Klinische Bewertung der Spatiotemporal Gangparameter bei Patienten und ältere Erwachsene

Zusammenfassung

This protocol is used to evaluate spatial and temporal gait variables of neurological/orthopedic patients and older persons by means of a recently-introduced floor-based photocell system.

Zusammenfassung

Räumliche und zeitliche Eigenschaften des menschlichen Fuß werden häufig untersucht, um mögliche Gangstörungen, vor allem in der orthopädischen und neurologischen Patienten ^1-4, sondern auch bei gesunden älteren Erwachsenen ^5,6 ermitteln. Die in diesem Protokoll beschriebenen quantitativen Ganganalyse wird mit einer kürzlich eingeführten photoelektrischen System durchgeführt (siehe Werkstofftabelle), die das Potenzial hat, um in der Klinik verwendet werden, da es tragbar, einfach einzurichten ist (ist kein Thema Vorbereitung vor einem Test erforderlich ) und erfordert keine Wartung und Kalibrierung des Sensors. Der photoelektrische System besteht aus Reihe hoher Dichte bodenbasierten fotoelektrischen Zellen, die mit lichtemittierenden und lichtempfangenden Dioden, die parallel zueinander angeordnet sind, um einen Korridor zu schaffen, und sind senkrecht zu der Linie der Progression ⁷ orientiert. Erkennt das System einfach Unterbrechungen des Lichtsignals, beispielsweise aufgrund der Anwesenheit von Füßen im Aufzeichnungsbereich. ZeitlichGangparameter und 1D räumlichen Koordinaten von aufeinanderfolgenden Schritten werden anschließend berechnet, um gemeinsame Gangparameter wie Schrittlänge, monopedalen und Gehen Geschwindigkeit ^8, deren Gültigkeit vor einem Kriterium Instrument wurde vor kurzem gezeigt, ^7,9 bereitzustellen. Die Messverfahren sind sehr einfach; ein einzelner Patient kann in weniger als 5 min geprüft und ein umfassender Bericht kann in weniger als 1 min erzeugt werden.

Einleitung

Walking ist eine der wichtigsten körperlichen Aktivitäten im Alltag und ist ein entscheidender Faktor für die Lebensqualität für ältere Menschen und Patientenpopulationen, die mit Gang Verschlechterungen darstellen können. Klinische Bewertung von Gangfunktion ist daher wichtig, um mögliche Veränderungen durch Alterung und / oder neurologischen / orthopädischen Erkrankungen induziert offenbaren, aber auch die funktionellen Vorteile einer Behandlung nachzuweisen. Verschiedene Instrumente zur quantitativen Beurteilung der Gangparameter, zB Kraftmessplatten, Video-basierte 3D-Bewegungsanalyse, Körper montierten Beschleunigungsmesser ^10,11 entwickelt und instrumentiert Gehweg Matten oder Laufbänder ^12. Jedoch sind diese Systeme hauptsächlich für Forschungsstudien nicht für klinische Zwecke verwendet, da sie kompliziert zu betreiben sind, haben geringe Zugänglichkeit und fragile Sensoren.

Ein Boden-basierte photoelektrischen System wurde vor kurzem eingeführt, die in der Lage, eine gültige cal bereitzustellennung der zeitliche Merkmale und 1D Raumkoordinaten zu Fuß Schritte. Dieses Meßgerät weist mehrere Vorteile gegenüber bereits bestehenden Systemen: es ist leicht zu handhaben, Daten sehr schnell gesammelt, ist es einfach, einen detaillierten Bericht zu erstellen, und es ist ein modulares System, das bedeutet, dass die Länge des Systems geändert werden kann . So kann es mit Zuversicht verwendet werden, um innerhalb der Gruppe Änderungen in Längs Einschätzungen und Unterschiede zwischen den Gruppen in der Querschnittsvergleiche zu messen. Die Ziele des beschriebenen Protokolls sind auf dem Gerät und dessen Installation zu konzentrieren und objektiv und unkompliziert beschreiben die Bewertungsverfahren für die Auswertung raumzeitlichen Gangparameter bei älteren und Patientengruppen.

