Corroboración Técnicas de captura de movimiento para la evaluación de la marcha y la postura de Nordic Walking en los adultos mayores

Resumen

El objetivo era justificar el uso óptimo de las técnicas de recolección de datos para la marcha marcha nórdica y el análisis de la postura. Captura de movimiento en tres dimensiones debe utilizarse durante el análisis de duración corta (es decir, un solo ciclo de la marcha), mientras que el acelerómetro se debe emplear para el análisis de mayor duración (es decir, los ciclos repetidos) como una prueba de paseo de 6 minutos.

Resumen

nordic walking (NO) se ha convertido en una forma segura y sencilla de ejercicio en los últimos años, y en el estudio de este aspecto de la marcha, se han empleado diversas técnicas de recolección de datos, cada uno con aspectos positivos y negativos. El objetivo fue determinar el efecto del NO en los más antiguos de la marcha y la postura para adultos y para determinar el uso óptimo de los diferentes sistemas de recogida de datos en el análisis de duración corta y larga. Marcha y la postura durante el NW y caminar normal se evaluaron en 17 adultos mayores sanos (edad: 69 ± 7,3). Los participantes realizaron dos ensayos de 6 Pruebas minutos a pie (TC6) (1 con polos (WP) y 1 sin postes (NP)) y 6 ensayos de un paseo de 5 m (3 WP y 3 NP). El movimiento se registró utilizando dos sistemas, un sistema de acelerómetro de 6 sensores y un sistema de 3 dimensiones de captura de movimiento 8-cámara, con el fin de cuantificar espacio-temporal, cinemática, y los parámetros cinéticos.

Con ambos sistemas, los participantes demostraron un aumento de la longitud de zancada y el doble apoyo y decreased velocidad de la marcha y la cadencia WP comparación con NP (p <0,05). WP Además, con la captura de movimiento, se encontró una sola vez el apoyo más grande (p <0,05). Con la captura de 3-D, menor generación de energía de la cadera y los momentos de fuerza se encontraron en contacto del talón y pre-swing, así como menor absorción de potencia de la rodilla en el contacto del talón, pre-oscilación, y WP oscilación de terminal en comparación con NP, cuando evaluó sobre una ciclo (p <0,05). Además, WP produjo pequeños momentos de fuerza en el contacto del talón y el swing de terminal junto con momentos de mayor tamaño en la mitad de la postura de un ciclo de la marcha (p <0,05). No se encontraron cambios de postura.

NW parece apropiado para promover un patrón de marcha normal en los adultos mayores. Captura de movimiento en tres dimensiones principalmente se debe utilizar durante el análisis de la marcha corta duración (es decir, un solo ciclo de la marcha), mientras que acelerometría sistemas deben ser empleados principalmente en casos que requieren un análisis más larga duración como por ejemplo durante la PM6M.

Introducción

Nordic walking (NO) es considerado como una forma sencilla y segura de caminar de fitness usando bastones especialmente diseñados ^1. Se sugiere que los polos proporcionan una mayor estabilidad, mejorar la postura y reducir el estrés de las articulaciones de las extremidades inferiores. Sin embargo, las pruebas limitadas o contradictorias existe con respecto a la carga articular y la alineación postural. Por un lado, Schwameder et al. ^2, Willson et al. ^3, y Koizumi et al. ⁴ reportan mejoras en las medidas cinemáticas y / o reducciones de reacción del suelo, la compresión, y las fuerzas de cizalla con sus estudios bastón de senderismo. Por otro lado, la disminución de las medidas cinemáticas y el aumento de la carga articular en términos de fuerzas y momentos de fuerza de propulsión de frenado / han sido reportados por Hansen et al. ^5, Stief et al. ^6, y Hagen et al. ^7, mientras bastón de senderismo. Además, las demandas de una mejor alineación postural parecen tener entirel pasadoy sin el apoyo de la investigación científica a este punto.

Similar a los resultados contradictorios se han encontrado con los patrones de marcha, diferentes métodos y equipos se han empleado en esta línea de investigación, así. Varios estudios han utilizado sistemas de movimiento 3-dimensional de captura de ^4,6 y cámaras de vídeo digitales ^2,5, todas con placas de fuerza incorporados en el sistema, a fin de evaluar adecuadamente la marcha. Mientras que, además, otros estudios han empleado otros medios de evaluación de la marcha nórdica polarización incluyendo el uso de electrogoniometría ^7, la electromiografía (EMG) ^8, y medidores de tensión montados en postes de ^2,9. Con la técnica utilizada en este protocolo, que presenta la ventaja específica de ser capaces de demostrar una representación más adecuada (ciclos de marcha es decir repetidas) de la marcha de polarización nórdica de un individuo respecto a las técnicas alternativas que se han centrado más en periodos cortos de tiempo y ciclos de marcha individuales. También, este método utilizaacelerómetro, una herramienta válida, lo que a este punto se ha utilizado escasamente en la investigación de la marcha nórdica. Dependiendo de la finalidad de los proyectos individuales de investigación, la aplicación de este protocolo puede ser apropiada para situaciones como se describe en este protocolo, sobre todo para la marcha corta y larga duración. Es importante tener en cuenta que tanto la captura y acelerometría movimiento son adecuados para la obtención de una variedad de características de la marcha, incluyendo: espacio-temporal (por ejemplo, longitud de zancada, la velocidad de la marcha, etc.), cinemática (por ejemplo, rango de movimiento), y cinética (por ejemplo, fuerzas , salidas de potencia, etc.) parámetros.

Y a pesar del uso de estas diversas piezas de equipo, se han evaluado sólo los eventos de la marcha corta duración (es decir, un solo ciclo de la marcha), dejando las cuestiones en lo que respecta a la evaluación de la marcha más larga duración mejor (es decir, repetidos ciclos de marcha). Por lo tanto, el fundamento para el desarrollo y uso de esta técnica se basa en la iMPORTANCIA de la configuración de una imagen completa de la marcha nórdica polarización.

El propósito de este estudio fue doble. En primer lugar, el objetivo principal es determinar y justificar el uso de ambos sistemas acelerometría y sistemas de captura de movimiento en 3 dimensiones en la evaluación de la marcha y la postura sobre ambas duraciones cortas y largas. En segundo lugar, el objetivo es determinar el efecto global de bastones de marcha nórdica en los patrones de marcha, incluyendo medidas espaciales-temporales y cinéticas así como la alineación postural de los adultos mayores. Hasta la fecha, la investigación se ha centrado en el mínimo adulto mayor NW y de lo que se ha publicado, la función (es decir, fuerza, equilibrio, flexibilidad) ha representado las variables de resultado primarias. Por lo tanto, es necesario el conocimiento acerca de la función de los bastones de marcha en variables medibles y puede dar una idea de cómo los polos pueden jugar en nuestros patrones de la marcha a medida que envejecemos.

Protocolo

Este estudio se realizó de acuerdo con las directrices del Consejo de Ética de Investigación de la Universidad de Ottawa.

1. Procedimiento de detección

1. Proporcionar mostrar presentaciones simultáneas de grupos de área local a pie y puesto carteles de reclutamiento en los centros comunitarios e instalaciones públicas con el fin de reclutar a un grupo de adultos mayores, residentes en la comunidad activos.
2. Tras la visita inicial, saludar a los participantes en primer lugar, introducirlos en el laboratorio, y darles tiempo para cambiarse la ropa apropiada (es decir, pantalones cortos, camiseta y zapatillas para correr). Una vez listo, proporcionar a cada participante una descripción del estudio en profundidad, obtener el consentimiento informado por escrito, y la pantalla de cada individuo para la elegibilidad de los estudios utilizando diferentes cuestionarios.
   NOTA: Los criterios de inclusión incluye: 55-80 años de edad, el principiante al Nordic Walking (NW), no hay condiciones neurológicas, no hay deterioro cognitivo, no hay condiciones cardiacas, sin lesión o cirugía previa de la marcha que afecta y superiorel movimiento de las extremidades, y la capacidad de caminar sin ayuda.
   1. Haga que el participante que complete un Cuestionario de Salud General y la Actividad Física y la preparación para la actividad física (PAR-Q) con el fin de confirmar la edad, nivel de actividad, las condiciones neurológicas existentes, y evaluar brevemente la salud cardiaca.
   2. A continuación, haga que completan una estabilidad postural auto-reporte y caídas cuestionario (adaptado de Ashburn et al. ¹⁰⁾ para determinar la prevalencia de caída, en su caso. Por último, completar la Evaluación Cognitiva Montreal (MOCA) con cada sujeto con el fin de controlar para el deterioro cognitivo leve ^11, constituyendo una puntuación mínima de 26 sobre 30.

2. Polo y configuración de la Instrucción de Nordic Walking

1. Entregarán a los participantes un conjunto de polos, y darles instrucciones sobre cómo ajustar los polos a una longitud óptima en relación con su altura. Asegúrese de que el ajuste corresponde a aproximadamente 65% de la altura del cuerpo del individuo.
   1. Proporcionar a cada participante con las siguientes instrucciones relativas al ajuste de polo. Pedir a los participantes que se pongan de altura, tienen los participantes colocan la punta del palo delante de los dedos de los pies, instruir a los participantes para colocar el codo y el antebrazo al lado del cuerpo, y pedir a los participantes para alargar los postes de modo que el codo forme un aproximado de 90 ° ángulo al lado del cuerpo. Por último, apriete firmemente los polos y el ángulo de la punta de arranque hacia atrás.
2. Instruir al participante los siguientes 4 pasos básicos con el fin de minimizar la cantidad de información a procesar y garantizar un conocimiento profundo de la técnica ^12. Destinar aproximadamente 30 minutos para la instrucción y la posterior práctica de la técnica.
   NOTA: Las instrucciones de marcha nórdica son para ser dada por un instructor de polo marcha nórdica certificado.
   1. Antes de asegurar las correas de muñeca, instruir al participante que coloque sus polos detrás de la espalda baja yde pie alto. Pedir a los participantes que se pongan a su pecho alto y los hombros relajados.
      NOTA: Explicar a los participantes que esto se hace para obtener una comprensión de la postura de cuerpo en posición vertical requerida para la marcha nórdica.
   2. Haga que cada participante asegurar las correas de muñeca, colocar las puntas de polo detrás de ellos, y relajar los brazos a los lados. Sin sacar las manos abiertas (es decir, no las manijas), instruir al objeto de empezar a caminar con un mínimo balanceo de los brazos de unos 100 m.
      NOTA: En esta etapa, los polos son simplemente la zaga del participante.
   3. Si bien mantienen las manos abiertas y arrastrando los postes detrás de ellos, instruir al participante para comenzar a caminar más rápido. Pregunte a los participantes para visualizar llevando su mano hacia arriba como si estuvieran a punto de darle la mano a alguien.
      NOTA: En esta fase, explica que el objetivo es promover las acciones recíprocas y rítmicas naturales de los brazos y las piernas durante la marcha.
   4. Finalmente,como el brazo se balancea hacia delante, tienen el participante agarre suavemente el mango y se aplica una fuerza contra el suelo. Con cada movimiento de los brazos, instruir a la persona para levantar ligeramente los polos de la tierra y firmemente a plantar con cada paso subsiguiente.
      NOTA: En esta etapa, explican que las ayudas fuerza aplicada en la progresión de la marcha y proporciona resistencia a la musculatura superior del cuerpo.

3. Recolección de datos y Protocolo de prueba

1. El uso de una medida estándar de la cinta, la escala de peso, y la pinza, tomar las medidas antropométricas de los participantes, incluyendo la altura, el peso, entre ASIS-distancia, la izquierda y la longitud de las piernas derechas, anchos de la rodilla, los anchos de tobillo, las compensaciones de los hombros, anchos de codo, anchos de la muñeca, y espesores de mano.
   1. Utilizando una cinta métrica, medir cada longitud de las piernas como la distancia desde la espina ilíaca anterior superior (ASIS) al centro del maléolo medial, así como la distancia entre el ASIS izquierda y derecha (es decir, </ Em> distancia inter-ASIS).
      1. A continuación, medir las anchuras de cada articulación usando una pinza mediante la búsqueda de la distancia entre las prominencias óseas (por ejemplo, cóndilos) de cada articulación. Por último, medir la altura y el peso del participante utilizando una cinta métrica estándar y la escala, respectivamente.
2. Con el fin de evaluar los patrones de marcha (por ejemplo, medidas espacio-temporales) y la alineación postural durante un largo período de tiempo, utilizar un sistema de acelerómetro para la recogida de datos durante el 6 Minuto prueba de desplazamiento (TC6), que es una prueba válida y apropiada en la evaluación adultos mayores de ¹³ resistencia física.
   1. Para el sistema de acelerometría, asegúrese de que está compuesto de al menos 6 sensores, cada uno con acelerómetros y giroscopios incorporados en ellos con el fin de medir tanto la aceleración (g) y la velocidad angular (grados / s) de cada segmento del cuerpo específica.
      1. Antes de la colocación en el participante, asegurar que todos los sensores are firmemente acoplada a la estación de acoplamiento del sistema con el fin de sincronizar ellos y calibrar el sistema, y en última instancia transmitir mediciones de datos precisos ^14.
   2. Una los sensores que utilizan correas de gancho y lazo ajustable, asegurar los sensores para las muñecas, tobillos, columna lumbar (L5) y el tronco y recoger a una velocidad de muestreo de un mínimo de 100 Hz.
      1. Al colocar los sensores, asegúrese de que estén orientados de acuerdo con las directrices del sistema. Coloque los sensores de tobillo anterior. Coloque los sensores de muñeca posterior (cuando está en posición anatómica). Coloque el sensor de tronco alto del esternón, y coloque el sensor directamente en el L5 L5 vértebras.
         NOTA: Los datos cinemáticos se transmite de forma inalámbrica desde estos sensores a un punto de acceso, que se utiliza en cuando precisamente la transmisión de los datos sincronizados.
   3. Montar el participante con los 6 sensores y pedirles que realizar dos ensayos de la PM6M, uno con postes y One sin. Al azar asignar estos dos ensayos para controlar el efecto del orden.
   4. Instruir al participante a caminar hacia atrás y adelante a lo largo de una pasarela de 25 metros a una velocidad de auto-seleccionado para el TC6, por tanto con como sin bastones. En este momento, asegúrese de hacer clic en "Inicio" para iniciar la recopilación de datos con el sistema de acelerómetro.
      NOTA: Durante los ensayos de polo, proporcionar más instrucciones al participante para poner en práctica su instrucción de polarización.
3. Por último, evaluar los eventos de corta duración de la marcha utilizando un sistema de captura de movimiento 3-dimensional recogida en un mínimo de 100 Hz, con dos placas de fuerza incrustados en la vía. Sincronizar las plataformas de fuerza con el sistema de captura de movimiento, asegúrese de que las plataformas de fuerza se ponen a cero para evitar el ruido en los datos, y asegurar que se están recogiendo a una tasa de muestreo suficiente, por ejemplo 1.000 Hz.
   1. Sincronizar las placas de fuerza en el sistema de captura de movimiento por primera conectarlos al ordenador a través de los cables proporcionand de la empresa. En segundo lugar, directamente dentro del software del sistema de captura de movimiento, es imperativo "añadir" las placas de fuerza al volumen de captura mediante la introducción de las dimensiones, las sensibilidades, las tasas de muestreo, así como cualquier otra información requerida por el sistema.
   2. Asegúrese de que las placas de fuerza han sido "puesta a cero". Hacer esto en dos pasos: 1) haga clic derecho en cada plataforma de fuerza dentro del software y seleccione 'Cero plataforma de fuerza' y 2) presione el botón "cero" que se encuentra directamente en el cuadro de adquisición de datos de las plataformas de fuerza.
      NOTA: Asegúrese de que el sistema de captura de movimiento recoge la información en tiempo real tanto de la piernas izquierda y derecha de los golpes del pie de cada plataforma de fuerza y ​​permite el análisis espacial-temporal, cinemática y cinética.
4. Completar una calibración dinámica del sistema (el objetivo de definir el volumen de captura que se va a utilizar durante la recopilación de datos). Para ello, una varita 3-marcador de una manera controlada a través de la capturespacio e. A continuación, realice una calibración estática del sistema para ajustar el sistema de coordenadas global (es decir, punto de referencia de 0, 0, 0 (x, y, z) mediante la colocación de un L-lateral de 4 MP al que especifica el punto de referencia y seleccionar "Ajuste de volumen «dentro de los programas informáticos.
   NOTA: La calibración dinámica ayuda más adelante en la reconstrucción de la posición 3-dimensional de 39 marcadores reflectantes utilizados para este modelo.
   1. Montar el participante con los 39 marcadores reflectantes, uniéndolas con cinta adhesiva de doble cara y colocarlos en puntos de referencia anatómicos específicos que incluyen: metatarsianos segundo, maléolo lateral, calcanei, izquierda y derecha mediados de vástago, cóndilos femorales laterales, izquierda y derecha la mitad del muslo , ASIS, PSIS, T10, C7, derecha, clavícula, esternón, procesos acromion, a izquierda y derecha mediados de húmero, epicóndilo lateral, izquierda y derecha mediados de antebrazo, muñecas medial y lateral, segundo metacarpianos, cabeza antero-lateral y posterolateral cabeza.
   2. Instruir al participante a continuación,realizar 6 ensayos de 5 metros a pie a través del volumen de captura de sistemas, con tres postes y tres sin. Asignar al azar a estos ensayos de control para efecto de orden y proporcionar la misma instrucción según la PM6M.

4. Los datos y análisis estadístico ¹⁴

1. Durante el análisis de la PM6M, eliminar todo gira durante el juicio con el fin de dar cuenta de estrictamente constante caminar estado Después de la eliminación de los turnos, usar el software del sistema para extraer las medidas de espacio-temporales, campo de tronco de movimiento (ROM) en todos los lugares, y velocidades tronco en todos los planos.
   NOTA: Esto se hace automáticamente durante este protocolo a través de algoritmos utilizados por el sistema en sí ^14. Los pasos para extraer las variables dependientes necesarios dentro de este sistema se enumeran a continuación.
   1. Usando el software del sistema acelerómetro, primero haga clic en "Data Monitor ', seleccionar los ensayos apropiados marca de tiempo que se han recogido, haga clic derecho en el trmate-, y seleccione "Convertir a CSV '. Después de hacer esto, abra el archivo CSV y asegurar que los datos de todos los sensores 6 se ha exportado para su posterior análisis.
   2. A continuación, seleccione de nuevo el juicio y haga clic en "Exportar a PDF". Observe que el sistema genere un informe en formato PDF con una serie de variables. A partir de aquí, extraer variables que se desean para el estudio, en este caso, las medidas espaciales-temporales y cinemáticas.
2. Para la captura de movimiento en 3 dimensiones, filtrar todos los ensayos usando un cuarto orden cero lag filtro Butterworth para dispositivos analógicos con una frecuencia de corte de 10 Hz, así como un filtro para los Woltring marcador trayectorias con un MSE 15 mm valor predicho. Para ello, conecte los 'Butterworth y Woltring' opciones de filtrado para la tubería operaciones dentro del software del sistema, seleccionar las frecuencias de corte antes mencionados y los valores de MSE, y haga clic en "Ejecutar".
   1. Añadir una "Exportar a archivo ASCII 'operación de la tubería dentro de las operacionesel sistema y seleccione "Ejecutar". Guarde la hoja recién exportados ASCII (hoja de cálculo) a la computadora.
   2. Abrir los archivos ASCII exportados y dentro de cada archivo, localizar las salidas de energía y momentos de fuerza (es decir, la cinética) para cada una de las articulaciones de las extremidades inferiores, incluyendo el tobillo, la rodilla y la cadera.
      NOTA: El uso de las funciones mínimas y máximas dentro de la hoja de cálculo, calcular los picos superior e inferior correspondientes a las diferentes fases de un solo ciclo de la marcha (por ejemplo, A1, K1, H1, etc.) como se describe por Winter ^14.
   3. A continuación, extraer las medidas espaciales-temporal utilizando el software específico del sistema, que en este ejemplo, se calcula automáticamente a través de algoritmos del sistema y a partir de mediciones antropométricas. Para extraer las variables específicas, primera importar el ensayo deseada en el software del sistema, seleccione "Eventos", y haga clic en la variable deseada para obtener el promedio variable de cada ensayo.
3. Lastly, utilizando los archivos ASCII, localizar las trayectorias para el marcador C7, así como los marcadores del sacro / pélvicos. El uso de estas trayectorias, calcular la alineación postural como el diferencial entre estos marcadores y trayectorias tanto en la dirección medial-lateral y antero-posterior.
4. Abra el software estadístico e importar el ensayo específico. En primer lugar, mediante el test de Shapiro-Wilks para la normalidad, asegúrese de que los datos se distribuyen normalmente.
   1. Para comparar con y sin polos, el uso emparejado pruebas t cuando los datos se distribuyen normalmente y Wilcoxon Signed Rank pruebas cuando se desvíe. Utilizar procedimientos de comparación múltiple por parejas Holm-Sidak cuando sea necesario. El nivel de significación se fijó en p <0,05.

Resultados

Parámetros de la marcha espacio-temporal

Al caminar con bastones de marcha nórdica y evaluado utilizando placas de captura y de la fuerza de movimiento, la longitud del paso (p <0,01), el tiempo de doble apoyo (p <0,001), y el tiempo de apoyo sola (p <0,001) son significativamente más largo en comparación con caminar sin bastones . Además, la velocidad de la marcha (p <0,05) es significativamente más lento y ...

Discusión

La importancia de mantener la coherencia en términos de uso polo es crítica dentro de este protocolo. En particular, las medidas adecuadas para la técnica a la polaridad correcta, así como polo adecuado creados son importantes para mantener la coherencia entre los diferentes estudios. Por lo tanto, las directrices e instrucciones de una organización específica marcha nórdica deben ser atendidas para protocolos como este. Además, y sobre todo cuando se utiliza el acelerómetro, el uso de un conjunto de cuerpo com...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nordic walking poles	Nordixx Canada	Nordixx Global Traveler or Walker	Alternative poles may be used
APDM accelerometry system	APDM	Opal system	Alternative systems may be used
Vicon motion capture system	Vicon		Alternative systems may be used
Kistler force platforms	Kistler		Alternative platforms may be used
Vicon Nexus & Polygon	Vicon		Used in data analysis
14mm reflective markers	Vicon		Number or markers depends on model
Tape measure
Weight scale
Caliper