Kronik Ayak Bileği İstikrarsızlığında Postural Kontrol ve Alt Ekstremite Kas Aktivasyonunun Değerlendirilmesi

Özet

Kronik ayak bileği instabilitesi olan bireyler (CAI) postural kontrol eksikliği ve alt ekstremitelerin gecikmiş kas aktivasyonu sergiler. Yüzey elektromiyografisi ile birlikte bilgisayarlı dinamik postürografi, CAI'li bireylerde postural stabiliteyi korumak için kas aktivasyonu regülasyonu ile görsel, somatosensoriyel ve vestibüler sistemlerin koordinasyonuna ilişkin içgörüler sağlar.

Özet

Bilgisayarlı dinamik postürografi (CDP), statik ve dinamik koşullar altında postural stabilitenin değerlendirilmesi ve tedirginlik için objektif bir tekniktir. CDP, basınç merkezi ile ağırlık merkezi arasındaki ilişkiyi takip eden ters sarkaç modeline dayanır. CDP postural stabiliteyi korumak için görme, propriosepsiyon ve vestibüler hissi oranlarını analiz etmek için kullanılabilir. Aşağıdaki karakterler kronik ayak bileği instabilitesi tanımlamak (CAI): kalıcı ayak bileği ağrısı, şişme, "yol verme hissi," ve kendini bildirilen sakatlık. KATE'li bireylerde postural stabilite ve fibüler kas aktivasyon düzeyi lateral ayak bileği bağ kompleksi yaralanmaları nedeniyle azalmıştır. Birkaç çalışma CAI olan bireylerin postural istikrarı keşfetmek için CDP kullandık. Yüzey elektromiyografisi ile senkronize CDP kullanılarak postural stabilite ve ilgili kas aktivasyonunu araştıran çalışmalar eksiktir. Bu CDP protokolü, duyusal organizasyon testi (SOT), bir motor kontrol testi (MCT) ve bir uyarlama testi (ADT) ile tek taraflı duruş (ABD) ve kararlılık sınırını (LOS) ölçen testleri içerir. Yüzey elektromiyografi sistemi ölçüm sırasında alt ekstremite kas aktivasyonu hakkında veri toplamak için CDP ile senkronize edilir. Bu protokol postural stabiliteyi korumak için görsel, somatosensoriyel ve vestibüler sistemlerin ve ilgili kas aktivasyonunun koordinasyonunu değerlendirmek için yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Ayrıca, gerçek karmaşık ortamlar ile başa çıkma cai ile bireylerin nöromüsküler kontrolü içine yeni anlayışlar sağlar.

Giriş

Bilgisayarlı dinamik postürografi (CDP), statik ve dinamik koşullar altında postural stabilitenin değerlendirilmesi ve tedirginlik için objektif bir tekniktir. CDP, basınç merkezi (COP) ile ağırlık merkezi (COG) arasındaki ilişkiyi takip eden ters sarkaç modeline dayanmaktadır. COG kütle merkezinin (COM) dikey projeksiyonudur, oysa COM küresel referans sistemindeki toplam vücut kütlesinin nokta eşdeğeridir. COP, dikey yer tepki kuvveti vektörünün nokta konumudur. Bu zemin¹ile temas alanının yüzeyi üzerinde tüm basınçların ağırlıklı bir ortalama temsil eder. Postural stabilite, com'u belirli bir duyusal ortamda destek tabanı içinde koruyabilme yeteneğidir. Bu afferent duyu sistemi ile merkezi sinir sistemi koordine nöromüsküler kontrol yeteneğini yansıtır (görme, propriosepsiyon, ve vestibüler hissi) ve motor komut çıkışı².

Postural kontrol için önceki değerlendirme yöntemleri, tek bacaklı duruş süresi ve Y-dengesi testleri için erişim mesafesi gibi, sonuç odaklıdır ve duyu sistemleri ile motor kontrol arasındaki koordinasyonu objektif olarak değerlendirmek için kullanılamaz^3. Buna ek olarak, bazı çalışmalar da laboratuvar ayarları^,4,5,6dinamik denge performansları ölçülen taşınabilir bilgisayarlı wobble kurulu, kullanılır. CDP yukarıda belirtilen test yöntemlerinden farklıdır, çünkü postural stabilite bakımında görme, propriosepsiyon ve vestibüler duyu oranının analizine ve ayak bileği veya kalça baskın stratejisi gibi motor strateji oranının değerlendirilmesinde uygulanabilir. Doğruluğu, güvenilirliği ve geçerliliği nedeniyle postural kontrol ölçümü⁷ için altın standart olarak kabul edilmiştir^8.

Kronik ayak bileği instabilitesi (CAI) kalıcı ayak bileği ağrısı ile karakterizedir, şişme, ve duygu "yol verme"; en yaygın spor yaralanmaları biridir⁹. CAI çoğunlukla lateral ayak bileği burkulma kaynaklanır, hangi bütünlüğü ve lateral ayak bileği ligament kompleksi istikrarı yok. Propriosepsiyon, fibuler kas gücü, ve talus normal yörünge si^10,11bozulur . Zayıf ayak bileği segmentinin eksiklikleri CAI¹²olan kişilerde eksik postural kontrol ve kas aktivasyonu neden olabilir. Ancak, birkaç çalışma CDP kullanarak CAI olan bireylerin postural istikrar araştırdık^3,13. Mevcut ölçümler nadiren duyusal analiz açısından CAI duruş kontrol eksikliği analiz edebilir. Bu nedenle, duyusal organizasyon yeteneği ve CAI postural strateji postural istikrarı korumak için daha fazla araştırma ihtiyacı.

Kas aktivitesi postural stabilite regülasyonu etkileyen nöromüsküler kontrolün önemli bir bileşenidir^14,15. Ancak, CDP sadece kuvvet plakaları ile COP ve COG arasındaki ilişkiyi izler ve CAI olan bireylerde alt ekstremite kaslarının spesifik aktivasyon düzeyigözlem uygulanması zordur. Şu anda, birkaç çalışma elektromiyografi (EMG) ile CDP birleştiren bir yöntem ile CAI ile bireylerin postural stabilitesini değerlendirmiştir.

Bu nedenle geliştirilen protokol, CDP ve yüzey elektromiyografi sistemini (sEMG) birleştirerek postural kontrolü ve ilgili kas aktivitesini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu protokol, CAI'li katılımcılar için duyusal organizasyon, postural kontrol ve ilgili kas aktivitesi de dahil olmak üzere nöromüsküler kontrolü araştırmak için yeni bir yaklaşım sağlar.

Protokol

Testlerden önce, katılımcılar deneysel süreç hakkında bilgi aldıktan sonra bilinçli bir onay imzaladılar. Bu deney Şangay Spor Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylanmıştır.

1. Ekipman kurulumu

1. CDP sistemini açın, kendi kendini kalibrasyona tamamlayın ve cihazın 100 Hz numune alma frekansında normal çalıştığından emin olun.
   NOT: Yüklü iki bağımsız kuvvet plakasının her biri üç kuvvet (Fx, Fy ve Fz) ve üç dakika (Mx, My ve Mz) ölçer. X-ekseni sol-sağ yönde ve sagital düzleme diktir. Y ekseni ileri-geri yöndedir ve koronal düzleme diktir. Z ekseni yatay düzleme diktir. Kökenleri kuvvet plakalarının merkezlerinde yer alır.
2. Çift tıkla Bakiye Yöneticisi Sistemi | Klinik Modül, ve sonra Yeni Hasta tıklayın ve hasta kimliği kurmak. Doğru bir boy, kilo ve yaş girin. Duyusal Organizasyon Testi, Tek Taraflı Duruş, İstikrar Sınırları, Motor Kontrol Testi ve Adaptasyon Testi'niseçin.
   NOT: Bu tür demografik veriler yaşla eşleşen normatif tanı analizi için de kullanılır.
3. Yüzey elektromiyografi (sEMG) sistemini açın ve EMG Hareket Araçları simgesine çift tıklayın. Tetik sinyalini Trigger In (Manuel Stop)olarak belirtin, katılımcı kimliğini belirleyin ve ölçülen kasları kablosuz elektrotla eşleştirin. Kararsız alt ekstremite kasları vastus medialis (VM), vastus lateralis (VL), pazı femoris (BF), tibialis anterior (TA), peroneal longus (PL), gastroknemius medialis (GM) ve gastroknemius lateralis (GL).
   NOT: Tetikleyici (Manuel Stop) ifadesi, CDP'nin testler sırasında EMG verilerini yakalamak için sEMG sistemini tetiklediğini, ancak "son" bayrağının edinmeyi durdurmak için el ile tıklatılmasını gerektirdiğini belirtir.
4. Senkronizasyon hattı üzerinden CDP sistemi ile sEMG sistemi bağlayın. CDP sisteminin sinyal göstergesi ışığını yakalamak için sEMG sisteminin kamerasını ayarlayın.
   NOT: Gösterge ışığının videosu, CDP testlerine uygun olarak EMG'nin ilgili döngüsünü kesmek için CDP sistemi ve sEMG ile senkronize olarak toplanır. "Işık açık", testin devam ettiğini gösterir ve "ışık kapalı" testin duraklatılmış/durdurulduğunu gösterir.

2. Katılımcı seçimi ve hazırlanması

1. CAI katılımcıları için aşağıdaki dahil etme kriterlerini kullanın: (1) Profesyonel sporcular veya sedanter katılımcılar hariç olmak üzere, düzenli günlük aktiviteye sahip 35 erkek katılımcı; (2) 20-29 yaş arası; (3) en az bir önemli ayak bileği burkulma öyküsü ve ilk burkulma çalışmaya kayıt en az 12 ay önce meydana gelmiş olmalıdır; (4) yaralı ayak bileği eklemi ve / veya tekrarlayan burkulma ve / veya "istikrarsızlık hissi"" ve (5) az 24 puan¹⁶bir Cumberland Ayak Bileği İstikrar Aracı anket puanı "uzağa verme" duyguları .
   1. Çift taraflı burkulma öyküsü olan katılımcılar hariç, alt ekstremite kırığı, operasyon, sinir ve vestibüler sistem hastalıkları, ya da kayıt alerjisi. Ayrıca, demografik verileri CAI grubuyla eşleşen CAI'siz 35 erkek katılımcıyı kontrol grubu olarak işe ala.
2. Hazırlık için, ölçülen kasların karnına elektrot parçası düzeltmek. Katılımcılara emniyet kemeri takmalarını ve görsel çevreyle yüzleşmek için kuvvet plakaları üzerinde yalınayak durmalarını öğretin.
   1. Kuvvet plakaları üzerindeki ayakların hizasını ayarlayın. Malleolus medialis'i yatay çizgi ve ayağın yanal kenarı ile ilgili bilgisayar tarafından oluşturulan yükseklik çizgisiyle (S, M ve T çizgileri) hizala. Görsel surround'a gömülü ekranı kapatın (Şekil 1).
      NOT: Bu yönergeler aşağıdaki yüksekliklere dayanmaktadır. "S" "küçük" anlamına gelir ve 76 cm ile 140 cm arasında değişen yükseklikleri içerir. Gerçek zamanlı görsel geri bildirim sağlayabileceğinden, ekran öğrenme efektleri üretebilir. Bu nedenle, kararlılık sınırı (LOS) testi¹⁷sırasında hariç, ekran test sırasında kapalı kalmalıdır.

Şekil 1: Katılımcının ölçüm eki. Katılımcılar görsel çevreye çarpmak için yalınayak dik dururlar, emniyet kemeri takarlar, ayaklarını kuvvet plakalarıyla doğru bir şekilde hizalarlar ve bacaklarındaki kablosuz EMG elektrotlarını düzeltin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

3. Ölçüm prosedürleri

1. CDP ölçümü
   1. Duyusal organizasyon testi
      1. Katılımcılara dik durmalarını ve görme, somatosensoriyel ve vestibüler hislerle (tek başına veya kombine) parazitle başa çıkabilmek için COG'larını mümkün olduğunca sabit tutmalarını öğretin (Tablo 1). 1-6 koşulların ölçümlerini tamamlayın. Her test 20 s sürer. Her koşul için yordamı üç kez tekrarlayın.
   2. Tek taraflı duruş
      1. Katılımcılara ellerini açık/kapalı olan ön superior iliak omurgaya yerleştirmelerini öğretin. Destek ayağı olarak kararsız ayak bileği tarafı düşünün. Diz eklemlerini tamamen uzatın ve desteklenmeyen bacağının dizini yaklaşık 30°'ye kadar bükün. Katılımcıların 10 s için ayakta kalmalarına izin verin. Her görsel durum için yordamı üç kez tekrarlayın.
   3. İstikrar sınırı
      1. Katılımcılara COG'larını merkezi alanda tutmaları için talimat ver. Yüzüğü duyduktan sonra, vücutlarını yalın ve hızlı bir şekilde ekranda hedeflenen çerçeve içine COG kaydırın. Katılımcılara 10 s boyunca sabit kalmalarını emredin. COG'larının sekiz yönlü değişimini tamamlayın (ileri, ileri-sağ, sağ, sağ, sağ-geri, geriye, geriye, sola ve sola doğru).
         NOT: COG kaydırma işleminde, vücut düz tutulur, topuk veya abası kuvvet plakaları uzak değildir, ve kalça eklemi bükülmüş değildir.
   4. Motor kontrol testi
      1. Katılımcılara vücut stabilitesini geri getirmek ve kuvvet plakalarının beklenmedik şekilde kayması ile başa çıkmak için etkili bir şekilde yanıt vermelerini öğretin. Her kayma koşulu için prosedürü üç kez tekrarlayın.
         NOT: Kuvvet plakaları ön/posterior yönde küçük/orta/büyük genlik ile kaymıştır. Katılımcının yüksekliğine göre, kuvvet plakalarının kayma genliği otomatik olarak ayarlanır. Kuvvet plakaları üzerindeki ayak pozisyonunu hizalamak için standart prosedürler izlenmelidir. Denemeler arasında rasgele gecikme vardır.
   5. Adaptasyon testi
      1. Katılımcılara vücut stabilitesini geri getirmek için etkili bir şekilde yanıt vermelerini ve 20°/s'lik bir hızda art arda beş beklenmeyen dönüşle başa çıkmalarını öğretin. Baş ları yukarı veya aşağı doğru yönlendirin.

Durum	Göz	Kuvvet plakaları	Görsel surround	Girişim	Beklenen Yanıt
1	Açık	Düzeltmek	Düzeltmek		Somatosensoriyel
2	Yakın	Düzeltmek	Düzeltmek	Vizyon	Somatosensoriyel
3	Açık	Düzeltmek	Sway-referans	Vizyon	Somatosensoriyel
4	Açık	Sway-referans	Düzeltmek	Somatosensoriyel	Vizyon, vestibüler
5	Yakın	Sway-referans	Düzeltmek	Somatosensoriyel, görme	Vestibüler
6	Açık	Sway-referans	Sway-referans	Somatosensoriyel, görme	Vestibüler

Tablo 1: Duyusal organizasyon testinde farklı girişim ve buna karşılık gelen beklenen yanıt. "Sway-referenced" terimi, kuvvet plakalarının ve görsel çevrenin hareketinin katılımcının COG hareketini takip ettiği anlamına gelir.

2. sEMG ölçüm ve veri süreci
   1. SOT sırasında CDP sistemi tarafından tetikledikten sonra, ABD, LOS, MCT ve ADT, alt ekstremite kas aktivitesi ham veri otomatik edinimi başlar. Işık kapalıyken sEMG sistemi sırasında satın almayı el ile durdurun. Örneklem büyüklüğü 1000 Hz'dir.
   2. sEMG yazılımının işleme penceresini girin. EMG ham veri ve ışık video mp4 dosyasının C3d dosyasını alma. Işık açıkken deneme döngüsünü kesin.
   3. "İşleme boru hattı" işlemlerinde, çalıştırılaç boru hattında aşağıdaki seçenekleri içerir: Düşük geçişli Butterworth filtresi (450 Hz, 2. Sipariş) ve yüksek geçiş (20 Hz, 2. Sipariş); 50 Hz çentik filtresi; ve kök 100 ms kare yumuşatma penceresi anlamına gelir.
      NOT: Düşük geçişli Butterworth filtresini seçin (450 Hz, 2. Sipariş) ve yüksek geçiş (20 Hz, 2. Sipariş) istenmeyen düşük ve yüksek frekanslı bileşenleri filtrelemek için. Ana güçten 50 Hz paraziti kaldırmak için çentik filtresini 50 Hz olarak ayarlayın. Gürültülü sinyali düzeltmek için 100 ms'lik kök ortalama kare yumuşatma penceresini kullanın.
   4. Olayları Oluştur seçeneklerinde, çalıştırılacın ardışık alanında aşağıdaki olayları ekleyin. "muscle on" olarak tanımlanır "tüm kanallar en az 50 ms için 5x temel gürültü standardı sapmaların üzerine çıkmak". "kas kapalı" olarak tanımlanır "tüm kanallar en az 50 ms için taban çizgisi üzerinde 5x standart sapmalar altında bırakın ".
   5. Parametreleri Oluştur seçeneklerinde, çalışma boru hattında aşağıdaki parametreleri içerir: integral elektromiyografi (iEMG); kök ortalama karesi (RMS); ortalama güç frekansı (MPF); orta frekans (MDF); ve ortak aktivasyon oranı.
      NOT: Yukarıdaki parametreler için başvurulan hesaplama formülleri aşağıda verilmiştir (Denklem 1-4):
      
      
      
      
   6. Her kas için maksimal gönüllü isometrik kontraksiyon (MVIC) RMS değerleri ile SOT, US, LOS, MCT ve ADT çalışmalarının RMS değerlerini normalleştirin (Denklem 5).
      
      NOT: MVIC 5 s (Ek dosya 1)¹⁸için standart duruş katılımcılar için her kas maksimum kuvvet kasılması gösterir.

Sonuçlar

Temsilci CDP Sonuçları
Duyusal organizasyon testi
Sistem, çevresel sinyal girişi olarak ortam değiştiğinde, katılımcının önceden belirlenmiş hedef alanında COG'u koruma yeteneğini değerlendirir. Denge skoru (ES), postural stabiliteyi korumak için duyu sistemini koordine etme yeteneğini yansıtan 1-6 koşulları altında skordur (Denklem 6). Bileşik puan (COMP), tüm koşulların ağırlıklı ortalama puanıdır. 4, 5 ve 6'nın z...

Tartışmalar

Sunulan protokol, CDP'yi sEMG ile senkronize ederek CAI'li bireylerde dinamik postural kontrolü ve ilgili kas aktivitesini ölçmek için kullanılır. CDP COP ve COG yörüngeizler ve duyusal bilgi (görsel, somatosensoriyel ve vestibüler hissi) giriş ve dış ortam^8,21,22arasındaki etkileşim içine fikir sağlar . Duyusal veya motor sistem bozukluklarının neden olduğu fonksiyonel aktivite sınırlamasının tanısında...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
NeuroCom Balance Manager SMART EquiTest	Natus Medical Incorporated, USA		Its 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 system	Myon AG		The system consists of 16 parallel channels of transmitter signals, receiver, "EMG motion Tools" and "ProEMG" software,computer and other parts.