Нижняя лимба биомеханический анализ здоровых участников
Summary
В этой статье представлена комплексная экспериментальная методология по двум новейшим технологиям, доступным для измерения биомеханики нижних конечностей отдельных лиц.
Abstract
Методы биомеханического анализа полезны при изучении движения человека. Цель этого исследования состояла в том, чтобы внедрить методику биомеханической оценки нижних конечностей у здоровых участников с использованием коммерчески доступных систем. Были введены отдельные протоколы для анализа походки и систем ыхсилки. Чтобы обеспечить максимальную точность оценки походки, следует обратить внимание на размещение маркеров и самостоятельно развивающийся беговой дорожке акклиматизации времени. Аналогичным образом, позиционирование участников, практика суда, и словесное поощрение три критических этапов в тестировании мышечной силы. Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют о том, что методология, изложенная в настоящей статье, может быть эффективной для оценки биомеханики нижних конечностей.
Introduction
Дисциплина биомеханики в первую очередь включает в себя изучение стресса, напряжения, нагрузок и движения биологических систем – как твердых, так и жидких. Она также включает в себя моделирование механического воздействия на структуру, размер, форму и движение тела1. На протяжении многих лет, события в этой области улучшили наше понимание нормальной и патологической походки, механики нервно-мышечного контроля, а также механики роста и формы2.
Основная цель этой статьи заключается в представлении всеобъемлющей методологии по двум новейшим технологиям, доступным для измерения биомеханики нижних конечностей отдельных лиц. Система анализа походки измеряет и количественно биомеханика походки с помощью самостоятельно развивающейся (SP) беговой дорожки в сочетании с окружающей средой дополненной реальности, которая интегрирует алгоритм SP для регулирования скорости беговой дорожки, как описано Sloot et al3. Оборудование для проверки мышечной силы используется в качестве оценки и лечебного средства для реабилитации верхних конечностей4. Это устройство может объективно оценить различные физиологические модели движения или задачи моделирования работы в изометрических и изотонических режимах. В настоящее время признается в качестве золотого стандарта для измерения силы верхних конечностей5, но доказательства, связанные конкретно с нижней конечности остается неясным. В настоящем документе разъясняется подробный протокол для завершения оценки походки и изометрической силы нижних конечностей.
В рамках биомеханического анализа полезно сочетать оценки функциональной работоспособности (например, анализ походки) с конкретными тестами мышечной работоспособности. Это потому, что в то время как можно предположить, что увеличение мышечной силы улучшает функциональную производительность, это не всегда может быть очевидным6. Это понимание необходимо для совершенствования будущей разработки протоколов реабилитации и стратегий исследований для оценки этих подходов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Вклад этого исследования заключается в точном и всестороннем описании в рамках одного протокола методов комбинированного анализа походки и тестирования мышечной силы, которые ранее не были описаны вместе.
Для достижения точных результатов для анализа походки, Есть две…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить д-ра Джонатана Уильямса за его советы по обработке данных MATLAB.
Materials
| 701 Small lever | Baltimore Therapeutic Equipment Company (BTE) | Not Available – Online link provided in description | The unique attachment designed for the Primus RS to measure Knee Extension/Flexion – https://store.btetech.com/collections/primus/products/701-small-lever |
| D-Flow Software – Vresion 3.26 | Motekforce Link | Not Available – Online link provided in description | Software used to control GRAIL system – https://summitmedsci.co.uk/products/motek-dflow-hbm-software/ |
| Gait Offline Analysis (GOAT) – Version 2.3 | Motekforce Link | Not Available – Online link provided in description | Software used for the analysis of the gait parameters – https://www.motekmedical.com/product/grail/ |
| Gait Real-time Analysis Interactive Lab (GRAIL) | Motekforce Link | Not Available – Online link provided in description | GRAIL system measures and quantifies gait biomechanics by using a virtual reality based self-paced (SP) treadmill – https://www.motekmedical.com/product/grail/ |
| Leg Pad for 701 | Baltimore Therapeutic Equipment Company (BTE) | Not Available – Online link provided in description | The unique attachment designed for the Primus RS to measure Knee Extension/Flexion – https://store.btetech.com/collections/primus/products/701-802-leg-pad |
| Positioning Chair | Baltimore Therapeutic Equipment Company (BTE) | Not Available – Online link provided in description | Participant Positioning Chair is designed for assessment and treatment of the lower exteremeties. The chair is designed for multiple positions. https://www.btetech.com/product/primus/ |
| Primus RS | Baltimore Therapeutic Equipment Company (BTE) | Not Available – Online link provided in description | Primus RS equipment captures and reports real time objective data in Isotonic, Isometric, and Isokinetic resistance modes – https://www.btetech.com/wp-content/uploads/BTE-Rehabilitation-Equipment-PrimusRS-Brochure-1.pdf |
Riferimenti
- Lu, T. W., Chang, C. F. Biomechanics of human movement and its clinical applications. The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 28 (2 Suppl), S13-S25 (2012).
- Kaufman, K., An, K., Firestein, G. S. . Kelley and Firestein’s Textbook of Rheumatology (Tenth Edition). , 78-89 (2017).
- Sloot, L. H., van der Krogt, M. M., Harlaar, J. Self-paced versus fixed speed treadmill walking. Gait & Posture. 39 (1), 478-484 (2014).
- Beaton, D. E., O’Driscoll, S. W., Richards, R. R. Grip strength testing using the BTE work simulator and the jamar dynamometer: A comparative study. The Journal of Hand Surgery. 20 (2), 293-298 (1995).
- Jindal, P., Narayan, A., Ganesan, S., MacDermid, J. C. Muscle strength differences in healthy young adults with and without generalized joint hypermobility: a cross-sectional study. BMC Sports Science, Medicine & Rehabilitation. 8, 12 (2016).
- Muehlbauer, T., Granacher, U., Borde, R., Hortobágyi, T. Non-Discriminant Relationships between Leg Muscle Strength, Mass and Gait Performance in Healthy Young and Old Adults. Gerontology. 64 (1), 11-18 (2018).
- van den Bogert, A. J., Geijtenbeek, T., Even-Zohar, O., Steenbrink, F., Hardin, E. C. A real-time system for biomechanical analysis of human movement and muscle function. Medical & Biological Engineering & Computing. 51 (10), 1069-1077 (2013).
- . . HBM2 Reference Manual. , 9-11 (2017).
- Sloot, L. H., van der Krogt, M. M., Harlaar, J. Effects of adding a virtual reality environment to different modes of treadmill walking. Gait Posture. 39 (3), 939-945 (2014).
- Liu, W. Y., et al. Reproducibility and Validity of the 6-Minute Walk Test Using the Gait Real-Time Analysis Interactive Lab in Patients with COPD and Healthy Elderly. PLoS One. 11 (9), e0162444 (2016).
- Herman, T., Mirelman, A., Giladi, N., Schweiger, A., Hausdorff, J. M. Executive Control Deficits as a Prodrome to Falls in Healthy Older Adults: A Prospective Study Linking Thinking, Walking, and Falling. The Journals of Gerontology: Series A. 65 (10), 1086-1092 (2010).
- Geijtenbeek, T., Steenbrink, F., Otten, B., Even-Zohar, O. Proceedings of the 10th International Conference on Virtual Reality Continuum and Its Applications in Industry. , 201-208 (2011).
- Zeni, J. A., Higginson, J. S. Gait parameters and stride-to-stride variability during familiarization to walking on a split-belt treadmill. Clinical Biomechanics (Bristol, Avon). 25 (4), 383-386 (2010).
- Meldrum, D., Cahalane, E., Conroy, R., Fitzgerald, D., Hardiman, O. Maximum voluntary isometric contraction: reference values and clinical application. Amyotroph Lateral Sclerosis. 8 (1), 47-55 (2007).
- Ancillao, A. . Modern Functional Evaluation Methods for Muscle Strength and Gait Analysis. , 133 (2018).
- Mun, J. H. A method for the reduction of skin marker artifacts during walking : Application to the knee. KSME International Journal. 17 (6), 825-835 (2003).
- Liu, P. C., Liu, J. F., Chen, L. Y., Xia, K., Wu, X. Intermittent pneumatic compression devices combined with anticoagulants for prevention of symptomatic deep vein thrombosis after total knee arthroplasty: a pilot study. Therapeutics and Clinical Risk Management. 13, 179-183 (2017).
- Al-Amri, M., Al Balushi, H., Mashabi, A. Intra-rater repeatability of gait parameters in healthy adults during self-paced treadmill-based virtual reality walking. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 20 (16), 1669-1677 (2017).
- Zeni, J., Richards, J., Higginson, J. Two simple methods for determining gait events during treadmill and overground walking using kinematic data. Gait & Posture. 27 (4), 710-714 (2008).
- Tsaopoulos, D. E., Baltzopoulos, V., Richards, P. J., Maganaris, C. N. Mechanical correction of dynamometer moment for the effects of segment motion during isometric knee-extension tests. Journal of Applied Physiology. 111 (1), 68-74 (2011).
- Abernethy, P., Wilson, G., Logan, P. Strength and power assessment. Issues, controversies and challenges. Sports Medicine. 19 (6), 401-417 (1995).
- Kroll, W. Reliability of a Selected Measure of Human Strength. Research Quarterly, American Association for Health, Physical Education and Recreation. 33 (3), 410-417 (1962).
- Anzak, A., Tan, H., Pogosyan, A., Brown, P. Doing better than your best: loud auditory stimulation yields improvements in maximal voluntary force. Experimental Brain Research. 208 (2), 237-243 (2011).
- Belkhiria, C., De Marco, G., Driss, T. Effects of verbal encouragement on force and electromyographic activations during exercise. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 58 (5), 750-757 (2018).
- Bickers, M. J. Does verbal encouragement work? The effect of verbal encouragement on a muscular endurance task. Clinical Rehabilitation. 7 (3), 196-200 (1993).
- Karaba-Jakovljevic, D., Popadic-Gacesa, J., Grujic, N., Barak, O., Drapsin, M. Motivation and motoric tests in sports. Medicinki Pregled. 60 (5-6), 231-236 (2007).
- Andreacci, J. L., et al. The effects of frequency of encouragement on performance during maximal exercise testing. Journal of Sports Science. 20 (4), 345-352 (2002).
- Rendos, N. K., et al. Variations in Verbal Encouragement Modify Isokinetic Performance. Journal of Strength and Conditioning Research. 33 (3), 708-716 (2019).