Protokoll

Das Protokoll folgt den Richtlinien der lokalen Menschenethikkommission in Zürich (KEK Zürich).

1. Hardware-Installation (Abbildung 1)

1. Verwenden Sie zwei 10-m Sätze von Boden-basierte Bars und legen Sie sie parallel zueinander (und zu der Linie der Progression), um einen Korridor mit einer inter eingestellten Abstand von ca. 1 m zu erstellen.
   Anmerkung: Dieser Abstand kann bis zu 8 m erhöht werden. Jeder Balken hat eine Länge von 1 m und besteht aus 96 Leuchtdioden.
2. Eine Unterscheidung zwischen den lichtdurchlässigen (T) und die lichtempfangenden (R) Einheiten für die Montage der Schienen, indem der lichtdurchlässigen (T) Einheiten auf der rechten Seite und der Lichtempfangs (R) Einheiten auf der linken Seite in Bezug auf die Laufrichtung.
   HINWEIS: Die ersten Meter Bars (beide T und R) haben Silber Schlagzeug. Die T- und R-Balken auf dem verbleibenden 9 m angeordnet sind gleich und austauschbar.
3. Schließen Sie alle Bars einer Zeile mit Kappen (drahtlos). Verwenden Sie 2 Power liefert: eine für jede Reihe von Bars (T und R).
4. Schließen Sie das erste R bar an den Laptop mit einem USB-Kabel.
5. Positionieren Sie die Kamera neben dem ersten Balken für die Offline-Überprüfungen (zB beginnend Fuß), und verbinden Sie es mit dem Laptop mit einem USB-Kabel.
6. Setzen Sie eine Markierung 2 m vor und nach dem Anfang und Ende der Strecke.
7. Schalter auf der fotoelektrischen Vorrichtung unter Verwendung der Ein-Aus-Schalter der ersten R- und T-bar.
8. Überprüfen Sie, dass die Kontroll-LEDs auf allen R Bars sind grün.
   HINWEIS: Wenn ja, wird das System korrekt positioniert und Prüfung beginnen kann; Allerdings, wenn eine oder mehrere der Kontroll-LEDs sind rot das System nicht richtig positioniert ist und / oder verbunden. Steuern Sie alle Kappen nach Überprüfung, dass sie vollständig eingerastet und dann schalten Sie das System aus und wieder ein.

Abbildung 1. Die photoelectric System besteht aus lichtdurchlässigen (T) und die lichtempfangenden (R) Einheiten, die parallel zueinander mit einem Abstand von etwa 1 m angeordnet sind. Die Kamera ist in der Nähe der Startbereich für Steuerungszwecke installiert. Der Laptop ist mit USB-Kabel an den ersten R-Bar und an die Kamera angeschlossen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

2. Software Installation und Vorbereitung eines Tests

1. Laden Sie die Software den Betrieb der Lichtschranken-System von www.optogait.com/Support/Downloads. Hinweis: Dieses Protokoll wird unter Verwendung der Version 1.8.1 beschrieben ist.
2. Wenn die Software zum ersten Mal für die Ganganalyse verwendet erstellen Sie einen neuen Test wie folgt (sonst gehen Sie zu Schritt 2.3):
   1. Wählen Sie Test klicken Sie dann auf definieren / ändern Tests. Klicken Sie nun auf Gait Test und wählen Sie dann duplizieren Test.Klicken Sie auf Bestätigen in der Pop-up-Fenster, so dass der Test dupliziert.
   2. Klicken Sie doppelt auf den duplizierten Test, um den Namen zu ändern (zB Gait Test 10 bar) und wählen Sie 10 für die Anzahl der Bars. Verwenden Sie die Standard-Parameter für die Gangtest, der in Abbildung 2 dargestellt werden. Schließlich, wählen Sie Speichern, um alle Änderungen zu speichern.
3. Fügen Sie einen neuen Patienten in die Datenbank. Wählen Patienten, klicken Sie auf Einfügen / Ändern Patienten, und klicken Sie auf Neuer Patient, um die Daten einzugeben. Dann speichern Sie die Daten.

Abbildung 2. Standard-Einstellungen für eine Gangprüfung mit 10 bar, wie im vorliegenden Protokoll beschrieben. Diese Einstellungen müssen definiert werden, wenn der photoelektrische System ist zum ersten Mal verwendet. In diesem Protokoll die Start Fuß ist nicht definiert.Das System startet die Messung, wenn der Patient in den Aufnahmebereich und stoppt die Messung, wenn der Patient verlässt die Messeinheiten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

3. Prüfverfahren

1. Immer geben die gleichen Anweisungen für den Patienten ^13.
   1. Weisen Sie den Patienten, die mit flachen Sohlen entlang der 10-m Gehweg an zwei verschiedenen Geschwindigkeiten laufen: normal ("walk in einem Tempo, das Ihnen angenehm ist"), und schneller als normal ("walk in einem Tempo, schneller als Sie normalerweise zu Fuß ").
   2. Bitten Sie den Patienten während der Fuß Studien geradeaus schauen.
   3. Bitten Sie den Patienten, den ersten Schritt mit dem gleichen Fuß zu initiieren, um eine bessere Standardisierung der Testbedingungen.
   4. Bitten Sie den Patienten starten Sie zu Fuß 2 m vor der ersten fotoelektrischen Bar und den Schluss jeder trial 2 m nach dem letzten Takt, um eine konstante Ganggeschwindigkeit ¹³ beizubehalten.
2. Demonstrieren einer Studie bei normaler Geschwindigkeit auf den Patienten.
3. Fordern Sie den Patienten an drei Einarbeitungsversuche gefolgt von einer experimentellen Studie an jeder Geschwindigkeit durchzuführen. Immer komplette Normalgeschwindigkeit Studien zuerst.
4. Um bereit mit der Software zu erhalten, klicken Sie auf Test und dann auf Ausführen, um die Messungen mit dem erstellten Test zu starten.
   1. Wählen Sie den Patienten, indem Sie auf Select, bei der Wahl des Patienten und dann auf Bestätigen.
   2. Wählen Sie den Test, indem Sie auf Auswählen, und wählen Sie den Test zB Gait Test 10 Bars. Überprüfen Sie, dass nur dieser Test für die Messung ausgewählt.
   3. Legen Sie die Kamera so, dass es den gesamten Fuß aufzeichnen kann. Ändern Sie die Position der Kamera, während Sie die Live-Bild auf dem Bildschirm des Laptops.
   4. Anschließend klicken Sie auf Ausführenwieder.
      HINWEIS: Jetzt ist die Software bereit, zu messen. Sobald der Patient in die Bars, startet das System zu messen und ein Popup-Fenster angezeigt, in der Start Fuß.
5. Klicken Sie auf den entsprechenden Fuß, so dass die Gangparameter korrekt berechnet werden.
   HINWEIS: Die Kamera nimmt automatisch, sobald der Test gestartet.
6. Speichern Sie den Test.

4. Datenanalyse

1. Klicken Sie auf Ergebnisse, um die abgeschlossenen Studien anzuzeigen. Dann klicken Sie auf den Pfeil neben dem Test von Interesse, um den Test aus der Test-Liste auf dem Prüfstand Analysebereich zu übertragen. Klicken Sie nun auf Anzeigen, um die ausgewählten Tests anzeigen. Siehe den Abschnitt Ergebnisse für alle in dieser Studie durchgeführten Tests.
   HINWEIS: Ein Fenster mit allen Testdaten angezeigt (Abbildung 3). Auf der linken Seite des Fensters gibt es einige Schaltflächen zum Aktivieren verschiedener Funktionen. Der andere Teil des Fensters zeigt 4 types von Informationen über den aktuellen Test. Jeder Satz von Informationen kann gezeigt / verborgen unter Verwendung der Konfigurationsbefehle werden. Von oben nach unten die Einzelteile sind die folgenden: Video, Charts und zeigt die Ergebnisse, Tabelle mit numerischen Daten und photoelektrischen Bars.
2. Klicken Sie auf Gangdaten, um eine Gang Bericht (Abbildung 3) anzuzeigen.
3. Klicken Sie auf Print (ein Fenster mit der Meldung angezeigt wird) zu drucken den Bericht.
   HINWEIS: Der Bericht kann ausgedruckt werden, wie sie ist, oder kann geändert werden. Für die verschiedenen Raumzeit-Parametern werden die folgenden Ergebnisse in dem Bericht dargestellt: Mittelwerte ± Standardabweichung (SD) der linken und rechten Seite und Variationskoeffizienten (CV) exprimieren Gangvariabilität ^14,15 und die prozentuale Differenz zwischen dem linken und die rechte Seite (Asymmetrie).
   1. Falls erforderlich, ändern Sie den Bericht wie folgt: Öffnen Sie den Bericht, wie oben (Schritt 4.3) beschrieben. Klicken Sie auf die Schaltflächen anzeigen oder ausblenden auf der linken side des Bildschirms, um die vorgestellten Daten und Grafiken des Berichts anzupassen.
   2. Um das Logo und / oder die Fußzeile über den Bericht zu ändern, klicken Sie auf die entsprechende Schaltfläche (Logo oder Veränderung Veränderung Fußzeile), diese Parameter zu ändern.
4. Um zwei oder mehr Tests bei verschiedenen Anlässen durchgeführt wird, zB vor Vergleichen und nach einem Eingriff, wählen Sie die verschiedenen Tests im Ergebnisteil, indem Sie auf den Pfeil neben der Tests und klicken dann auf den Vergleichen.
   HINWEIS: Ein Bericht mit dem direkten Vergleich aller Parameter der einzelnen Tests wird angezeigt.

Abbildung 3. Screenshot aller Testdaten. Erscheinen die Schaltflächen auf der linken Seite des Fensters (zB durch Klicken auf Drucken ein Bericht erstellt wird, der schließlich geändert werden können). Die andereTeil des Fensters zeigt die folgenden Informationen über den aktuellen Test, von oben nach unten: Video, Charts und zeigt die Ergebnisse, Tabelle mit numerischen Daten und photoelektrischen Bars. Diese Details können dargestellt / versteckt über die Schaltfläche Configure auf der rechten Seite werden. Die aktuelle Ansicht der Daten kann durch einen Klick auf Gangdaten oder Gait Bericht geändert werden, jeweils. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Ergebnisse

Eine neuere Studie zeigte die Wirksamkeit der photoelektrischen System gegen Kriterium Instrument (eine validierte elektronische Gehweg) zur Beurteilung der Raumzeit-Gangparameter in orthopädischen Patienten und gesunden älteren Steuerungen ^7. Die gleichen Unterschiede zwischen den Gruppen in Gang Variablen wurden von den zwei Systemen nachgewiesen. Obwohl gleichzeitige Gültigkeit war ausgezeichnet, mit Intrakorrelationskoeffizienten im Bereich zwischen 0,933 und 0,999 (p <0,001), eine systematische Ver...

Diskussion

Die hier vorgestellte Protokoll kann verwendet werden, um räumliche und zeitliche Gangparameter des Patienten (orthopädischen, neurologischer, kardio usw.) und gesunden älteren Erwachsenen mit einem kürzlich eingeführten photoelektrischen Systems zu bewerten. Die Gesamtlänge und Breite des Systems kann je nach dem verfügbaren Platz und Budget moduliert werden. Die geschätzten Kosten (in Europa) etwa 2.800 USD pro Meter für einen 10-Meter-System und die empfohlene Mindestlänge beträgt 3 Meter für Bodenbasiert...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Name of Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
-Optogait system (10 meters)	Microgate, Bolzano, Italy		www.optogait.com
-Optogait software			www.optogait.com/Support/Downloads
-Laptop
The Optogait system contains the following equipment:
-10 light-transmitting (T) bars (1 as a first meter)
-10 light-receiving (R) bars (1 as a first meter)
-18 caps to connect the bars within a set (9 for T and 9 for R bars) and 2 special caps for the last T and R bar
-1 camera with its tripod
-1 cable for connecting the Optogait to the laptop
-1 cable for connecting the camera to the laptop
-2 power supplies (one for each set of bars)