A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.
אנשים עם למשל פתולוגיה הסנסורית, יש לשבץ קושי בביצוע המשימה המשותפת של עולה מישיבה וייזום הילוך (לשבת אל הליכה: STW). לפיכך, בהפרדת שיקום קלינית של כפיפות אל דוכן וייזום הילוך - כינה כפיפה ל-סטנד-ו-הליכה (STSW) - הוא כרגיל. עם זאת, פרוטוקול סטנדרטי STSW עם גישה האנליטית מוגדרת בבירור מתאימה הערכה פתולוגית טרם מוגדר.
לפיכך, פרוטוקול חוקי מטרה מוגדר כי הוא מתאים עבור אנשים בריאים ומתפשרים על ידי דרישה בשלב עולה כדי להיות יזם מ- 120% בגובה ברך עם בסיס רחב של עצמאי תמיכה של איבר עופרת. לכידה אופטית של (3D) תלת ממדי מסלולי תנועה סגמנטלי, ופלטפורמות כוח להניב דו ממדים (2D) מרכז-של-לחץ (COP) מסלולי מעקב יתר של המרחק האופקי בין COP ואת כל גוף-מרכז-של- מסה (BCOM), הירידה של המגדילותזה יציבות מיקומית אבל מוצע לייצג שליטה ביציבה דינמית עניה.
מרחק BCOM-COP מתבטא עם ובלי נורמליזציה אורך הרגל של הנבדקים. בעוד מרחקי COP-BCOM להשתנות באמצעות STSW, נתונים מנורמלים באירועי תנועת המפתח של מושב פעמי וראשוני בוהן פעמי (TO1) במהלך שלבי 1 ו -2 יש תוך נמוך ולהבדלי נושא היתר 5 ניסויים חוזרים ונשנים שבוצעו על ידי 10 אנשים צעירים ובריאים . לפיכך, השוואת מרחק COP-BCOM באירועים מרכזיים במהלך ההופעה של פרדיגמה STSW בין חולים עם פציעת הנוירון המוטורי עליונה, או קבוצות חולים אחרות שנפרצו, ונתונים נורמטיביים אצל אנשים צעירים ובריאים היא שיטה חדשנית להערכת יציבות יציבה דינמית.
פתולוגיות קלינית המשפיעה על המערכות הסנסורית עבור הנוירון מוטורי למשל עליון (טור ה) שבץ בעקבות פציעה, להוביל ליקויים פונקציונליים הכוללים חולשה, אובדן יציבות יציבה ספסטיות, אשר יכולה להשפיע באופן שלילי תנועה. השחזור יכול להיות משתנה עם מספר לא מבוטל של נפגעי שבץ שלא הצליח להשיג את אבני הדרך תפקודית של עמידה או הליכה בטוחה 1,2.
המנהג הדיסקרטי של הליכה ולשבת אל דוכן הם משימות שיקומיות מצויות לאחר פתולוגיה טור ה 3,4, תנועות מעבר אולם נזנחים לעתים קרובות. שבי-אל-הליכה (STW) היא משימה רציפה ביציבה-תנועה המאגדת כפיף ל-עמדה (STS), ייזום הילוך (GI), והליכת 5.
הפרדת STS ו GI, רעיוני של היסוס במהלך STW נצפתה בחולים עם מחלת פרקינסון 6 וכרוני שבץ 7, בנוסף unimpaire המבוגרמבוגרים ד 8, אבל לא אצל אנשים צעירים ובריאים 9. לכן לשבת אל דוכן-ו-הליכה (STSW) מיושמת בדרך כלל בתוך הסביבה הקלינית מוגדרת על ידי שלב הפסקה באורך משתנה בעת עמידה. עם זאת, אין פרוטוקולים שפורסמו עד כה בהגדרת דינמיקת STSW בהקשר מתאים אוכלוסיות חולות.
בדרך כלל במחקרים STW גובה הכיסא הראשונית היא 100% של גובה הברך (KH; מהרצפה עד הברך המרחק), רגל-רוחב GI להוביל גפה הם בחרו בעצמם, נשק מוגבלים לרוחב חזהו בהקשר משימה משמעות אקולוגית הוא לעתים קרובות נעדר 5-9. עם זאת, מטופלי מקבלים עולים בין 100% KH מאתגרים 10 ולעתים קרובות לנקוט עמדת רגל רחבה יותר לעומת אנשים בריאים 11, ליזום הליכה עם הרגל הפגועה שלהם 7, ו להשתמש בנשקם לייצר מומנטום 7.
כדי ליזום הליכה, שינוי מצב בתנועת הגוף כולו בתוך purpos כיוון eful נדרש 12. זו מושגת על ידי שחרר את הסוגר במרכז-של-מסת הגוף כולו (BCOM: הממוצע המשוקלל של כל מגזרי הגוף נחשבו בחלל 13) מהמרכז-של-לחץ (COP: עמדת כוח תגובת הקרקע כתוצאה (פוי) וקטור 14). בשלב המקדים של GI, אחוריים סטריאוטיפיים מהירים ותנועה לרוחב של השוטר לעבר האיבר להיות הניף ובכך מתרחש יצירת מומנטום BCOM 12,15. שוטר BCOM ובכך הם מופרדים, עם המרחק האופקי ביניהן לאחר הוצע כמדד שליטה ביציבה דינמית 16.
חישוב מרחק COP-BCOM דורש מדידה בו זמנית של עמדות COP ו BCOM. חישוב רמת COP מוצג למטה במשוואה (1) 17:
tp_upload / 54,323 / 54323eq2.jpg "/>
(1)
איפה M והכח מייצגים רגעים על צירי פלטפורמת כוח ואת GRF כיוונית בהתאמה. התחתיים מייצגים צירים. המקור הוא המרחק האנכי בין משטח המגע ואת המקור של פלטפורמת כוח, והוא נחשב אפס.
השיטה קינמטיקה של גזירת עמדת BCOM כרוכה מעקב לעקירתם של סמנים מגזריים. ייצוג נאמן של תנועה בגוף-מגזר יכול להיות מושגת על ידי שימוש סמנים התקבצו על צלחות נוקשות המוצבות הרחק ציוני דרך גרמית, מזעור רקמות רך-חפץ (טכניקת CAST 18). על מנת לקבוע עמדת BCOM, המוני קטע גוף יחידים מוערכים, המבוססים על עבודת cadaveric 19. תלת ממדי (3D) מערכת תנועה קניינית התוכנה משתמשת לתאם עמדות של הפרוקסימלית ומ דבמקומות קטע istal ל: 1) לקבוע אורכים ענפיים, 2) להעריך אריתמטית המונים ענפיים, ו -3) לחשב במקומות COM מגזריים. מודלים אלה אז הם יכולים לספק הערכות על המצב BCOM 3D בנקודת זמן נתונה על בסיס הסיכום נטו של עמדות בינמיגזרי (איור 1).
לפיכך, מטרת מאמר זה היא קודם כל מציגי פרוטוקול STSW סטנדרטי כי הוא אקולוגי תקף וכולל עולה מתוך מושב בגובה גבוה. הוכח בעבר כי STSW מ -120% KH מסתמן biomechanically מ 100% KH חסימת דור מהירויות אנכיות BCOM נמוכים GRF של במהלך עולה 20, כלומר עולה מ -120% KH קל יותר (ובטוח) ליחידים נפגעים. שנית, לגזור מרחקים אופקיים-BCOM COP להעריך שליטה ביציבה דינמית במהלך אבן דרך מרכזית ומעברים באמצעות תנועה ללכוד 3D. גישה זו, אשר אצל אנשים בריאים במהלך STSW אינה תלויה איבר-leמודעה 20, מציעה את האפשרות של הערכת התאוששות תפקודית. לבסוף, נציג סט ראשוני STSW נתונים של אנשים צעירים ובריאים מוצג, ופנים והבין-נושא השתנות בקבוצה מוגדרת על מנת ליידע השוואה עם אנשים פתולוגי.
איור 1. חישוב BCOM 2D. לשם הפשטות, הדוגמא מבוססת על חישוב COM מחיטה הרגל ממסה 3 צמוד 2 ממדים, שבו הקואורדינטות של עמדות COM בהתאמה (x, y), והמוני סגמנטלי (מ 1, מ '2, מ' 3) ידועים. המוני מגזר ומיקום עמדות COM ענפיות, ביחס במעבדת מערכת קואורדינטות (LCS; מוצא: 0, 0), נאמדים תוכנת קניינית מערכת ניתוח תנועה באמצעות מסת גוף נושא ונתוני אנתרופומטריות שפורסמו (ראו טקסט ראשי). ה- xnd עמדה COM y הרגל, בדוגמה זו של המסה 3 צמודות, נגזר אז תוך שימוש בנוסחאות לראות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
הפרוטוקול פועל בהתאם להנחיות המקומיות לבדיקה של משתתפי אדם, מוגדרת על-פי אישור ועדת אתיקת מחקר באונ' לונדון South Bank (UREC1413 / 2014).
1. הכנת מעבדה בהליכה
איור 2. פרוטוקול ניסויי. דוגמה זו מראה יתרון שמאל-רגל: נושאים לשבת על שרפרף instrumented בגובה הברך 120% (KH) שנינותh ולקרסוליים 10 ° מעלות dorsiflexion והרגליים ברוחב הכתפים חוקיים בנפרד קדימה. ביום רמז חזותי, נושאים לבצע 5 ניסויים של STSW מובילים עם האיבר שלהם הלא הדומיננטי בקצב עצמי שנבחר הופסק על ידי וכיבה את האור. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. מבנה הפניה בצורת L ו שרביט עבור מצלמהכיול. מבנה ההתייחסות בצורת L נשאר נייח ויש לו 4 סמנים קשורים אליו. השרביט יש שני סמנים קשורים אליו ממרחק קבוע והיא עברה, ביחס למבנה ההתייחסות, כדי ליצור נפח מכויל 3-D של שטח זה די מספיק עבור הסמן המיועד להגדיר לעבור. נא ללחוץ כאן לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
2. נושא ההכנה
הטבלה 1:. מאפייני נושא נתוני פרט ממוצעים (± 1 SD) על פני 10 נבדקים מוצגים.
טבלה 2: דה מרקר-להגדיר מיקום. מרקרים (אנטומיים ומעקב) מבוססים על מסגרת טכנית שדווחה בעבר התייחסות 23 .
3. לכידת סטטי
היכרות 4.
5. STSW במשפטי דינמי
6. עיבוד פוסט תוכנה למעקב קנייניות
7. עיבוד פוסט תוכנת הניתוח ביומכניקה
לוח 3 א: האנטומי מערכת קואורדינטות עבור כל גוף דגם.
לוח 3 ב: הגדרות מרכז משותפות כל גוף דגם.
(2 א) כוח נטו מדיו-צדדיים
(2 ב) כוח קדמי-אחורי נטו
(2C) כוח אנכי נטו
(2d) רגע פלטפורמה נטו על x ציר
(2E) רגע פלטפורמה נטו על ציר yn 8 "src =" / files / ftp_upload / 54,323 / 54323eq8.jpg "/>
(2F) x -Coordinate של נקודת יישום הכוח השקול (x COP)
(2G) y -Coordinate של נקודת יישום כוח שקולה (y COP)
מבנה איור 4. חיל. דוגמה של מבנה כוח מלבני המקיף 4 פלטפורמות כוח בכיוון עופרת איבר תקין. פרטים של יישום COP מקומי ממדים ביחס מערכת קואורדינטות מעבדה (LCS) מוצגים עבור פלטפורמת כוח 1 כדוגמא. ה- x, y, z העמדה של מערכת הייחוס פלטפורמה (PRS) מקוזז ביחס L CS כאשר X 1 ו- Y 1 לייצג את המרחקים mediolateral ו anteroposterior מ PRS, בהתאמה. כדי לחשב את רגע פלטפורמת הפרט על x ציר, את GRF האנכי מוכפל בסכום של שוטר y המקומי לתאם ואת PRS-LCS החדש לקזז y לתאם (Y 1 + y 1). ברגע על y ציר לתאם מחושב באופן דומה על ידי הכפלת GRF האנכי בסכום השלילי של שוטר x המקומי לתאם ואת-LCS PRS החדש לקזז x לתאם - (X 1 + x 1). ברגע הכולל של כוח על מבנה הכוח העולמי הוא שווה לסכום של כל הרגעים של כוח, מחולק בסכום של כוחות אנכיים הפרט. COP נטה קואורדינטות X ו- Y ובכך מופקות מבנה הכוחות בתוך LCS (משוואות 2a-ז).large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
. לוח 4: הגדרות אירוע תנועת GI - ייזום הילוך; COP - מרכז-של-לחץ; HO1 - עקב פעמי הראשון; TO1 - בוהן פעמית -1, IC1 - קשר ראשוני -1.
