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요약

만성 발목 불안정을 가진 개인 (CAI) 자세 제어 결핍 및 낮은 사지의 지연 된 근육 활성화를 전시. 표면 전동 과 결합 된 전산화 동적 포약은 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 유지하기 위해 근육 활성화 조절을 가진 시각, somatosensory 및 전정 시스템의 조정에 대한 통찰력을 제공합니다.

초록

전산화된 동적 포토그래피(CDP)는 정적 및 동적 조건 및 섭류 하에서 자세 안정성을 평가하는 객관적인 기술입니다. CDP는 압력 중심과 무게 중심 간의 상호 관계를 추적하는 반전된 진자 모델을 기반으로 합니다. CDP는 시력, 프로프리오셉션 및 전정 감각의 비율을 분석하여 자세 안정성을 유지하는 데 사용할 수 있습니다. 다음 문자는 만성 발목 불안정성 (CAI) : 지속적인 발목 통증, 붓기, "방법을 주는"느낌 및 자기보고 장애를 정의합니다. CAI를 가진 개별에 있는 자세 안정성 및 fibular 근육 활성화 수준은 측면 발목 인대 복잡한 상해 때문에 감소했습니다. 몇몇 연구 결과는 CAI를 가진 개별의 자세 안정성을 탐구하기 위하여 CDP를 이용했습니다. 표면 전과 와 동기화 된 CDP를 사용 하 여 자세 안정성 및 관련 근육 활성화를 조사 하는 연구는 부족. 이 CDP 프로토콜에는 감각 조직 테스트(SOT), 모터 제어 테스트(MCT), 적응 테스트(ADT) 뿐만 아니라 일방적인 자세(미국) 및 안정성 제한(LOS)을 측정하는 테스트가 포함됩니다. 표면 전기 촬영 시스템은 측정 중에 낮은 사지 근육 활성화에 대한 데이터를 수집하기 위해 CDP와 동기화됩니다. 이 프로토콜은 자세 안정성을 유지하기 위해 시각, 소마토 감각 및 전정 시스템 및 관련 근육 활성화의 조정을 평가하기위한 새로운 접근 방식을 제시합니다. 또한, 그것은 실제 복잡 한 환경에 대처 하는 경우 CAI와 개인의 신경 근육 제어에 새로운 통찰력을 제공 합니다.

서문

전산화된 동적 포토그래피(CDP)는 정적 및 동적 조건 및 섭류 하에서 자세 안정성을 평가하는 객관적인 기술입니다. CDP는 압력 중심(COP)과 중력 중심(COG) 사이의 상호 관계를 추적하는 반전진자 모델을 기반으로 합니다. COG는 질량 중심(COM)의 수직 투영인 반면, COM은 글로벌 기준 시스템에서 총 체질량과 동일한 점이다. COP는 수직 접지 반응 력 벡터의 포인트 위치입니다. 접지1을가진 접촉 영역의 표면 을 통해 모든 압력의 가중 평균을 나타낸다. 자세 안정성은 주어진 감각 환경에서 지원 의 기지 내에서 COM을 유지하는 기능입니다. 중추신경계를 발포성 감각 시스템(시력, 프로피오셉션 및 전정 감각)과 모터 커맨드 출력2와조정하는 신경 근육 조절 능력을 반영한다.

단일 다리 자세 및 Y-balance 테스트의 도달 거리와 같은 자세 제어를 위한 이전 평가 방법은 결과 지향적이며 감각 시스템과 모터 제어3간의 조정을 객관적으로 평가하는 데 사용할 수 없습니다. 또한, 일부 연구는 휴대용 전산화 된 흔들림 보드를 사용, 실험실설정에서동적 균형 성능을 정량화4,5,,6. CDP는 전술한 시험 방법과 다르며, 이는 자세 안정성 유지보수에서 비전, 프로피오셉션 및 전정 감각의 비율에 대한 분석과 발목 또는 엉덩이 지배적 전략과 같은 모터 전략의 비율에 대한 평가에 적용될 수 있기 때문이다. 정확도, 신뢰성 및 유효성8로인해 자세 제어 측정7의 금 본위제로 간주되었습니다.

만성 발목 불안정 (CAI)은 지속적인 발목 통증, 붓기 및 "주는 방법"의 느낌을 특징으로합니다. 그것은 가장 일반적인 스포츠 부상 중 하나입니다9. CAI는 주로 측면 발목 염좌에서 유래하여 측면 발목 인대 복합체의 무결성과 안정성을 파괴합니다. 프로프리오셉션, 피블러 근육 강도 및 탈러스의 정상 궤적은10,,11을손상시한다. 약한 발목 세그먼트의 결핍은 CAI12를가진 개별에 있는 결핍 자세 통제 및 근육 활성화 귀착될 수 있습니다. 그러나, CDP3,,13을사용하여 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 조사한 연구는 거의 없다. 현재 측정은 감각 분석의 관점에서 CAI의 자세 제어 결핍을 거의 분석할 수 없습니다. 따라서, 사후 안정성을 유지하기 위해 CAI의 감각 조직 및 자세 전략의 능력은 추가 탐구가 필요합니다.

근육 활동은 자세 안정성14,,15의조절에 영향을 미치는 신경 근육 조절의 중요한 구성 요소입니다. 그러나, CDP는 포스 플레이트를 통해 COP와 COG 간의 상호 관계를 모니터링하고, CAI를 가진 개인의 하반신 근육의 특정 활성화 수준을 관찰하는 응용 프로그램은 어렵다. 현재, CDP와 전기촬영(EMG)을 결합하는 방법을 통해 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 평가하는 연구는 거의 없다.

따라서, 개발된 프로토콜은 CDP 및 표면 전동학 시스템(sEMG)을 결합하여 자세 제어 및 관련 근육 활성을 탐구하는 것을 목표로 한다. 이 프로토콜은 CAI 참가자를 위한 감각 조직, 자세 통제 및 관련 근육 활동을 포함하여 신경 근육 통제를 조사하기 위하여 새로운 접근을 제공합니다.

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프로토콜

테스트 에 앞서, 참가자는 실험 과정에 대한 정보를 받은 후 정보에 입각한 동의에 서명했습니다. 이 실험은 상하이 스포츠 대학의 윤리위원회에 의해 승인되었습니다.

1. 장비 설정

  1. CDP 시스템을 켜고 자체 보정을 완료하고 계측기가 100Hz 샘플링 주파수에서 정상적으로 작동하는지 확인합니다.
    참고: 설치된 두 개의 독립 된 힘 플레이트는 각각 세 개의 힘 (Fx, Fy 및 Fz)과 세 가지 순간 (Mx, My 및 Mz)을 측정합니다. x축은 왼쪽-오른쪽 방향에 있으며 시상 평면에 수직입니다. y축은 전방-후진 방향에 있으며 관상 평면에 수직입니다. z축은 수평 평면에 수직입니다. 기원은 힘 판의 중심에 있습니다.
  2. 더블 클릭 밸런스 매니저 시스템 | 임상 모듈은 새로운 환자를 클릭하고 환자 ID를 설정합니다. 감각 조직 테스트, 일방적 인 자세, 안정성의 한계, 모터 제어 테스트 및 적응 테스트를 선택합니다.
    참고: 이러한 인구 통계 학적 데이터는 연령일치 규범 진단 분석에도 사용됩니다.
  3. 표면 전기 촬영(sEMG) 시스템을 켜고 EMG 모션 도구 아이콘을 두 번 클릭합니다. 트리거 신호를 트리거 인(수동 중지)으로지정하고, 참가자 ID를 설정하고, 측정된 근육과 무선 전극을 일치시합니다. 불안정한 하반신의 근육은 광대한 내측 (VM), 광대 한 측삭 탈염 (VL), 이두근 페모리스 (BF), 티비알리스 전방 (TA), peroneal longus (PL), 위장 혈증 내측 (GM), 및 위장 혈증 측측 (GL)입니다.
    참고: 트리거 인(수동 중지)이라는 문구는 CDP가 테스트 중에 EMG 데이터를 캡처하기 위해 sEMG 시스템을 트리거하지만 "끝" 플래그는 인수를 중지하려면 수동 클릭이 필요합니다.
  4. 동기화 라인을 통해 sEMG 시스템과 CDP 시스템을 연결합니다. sEMG 시스템의 카메라를 조정하여 CDP 시스템의 신호 표시등을 캡처합니다.
    참고: 표시등의 비디오는 CDP 시스템 및 sEMG와 동기적으로 수집되어 CDP 테스트에 따라 EMG의 해당 주기를 절단합니다. "켜기"는 테스트가 진행 중임을 나타내며 "라이트 오프"는 테스트가 일시 중지/중지됨을 나타냅니다.

2. 참가자 선정 및 준비

  1. CAI 참가자에 대 한 다음과 같은 포함 기준을 사용: (1) 35 정기적으로 매일 활동 남성 참가자, 프로 선수 또는 앉아 참가자를 제외; (2) 20~29세; (3) 적어도 하나의 중요한 발목 염좌의 역사, 초기 염좌는 연구에 등록하기 전에 적어도 12 개월 발생해야합니다; (4) 부상당한 발목 관절 및/또는 재발염및/또는 "불안정감"과 (5) 컴벌랜드 발목 불안정 공구 설문지 점수점수가 24점미만(16점)을초과하는 "포기"의 감정.
    1. 양측 염좌, 사지 골절, 수술, 신경 및 전정 시스템 질환 또는 테이핑에 대한 알레르기의 역사를 가진 참가자를 제외하십시오. 또한 CAI 그룹과 일치하는 인구 통계학적 데이터를 대조군으로 모집하는 CAI 없이 35명의 남성 참가자를 모집합니다.
  2. 준비를 위해 측정 된 근육의 뱃속에 전극 조각을 고정하십시오. 참가자들에게 안전 벨트를 착용하고 힘 판에 맨발로 서서 시각적 서라운드에 직면하도록 지시합니다.
    1. 힘 플레이트의 발 정렬을 조정합니다. 말단 내측을 해당 컴퓨터 생성 높이 선(S, M 및 T 선)과 다리의 수평 선 및 측면 모서리와 정렬합니다. 시각적 서라운드에 포함된 화면을끕니다(그림 1).
      참고: 이 지침은 다음 높이를 기반으로 합니다. "S"는 "작은"을 의미하며 76cm에서 140cm사이의 높이를 포함합니다. "M"은 "중간"을 의미하며 141cm에서 165cm까지의 높이를 포함합니다. 화면은 실시간 시각적 피드백을 제공할 수 있기 때문에 학습 효과를 생성할 수 있습니다. 따라서, 안정성(LOS)테스트(17)의한계를 제외하고, 테스트 중에 화면이 닫혀 있어야 한다.

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그림 1: 측정을 위한 참가자 준비. 참가자들은 맨발로 똑바로 서서 시각적 서라운드에 직면하고 안전 벨트를 착용하고 발을 힘 판에 올바르게 정렬하고 다리에 무선 EMG 전극을 고정시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

3. 측정 절차

  1. CDP 측정
    1. 감각 조직 테스트
      1. 참가자들에게 시야, 소마토감각 및 전정 감각(singly 또는 결합)의 간섭에 대처하기 위해 가능한 한 안정적으로 COG를 유지하도록 지시합니다(표1). 조건 의 측정을 완료 1-6. 각 테스트는 20s에 대해 지속됩니다. 각 조건에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
    2. 일방적인 자세
      1. 참가자들에게 눈을 뜨거나 닫은 전방 우수한 장골 척추에 손을 얹도록 지시한다. 불안정한 발목 쪽을 지지 다리로 고려하십시오. 완전히 무릎 관절을 확장하고, 약 30 °에 의해 자신의 비 지지 다리의 무릎을 구부립니다. 참가자가 10 s에 대해 안정적으로 서 있게 하십시오. 각 시각적 상태에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
    3. 안정성 제한
      1. 참가자들에게 중앙 지역에서 COG를 유지하도록 지시합니다. 링을 들으면서 몸을 숙이고 COG를 화면의 대상 프레임으로 빠르게 이동합니다. 참가자들에게 10대동안 꾸준히 유지하도록 지시한다. COG의 8가지 방향 이동을 완료합니다(전방, 전방 오른쪽, 오른쪽, 오른쪽, 오른쪽 뒤로, 뒤로, 뒤로 왼쪽, 왼쪽, 왼쪽 및 왼쪽).
        참고 : COG 이동 과정에서 신체가 똑바로 유지되고 발 뒤꿈치 또는 발가락은 힘 판에서 멀지 않으며 엉덩이 관절이 구부러지지 않습니다.
    4. 모터 제어 테스트
      1. 참가자들에게 신체 안정성을 복원하고 힘 판의 예기치 않은 미끄러짐에 대처하기 위해 효과적으로 대응하도록 지시합니다. 각 미끄러짐 상태에 대해 세 번 절차를 반복합니다.
        참고: 힘 플레이트는 전방/후방 방향으로 소형/중간/대형 진폭으로 미끄러집니다. 참가자의 높이에 따라 힘 판의 미끄러짐 진폭이 자동으로 조정됩니다. 힘 판의 발 위치를 정렬하려면 표준 절차를 따라야 합니다. 시험 사이에 임의 지연이 존재합니다.
    5. 적응 테스트
      1. 참가자들에게 효과적으로 대응하여 체내 안정성을 회복하고 20°/s의 속도로 5회 연속 예기치 않은 회전에 대처하도록 지시합니다. 발가락을 위쪽 또는 아래쪽으로 향합니다.
조건눈힘 플레이트비주얼 서라운드간섭예상 응답
1열기수정수정소마토 감각
2가까이수정수정비전소마토 감각
3열기수정스웨이 참조비전소마토 감각
4열기스웨이 참조수정소마토 감각비전, 전정
5가까이스웨이 참조수정소마토 감각, 시력Vestibular
6열기스웨이 참조스웨이 참조소마토 감각, 시력Vestibular

표 1: 감각 조직 테스트에서 서로 다른 간섭 및 그에 상응하는 예상 응답. "동요 참조"라는 용어는 힘 판과 시각적 서라운드의 움직임이 참가자의 COG 동요를 따른다는 것을 의미합니다.

  1. sEMG 측정 및 데이터 프로세스
    1. SOT, 미국, LOS, MCT 및 ADT 동안 CDP 시스템에 의해 트리거된 후, 저사지 근육 활동 원시 데이터의 자동 습득을 시작합니다. 빛이 꺼지면 sEMG 시스템 중에 수동으로 인수를 중지합니다. 샘플 크기는 1000Hz입니다.
    2. sEMG 소프트웨어의 처리 창을 입력합니다. EMG 원시 데이터의 C3d 파일및 라이트 비디오의 mp4 파일을 가져옵니다. 빛이 켜져 있을 때 시험 주기를 잘라냅니다.
    3. "처리 파이프라인" 작업에서 실행 파이프라인에 다음과 같은 옵션을 포함합니다: 낮은 패스가 있는 버터워스 필터(450Hz, 2). 주문) 및 하이 패스 (20 Hz, 2. 주문); 50Hz에서 노치 필터; 그리고 루트 평균 사각형 스무딩 창 100 ms.
      참고: 로우 패스(450Hz, 2)로 버터워스 필터를 선택합니다. 주문) 및 하이 패스 (20 Hz, 2. 주문) 원치 않는 저주파 및 고주파 구성 요소를 필터링합니다. 노치 필터를 50Hz로 설정하여 주 전력에서 50Hz 간섭을 제거합니다. 시끄러운 신호를 부드럽게하기 위해 100 ms의 루트 평균 사각형 스무딩 창을 사용합니다.
    4. 이벤트 생성 옵션에 실행 파이프라인에 다음 이벤트를 포함합니다. "근육 켜기"는 "모든 채널이 최소 50ms의 기준노이즈 표준 편차를 5배 이상"으로 정의합니다. "근육 끄기"는 "모든 채널이 적어도 50 ms"에 대한 기준선에 5 배 표준 편차 이하로 떨어집니다.
    5. 매개 변수 생성 옵션에서 실행 파이프라인에 다음 매개 변수를 포함합니다: 일체형 전기촬영(iEMG); 루트 평균 사각형(RMS); 평균 전력 주파수 (MPF); 중간 주파수(MDF); 및 공동 활성화 비율.
      참고: 다음은 위의 매개 변수에 대한 참조된 계산 수식(방정식 1-4)입니다.
      figure-protocol-6064
      figure-protocol-6137
      figure-protocol-6210
      figure-protocol-6283
    6. SOT, 미국, LOS, MCT 및 ADT 시험의 RMS 값을 각 근육에 대한 최대 자발적 동소성 수축(MVIC)의 RMS 값으로 정규화합니다(방정식 5).
      figure-protocol-6456
      참고: MVIC는 5s(보충 파일 1)18에대한 표준 자세에 있는 참가자에 대한 각 근육의 최대 힘 수축을 나타낸다.

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결과

대표적인 CDP 결과
감각 조직 테스트
이 시스템은 주변 신호 입력으로 환경이 변경될 때 미리 정해진 대상 영역에서 COG를 유지하는 참가자의 능력을 평가합니다. 평형 점수(ES)는 조건 하에서 1-6의 점수로, 이는 자세 안정성을 유지하기 위해 감각 시스템을 조정하는 능력을 반영한다(수학식 6). 복합 점수(COMP)는 모든 조건의 가중 평균 점수입니...

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토론

제시된 프로토콜은 CDP를 sEMG와 동기화하여 CAI를 가진 개인의 동적 자세 제어 및 관련 근육 활동을 측정하는 데 사용됩니다. CDP는 COP 및 COG의 궤적을 추적하고 감각 정보(시각, 소마토감각 및 전정 감각) 입력과 외부 환경8,,21,,22사이의 상호 작용에 대한 통찰력을 제공한다. 감각 또는 모터 시스템 장애로 인한 기능적 활동 제한?...

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공개

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 말

저자는 중국 국립 자연 과학 기금 (11572202, 11772201, 31700815)의 자금을 인정합니다.

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자료

NameCompanyCatalog NumberComments
NeuroCom Balance Manager SMART EquiTestNatus Medical Incorporated, USAIts major components include: NeuroCom Balance Manager Software Suite, dynamic dual force plate (rotate & translate), moveable visual surround with 15” LCD display (it could provide a real time display of the subject’s center of gravity shown as a cursor during the task) and illumination, overhead support bar with patient harness, computer and other parts.
wireless Myon 320 sEMG systemMyon AGThe system consists of 16 parallel channels of transmitter signals, receiver, "EMG motion Tools" and "ProEMG" software,computer and other parts.

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