앉아 - 투 - 독립 및-거리에 120 % 무릎 높이에서 : 소설 접근을 동적 자세 제어 독립적 인 리드 사지의 평가에
Summary
Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.
Abstract
감각 병리 예와 개인, 뇌졸중 어려움 앉아 보행을 (: STW 앉아 – 투 – 도보) 시작에서 상승의 일반적인 작업을 실행 있습니다. 따라서, 임상 재활 분리에 앉아 – 투 – 스탠드와 보행 개시 -라고 농성에 스탠드 – 및 – 도보 (STSW) – 보통이다. 그러나 병적 인 평가에 적합한 명확하게 정의 된 분석 방법과 표준화 된 STSW 프로토콜은 아직 정의해야합니다.
따라서, 목표 지향 프로토콜은 납 사지의 지원 독립의 넓은베이스와 120 % 무릎 높이에서 시작되는 상승 단계를 필요로하여 건강하고 손상된 개인에 적합한 정의된다. 광학 3 차원 (3D)의 캡처 분절 운동 궤적, 힘 플랫폼은 두 개의 차원 (2D)이 센터의 압력 (COP)가 COP 및 전신 센터 외 사이의 수평 거리의 허가 추적을 탄도 얻었다 질량 (BCOM)의 감소는 증가위치 안정성 S는하지만 열악한 동적 자세 제어를 나타내는 것이 제안되어있다.
BCOM-COP 거리와 피사체의 다리 길이에 정상화없이 표현된다. COP-BCOM 거리가 STSW을 통해 변화하는 동안, 1 단계와 2 단계 동안 좌석 오프 및 초기 발가락 오프 (TO1)의 주요 이동 행사에서 정규화 된 데이터는 10 젊은 건강한 사람에 의해 수행 5 반복 시험에서 낮은 내부 간 주제 변동성이 . 따라서, 젊은 건강한 사람에서 상부 운동 신경 손상, 또는 다른 손상 환자 그룹 및 규범적인 데이터와 환자 사이의 STSW 패러다임의 성능 동안 키 이벤트에서 COP-BCOM 거리를 비교하는 동적 자세 안정성 평가를위한 새로운 방법론이다.
Introduction
감각 운동 시스템에 영향을 미치는 임상 병리는, 예를 들어 상부 운동 신경 (UMN) 부상 다음 스트로크, 부정적인 운동에 영향을 미칠 수있는 약점, 자세 안정성과 경련의 손실을 포함하여 기능 장애,로 이어집니다. 복구 안전한 서 또는 1, 2를 걷는 기능 이정표를 달성하기 위해 실패 뇌졸중 생존자의 상당한 수의 변수가 될 수 있습니다.
걷기의 개별 연습 앉아 – 투 – 스탠드 UMN 병리 3,4 후 일반적인 재활 작업이다 그러나 과도 운동은 자주 무시한다. 앉아 -에 – 도보 (STW)는에 스탠드 윗몸 (STS), 보행 개시 (GI)를 포함, 5 걷는 순차적 자세 – 전위의 작업입니다.
STW시 반사 주저 STS 및 GI의 분리 이전 unimpaire 이외에, 파킨슨 병, 만성 6 및 7 뇌졸중 환자에서 관찰되었다D 성인 8,하지만 젊은 건강한 사람 9인치 따라서 앉아 투 스탠드 앤 거리 (STSW)은 일반적으로 임상 환경에서 구현되고 서 때 가변 길이의 휴지 단계에 의해 정의된다. 그러나, 환자 집단에 적합한 상황에서 STSW 역학을 정의하는 날짜에 게시 된 프로토콜이 없습니다.
일반적으로 STW 연구에서 초기 의자의 높이는 무릎 높이의 100 % (KH, 바닥에 무릎 거리), 자기 선택의 무기가 가슴과 생태 학적으로 의미있는 작업 컨텍스트에서 제한됩니다, 발 폭과 GI 리드 사지 5-9 결석 종종있다. 그러나, 환자가 100 % KH 도전 10에서 상승 찾을 자주 건강한 사람 (11)에 비해 더 넓은 발 위치를 채택, 그들의 영향을받는 다리 (7) 보행을 시작하고, 모멘텀 (7)을 생성하기 위해 자신의 무기를 사용합니다.
보용하는 목적의의 전신 운동의 상태 변경을 개시 eful 방향 (12)이 필요합니다. 이는 전신 무게 중심 언 커플 링에 의해 달성된다 : 중도의 압력 (COP에서 (BCOM을 공간 (13)의 모든 고려 바디 부분의 가중 평균) 얻어진지면 반력 위치 (GRF) 벡터 (14)). GI, 빠른 박힌 후방과 사지를 향해 COP의 측면 운동의 선행 단계에서 이에 BCOM 모멘텀 12,15 생성 발생 스윙한다. 그들 사이의 수평 거리가 동적 자세 제어 (16)의 수단으로 제안 된 COP와 함께 BCOM 따라서 분리된다.
COP-BCOM 거리의 계산은 COP와 BCOM 위치의 동시 측정을 필요로한다. COP의 표준 계산은 (1) (17) 식에 다음과 같습니다 :
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(1)
M과 힘은 각각 힘 플랫폼 축과 방향 GRF에 대한 순간을 대표하는 곳. 첨자는 축을 나타냅니다. 원점은 접촉면 힘 플랫폼의 원점 사이의 수직 거리 및 0으로 간주된다.
BCOM 위치 도출 방법은 운동 분절 마커의 이동을 추적하는 것을 포함한다. 몸 세그먼트 운동의 충실한 표현은 부드러운 조직 이슈 (CAST 기술 18)을 최소화 뼈 랜드 마크에서 멀리 배치 경질 판에 클러스터 마커를 사용함으로써 달성 될 수있다. BCOM 위치를 결정하기 위해, 각각의 인체 분절의 질량은 사후 19 일에 기초하여 추정된다. 3 차원 모션 시스템 독점 소프트웨어는 근위 및 D의 위치 좌표를 사용하여istal 세그먼트에 위치 1) 분절의 길이를 결정하는, 2) 산술적 분절 질량을 측정하고, 3) 분절 COM 위치를 계산한다. 이러한 모델은 인터 – 분절 위치 순 합산 (도 1)에 기초하여 지정된 시점의 3D BCOM 위치 추정치를 제공 할 수있다.
따라서, 본 논문의 목적은 생태 학적으로 유효하고 높은 좌석 높이에서 상승 포함하는 표준화 된 STSW 프로토콜을 제시 처음이다. STSW 120 %에서 KH는 KH가 손상된 개인 쉽게 (안전한) 120 %에서 상승 의미 (20)를 상승시 낮은 BCOM 수직 속도와 GRF의 100 % KH 금지 세대 생체 역학적 불명료 한 것을 이전에 표시되었습니다. 둘째, 3D 모션 캡처를 사용하여 주요 이정표 및 전환시 동적 자세 제어를 평가하기 위해 COP-BCOM 수평 거리를 유도합니다. STSW 동안 건강한 사람의 사지 르의 독립이 접근,광고 (20)는, 기능 회복 평가의 전망을 제공합니다. 마지막으로, 젊은 건강한 사람의 예비 STSW 데이터 세트를 나타내는 표시가되고, 그룹 내 및 간 피사체 가변성 병리학 개인과 비교를 알리기 위해 정의된다.
도 1은 2 차원 BCOM 산출. 간략 함을 위해, 실시 예는 2 차원에서 3 결합 질량으로부터 전체 레그 COM을 계산에 기초한다 각 COM 위치 (X, Y) 및 분절 질량 (m (1)의 좌표, m 2, m 3)이 알려져있다. 세그먼트 질량 및 기관에 대하여 분절 COM 위치의 위치 (LCS; 원점 0, 0) 좌표계 피사체 체질량 게시 된 인체 측정 데이터를 이용하여 모션 분석 시스템 독점 소프트웨어에 의해 추정된다 (본문 참조). 은 x차 Y 다리 COM 위치, 3 연결된 대량의 예에서, 다음 표시된 수식을 사용하여 파생됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 정의 된 연좌에 스탠드 앤 거리 (STSW) 프로토콜은 건강한 사람이나 환자 집단 복잡한 과도적인 이동 중에 동적 자세 제어를 테스트하는데 사용될 수있다. 프로토콜은 병리 주체 참여할 수 있도록 설계 제한을 포함하고, 광 스위치 오프의 포함은 생태 학적으로 유효한 목표 지향 인 것을 의미한다. 그 이전에 그 리드 다리를 도시 근본적 STSW 20 중 태스크 역학을주지 않는 높은 (120 % KH…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 자신의 실질적인 지원을 위해 런던 사우스 뱅크 대학교 킹스 칼리지 런던과 빌 앤더슨에서 토니 크리스토퍼, 린지 마요라나에게 감사의 말씀을 전합니다. 이 프로젝트에 대한 데이터를 수집 그녀의 도움을 킹스 칼리지 런던에서 엘레 존스에 또한 감사합니다.
Materials
| Motion Tracking Cameras | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Oqus 300+ | n=8 |
| Qualysis Track Manager (QTM) | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | QTM 2.9 Build No: 1697 | Proprietary tracking software |
| Force Platform Amplifier | Kistler Instruments, Hook, UK | 5233A | n=4 |
| Force Platform | Kistler Instruments, Hook, UK | 9281E | n=4 |
| AD Converter | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | 230599 | |
| Light-Weight Wooden Walkway Section | Kistler Instruments, Hook, UK | Type 9401B01 | n=2 |
| Light-Weight Wooden Walkway Section | Kistler Instruments, Hook, UK | Type 9401B02 | n=4 |
| 4 Point "L-Shaped" Calibration Frame | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | ||
| "T-Shaped" Wand | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | ||
| 12mm Diameter Passive Retro reflective Marker | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160181 | Flat Base |
| Double Adhesive Tape | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160188 | For fixing markers to skin |
| Height-Adjustable Stool | Ikea, Sweden | Svenerik | Height 43-58cmwith ~10cm customized height extension option at each leg |
| Circular (Disc) Pressure Floor Pad | Arun Electronics Ltd, Sussex, UK | PM10 | 305mm Diameter, 3mm thickness, 2 wire |
| Lower Limb Tracking Marker Clusters | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160145 | 2 Marker clusters, lower body with 8 markers (n=2) |
| Upper Limb Tracking Marker Clusters | Qualysis (Qualysis AB Gothenburg, Sweden) | Cat No: 160146 | 2 Marker clusters, lower body with 6 markers (n=2) |
| Self-Securing Bandage | Fabrifoam, PA, USA | 3'' x 5' | |
| Cycling Skull Cap | Dhb | Windslam | |
| Digital Column Scale | Seca | 763 Digital Medical Scale w/ Stadiometer | |
| Measuring Caliper | Grip-On | Grip Jumbo Aluminum Caliper – Model no. 59070 | 24in. Jaw |
| Extendable Arm Goniometer | Lafayette Instrument | Model 01135 | Gollehon |
| Light Switch | Custom made | ||
| Visual3D Biomechanics Analysis Software | C-Motion Inc., Germantown, MD, USA | Version 4.87 |
References
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