8. חישובים ערך נורמטיבי ספציפי Lab
כל הנבדקים עלו ברגליהם דגש על פלטפורמות כוח התאום, מובילים עם האיבר הלא הדומיננטי שלהם בהתאם להנחיות. הילוך רגיל נצפה בנושאי דריכה למשעי על הפלטפורמות האחרות 3D האופטי מבוססת ניתוח תנועת מעקב מוצלח תנועת גוף כולו במהלך 5 משימות STSW חזרו חוקי מטרה העול...
לשבת אל הדוכן-ו-הליכה (STSW) הפרוטוקול המוגדר כאן ניתן להשתמש כדי לבחון שליטה ביציבה דינמית במהלך תנועה מעבר מורכבת אצל אנשים בריאים או קבוצות חולות. הפרוטוקול כולל אילוצים אשר נועדו לאפשר נבדק עם פתולוגיה להשתתף וההכללה של וכיבה את האור אומר שזה אקולוגי תקף והמטרה חוק...
The authors have no competing financial interests to disclose.
המחברים מבקשים להודות טוני כריסטופר, לינדסי מיורן ב בקינגס קולג 'בלונדון וביל אנדרסון בלונדון South Bank University לתמיכה המעשית שלהם. תודה גם אלינור ג'ונס בקינגס קולג 'בלונדון על עזרתה באיסוף הנתונים עבור פרויקט זה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Motion Tracking Cameras | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Oqus 300+ | n= 8 |
Qualysis Track Manager (QTM) | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | QTM 2.9 Build No: 1697 | Proprietary tracking software |
Force Platform Amplifier | Kistler Instruments, Hook, UK | 5233A | n= 4 |
Force Platform | Kistler Instruments, Hook, UK | 9281E | n= 4 |
AD Converter | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | 230599 | |
Light-Weight Wooden Walkway Section | Kistler Instruments, Hook, UK | Type 9401B01 | n= 2 |
Light-Weight Wooden Walkway Section | Kistler Instruments, Hook, UK | Type 9401B02 | n= 4 |
4 Point "L-Shaped" Calibration Frame | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | ||
"T-Shaped" Wand | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | ||
12 mm Diameter Passive Retro reflective Marker | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160181 | Flat Base |
Double Adhesive Tape | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160188 | For fixing markers to skin |
Height-Adjustable Stool | Ikea, Sweden | Svenerik | Height 43 - 58 cm with ~ 10cm customized height extension option at each leg |
Circular (Disc) Pressure Floor Pad | Arun Electronics Ltd, Sussex, UK | PM10 | 305 mm Diameter, 3 mm thickness, 2 wire |
Lower Limb Tracking Marker Clusters | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160145 | 2 Marker clusters, lower body with 8 markers (n= 2) |
Upper Limb Tracking Marker Clusters | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160146 | 2 Marker clusters, lower body with 6 markers (n= 2) |
Self-Securing Bandage | Fabrifoam, PA, USA | 3'' x 5' | |
Cycling Skull Cap | Dhb | Windslam | |
Digital Column Scale | Seca | 763 Digital Medical Scale w/ Stadiometer | |
Measuring Caliper | Grip-On | Grip Jumbo Aluminum Caliper - Model no. 59070 | 24 in. Jaw |
Extendable Arm Goniometer | Lafayette Instrument | Model 01135 | Gollehon |
Light Switch | Custom made | ||
Visual3D Biomechanics Analysis Software | C-Motion Inc., Germantown, MD, USA | Version 4.87 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved