Summary

Evaluering postural kontrol og nedre ende muskel aktivering hos personer med kronisk ankel ustabilitet

Published: September 18, 2020
doi:

Summary

Personer med kronisk ankel ustabilitet (CAI) udstille postural kontrol mangel og forsinket muskel aktivering af nedre ekstremiteter. Edb dynamisk posturografi kombineret med overfladeelektroografi giver indsigt i koordineringen af de visuelle, somatosensoriske og vestibulære systemer med muskelaktivering regulering for at opretholde postural stabilitet hos personer med CAI.

Abstract

Edb dynamisk posturografi (CDP) er en objektiv teknik til evaluering af postural stabilitet under statiske og dynamiske forhold og mikren. CDP er baseret på den omvendte pendulmodel, der sporer det indbyrdes forhold mellem trykkets centrum og tyngdepunktet. CDP kan bruges til at analysere proportionerne af vision, proprioception, og vestibulære fornemmelse at opretholde postural stabilitet. Følgende tegn definere kronisk ankel ustabilitet (CAI): vedvarende ankel smerter, hævelse, følelsen af “vige”, og selv-rapporterede handicap. Postural stabilitet og fibular muskel aktivering niveau hos personer med CAI faldt på grund af lateral ankel ledbånd komplekse skader. Få undersøgelser har brugt CDP til at udforske postural stabilitet af personer med CAI. Undersøgelser, der undersøger postural stabilitet og relaterede muskelaktivering ved hjælp af synkroniseret CDP med overfladeelektromyografi mangler. Denne CDP-protokol omfatter en SOT (Sensory Organization Test), en motorstyringstest (MCT) og en tilpasningstest (ADT) samt test, der måler ensidig holdning (US) og begrænsning af stabilitet (LOS). Overfladen elektromyografi system er synkroniseret med CDP til at indsamle data om nedre lemmer muskel aktivering under måling. Denne protokol præsenterer en ny tilgang til evaluering af koordineringen af de visuelle, somatosensoriske og vestibulære systemer og relaterede muskelaktivering for at opretholde postural stabilitet. Desuden giver det ny indsigt i neuromuskulær kontrol af personer med CAI, når de klarer virkelige komplekse miljøer.

Introduction

Edb dynamisk posturografi (CDP) er en objektiv teknik til evaluering af postural stabilitet under statiske og dynamiske forhold og mikren. CDP er baseret på den omvendte pendulmodel, der sporer det indbyrdes forhold mellem centrum af trykket (COP) og tyngdepunktet (COG). COG er den lodrette projektion af massecentret (COM), mens KOM er det punkt, der svarer til den samlede kropsmasse i det globale referencesystem. COP er punktplaceringen af den lodrette jordreaktionskraftvektor. Den repræsenterer et vægtet gennemsnit af alle tryk over overfladen af kontaktområdet med jorden1. Postural stabilitet er evnen til at opretholde COM inden for bunden af støtte i et givet sensorisk miljø. Det afspejler neuromuskulær kontrol evne, der koordinerer centralnervesystemet med afferent sensoriske system (vision, proprioception, og vestibulære fornemmelse) og motor kommando output2.

Tidligere evalueringsmetoder for postural kontrol, såsom tiden for et enkelt ben og rækkeviddeafstanden for Y-balancetest, er resultatorienterede og kan ikke anvendes til objektivt at evaluere koordineringen mellem sensoriske systemer ogmotorstyring 3. Desuden, nogle undersøgelser anvendes bærbare edb wobble bord, som kvantificerede dynamisk balance forestillinger ud af laboratorieindstillinger4,5,6. CDP adskiller sig fra ovennævnte testmetoder, fordi det kan anvendes til analyse af andelen af syn, proprioception, og vestibulær fornemmelse i postural stabilitet vedligeholdelse og til evaluering af andelen af motoriske strategi, såsom ankel eller hofte dominerende strategi. Det er blevet betragtet som en guldstandard for posturalkontrolmåling 7 på grund af dets nøjagtighed, pålidelighed og gyldighed8.

Kronisk ankel ustabilitet (CAI) er karakteriseret ved vedvarende ankelsmerter, hævelse, og følelse af “vige en”; det er en af de mest almindelige sportsskader9. CAI stammer for det meste fra laterale ankel forstuvninger, som ødelægger integriteten og stabiliteten af den laterale ankel ledbånd kompleks. Den proprioception, fibular muskelstyrke, og normal bane af talus er nedsat10,,11. Manglerne i den svage ankel segment kan resultere i mangelfuld postural kontrol og muskel aktivering hos personer med CAI12. Men, få undersøgelser har undersøgt postural stabilitet af personer med CAI ved hjælp af CDP3,13. Aktuelle målinger kunne sjældent analysere kropsholdning kontrol mangel på CAI fra perspektivet af sensorisk analyse. Derfor er evnen til sensorisk organisation og postural strategi CAI at opretholde postural stabilitet behov yderligere udforskning.

Muskelaktivitet er en vigtig del af neuromuskulær kontrol, der påvirker reguleringen af postural stabilitet14,15. CDP overvåger imidlertid kun det indbyrdes forhold mellem COP og COG gennem kraftplader, og det er vanskeligt at anvendes på observation af det specifikke aktiveringsniveau for nedre lemmers muskler hos personer med CAI. I øjeblikket har kun få undersøgelser evalueret postural stabilitet af personer med CAI gennem en metode, der kombinerer CDP med elektromyografi (EMG).

Derfor har den udviklede protokol til formål at udforske postural kontrol og relateret muskelaktivitet ved at kombinere CDP og overfladeelektroografisystem (sEMG). Denne protokol giver en ny tilgang til at undersøge neuromuskulær kontrol, herunder sensorisk organisation, postural kontrol, og relaterede muskelaktivitet, for deltagere med CAI.

Protocol

Forud for testene underskrev deltagerne et informeret samtykke efter at have modtaget oplysninger om forsøgsprocessen. Dette eksperiment er blevet godkendt af den etiske komité shanghai University of Sports. 1. Opsætning af udstyr Tænd cdp-systemet, komplet selvkalibrering, og sørg for, at instrumentet fungerer normalt ved 100 Hz samplingfrekvens.BEMÆRK: Hver af de to installerede uafhængige kraftplader måler tre kræfter (Fx, Fy og Fz) og tre øjeblikke (Mx, My og Mz). X-aksen er i venstre-h…

Representative Results

Repræsentative CDP-resultaterSensorisk organisationstestSystemet evaluerer deltagerens evne til at opretholde COG i det forudbestemte målområde, når miljøet ændres som den perifere signalindgang. Ligevægtsscore (ES) er scoren under forhold 1-6, der afspejler evnen til at koordinere det sensoriske system for at opretholde postural stabilitet (ligning 6). Den sammensatte score (COMP) er den vægtede gennemsnitlige score for alle betingelser….

Discussion

Den præsenterede protokol bruges til at måle dynamisk postural kontrol og relateret muskelaktivitet hos personer med CAI ved at synkronisere CDP med sEMG. CDP sporer COP’s og COG’s bane og giver indsigt i samspillet mellem sensorisk information (visuel, somatosensorisk og vestibulær fornemmelse) input og det ydre miljø8,21,22. Det er et effektivt redskab til diagnosticering af den funktionelle aktivitetsbegrænsning forårsa…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne anerkender finansieringen af National Natural Science Fund of China (11572202, 11772201 og 31700815).

Materials

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.

References

  1. Winter, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait & Posture. 3, 193-214 (1995).
  2. Vanicek, N., King, S. A., Gohil, R., Chetter, I. C., Coughlin, P. A. Computerized dynamic posturography for postural control assessment in patients with intermittent claudication. Journal of Visualized Experiments. (82), e51077 (2013).
  3. Yin, L., Wang, L. Acute Effect of Kinesiology Taping on Postural Stability in Individuals With Unilateral Chronic Ankle Instability. Frontiers in Physiology. 11, 192 (2020).
  4. Fusco, A., et al. Dynamic Balance Evaluation: Reliability and Validity of a Computerized Wobble Board. Journal of Strength and Conditioning Research. 34 (6), 1709-1715 (2020).
  5. Fusco, A., et al. Wobble board balance assessment in subjects with chronic ankle instability. Gait & Posture. 68, 352-356 (2019).
  6. Silva Pde, B., Oliveira, A. S., Mrachacz-Kersting, N., Laessoe, U., