Fundamentar Técnicas Movimento de captura adequados à avaliação da marcha Nordic Walking e postura em adultos mais velhos

Resumo

O objetivo era comprovar a utilização óptima das técnicas de coleta de dados para a marcha caminhada nórdica e análise de postura. Captura de movimento tridimensional deve ser usado durante a análise de curta duração (isto é único ciclo da marcha), enquanto acelerometria deve ser empregado para análise de duração mais longa (ou seja repetidos ciclos) como um teste de caminhada de 6 minutos.

Resumo

caminhada nórdica (NW) tornou-se uma forma simples e segura de exercício, nos últimos anos, e em estudar este padrão de marcha, têm sido empregadas diversas técnicas de coleta de dados, cada um com pontos positivos e negativos. O objetivo foi determinar o efeito de NW na velha marcha adulto e postura e determinar uma utilização óptima dos diferentes sistemas de recolha de dados em análise a curto e longo duração. Marcha e postura durante a NW e andando normal foram avaliadas em 17 idosos saudáveis ​​(idade: 69 ± 7,3). Os participantes realizaram dois estudos de 6 testes minutos (TC6) (1 com pólos (WP) e 1 sem pólos (NP)) e 6 testes de uma caminhada 5m (3 WP e 3 NP). Movimento foi gravado utilizando dois sistemas, um sistema de acelerometria 6 sensores e um sistema 3-dimensional de captura de movimento 8-câmera, a fim de quantificar espacial-temporal, cinemático, e os parâmetros cinéticos.

Com ambos os sistemas, os participantes demonstraram maior comprimento do passo e apoio de casal e decreased velocidade da marcha ea cadência WP comparação com NP (p <0,05). WP Além disso, com captura de movimento, maior tempo de apoio simples foi encontrada (p <0,05). Com a captura de 3-D, menor geração de energia quadril e momentos de força foram encontrados em contato do calcanhar e pré-balanço, bem como menor absorção de potência do joelho no contato do calcanhar, pré-swing, e WP balanço do terminal em comparação com NP, quando avaliada por um ciclo (p <0,05). Além disso, WP rendeu menores momentos de vigor no contato do calcanhar e swing do terminal, juntamente com momentos de maior dimensão em meados de postura de um ciclo de marcha (p <0,05). Não foram encontradas alterações de postura.

NW parece apropriada para promover um padrão de marcha normal em adultos mais velhos. Captura de movimento tridimensional deve ser utilizada principalmente durante a análise da marcha curta duração (isto é único ciclo da marcha), enquanto acelerometria sistemas deve ser empregada principalmente em casos que requerem análise de duração mais longa, como no TC6.

Introdução

Caminhada nórdica (NW) é considerado como uma forma simples e segura de andar de fitness usando pólos especialmente concebidos ^1. Sugere-se que os pólos fornecer estabilidade acrescida, melhorar a postura, e reduzir o estresse nas articulações das extremidades inferiores. No entanto, evidências limitadas ou contraditória existe respeita ao carregamento em comum e alinhamento postural. Por um lado, Schwameder et al. ^2, Willson et al. ^3, e Koizumi et al. ⁴ melhorias relatório em medidas cinemáticas e / ou reduções de reação do solo, compressão e forças de cisalhamento com seus estudos pólo pé. Por outro lado, o declínio medidas cinemáticas e aumento da carga conjunto em termos de travagem / forças propulsoras e momentos de força foram relatados por Hansen et al. ^5, Stief et al. ^6, e Hagen et al. ^7, enquanto pólo de caminhada. Além disso, as reivindicações de melhor alinhamento postural parecem ter ido entirely não suportado por pesquisas científicas a este ponto.

Semelhante aos resultados contraditórios encontrados com padrões de marcha, diferentes métodos e equipamentos têm sido empregadas nesta linha de pesquisa, bem. Vários estudos têm utilizado sistemas de movimento 3-dimensional de captura de ^4,6 e ^2,5 câmaras de vídeo digitais, todos com placas de força incorporados no sistema, a fim de avaliar adequadamente a marcha. Enquanto Além disso, outros estudos têm utilizado outros meios de avaliação da marcha poling Nordic incluindo o uso de eletrogoniometria ^7, eletromiografia (EMG) ^8, e medidores de tensão montados em postes ^2,9. Com a técnica utilizada neste protocolo, apresenta a vantagem específica de ser capaz de demonstrar uma representação mais adequada (ciclos de marcha ou seja, repetidas) da marcha poling Nordic de um indivíduo sobre técnicas alternativas que se concentraram mais em curtos períodos de tempo e ciclos de marcha individuais. Além disso, este método utilizaacelerometria, uma ferramenta válida, que a este ponto tem sido pouco utilizado em pesquisas caminhada nórdica. Dependendo do objectivo de projectos de investigação, a aplicação do presente protocolo pode ser apropriado para situações como descrito neste protocolo, particularmente para a marcha curta e longa duração. É importante observar que tanto a captura de movimento e acelerometria são adequados para a obtenção de uma variedade de características da marcha, incluindo: espacial-temporal (por exemplo, comprimento da passada, a velocidade de marcha, etc), cinemático (por exemplo, amplitude de movimento), e cinética (por exemplo, forças , saídas de potência, etc.) parâmetros.

E apesar do uso desses vários equipamentos, somente os eventos da marcha curta duração (isto é único ciclo da marcha) foram avaliados, deixando dúvidas em relação ao melhor avaliar a longa duração da marcha (ou seja, ciclos de marcha repetidas). Portanto, a justificativa para o desenvolvimento e uso desta técnica baseia-se no importance de formar um quadro completo da marcha poling nórdica.

O objetivo deste estudo era duplo. Em primeiro lugar, o objetivo principal é determinar e fundamentar o uso de ambos os sistemas acelerometria e sistemas de captura de movimento 3-dimensional na avaliação da marcha e da postura sobre ambos os períodos curtos e longos. Secundariamente, o objetivo é determinar o efeito global de pólos para caminhadas nórdicas sobre padrões de marcha, incluindo medidas espaciais-temporais e cinéticos, bem como o alinhamento postural de adultos mais velhos. Até à data, a investigação mínima tem se concentrado em adultos mais velhos NW e do que foi publicado, a função (ou seja, força, equilíbrio, flexibilidade) tem representado as variáveis ​​de resultado primário. Portanto, o conhecimento pertinente o papel de pólos de pé sobre as variáveis ​​da marcha mensuráveis ​​é necessário e pode fornecer insights sobre como pólos pode jogar nos nossos padrões de marcha à medida que envelhecemos.

Protocolo

Este estudo foi realizado de acordo com as orientações do Conselho da Universidade de Ottawa de Ética em Pesquisa.

1. Apresentação de Procedimento

1. Fornecer Side Show apresentações para grupos Área de passeios locais e pós recrutamento cartazes em centros comunitários e instalações públicas, a fim de recrutar um grupo de, adultos ativos residentes na comunidade mais velhos.
2. Após a primeira visita, em primeiro lugar saudar os participantes, apresentá-los para o laboratório, e dar-lhes tempo para se transformar em vestuário adequado (ou seja, calções, t-shirt, e tênis). Depois de pronto, fornecer a cada participante com uma descrição detalhada do estudo, obter o consentimento informado por escrito, e tela de cada indivíduo para a elegibilidade estudo utilizando vários questionários.
   NOTA: Os critérios de inclusão inclui: 55-80 anos de idade, novato para caminhada nórdica (NW), sem condições neurológicas, há deficiências cognitivas, não há condições cardíacas, nenhuma lesão ou cirurgia afetando a marcha anterior e superiormovimento extremidade, ea capacidade de andar sem ajuda.
   1. Tem o participante completar um estado geral de saúde e Physical Activity Questionnaire eo Readiness Physical Activity Questionnaire (PAR-Q), a fim de confirmar a idade, nível de atividade, quaisquer problemas neurológicos já existentes, e avaliar brevemente a saúde cardíaca.
   2. Em seguida, tê-los concluir uma estabilidade postural auto-reportados e cai questionário (adaptado de Ashburn et al. ¹⁰⁾ para determinar a prevalência de queda, se for o caso. Por último, completar a Avaliação Cognitiva Montreal (MOCA), com cada sujeito, a fim de controlar de comprometimento cognitivo leve ^11, constituindo uma pontuação mínima de 26 em 30.

2. Pólo Set-up e Instrução Nordic Walking

1. Proporcionar a cada participante um conjunto de pólos, e instruí-los sobre como ajustar os pólos a um comprimento ideal em relação à sua altura. Certifique-se de que o ajustamento corresponde a cerca de seis5% da altura do corpo do indivíduo.
   1. Proporcionar a cada participante com as seguintes instruções relativas ao ajuste do pólo. Peça aos participantes para estar alto, os participantes devem colocar a ponta do pólo na frente dos dedos do pé, instruir os participantes para colocar o cotovelo e antebraço ao lado do corpo, e peça aos participantes para alongar os pólos de modo que o cotovelo forma um valor aproximado de 90 ° ângulo ao lado do corpo. Finalmente, aperte bem os pólos e ângulo das pontas de inicialização para trás.
2. Instruir o participante os seguintes 4 passos básicos, a fim de minimizar a quantidade de informações para processar e garantir uma compreensão completa da técnica ^12. Colocar cerca de 30 min para a instrução ea prática posterior da técnica.
   NOTA: As instruções de caminhadas nórdicas estão a ser dada por um instrutor de pólo caminhada nórdica certificado.
   1. Antes de fixar as pulseiras, instruir o participante para colocar seus pólos atrás da parte inferior das costas eestar alto. Peça aos participantes para ficar com o seu peito de altura e os ombros relaxados.
      NOTA: Explique ao participante que isto é feito para ganhar uma compreensão da postura corporal ereta necessário para caminhada nórdica.
   2. Ter cada participante assegurar as pulseiras, coloque as pontas de polo por trás deles, e relaxar os braços ao lado do corpo. Mantendo suas mãos abertas (ou seja, não agarrar alças), instrua o assunto para começar a andar com o mínimo de balanço do braço por cerca de 100 m.
      NOTA: Nesta fase, os pólos estão simplesmente arrastando atrás do participante.
   3. Enquanto ainda mantém as mãos abertas e arrastando os pólos atrás deles, instruir o participante para começar a andar mais rápido. Peça aos participantes para visualizar trazendo sua mão para cima, como se eles estão prestes a apertar a mão de alguém.
      NOTA: Nesta fase, explicam que o objetivo é promover as ações recíprocas e rítmicos naturais dos braços e pernas durante a marcha.
   4. Finalmente,como o braço oscila para a frente, tem o participante suavemente agarrar a pega e aplicar uma força contra o chão. Com cada balanço do braço, instruir o indivíduo levante ligeiramente os pólos do chão e firmemente plantá-las a cada passo subsequente.
      NOTA: Nesta fase, explicam que as ajudas força aplicada na progressão da marcha e oferece resistência para a musculatura superior do corpo.

3. Recolha de Dados e Protocolo de Teste

1. Usando uma medida padrão fita, escala de peso, e paquímetro, tomar medidas antropométricas dos participantes, incluindo altura, peso, entre ASIS distância, à esquerda e comprimentos de perna direita, larguras joelho, larguras de tornozelo, deslocamentos de ombro, larguras de cotovelo, larguras de pulso, e espessuras de mão.
   1. Usando uma fita métrica, meça cada comprimento de perna, como a distância entre a espinha ilíaca ântero-superior (ASIS) para o centro do maléolo medial, bem como a distância entre a esquerda e direita ASIS (ie </ Em> inter-ASIS distância).
      1. Em seguida, medir as larguras de cada uma das juntas utilizando um compasso de calibre, encontrando a distância entre as proeminências ósseas (por exemplo côndilos) de cada junta. Por último, medir a altura e peso do participante usando uma fita métrica padrão e escala, respectivamente.
2. A fim de avaliar padrões de marcha (por exemplo, medidas espaço-temporais) e alinhamento postural durante um longo período de tempo, use um sistema de acelerometria para coleta de dados durante a caminhada de 6 minutos Test (TC6), que é um teste válido e adequado na avaliação adulto mais velho resistência física ^13.
   1. Para o sistema de acelerometria, garantir que ele é composto de pelo menos 6 sensores, cada um com acelerômetros e giroscópios incorporados-los, a fim de medir a aceleração (g) e velocidade angular (graus / seg) de cada segmento específico do corpo.
      1. Antes da colocação no participante, garantir que todos os sensores de are firmemente ancorado à estação de encaixe do sistema, a fim de sincronizá-los e calibrar o sistema e, finalmente, transmitir medições de dados precisos ^14.
   2. Fixe os sensores usando ajustáveis ​​de gancho e laço cintas, garantir os sensores para o pulsos, tornozelos, coluna lombar (L5) e do tronco e recolher a uma taxa de amostragem de um mínimo de 100 Hz.
      1. Ao colocar os sensores, certifique-se de que eles são orientados de acordo com as diretrizes do sistema. Posicione os sensores de tornozelo anterior. Posicione os sensores de pulso posteriormente (quando na posição anatômica). Posicione o sensor de tronco no topo do esterno, e posicione o sensor de L5 diretamente na L5.
         NOTA: Os dados cinemática é transmitida sem fios a partir de destes sensores para um ponto de acesso, o qual é usado para precisamente o tempo de transmissão dos dados sincronizados.
   3. Montar o participante com os 6 sensores e pedir-lhes para realizar dois ensaios do TC6, um com postes e one sem. Aleatoriamente atribuir esses dois ensaios para controlar para efeito de ordem.
   4. Instruir o participante a andar para trás e para frente ao longo de uma passarela de 25 m em uma velocidade auto-selecionada para o TC6, tanto com e sem pólos. Neste momento, não se esqueça de clicar em 'Start' para começar a coleta de dados com o sistema de acelerometria.
      NOTA: Durante os ensaios pólo, fornecer instruções adicionais para o participante para implementar sua instrução poling.
3. Finalmente, avaliar os eventos duração da marcha curtas usando um sistema de captura de movimento 3-dimensional recolha a um mínimo de 100 Hz, com duas placas de força incorporados na via. Sincronizar as plataformas de força com o sistema de captura de movimento, garantir que as plataformas de força são zerados para evitar ruídos nos dados, e garantir que eles estão coletando a uma taxa de amostragem suficiente, por exemplo 1.000 Hz.
   1. Sincronizar as placas de força para o sistema de captura de movimento pela primeira conectando-os ao computador através dos fios fornecemd da empresa. Em segundo lugar, diretamente dentro do software do sistema de captura de movimento, é imperativo para "adicionar" as placas de força para o volume de captura, inserindo as dimensões, sensibilidades, taxas de amostragem, bem como qualquer outra informação necessária para o sistema.
   2. Assegurar que as placas de força têm sido "zerado". Faça isso em duas etapas: 1) clique direito em cada placa de força dentro do software e selecione 'Zero vigor placa' e 2) pressione o botão "zero" que está diretamente na caixa de aquisição de dados das placas de força.
      NOTA: Certifique-se de que o sistema de captura de movimento recolhe informação em tempo real a partir de ambas as pernas esquerda e direita de greves pé em cada plataforma de força e permite a análise espacial-temporal, cinemática e cinética.
4. Conclua uma calibragem dinâmica do sistema (que visa definir o volume de captura que é para ser usado durante a recolha de dados). Para fazer isso, uma varinha 3-marcador de uma maneira controlada através da Capture espaço. Em seguida, realize uma calibração estática do sistema para definir o sistema de coordenadas global (ou seja, ponto de referência de 0, 0, 0 (x, y, z), colocando um 4-marcador L-quadro em que o especificado ponto de referência e selecione 'Volume Defina «dentro dos programas de computador.
   NOTA: A calibração dinâmica depois auxilia na reconstrução da posição 3-dimensional de 39 marcadores reflectores utilizados para este modelo.
   1. Montar o participante com os 39 marcadores reflexivos, anexá-los usando fita dupla face e colocando-os em marcos específicos anatômicas, incluindo: metatarsos segundo, maléolo lateral, calcâneo, esquerda e direita no meio da haste, côndilos femorais laterais, esquerda e direita meio da coxa , ASIS, PSIS, T10, C7, de volta, clavícula, esterno, processos acrômio esquerda e direita meados de úmero, epicôndilos laterais, esquerda e meados de antebraço direito, pulsos medial e lateral, segundo metacarpos, cabeça ântero-lateral, e póstero-lateral da cabeça.
   2. Instruir o participante para, em seguida,executar 6 ensaios de 5 m de caminhada através do volume de captura de sistemas, três com pólos e três sem. Aleatoriamente atribuir esses ensaios para controle de efeito de ordem e fornecer a mesma instrução de acordo com o TC6.

4. Dados e Análise Estatística ¹⁴

1. Durante a análise do TC6, remova todas as curvas durante o julgamento, a fim de explicar curta estado estritamente constante Depois de retirar as voltas, use o software do sistema para extrair as medidas espaço-temporais, a gama de movimento do tronco (ROM) em todos os lugares, e velocidades tronco em todos os planos.
   NOTA: Isso é feito automaticamente durante este protocolo através de algoritmos usados ​​pelo próprio sistema ^14. As etapas para extrair as variáveis ​​dependentes necessárias dentro deste sistema estão listados abaixo.
   1. Usando o software do sistema de acelerometria, primeiro clique em 'Data Monitor', selecione os testes de tempo carimbada apropriadas que tenham sido colhidos, clique direito sobre o trIALS e selecione "Convert to CSV '. Depois de fazer isso, abra o arquivo CSV e garantir que os dados de todos os 6 sensores foi exportada para análise posterior.
   2. Em seguida, selecione o julgamento novamente e clique em "Exportar para PDF '. Observar o sistema gera um relatório em PDF com uma série de variáveis. A partir daqui, extrair variáveis ​​que são desejados para o estudo, neste caso, as medidas espaciais-temporais e cinemáticas.
2. Para captura de movimento 3-dimensional, filtrar todos os ensaios utilizando um quarto de ordem zero lag filtro Butterworth para dispositivos analógicos com uma frequência de corte de 10 Hz, bem como um filtro Woltring para as trajetórias de marcadores com um MSE 15 mm Valor previsto. Para fazer isso, anexar os 'Butterworth e Woltring' opções de filtragem para o pipeline operações dentro do software do sistema, selecione as frequências limite acima mencionados e valores MSE e clique em "Executar".
   1. Adicionar um "Exportar para um ficheiro ASCII 'operação para o gasoduto operações dentrodo sistema e selecione "Executar". Salve a planilha ASCII recém-exportado (planilha) ao computador.
   2. Abra os arquivos ASCII exportados e dentro de cada arquivo, localizar as saídas de potência e momentos de força (ou seja, cinética) para cada uma das articulações dos membros inferiores, incluindo o tornozelo, joelho e quadril.
      NOTA: Utilizando as funções mínimas e máximas dentro da planilha, calcular os picos superiores e inferiores correspondentes às diferentes fases de um ciclo único de marcha (por exemplo A1, K1, H1, etc.), conforme descrito por Winter ^14.
   3. Em seguida, extraia as medidas espaciais-temporal usando o software de sistema específico, que, neste caso, é calculada automaticamente através de algoritmos do sistema e de medidas antropométricas. Para extrair as variáveis ​​específicas, primeiro importe o julgamento desejado no software do sistema, selecione 'Eventos' e clique sobre a variável desejada para obter a média variável de cada julgamento.
3. euastly, utilizando os ficheiros ASCII, localizar as trajectórias para o marcador C7, bem como os marcadores sacrais / pélvicos. Usando estas trajectórias, calcular o alinhamento postural como o diferencial entre estes marcadores e trajectórias em ambas as direcções medial-lateral e ântero-posterior.
4. Abra o software estatístico e importar o julgamento específico. Em primeiro lugar, por meio do teste de Shapiro-Wilks para normalidade, certifique-se os dados são normalmente distribuídos.
   1. Para comparar com e sem pólos, o uso combinado t-testes quando os dados são normalmente distribuídos e Wilcoxon Signed Rank testes quando inclinado. Use Holm-Sidak múltiplos procedimentos de comparação aos pares quando necessário. O nível de significância foi fixado em p <0,05.

Resultados

Parâmetros da marcha espaço-temporal

Ao caminhar com bastões de caminhadas nórdicas e avaliada usando placas de captura de movimento e força, comprimento do passo (p <0,01), o tempo de duplo apoio (p <0,001) e tempo de apoio simples (p <0,001) são significativamente mais em comparação a andar sem pólos . Além disso, a velocidade de marcha (p <0,05) é significativamente mais lenta e cadência (p <0,001...

Discussão

A importância de manter a consistência em termos de utilização pólo é fundamental dentro deste protocolo. Em particular, as medidas adequadas para a técnica poling adequada, bem como pólo adequada criados são importantes para manter a consistência entre diferentes estudos. Portanto, as diretrizes e instruções de uma organização específica caminhada nórdica devem ser respeitados para protocolos como este. Além disso, e especialmente quando se utiliza acelerometria, o uso de um conjunto de corpo inteiro d...

Materiais

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