АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Лица с хронической нестабильностью лодыжки (CAI) проявляют дефицит постурального контроля и задержку мышечной активации нижних конечностей. Компьютеризированная динамическая постурография в сочетании с поверхностной электромиографией дает представление о координации зрительных, соматосензорных и вестибулярной систем с регуляцией активации мышц для поддержания постуральной стабильности у людей с CAI.

Аннотация

Компьютеризированная динамическая постурография (CDP) является объективным методом оценки постуральной стабильности в статических и динамических условиях и возмущениях. CDP основан на перевернутой модели маятника, которая прослеживает взаимосвязи между центром давления и центром тяжести. CDP может быть использован для анализа пропорций зрения, проприоцепции и вестибулярных ощущений для поддержания постуральной стабильности. Следующие символы определяют хроническую нестабильность лодыжки (CAI): постоянные боли в лодыжке, отек, чувство "удавая дорогу", и самостоятельно сообщил инвалидности. Постуральная стабильность и фибулярный уровень активации мышц у людей с CAI снизилась из-за боковой связки лодыжки сложных травм. Немногие исследования использовали CDP для изучения постуральной стабильности людей с CAI. Исследования, которые исследуют постуральной стабильности и связанных с ними активации мышц с помощью синхронизированных CDP с поверхностной электромиографии отсутствуют. Этот протокол CDP включает в себя тест сенсорной организации (SOT), тест на управление двигателем (MCT) и тест на адаптацию (ADT), а также тесты, которые измеряют одностороннюю позицию (США) и предел стабильности (LOS). Поверхностная электромиографическая система синхронизирована с CDP для сбора данных об активации мышц нижних конечностей во время измерения. Этот протокол представляет собой новый подход для оценки координации зрительных, соматосензорных и вестибулярной систем и связанных с ними активации мышц для поддержания постуральной стабильности. Кроме того, он предоставляет новые идеи в нервно-мышечного контроля лиц с CAI при борьбе с реальными сложными средами.

Введение

Компьютеризированная динамическая постурография (CDP) является объективным методом оценки постуральной стабильности в статических и динамических условиях и возмущениях. CDP основан на перевернутой модели маятника, которая прослеживает взаимосвязи между центром давления (COP) и центром тяжести (COG). COG является вертикальной проекцией центра массы (COM), в то время как COM является точечным эквивалентом общей массы тела в глобальной справочной системе. КС является точечным расположением вертикального вектора силы наземной реакции. Он представляет собой средневзвешенное значение всех давлений над поверхностью зоны контакта с землей1. Постуральная стабильность – это способность поддерживать КОМ в рамках поддержки в данной сенсорной среде. Он отражает способность нервно-мышечного контроля, который координирует центральную нервную систему с афферентной сенсорной системы (зрение, проприоцепция, и вестибулярные ощущения) и двигатель командывыход 2.

Предыдущие методы оценки для постурального контроля, такие как время для одноногий позиции и расстояние досягаемости для Y-баланс испытаний, являются ориентированными на результаты и не могут быть использованы для объективной оценки координации между сенсорными системами и управлениядвигателем 3. Кроме того, в некоторых исследованиях использовалась портативная компьютеризированная доска колебания, которая количественно анализирует динамические показателибаланса из лабораторных настроек 4,,5,,6. CDP отличается от вышеупомянутых методов тестирования, потому что он может быть применен к анализу доли зрения, проприоцепции и вестибулярных ощущений в постуральном поддержании стабильности и к оценке доли моторной стратегии, такой как стратегия доминирующей лодыжки или бедра. Он рассматривается как золотой стандарт для измерения постурального контроля7 из-за его точности, надежности и достоверности8.

Хроническая нестабильность лодыжки (CAI) характеризуется постоянной боли в лодыжке, отек, и чувство "удавая дорогу"; это один из наиболее распространенных спортивных травм9. CAI происходит в основном от бокового растяжения связок лодыжки, которые разрушают целостность и стабильность бокового комплекса связок голеностопного сустава. Проприоцепция, фибулярной мышечной силы, и нормальная траектория талусанарушаются 10,11. Недостатки слабого сегмента лодыжки может привести к дефициту постурального контроля и активации мышц у людей с CAI12. Тем не менее, несколько исследований исследовали постуральной стабильности лиц с CAI с помощью CDP3,13. Текущие измерения редко могут анализировать дефицит контроля осанки CAI с точки зрения сенсорного анализа. Поэтому способность сенсорной организации и постуральной стратегии CAI поддерживать постуральной стабильности нуждается в дальнейшем исследовании.

Мышечная активность является важным компонентом нервно-мышечного контроля, который влияет на регуляциипостуральной стабильности 14,15. Тем не менее, CDP контролирует только взаимосвязи между КС и COG через силовые пластины, и его применение для наблюдения конкретного уровня активации мышц нижних конечностей у людей с CAI трудно. В настоящее время несколько исследований оценили постуральной стабильности лиц с CAI с помощью метода, который сочетает CDP с электромиографией (EMG).

Таким образом, разработанный протокол направлен на изучение постурального контроля и связанной с ним мышечной активности путем объединения CDP и поверхностной электромиографической системы (sEMG). Этот протокол обеспечивает новый подход для исследования нервно-мышечного контроля, в том числе сенсорной организации, постурального контроля и связанной с ними мышечной активности, для участников с CAI.

протокол

Перед тестами участники подписали информированное согласие после получения информации об экспериментальном процессе. Этот эксперимент был одобрен комитетом по этике Шанхайского университета спорта.

1. Установка оборудования

  1. Включите систему CDP, полную самокалибровку и убедитесь, что прибор работает нормально на частоте отбора проб 100 Гц.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Каждый из двух установленных независимых силовых пластин измеряет три силы (Fx, Fy и Fz) и три момента (Mx, My и Mz). X-ось находится в левом-правом направлении и перпендикулярна сагиттарной плоскости. Y-ось находится в направлении вперед-назад и перпендикулярно корональной плоскости. z-ось перпендикулярна горизонтальной плоскости. Происхождение расположено в центрах силовых пластин.
  2. Система менеджера баланса с двойным нажатием кнопки (ru) Клиническиймодуль , а затем нажмите Новый пациент и установить идентификатор пациента. Ввод точного роста, веса и возраста. Выберите тест сенсорной организации, одностороннюю позицию, пределы стабильности, тест на управление двигателем и тест на адаптацию.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Такие демографические данные также используются для возрастного нормативно-диагностического анализа.
  3. Включите систему электромиографии поверхности (sEMG) и дважды нажмите значок EMG Motion Tools. Укажите триггерный сигнал как Trigger In (Manual Stop),установите идентификатор участника и сопривести измеренные мышцы с беспроводным электродом. Мышцы нестабильной нижней конечности vastus medialis (VM), vastus lateralis (VL), бицепс феморис (BF), tibialis передней (TA), перонеальный longus (PL), gastrocnemius medialis (GM), и gastrocnemius lateralis (GL).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Фраза Trigger In (Manual Stop) указывает на то, что CDP запускает систему sEMG для захвата данных EMG во время тестов, но флаг «конец» требует ручного нажатия, чтобы остановить приобретение.
  4. Подключите систему sEMG к системе CDP через линию синхронизации. Отрегулируйте камеру системы sEMG, чтобы зафиксировать индикатор сигнала системы CDP.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Видео индикатора света собирается синхронно с системой CDP и sEMG, чтобы сократить соответствующий цикл EMG в соответствии с тестами CDP. "Light on" указывает на то, что тест продолжается, а "выключение света" указывает на то, что тест приостановлен/остановлен.

2. Отбор участников и подготовка

  1. Используйте следующие критерии включения для участников CAI: (1) 35 мужчин-участников с регулярной повседневной деятельностью, за исключением профессиональных спортсменов или сидячих участников; (2) 20-29 лет; (3) история по крайней мере одного значительного растяжения связок голеностопного сустава, и первоначальное растяжение связок должно произойти по крайней мере за 12 месяцев до зачисления в исследование; (4) чувство "отдать" из травмированного голеностопного сустава и / или периодические растяжения связок и / или "чувство нестабильности;" и (5) Камберленд лодыжки Нестабильности Инструмент вопросник оценка менее 24баллов 16.
    1. Исключите участников с историей двусторонних растяжений, перелома нижних конечностей, операции, заболеваний нервной и вестибулярной системы или аллергии на ленты. Кроме того, набрать 35 мужчин-участников без CAI, чьи демографические данные совпадают с группой CAI, в качестве контрольной группы.
  2. Для подготовки зафиксните кусок электрода на животе измеренных мышц. Проинструктируйте участников носить ремень безопасности и стоять босиком на силовых пластинах лицом к визуальному окружению.
    1. Отрегулируйте выравнивание ног на силовых пластинах. Выровняйте malleolus medialis с горизонтальной линией и боковой кромке стопы с соответствующей компьютерной линией высоты (S, M и T линий). Выключите экран, встроенный в визуальное окружение(рисунок 1).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Эти руководящие принципы основаны на следующих высотах. "S" означает "маленький" и включает в себя высоту от 76 см до 140 см. "М" означает "средний" и включает в себя высоту от 141 см до 165 см. "Т" означает "высокий" и включает в себя высоту от 166 см до 203 см. Экран может производить эффект обучения, потому что он может обеспечить в режиме реального времени визуальную обратную связь. Таким образом, экран должен оставаться закрытым во время теста, за исключением предела стабильности (LOS) тест17.

figure-protocol-4648
Рисунок 1: Подготовка участников к измерению. Участники стоят в вертикальном положении босиком лицом к визуальному окружению, носят ремни безопасности, правильно выравнивают ноги с силовыми пластинами и фиксируют беспроводные электроды ЭМГ на ногах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

3. Процедуры измерения

  1. Измерение CDP
    1. Тест сенсорной организации
      1. Проинструктируйте участников стоять в вертикальном положении и держать их COG как можно более стабильным, чтобы справиться с помехами от зрения, соматосензорные и вестибулярные ощущения (потихоть или вместе взятые) (Таблица 1). Завершите измерения условий 1-6. Каждый тест длится 20 с. Повторите процедуру трижды для каждого условия.
    2. Односторонняя позиция
      1. Поручите участникам подать руку на передний верхний подвих позвоночника с открытыми/закрытыми глазами. Рассмотрим нестабильную сторону лодыжки в качестве опорной ноги. Полностью расширить коленный сустав, и согнуть колено их не поддерживающей ноги примерно на 30 ". Позвольте участникам оставаться в положении "стоять" на 10 с. Повторите процедуру трижды для каждого визуального состояния.
    3. Предел стабильности
      1. Поручите участникам поддерживать свой COG в центральной части. Услышав кольцо, наклонить их тело и быстро перенести их COG в целевой кадр на экране. Поручить участникам оставаться стабильными в течение 10 с. Завершите восемь направленных сдвигов coG (вперед, вперед-справа, справа, назад, назад, назад-слева, слева и слева вперед).
        ПРИМЕЧАНИЕ: В процессе смещения COG, тело держится прямо, пятки или ног не далеко от силовых пластин, и тазобедренный сустав не согнут.
    4. Тест на управление двигателем
      1. Поручить участникам эффективно реагировать на восстановление стабильности организма и справиться с неожиданным скольжением силовых пластин. Повторите процедуру трижды для каждого состояния скольжения.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Силовые пластины поскользнулся с небольшой / средней / большой амплитуды в передней / задней направлении. В зависимости от высоты участника, амплитуда скольжения силовых пластин автоматически регулируется. Стандартные процедуры должны соблюдаться, чтобы выровнять положение ноги на силовых пластинах. Между испытаниями существует случайная задержка.
    5. Тест на адаптацию
      1. Поручить участникам эффективно реагировать на восстановление стабильности организма и справиться с пятью последовательными неожиданными вращениями со скоростью 20 евро/с. Навемить натыки вверх или вниз.
СостояниеГлазаСиловые пластиныВизуальное окружениеВмешательстваОжидаемый ответ
1ОткрытьИсправитьИсправитьСоматосензори
2ЗакрытьИсправитьИсправитьВидениеСоматосензори
3ОткрытьИсправитьСуэй-справкаВидениеСоматосензори
4ОткрытьСуэй-справкаИсправитьСоматосензориЗрение, вестибулярный
5ЗакрытьСуэй-справкаИсправитьСоматосенсорий, зрениеВестибулярного
6ОткрытьСуэй-справкаСуэй-справкаСоматосенсорий, зрениеВестибулярного

Таблица 1: Различные помехи и соответствующий ожидаемый ответ в сенсорной организации теста. Термин "sway-referenced" означает, что движение силовых пластин и визуального окружения следует за влиянием COG участника.

  1. процесс измерения и передачи данных sEMG
    1. После запуска системой CDP во время SOT, США, LOS, MCT и ADT, начать автоматическое приобретение нижних конечностей мышечной активности необработанных данных. Вручную остановить приобретение во время sEMG системы, когда свет выключен. Размер выборки составляет 1000 Гц.
    2. Войдите в окно обработки программного обеспечения sEMG. Импорт C3d файл EMG необработанных данных и mp4 файл светового видео. Вырежьте пробный цикл, когда свет на.
    3. В операциях «конвейера обработки» включите следующие параметры в конвейере: фильтр Баттерворта с низким проходом (450 Гц, 2. Заказ) и высокого прохода (20 Гц, 2. Заказ); выемка фильтра на 50 Гц; и корень означает квадратное сглаживание окна 100 мс.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите фильтр Баттерворт с низким проходом (450 Гц, 2. Заказ) и высокого прохода (20 Гц, 2. Заказ), чтобы отфильтровать нежелательные низкочастотные и высокочастотные компоненты. Установите фильтр выемки на 50 Гц, чтобы удалить 50 Гц помехи от основной мощности. Используйте корень означает квадратное сглаживание окна 100 мс, чтобы сгладить шумный сигнал.
    4. В опциях Generate Events включите следующие события в конвейере запуска. "muscle on" определяется как "все каналы идут выше 5x базовых отклонений стандарта шума, по крайней мере 50 мс". "muscle off" определяется как "все каналы опускаются ниже стандартных отклонений 5x по крайней мере на 50 мс".
    5. В параметры Generate Parameters включите следующие параметры в конвейере: интегральная электромиография (iEMG); корневой средний квадрат (RMS); средняя частота мощности (MPF); среднечастотная частота (MDF); и коэффициент совместной активации.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже приведены формулы расчетов для вышеуказанных параметров (Equations 1-4):
      figure-protocol-10896
      figure-protocol-10969
      figure-protocol-11042
      figure-protocol-11115
    6. Нормализация значений RMS испытаний SOT, US, LOS, MCT и ADT с значениями RMS максимального добровольного изометрического сокращения (MVIC) для каждой мышцы (Equation 5).
      figure-protocol-11370
      ПРИМЕЧАНИЕ: MVIC указывает на максимальное сокращение силы каждой мышцы для участников стандартной осанки для 5 s (Дополнительный файл 1)18.

Результаты

Представитель CDP Результаты
Тест сенсорной организации
Система оценивает способность участника поддерживать COG в заданной целевой области, когда среда изменяется по мере ввода периферийного сигнала. Равновесие оценка (ES) является оценка в условиях 1-6, чт?...

Обсуждение

Представленный протокол используется для измерения динамического постурального контроля и связанной с ним мышечной активности у людей с CAI путем синхронизации CDP с sEMG. CDP прослеживает траекторию ввода КС и COG и дает представление о взаимодействии между сенсорной информацией (визуальна...

Раскрытие информации

Авторов нечего раскрывать.

Благодарности

Авторы признают финансирование Национального фонда естественных наук Китая (11572202, 11772201 и 31700815).

Материалы

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.

Ссылки

  1. Winter, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait & Posture. 3, 193-214 (1995).
  2. Vanicek, N., King, S. A., Gohil, R., Chetter, I. C., Coughlin, P. A. Computerized dynamic posturography for postural control assessment in patients with intermittent claudication. Journal of Visualized Experiments. (82), e51077 (2013).
  3. Yin, L., Wang, L. Acute Effect of Kinesiology Taping on Postural Stability in Individuals With Unilateral Chronic Ankle Instability. Frontiers in Physiology. 11, 192 (2020).
  4. Fusco, A., et al. Dynamic Balance Evaluation: Reliability and Validity of a Computerized Wobble Board. Journal of Strength and Conditioning Research. 34 (6), 1709-1715 (2020).
  5. Fusco, A., et al. Wobble board balance assessment in subjects with chronic ankle instability. Gait & Posture. 68, 352-356 (2019).
  6. Silva Pde, B., Oliveira, A. S., Mrachacz-Kersting, N., Laessoe, U., Kersting, U. G. Strategies for equilibrium maintenance during single leg standing on a wobble board. Gait & Posture. 44, 149-154 (2016).
  7. Domènech-Vadillo, E., et al. Normative data for static balance testing in healthy individuals using open source computerized posturography. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (1), 41-48 (2019).
  8. Harro, C. C., Garascia, C. Reliability and validity of computerized force platform measures of balance function in healthy older adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 42 (3), 57-66 (2019).
  9. Doherty, C., et al. The incidence and prevalence of ankle sprain injury: a systematic review and meta-analysis of prospective epidemiological studies. Sports Medicine. 44 (1), 123-140 (2014).
  10. Hertel, J. Sensorimotor deficits with ankle sprains and chronic ankle instability. Clinics in Sports Medicine. 27 (3), 353-370 (2008).
  11. Munn, J., Sullivan, S. J., Schneiders, A. G. Evidence of sensorimotor deficits in functional ankle instability: a systematic review with meta-analysis. Journal of Science and Medicine in Sport. 13 (1), 2-12 (2010).
  12. Arnold, B. L., De La Motte, S., Linens, S., Ross, S. E. Ankle instability is associated with balance impairments: a meta-analysis. Medicine & Science in Sports & Exercise. 41 (5), 1048-1062 (2009).
  13. de-la-Torre-Domingo, C., Alguacil-Diego, I. M., Molina-Rueda, F., Lopez-Roman, A., Fernandez-Carnero, J. Effect of kinesiology tape on measurements of balance in subjects with chronic ankle instability: a randomized controlled trial. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (12), 2169-2175 (2015).
  14. Jaber, H., et al. Neuromuscular control of ankle and hip during performance of the star excursion balance test in subjects with and without chronic ankle instability. PLoS One. 13 (8), 0201479 (2018).
  15. Simpson, J. D., Stewart, E. M., Macias, D. M., Chander, H., Knight, A. C. Individuals with chronic ankle instability exhibit dynamic postural stability deficits and altered unilateral landing biomechanics: A systematic review. Phys Ther Sport. 37, 210-219 (2019).
  16. Gribble, P. A., et al. Selection criteria for patients with chronic ankle instability in controlled research: a position statement of the International Ankle Consortium. Br J Sports Medicine. 48 (13), 1014-1018 (2014).
  17. Wrisley, D. M., et al. Learning effects of repetitive administrations of the sensory organization test in healthy young adults. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (8), 1049-1054 (2007).
  18. Tabard-Fougère, A., et al. EMG normalization method based on grade 3 of manual muscle testing: Within- and between-day reliability of normalization tasks and application to gait analysis. Gait & Posture. 60, 6-12 (2018).
  19. Shim, D. B., Song, M. H., Park, H. J. Typical sensory organization test findings and clinical implication in acute vestibular neuritis. Auris Nasus Larynx. 45 (5), 916-921 (2018).
  20. Nam, G. S., Jung, C. M., Kim, J. H., Son, E. J. Relationship of vertigo and postural instability in patients with vestibular schwannoma. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 11 (2), 102-108 (2018).
  21. Faraldo-Garcia, A., Santos-Perez, S., Crujeiras, R., Soto-Varela, A. Postural changes associated with ageing on the sensory organization test and the limits of stability in healthy subjects. Auris Nasus Larynx. 43 (2), 149-154 (2016).
  22. Gofrit, S. G., et al. The association between video-nystagmography and sensory organization test of computerized dynamic posturography in patients with vestibular symptoms. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (12), 3513-3517 (2019).
  23. Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R., Buckley, W. E. The effects of fatigue and chronic ankle instability on dynamic postural control. Journal of Athletic Training. 39 (4), 321-329 (2004).
  24. Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R. Chronic ankle instability and fatigue create proximal joint alterations during performance of the Star Excursion Balance Test. International Journal of Sports Medicine. 28 (3), 236-242 (2007).
  25. Le Clair, K., Riach, C. Postural stability measures: what to measure and for how long. Clinical Biomechanics. 11 (3), 176-178 (1996).
  26. Fusco, A., et al. Y balance test: Are we doing it right. Journal of Science and Medicine in Sport. 23 (2), 194-199 (2020).
  27. Riemann, B., Davies, G. Limb, sex, and anthropometric factors influencing normative data for the Biodex Balance System SD athlete single leg stability test. Athletic Training & Sports Health Care. 5, 224-232 (2013).
  28. Chiari, L., Rocchi, L., Cappello, A. Stabilometric parameters are affected by anthropometry and foot placement. Clinical Biomechanics. 17 (9-10), 666-677 (2002).
  29. Chaudhry, H., Bukiet, B., Ji, Z., Findley, T. Measurement of balance in computer posturography: Comparison of methods--A brief review. Journal of Bodywork and Movement Therapies. 15 (1), 82-91 (2011).
  30. Hertel, J., Braham, R. A., Hale, S. A., Olmsted-Kramer, L. C. Simplifying the Star Excursion Balance Test Analyses of Subjects With and Without Chronic Ankle Instability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 36 (3), (2006).
  31. Gribble, P. A., Hertel, J., Plisky, P. Using the Star Excursion Balance Test to assess dynamic postural-control deficits and outcomes in lower extremity injury: a literature and systematic review. Journal of Athletic Training. 47 (3), 339-357 (2012).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

163

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены