. D., Lodovico, A., Duysens, J., Rodacki, A. L. F. Multifactorial assessment of older adults able and unable to recover balance during a laboratory-induced trip. Current Aging Science. 15 (2), 172-179 (2022).
  29. Brucki, S. M. D., Nitrin, R., Caramelli, P., Bertolucci, P. H. F., Okamoto, I. H. Suggestions for utilization of the mini-mental state examination in Brazil. Arquivos de Neuropsiquiatria. 61, 777-781 (2003).
  30. Dillon, M. P., Major, M. J., Kaluf, B., Balasanov, Y., Fatone, S. Predict the medicare functional classification level (K-level) using the amputee mobility predictor in people with unilateral transfemoral and transtibial amputation: A pilot study. Prosthetics and Orthotics International. 42 (2), 191-197 (2018).
  31. Balk, E. M., et al. Lower limb prostheses: Measurement instruments, comparison of component effects by subgroups, and long-term outcomes. Comparative Effectiveness Review. 213, (2018).
  32. Uhlrich, S. D., et al. OpenCap: 3D human movement dynamics from smartphone videos. bioRxiv. , (2022).
  33. Santhiranayagam, B. K., Lai, D. T. H., Sparrow, W. A., Begg, R. K. A machine learning approach to estimate minimum toe clearance using inertial measurement units. Journal of Biomechanics. 48 (16), 4309-4316 (2015).
  34. Rossignaud, R., Oliveira, A. C. P., Lara, J. P. R., Mayor, J. J. V., Rodacki, A. L. F. Methodological tools used for tripping gait analysis of elderly and prosthetic limb users: A systematic review. Aging Clinical and Experimental Research. 32 (6), 999-1006 (2019).
  35. Simon, S. R. Quantification of human motion: Gait analysis - Benefits and limitations to its application to clinical problems. Journal of Biomechanics. 37 (12), 1869-1880 (2004).
  36. Pavol, M. J., Owings, T. M., Foley, K. T., Grabiner, M. D. Mechanisms leading to a fall from an induced trip in healthy older adults. The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 56 (7), 428-437 (2001).
  37. Bieryla, K. A., Madigan, M. L., Nussbaum, M. A. Practicing recovery from a simulated trip improves recovery kinematics after an actual trip. Gait & Posture. 26 (2), 208-213 (2007).
  38. Warabi, T., Kato, M., Kiriyama, K., Yoshida, T., Kobayashi, N. Treadmill walking and overground walking of human subjects compared by recording sole-floor reaction force. Neuroscience Research. 53 (3), 343-348 (2005).
  39. Highsmith, M. J., Schulz, B. W., Hart-Hughes, S., Latlief, G. A., Phillips, S. L. Differences in the spatiotemporal parameters of transtibial and transfemoral amputee gait. Prosthetics and Orthotics International. 22, 26-30 (2010).
  40. Pavol, M. J., Owings, T. M., Foley, K. T., Grabiner, M. D. Influence of lower extremity strength of healthy older adults on the outcome of an induced trip. Journal of the American Geriatrics Society. 50 (2), 256-262 (2002).
  41. Bentley, T. A., Haslam, R. A. Slip, trip and fall accidents occurring during the delivery of mail. Ergonomics. 41 (12), 1859-1872 (1998).
  42. André, J., Lateur, N. Pigmented nail disorders. Dermatologic Clinics. 4 (3), 329-339 (2006).
  43. Shirota, C., Simon, A. M., Kuiken, T. A. Trip recovery strategies following perturbations of variable duration. Journal of Biomechanics. 47 (11), 2679-2684 (2014).
  44. Winter, D. A. Foot trajectory in human gait: A precise and multifactorial motor control task. Physical Therapy. 72 (1), 45-56 (1992).
  45. Segal, A. D., et al. Kinematic and kinetic comparisons of transfemoral amputee gait using C-Leg® and Mauch SNS® prosthetic knees. Journal of Rehabilitation Research and Development. 43 (7), 857-870 (2006).
  46. Klodd, E., Hansen, A., Fatone, S., Edwards, M. Effects of prosthetic foot forefoot flexibility on gait of unilateral transtibial prosthesis users. Journal of Rehabilitation Research and Development. 47 (9), 899-910 (2010).
  47. Shirota, C., Simon, A. M., Kuiken, T. A. Transfemoral amputee recovery strategies following trips to their sound and prosthesis sides throughout swing phase. Journal of Neuroenginering and Rehabilitation. 12, 79(2015).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved