Name: determining and controlling external power output during regular handrim wheelchair propulsion
Uploaded: 2020-02-05T12:30:00
Duration: 8 min 55 s
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La préparation de ce manuscrit a été financée financièrement par une subvention de Samenwerkingsverband Noord-Nederland (OPSNN0109) et a été cofinancée par l'allocation PPP des principaux consortiums pour la connaissance et l'innovation du Ministère de l'économie.

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Dans les sections précédentes, une méthodologie accessible pour déterminer et normaliser la production d'énergie pour différentes modalités en laboratoire a été présentée. En outre, une comparaison entre la puissance de puissance de jeu et la puissance mesurée de sortie pendant la propulsion à état régulier a été faite. Bien que l'erreur systématique ait été présente ainsi qu'une certaine variabilité, les outils présentés sont meilleurs que l'alternative : ne pas normaliser du tout. Ces résultats sont similaires à une autre étude qui a rapporté la puissance mesurée de sortie et la sortie de puissance de définir50. En outre, l'accord entre les conditions était de mauvaise à modérée, ce qui indique qu'une attention particulière devrait être accordée lors de la comparaison d'études utilisant des modalités différentes. Comme prévu, l'état de l'ergomètre présentait l'environnement le plus facile à normaliser du point de vue de l'opérateur. L'ergomètre s'est mieux comporté dans les réglages de frottement élevé. Les blocs (3 x 4 min) dans une modalité ont montré bon-à-excellent et modéré-à-excellent accord. Fait intéressant, l'ergomètre a obtenu de moins bons résultats au fil du temps, peut-être en raison de la dérive du capteur. Par conséquent, il pourrait être prudent de recalibrer l'ergomètre entre chaque bloc. Notez que ces résultats sont pour l'exercice à faible intensité à l'état stable et pourraient différer pour différents protocoles.
Des changements mécaniques ou ergonomiques mineurs dans la combinaison fauteuil roulant-utilisateur peuvent avoir un impact important sur les résultats expérimentaux12,51. L'entretien des matériaux et une pleine connaissance des principes mécaniques des véhicules sont essentiels pour les résultats de performance et la validité de l'expérience. La mécanique du véhicule (p. ex. masse, taille des roues, type et pression des pneus, alignement) et l'ajustement (p. ex., position avant-arrière, centre de masse, masse, avion frontal) de combinaison fauteuil roulant-utilisateur détermineront la traînée de roulement et d'air en combinaison avec les conditions environnementales. La masse et l'orientation du centre de masse affecteront la traînée de roulement par rapport aux roues arrière plus grandes et aux roues plus petites de ricin à l'avant. Un résumé des facteurs influençant la friction larmoique est présenté dans le tableau 2. De plus, le fauteuil roulant est souvent individualisé. Outre les conditions d'intervention (p. ex., mécaniciens de véhicules ou interface) à chaque essai, les conditions du fauteuil roulant doivent également être constantes et la mécanique de son véhicule, y compris le cadre, le siège et les pneus, doit être vérifiée. Les pneus doivent être à une pression fixe sur les tests et entre les individus. Points de contrôle importants52 sont des points de friction possibles, la position de la roue arrière, et les changements potentiels dans l'alignement des roues36,53,54,55.
Les essais en surface nécessitent également une technologie ambulante pour chacun des indicateurs de la tension cardio-pulmonaire, de la cinématique ou des résultats cinétiques. Cela peut être atteint, mais la praticité des mesures complexes est limitée dans un environnement non-recherche. Les tests de descente sont spécifiques pour la combinaison fauteuil roulant-utilisateur individuel et la surface de roulement. Cependant, ils sont statiques, de sorte qu'ils pourraient ne pas capturer toutes les caractéristiques de la combinaison fauteuil roulant-utilisateur56. Ils sont particulièrement sensibles aux changements dans le centre de masse, ce qui pourrait expliquer les petites différences entre l'essai de côte vers le bas et la puissance mesurée sur le terrain. Ces limitations se trouvent également dans le test de traînée et l'étalonnage de l'ergomètre, qui supposent également une position statique de l'utilisateur de fauteuil roulant.
Le test de traînée mesure les forces de résistance du roulement et de la traînée interne de chaque combinaison individu fauteuil roulant-utilisateur. Il est clairement sensible à la mécanique du véhicule du fauteuil roulant, mais aussi la position et l'orientation du corps de l'utilisateur. Une procédure standardisée est essentielle20,36, où à une vitesse de ceinture constante, la combinaison utilisateur-fauteuil roulant est tiré sur la ceinture étant connecté à un transducteur de force calibré unidimensionnelle sur le cadre du tapis roulant à une série d'angles de pente (Figure 2). Un adaptateur de tapis roulant pour les cellules de charge qui peuvent être ajustés à la hauteur de l'axe central du fauteuil roulant est nécessaire. L'utilisation de l'analyse linéaire de régression fournit une estimation statique de la force de traînée moyenne sur la courroie de tapis roulant à l'inclinaison zéro pour une combinaison donnée de fauteuil roulant-utilisateur, qui fournit la sortie externe moyenne de puissance avec le produit de la vitesse de courroie et de la force de traînée. Le test de traînée est robuste en ce qui concerne les petites différences dans l'exécution de l'essai par différents opérateurs (par exemple, la position de la corde)37.
Bien que parfois supposé un test apparemment simple, chacun des éléments de test du test de traînée nécessite la compréhension de la théorie sous-jacente et la formation sur tous les détails des procédures8. Semblable à l'essai de côte en bas, ce test est particulièrement sensible aux changements dans le centre de masse. En outre, le comportement et la sensibilité des transducteurs de force basés sur la jauge de contrainte, leur étalonnage constant (c.-à-d., précision des poids d'étalonnage, séquence de montage)20,36,37, ainsi que toutes les procédures de l'essai de traînée qui sont sensibles aux changements de vitesse ou d'angle d'inclinaison du tapis roulant doivent tous être considérés. Cela signifie que le tapis roulant lui-même doit être vérifié et calibré ainsi37. La conscience constante de ces phénomènes générateurs de bruit doit être suivie et exécutée dans l'expérimentation quotidienne.
La précision des simulations basées sur la sortie d'énergie et leurs résultats dépend entièrement de la normalisation, de la pratique et de la formation de ceux qui mènent les expériences. La diversité des tapis roulants, des ergomètres ou de tout autre appareil à moteur électronique peut être un problème, comme le montrent De Groot et coll.51. En échange de données démographiques, il faut être conscient du rôle potentiel de ces différences sur les résultats des tests. Dans toute expérience en fauteuil roulant, une explication appropriée des conditions d'essai et une présentation ouverte des valeurs réelles de vitesse, de résistance et de puissance devraient être présentées pour n'importe quel sous-groupe ou condition de mesure.
Dans l'expérimentation en fauteuil roulant, il est difficile d'échapper à l'hétérogénéité de l'échantillon d'essai lorsqu'on se concentre sur les utilisateurs réels du fauteuil roulant. Parmi ceux-ci, les personnes atteintes d'une lésion médullaire sont le plus souvent soumis à des recherches, parce qu'ils ont tendance à avoir une lésion stable de la moelle épinière pour le reste de leur vie. Le niveau de lésion, l'exhaustivité, le sexe, l'âge, le talent et le statut de formation déterminent l'hétérogénéité de ces groupes d'étude57. Augmenter le nombre de participants grâce à la collaboration multicentrique est un moyen important de contourner cela et d'augmenter la puissance de l'expérimentation57, même dans les premiers stades de la réhabilitation10. Nous espérons que ce document est un tremplin vers une vaste discussion sur l'expérimentation des fauteuils roulants dans les communautés sportives de réadaptation et d'adaptation qui, nous l'espérons, mène à la collaboration internationale et à l'échange de connaissances par l'entremise des réseaux existants et nouveaux de chercheurs. La disponibilité d'une infrastructure de test adéquate permet une surveillance et une évaluation cohérentes des progrès réalisés dans les domaines de la réadaptation clinique, des sports adaptatifs et au-delà.

Avec environ 1% de la population mondiale dépendante de la mobilité à roues aujourd'hui1,2, un flux constant de travaux de recherche internationale émerge de plus en plus dans les revues internationales évaluées par les pairs dans divers domaines tels que la réhabilitation1,3, l'ingénierie4, et les sciences du sport5,6. Cela conduit à une base de connaissances et à une compréhension croissante des complexités de ce mode commun de déambulation humaine. Pourtant, pour le développement et la mise en œuvre continus des pratiques de réadaptation et de sport adaptatif, il est nécessaire d'échanger et de collaborer davantage à l'échelle internationale dans le domaines de la recherche. L'amélioration de la normalisation des procédures et de la technologie expérimentales et de mesure fait partie intégrante de ces réseaux collaboratifs. En outre, la mise en œuvre cohérente d'une surveillance précise de la performance de la combinaison fauteuil roulant-utilisateur en laboratoire et/ou sur le terrain est importante pour un fonctionnement et une participation individuels optimaux tandis qu'un mode de vie sain et actif est maintenu au cours de la durée de vie de l'individu7,8,9.
Expérimentalement, la propulsion manuelle de fauteuil roulant pendant des conditions d'exercice stables ou de pointe10,11 est souvent approchée comme mouvement cyclique de corps supérieur aux fins d'examiner l'interface fauteuil roulant-utilisateur12,13, charge musculo-squelettique14,15,16, et l'apprentissage moteur et l'acquisition de compétences17,18. Les notions biomécaniques et physiologiques combinées des mouvements cycliques permettent l'utilisation de l'« équilibre de puissance », une approche de modélisation qui a été initialement introduite par Van Ingen Schenau19 pour le patinage de vitesse et le cyclisme, et plus tard introduite dans la mobilité manuelle à roues8,20,21. La figure 1 montre un diagramme d'équilibre de puissance pour la propulsion manuelle en fauteuil roulant. Il converge à partir d'une sélection de facteurs déterminants de la performance critique pour la combinaison fauteuil roulant-utilisateur et ses trois composants centraux (le fauteuil roulant, l'utilisateur et leur interface), à gauche dans la disposition des dénominateurs et équations (bio)mécaniques et physiologiques de puissance.
La puissance de sortie est un paramètre de résultat important dans les contextes du sport et de la vie quotidienne où la puissance maximale peut représenter à la fois une performance accrue dans les sports adaptés ou la facilité de fonctionnement lors d'activités dans la vie quotidienne22. En outre, en combinaison avec la consommation d'énergie, il peut être utilisé pour évaluer la performance en termes d'efficacité mécanique brute17,18,23 (c.-à-d., où une personne plus qualifiée aurait besoin de moins d'énergie interne pour produire la même quantité de production d'énergie externe). D'un point de vue expérimental, la puissance de sortie est un paramètre qui doit être étroitement contrôlé lors d'un test, parce que les changements dans la puissance de sortie sont d'influence directe sur tous les résultats de performance tels que le temps de poussée, le temps de récupération24, et l'efficacité mécanique25. Par conséquent, le contrôle et la production de puissance de déclaration sont essentiels pour toutes les études liées à la propulsion manuelle en fauteuil roulant.
Les essais au sol sont l'étalon-or en termes de validité (c.-à-d. inertie, frottement de l'air, flux optique et mouvement dynamique)26, mais la normalisation de la puissance externe, de la vitesse et des conditions environnementales associées est beaucoup plus difficile, et la répétabilité au fil du temps en souffre. Les études en surface liées aux fauteuils roulants ont commencé dans les années 196027,28 et ont porté sur la tension physique de la mobilité à roues. Bien que cruciales dans l'interprétation et la compréhension des données8,20, les notions sur la production d'énergie externe ont été limitées à l'observation du coût métabolique interne lors de l'exécution de différentes activités sur différentes surfaces. De nos jours, les roues de mesure peuvent être utilisées pour mesurer la puissance de sortie29,30 et les essais de descente31,32 peuvent être effectuées pour déduire les pertes de frottement pendant la propulsion et donc la puissance de sortie.
Différentes technologies en laboratoire ont été développées pour l'essai d'exercice spécifique aux fauteuils roulants33, allant d'une multitude d'ergomètres à des tailles différentes et des marques de tapis roulants. Les tapis roulants sont considérés comme les plus proches des tests en surface en termes de validité34 et ont été utilisés depuis les années 1960 pour l'essai d'exercice en fauteuil roulant35,36. Avant les essais, la pente et la vitesse du tapis roulant doivent être vérifiées régulièrement. Même les tapis roulants de la même marque et faire peut différer considérablement et changer leur comportement au fil du temps37. Pour la détermination de la puissance externe, un essai de traînée20,36 est utilisé pour le total de la combinaison individuelle fauteuil roulant-utilisateur de roulement et de force de traînée interne38. Le capteur de force pour le test de traînée doit également être périodiquement calibré. Pour l'individualisation expérimentale du protocole en termes de charge externe globale de roues au fil du temps et entre les sujets, un système de poulies (figure 2) a été conçu comme une alternative pour les gradients dépendants de la pente précédente de chargement36.
Une autre alternative pour l'essai standardisé d'exercice de fauteuil roulant a été l'utilisation des ergomètres stationnaires33,des solutions simples d'ergomètre hors étagère39 aux ergomètres informatisés et instrumentés fortement spécialisés40. Très peu sont disponibles dans le commerce. L'énorme diversité de la technologie de l'ergomètre et des caractéristiques mécaniques introduit de grands degrés inconnus de variabilité parmi les résultats des essais33. Les ergomètres et les fauteuils roulants doivent être reliés ou intrinsèquement fusionnés par la conception. Le frottement de l'air n'est pas présent et l'inertie perçue se limite à l'inertie simulée sur les roues, et le mouvement expérimenté dans le tronc, la tête et les bras pendant la propulsion, tandis que l'utilisateur de fauteuil roulant est essentiellement stationnaire. L'ergomètre permet des essais de sprint ou anaérobie ainsi que des essais isométriques, si les roues peuvent être correctement bloquées.
Une méthodologie de base pour la recherche manuelle sur la mobilité à roues dans le milieu des études en laboratoire est présentée. De plus, un bref aperçu de la méthodologie de recherche sur le terrain sur les fauteuils roulants et de ses résultats potentiels est fourni. L'objectif central est de contrôler et de mesurer la puissance externe (W) dans les expériences sur le terrain et en laboratoire. La détermination de la puissance interne par spirométrie est également ajoutée, car cela est souvent utilisé pour déterminer l'efficacité mécanique brute. Outre la mise en œuvre de bonnes pratiques, l'objectif est de produire des discussions sur la normalisation expérimentale et l'échange international d'informations. La présente étude portera principalement sur la propulsion en fauteuil roulant à la main et la mesure de celui-ci parce qu'il s'agit de la forme la plus importante de mobilité à roues manuelles dans la littérature scientifique. Cependant, les notions discutées ci-dessous sont également valables pour d'autres mécanismes de propulsion en fauteuil roulant (p. ex., leviers, manivelles41).
Le protocole actuel décrit la normalisation et la mesure de la puissance de sortie pendant les essais sur terre, tapis roulant et ergomètre en fauteuil roulant pendant la propulsion à l'état régulier à 1,11 m/s. Par exemple, le frottement de roulement sera d'abord déterminé lors d'essais au sol avec un essai de descente. À l'aide de cette estimation de la friction, les sorties de puissance seront installées dans le tapis roulant et les tests d'ergomètre à l'aide des protocoles disponibles de la littérature de recherche. Pour les essais sur tapis roulant, le frottement sera déterminé à l'aide d'un essai de traînée, et la puissance sera ajustée à l'aide d'un système de poulies. Pour les tests d'ergomètre, un ergomètre contrôlé par ordinateur est utilisé pour faire correspondre la puissance externe avec le test au sol.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#39;coast_down_test&#39; software</td>
			<td>University Medical Center Groningen</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ADA3 software</td>
			<td>University Medical Center Groningen</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle sensor</td>
			<td>Mitutoyo</td>
			<td>Pro 360</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration weights (0-10kg in 1kg increments)</td>
			<td>University Medical Center Groningen</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drag test force sensor (20kg)</td>
			<td>AST</td>
			<td>KAP-E/Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extra wide treadmill</td>
			<td>Motek-forcelink</td>
			<td>14-890-0387</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IMU sensor set</td>
			<td>X-IO Technologies</td>
			<td>NGIMU</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inertial dummy</td>
			<td>Max Mobility</td>
			<td>Optipush</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lightweight rope</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lode Ergometry Manager</td>
			<td>Lode</td>
			<td>LEM 10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Measurement wheel</td>
			<td>Max Mobility</td>
			<td>Optipush</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulley system</td>
			<td>University Medical Center Groningen</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spirometer</td>
			<td>COSMED</td>
			<td>K-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopwatch</td>
			<td>Oneplus</td>
			<td>6T</td>
			<td>Phone stopwatch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tachometer</td>
			<td>Checkline</td>
			<td>CDT-2000HD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Treadmill attachment for drag test</td>
			<td>University Medical Center Groningen</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weights for pulley (0-2kg in 5g increments)</td>
			<td>University Medical Center Groningen</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheelchair</td>
			<td>K&#252;sschall</td>
			<td>K-series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheelchair roller ergometer</td>
			<td>Lode</td>
			<td>Esseda</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determining and controlling external power output during regular handrim wheelchair propulsion

L'utilisation d'un fauteuil roulant manuel est essentielle pour 1 % de la population mondiale. La recherche sur la mobilité à roues à propulsion humaine a considérablement mûri, ce qui a permis d'améliorer les techniques de recherche au cours des dernières décennies. Pour mieux comprendre la performance de la mobilité à roues, le suivi, la formation, l'acquisition de compétences et l'optimisation de l'interface fauteuil roulant-utilisateur dans les secteurs de la réadaptation, de la vie quotidienne et du sport, une nouvelle normalisation des configurations de mesure et des analyses sont nécessaires. Un tremplin crucial est la mesure et la normalisation précises de la puissance extérieure (mesurée en Watts), qui est essentielle pour l'interprétation et la comparaison des expériences visant à améliorer la pratique de réadaptation, les activités de la vie quotidienne, et les sports adaptatifs. Les différentes méthodologies et avantages de la détermination précise de la puissance pendant les essais sur le terrain, le tapis roulant et l'ergomètre sont présentés et discutés en détail. La propulsion au sol fournit le mode de test le plus valide à l'extérieur, mais la normalisation peut être gênante. La propulsion sur tapis roulant est mécaniquement similaire à la propulsion au sol, mais le tournage et l'accélération ne sont pas possibles. Un ergomètre est le plus contraint et la normalisation est relativement facile. L'objectif est de stimuler les bonnes pratiques et la normalisation afin de faciliter le développement ultérieur de la théorie et de son application parmi les installations de recherche et les sciences cliniques et sportives appliquées dans le monde entier.

À l'aide de la procédure susmentionnée, la puissance a été déterminée pour 17 participants valides familiarisés (deux séances de pratique de 30 minutes) avec un essai en surface en amont (moyenne de cinq essais). Le profil de la côte a été caractérisé par une roue de mesure dans un couloir d'hôpital lisse. Par la suite, les participants ont été mesurés au cours d'un circuit de 25,0 x 9,0 m, de tapis roulant (2,0 x 1,2 m) et de propulsion en fauteuil roulant ergomètre. La puissance de sortie dans le tapis roulant et les modalités de l'ergomètre ont été jumelées à l'état de surface en utilisant les protocoles décrits dans ce document.
La puissance a été obtenue à partir de la même roue de mesure pendant trois blocs de 4 min de propulsion en fauteuil roulant après un bloc de familiarisation de longueur égale. Seule la dernière minute de chaque bloc a été utilisée pour l'analyse, en supposant une propulsion à l'état stable. Pour les données de propulsion en surface, seules les longues lignes droites (25 m) ont été utilisées. Toutes les données (pré-)traitement ont été effectuées dans Python 3.7 (Python Software Foundation). Les estimations de l'ICC et leurs intervalles de confiance de 95 % ont été calculés en R 3.3.4 (R Core Team), à l'aide d'un modèle à unique cote, à accord absolu, d'effets aléatoires.
Le poids combiné moyen du système d'utilisateur de fauteuil roulant était de 92,6 kg (8,3). La puissance moyenne prévue de l'essai de descente de la côte était de 9,7 W (1,6). La puissance calculée à partir de la roue de mesure était inférieure pour la propulsion en fauteuil roulant de 8,1 W (1,4), le tapis roulant 7,8 W (1,9) et l'ergomètre 8,7 W (2,2) de propulsion en fauteuil roulant. La différence moyenne entre la puissance cible et la puissance mesurée était de -1,6 (1,6), -1,8 (1,4), -1,0 (1,0) W pour la propulsion au sol, sur tapis roulant et ergomètre, respectivement. Ces résultats sont également présentés dans le tableau 1, la figure 5et la figure 6.
La puissance de production pour propulsion au-dessus du sol a montré un accord de faible à modéré (ICC: 0,38, CI: 0,00-0,73) avec la sortie cible. En revanche, la propulsion sur tapis roulant a montré un accord de mauvais à bon (ICC: 0,45, CI: 0,00-0,79) et la propulsion par ergomètre a montré un accord de mauvaise à excellente (ICC: 0,77, CI: 0,11-0,93) accord. L'erreur absolue a été négativement corrélée avec la puissance de sortie pour la propulsion sur l'ergomètre (r -0,55, p - 0,02), mais pas pour les deux autres conditions (au-dessus de la surface: r - 0,47, p 0,06; tapis roulant: r - 0,22, p 0,40).
L'accord entre les conditions était de mauvaise à modérée (ICC : 0,49, CI : 0,20-0,74). La fiabilité à l'intérieur de la modalité (entre les trois blocs de 4 minutes) était bonne à excellente pour le sursol (ICC: 0,91, CI: 0,82-0,97) et tapis roulant (ICC: 0,97, CI: 0,93-0,99) propulsion et modéré à excellent pour la propulsion ergomètre (ICC: 0,97, CI: 0,71-0,99). L'ergomètre a semblé se comporter plus mal au fil du temps, ce qui a été confirmé par un ANOVA à mesures répétées (F(2, 32) - 64,7 , p lt; 0,01), mais il n'y avait pas d'effet de temps pour le sursol (F(2, 32) - 0,9 , p - 0,418) et tapis roulant (F(2, 32) - 0,9 , p - 0,402) propulsion.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60492/60492fig1.jpg"> Figure 1 : Équilibre de puissance appliqué à la propulsion manuelle en fauteuil roulant. Pout: sortie d'énergie externe (W); ME: efficacité mécanique brute (%); F: force de résistance moyenne; V : vitesse moyenne de cabotage; A : travail par poussée ou cycle (J); fr: fréquence des poussées ou des cycles (1/s); Pint: pertes internes (W); Pair: résistance aérodynamique (W); RouleauP : frottement roulant (W); Pincl: pertes dues à l'inclinaison (W). Ce chiffre est réimprimé à partir de van der Woude et al.20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/60492fig1large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60492/60492fig2.jpg"> Figure 2 : Configuration du tapis roulant. À gauche : Configuration de poulie pour augmenter la puissance extérieure sur un tapis roulant pendant la propulsion. À droite: Configuration d'essai de traînée pour mesurer les forces de frottement pendant la propulsion de fauteuil roulant de tapis roulant. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/60492fig2large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60492/60492fig3a.jpg"> Figure 3 : Fenêtre de réglages de protocole pour l'ergomètre de fauteuil roulant. La puissance peut être réglé en choisissant une puissance de sortie et une vitesse cible ou un frottement de roulement et une vitesse cible. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/60492fig3large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60492/60492fig4.jpg"> Figure 4 : Rétroaction sur l'ergomètre en fauteuil roulant sous la forme d'une parcelle de ligne. Les vitesses de rouleau gauche et droite sont tracées. Les participants doivent essayer de maintenir une vitesse constante tout en allant en ligne droite (en gardant la ligne à l'écran horizontale). Les données de vitesse sont lissées avec une fenêtre coulissante qui peut être modifiée dans les paramètres. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/60492fig4large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60492/60492fig5.jpg"> Figure 5 : Répartitions de différence relative et absolue entre la friction en amont et la puissance mesurée pendant la propulsion en fauteuil roulant au-dessus du sol (OG), au tapis roulant (TM) et à l'ergomètre (WE). Les moustaches montrent 1,5 fois la gamme interquartile. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/60492fig5large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60492/60492fig6.jpg"> Figure 6 : Parcelle Bland-Altman pour la friction en administreet et la puissance mesurée pendant la propulsion en fauteuil roulant par-dessus le sol (à gauche), sur tapis roulant (au milieu) et en fauteuil roulant par ergomètre (à droite). Les lignes pointillées gris foncé indiquent la moyenne mise en commun pour une combinaison et les lignes pointillées rouges sont la moyenne de 1,96 écarts-types. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/60492fig6alarge.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Valeur à double face (W)2
</td>
			<td>Différence avec la cible</td>
			<td>Différence avec la cible (%)</td>
			<td>Différence avec la cible (abs)</td>
			<td>Accord avec le PO cible (ICC)3
</td>
			<td>Fiabilité entre les blocs (ICC)3
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Cible PO1
</td>
			<td>9,68 (1,57)</td>
			<td>N.a</td>
			<td>N.a</td>
			<td>N.a.</td>
			<td>N.a</td>
			<td>N.a.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Overground PO</td>
			<td>8.12 (1.41)</td>
			<td>-1,56 (1,57)</td>
			<td>-15.30 (13.70)</td>
			<td>1,72 (1,57)</td>
			<td>0,38 (0,00 à 0,73)</td>
			<td>0,91 (0,82 à 0,97)</td>
		</tr>
<tr>
<td>PO tapis roulant</td>
			<td>7,84 (1,92)</td>
			<td>-1,84 (1,38)</td>
			<td>-18,98 (13,42 euros)</td>
			<td>1,91 (1,16)</td>
			<td>0,45 (0,00 à 0,79)</td>
			<td>0,97 (0,93 à 0,99)</td>
		</tr>
<tr>
<td>ERgomètre PO</td>
			<td>8,65 (2,24 euros)</td>
			<td>-1,02 (0,97)</td>
			<td>-11,82 (11,94 euros)</td>
			<td>1.16 (0,78)</td>
			<td>0,77 (0,11 à 0,93)</td>
			<td>0,97 (0,71 à 0,99)</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="7">1. Calculé à partir de la friction en bas de la côte. 2. Déterminé avec la roue de mesure. 3. Accord bidirectionnel, absolu, évaluateurs fixes avec des intervalles de confiance de 95%. p 'lt; 0.001.</td>
		</tr>
</tbody></table>Tableau 1 : Comparaison de la puissance de jeu et de la puissance réelle mesurée à l'aide d'une roue de mesure.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Facteurs</td>
			<td>Résistance au roulement</td>
		</tr>
<tr>
<td>Masse corporelle</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
<tr>
<td>Masse de fauteuil roulant (en anglais)</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pression des pneus</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
<tr>
<td>Taille de la roue</td>
			<td>↓</td>
		</tr>
<tr>
<td>Plancher de dureté</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
<tr>
<td>Angle de cambre (cambre)</td>
			<td>?</td>
		</tr>
<tr>
<td>Toe-in/out</td>
			<td>C'est le monde de l'</td>
		</tr>
<tr>
<td>Castor shimmy - Est-ce qu'il</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
<tr>
<td>Centre de masse sur roues arrière</td>
			<td>↓</td>
		</tr>
<tr>
<td>Cadre pliant</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
<tr>
<td>Entretien et maintenance</td>
			<td>Je n'ai pas</td>
		</tr>
</tbody></table>Tableau 2 : Facteurs influençant le frottement de roulement et la puissance pendant la propulsion manuelle en fauteuil roulant. Cette table est réimprimée à partir de van der Woude et al.8.
Matériel supplémentaire 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60492/supplement1.zip" target="_blank">S'il vous plaît cliquez ici pour voir ce fichier (Clic droit pour télécharger).</a>
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Determining and Controlling External Power Output During Regular Handrim Wheelchair Propulsion

L'évaluation précise et normalisée de la puissance extérieure est cruciale dans l'évaluation du stress physiologique, biomécanique et perçu, de la tension et de la capacité dans la propulsion manuelle en fauteuil roulant. L'article actuel présente diverses méthodes pour déterminer et contrôler la puissance de sortie pendant les études de propulsion en fauteuil roulant en laboratoire et au-delà.

Détermination et contrôle de la puissance externe pendant la propulsion régulière en fauteuil roulant handrim

The use of a manual wheelchair is critical to 1% of the world&#39;s population. Human powered wheeled mobility research has considerably matured, which ...

Le contrôle et la déclaration de la puissance de sortie sont essentiels pour toute recherche sur la propulsion en fauteuil roulant. Ces techniques de mesure permettent la mesure et l’estimation de la puissance que nous pouvons ensuite appliquer à la propulsion en fauteuil roulant terrestre mais aussi aux mesures sur tapis roulant ou sur l’ergomètre. La propulsion en fauteuil roulant est une activité de tension avec un risque élevé de blessure à l’épaule et d’inactivité, c’est pourquoi nous avons besoin de techniques de recherche appropriées.Ces méthodes ne sont pas seulement pour la propulsion quotidienne en fauteuil roulant, mais peuvent également être utilisées pour les sports en fauteuil roulant ou pendant la réadaptation. Marika Leving, l’une des post-docs de notre équipe, et Rick de Klerk, l’un des doctorants, démontreront les procédures. Pour effectuer un test de côte vers le bas, avoir le participant assis dans une position active aussi normalisée que possible avec les pieds sur le repose-pieds, les mains sur le tour, et en regardant droit devant.Le positionnement du participant dans le fauteuil roulant est crucial et doit refléter la position pendant les mesures. Pour enregistrer les données de décélération à l’aide d’IMU, fixez un IMU à chaque moyeu de roue et un au centre de la chaise sous le siège. Notez quelle IMU est jointe où et dans quelle orientation pour une référence ultérieure et utilisez le gestionnaire de réseau synchronisé NextGen IMU exécutable pour activer et connecter les IMUs.Pour collecter les données sur l’heure et la vitesse, ouvrez l’onglet outils, sélectionnez enregistreur de données et cliquez sur démarrer. Puis accélérez brièvement le fauteuil roulant à grande vitesse et laissez immédiatement le fauteuil roulant ralentir à un arrêt complet sans interférence tout en enregistrant les données de temps et de vitesse. Après la dernière analyse, ouvrez la côte vers le bas du logiciel de test sur l’ordinateur et réglez le poids du participant.Sélectionnez les données d’importation pour importer le fichier de données de la côte vers le bas. Utilisez le curseur pour sélectionner les sections descendantes de la côte dans les données, en cliquant sur la sélection des saisies après chaque sélection de données. Lorsque toutes les données ont été sélectionnées, cliquez sur calculer les résultats et notez le frottement moyen du roulement et le coefficient de frottement du roulement.Pour effectuer un test de traînée, au moins 30 minutes avant la mesure, allumez l’alimentation du tapis roulant et installez l’ordinateur d’essai de traînée et le capteur de force. Dans le logiciel d’ordinateur de test de traînée, cliquez sur les mesures de table d’alimentation et assurez-vous que le participant est sur le tapis roulant dans la position active normalisée. Pour mesurer le décalage de la cellule de charge, enregistrez d’abord la force sans corde attachée.À la fin de la mesure, cliquez sur OK. Connectez le fauteuil roulant au transducteur de force avec une corde légère assurant que la cellule de charge et la corde sont alignées horizontalement avec l’essieu de roue arrière du fauteuil roulant. Accélérez la ceinture à la vitesse désirée et augmentez l’inclinaison du tapis roulant. Lorsque la position du tapis roulant et de la combinaison d’utilisateurs de fauteuils roulants est stable, enregistrez la force et l’angle.Ensuite, utilisez l’angle et la force pour s’adapter à une équation de régression linéaire et cliquez sur accepter et OK pour calculer la force à l’angle zéro du tapis roulant. Pour régler la prise de courant, soustrayez la friction d’essai de traînée de la friction de cible pour calculer le poids requis de poulie et placez la poulie devant ou derrière le tapis roulant en s’assurant que la poulie est centrée. Attachez la poulie au fauteuil roulant et assurez-vous que la corde est de niveau.Informez le participant que le poids de la poulie peut déplacer le fauteuil roulant et utilisez un panier de faible masse connue et un carabin pour attacher un poids de zéro à un kilogramme au système de poulie. Augmentez ensuite lentement le poids au besoin jusqu’à ce que la puissance désirée soit atteinte. Pour la sortie de puissance externe pendant les tests à base d’ergomètre, allumez l’ergomètre au moins 30 minutes avant de tester et ouvrez le logiciel associé sur l’ordinateur.Cliquez sur le widget participant et ajouter et assigner au participant un ID.Enter le poids corporel du participant et cliquez sur OK. Cliquez sur l’icône fauteuil roulant, entrez les spécifications du fauteuil roulant et cliquez sur OK. Cliquez sur le widget du protocole. Pour créer un protocole personnalisé, sélectionnez ajouter et personnaliser le protocole et cliquez ensuite. Attribuez au protocole un nom approprié et cliquez sur créer.Pour définir la résistance au coefficient de frottement obtenu à partir de l’essai de la côte vers le bas, sélectionnez les étapes et cliquez sur ajouter l’étape et la résistance. Réglez le coefficient de résistance à 0,01, la vitesse cible du participant à quatre kilomètres à l’heure, et l’utilisation de durée fixe à 16 et cliquez sur OK. Pour configurer l’écran participant, supprimez tous les widgets de l’écran et cliquez sur ajouter le widget. Sélectionnez ensuite le widget de direction fauteuil roulant et faites glisser le widget dans la fenêtre principale.Utilisez le système d’alignement pour aligner le fauteuil roulant sur les rouleaux et utilisez le système à quatre courroies pour attacher le fauteuil roulant. Vérifiez que les roues ne touchent pas l’ergomètre et sont correctement alignées et placez le participant dans la position active normalisée. Pour calibrer l’ergomètre dans le logiciel associé, cliquez sur l’icône réticule et appuyez sur démarrer l’étalonnage.Pour estimer la puissance interne pendant la propulsion en fauteuil roulant handrim, allumez le spiromètre au moins 45 minutes avant tout étalonnage ou essai. Utilisez le logiciel associé pour calibrer le spiromètre selon les directives de l’usine. Placez le masque du spiromètre sur le participant.Ajustez les bandes élastiques sur le capuchon de tête pour créer un joint serré autour du visage et fixez le tuyau du spiromètre de sorte qu’il n’interfère pas avec le mouvement. Appuyez ensuite sur l’icône de test pour commencer l’analyse. Sélectionnez nouveau sujet sur l’écran du spiromètre.Pour les tests d’exercice submaximal, sélectionnez le mode souffle par souffle. Pour commencer l’enregistrement, appuyez sur la clé d’enregistrement. Dans cette analyse, les distributions relatives et absolues de différence entre le frottement de la côte vers le bas et la puissance mesurée pendant la propulsion au-dessus du sol, du tapis roulant et de l’ergomètre sont déterminées avec une puissance globale inférieure calculée pour la propulsion au-dessus du sol.L’analyse Bland-Altman de la friction côtière et de la puissance mesurée pendant la propulsion au-dessus du sol, du tapis roulant et de l’ergomètre en fauteuil roulant a confirmé ces résultats. N’oubliez pas que la puissance estimée n’est valable que pour la position dans laquelle le participant était pendant l’étalonnage et dépend fortement de la surface. Après cette procédure, nous pouvons utiliser des roues d’enregistrement et de mesure de précision pour calculer les forces sur l’épaule.Grâce à ces techniques, nous sommes maintenant en mesure de surveiller et de normaliser la sortie de puissance, ce qui facilite la collaboration. Le sujet ne doit pas porter de vêtements amples ou suspendus pendant l’un ou l’autre des tests.

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