ניתוח ביומכאני תחתון של משתתפים בריאים
Summary
מאמר זה מציג מתודולוגיה ניסיונית מקיפה על שתי הטכנולוגיות העדכניות ביותר הזמינות כדי למדוד את הביומכניקה הגפיים התחתון של אנשים.
Abstract
טכניקות ניתוח ביומכאני שימושיות בחקר התנועה האנושית. מטרת מחקר זה הייתה להחדיר טכניקה להערכת הביו-מכניקה הנמוכה יותר במשתתפים בריאים באמצעות מערכות מסחריות זמינות. פרוטוקולים נפרדים הוכנסו עבור ניתוח הילוך ומערכות בדיקה חוזק השריר. כדי להבטיח דיוק מרבי עבור הערכת הילוך, תשומת לב צריך להינתן מיקומי סמן וזמן הליכון בקצב עצמי. באופן דומה, מיצוב משתתף, משפט תרגול, ועידוד מילולי הם שלושה שלבים קריטיים בבדיקת חוזק השריר. הראיות הנוכחיות עולה כי המתודולוגיה המתוארים במאמר זה עשוי להיות יעיל להערכת ביומכניקה הגפיים התחתון.
Introduction
המשמעת של הביומכניקה כרוכה בעיקר בחקר הלחץ, המתח, העומסים והתנועה של מערכות ביולוגיות-מוצק ונוזלי כאחד. זה כולל גם את הדוגמנות של אפקטים מכניים על המבנה, גודל, צורה ותנועה של הגוף1. במשך שנים רבות, ההתפתחויות בתחום זה שיפרו את ההבנה שלנו של הילוך נורמלי ופתולוגי, מכניקה של שליטה נוירו-מולקולרית, ומכניקה של צמיחה וצורה2.
המטרה העיקרית של מאמר זה היא להציג מתודולוגיה מקיפה על שתי הטכנולוגיות העדכניות ביותר הזמינות כדי למדוד ביומכניקה הגפיים התחתון של אנשים. מערכת ניתוח הילוך מודד וככמת הליכה ביומכניקה באמצעות הליכון בקצב אישי (SP) בשילוב עם סביבת מציאות מורחבת, אשר משלבת אלגוריתם SP כדי לווסת את המהירות של הליכון, כפי שמתואר על ידי Sloot ואח ‘3. בדיקת חוזק השריר הציוד משמש כהערכה וככלי טיפול עבור שיקום הגפיים העליון4. התקן זה יכול באופן אובייקטיבי להעריך מגוון של דפוסים פיזיולוגיים של תנועה או משימות סימולציה משימה מצבי איזוטוניקה איזומטרי. הוא מוכר כרגע כתקן זהב עבור חוזק הגפיים העליון מדידה5 אבל הראיות הקשורות במיוחד הגפיים התחתונות נשאר ברור. המאמר מסביר את הפרוטוקול המפורט להשלמת הערכה של הליכה וחוזק איזומטרי עבור הגפיים התחתונות.
במסגרת ניתוח ביו-מכניקה, היא שימושית לשלב הערכות של ביצועים פונקציונליים (כגון ניתוח הילוך) עם בדיקות ספציפיות של ביצועי השרירים. הסיבה לכך היא בעוד שניתן להניח כי כוח השריר מוגבר משפר ביצועים פונקציונליים, זה לא תמיד יכול להיות ברור6. הבנה זו נדרשת לתכנון עתידי משופר של פרוטוקולי שיקום ואסטרטגיות מחקר להערכת גישות אלה.
Protocol
Representative Results
Discussion
התרומה של מחקר זה היא לתאר במדויק ובאופן מקיף בתוך פרוטוקול אחד את הטכניקות עבור ניתוח הילוך משולב בדיקות חוזק השריר כי לא תוארו בעבר יחד.
כדי להשיג תוצאות מדויקות עבור ניתוח הילוך, ישנם שני תחומים הדורשים תשומת לב מקסימלית: 1) מיקומי סמן 2) זמן ההסתגלות. הדיוק של הנתונים שנמד?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנחנו רוצים להודות לד ר ג’ונתן וויליאמס על עצתו בעיבוד נתונים 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).
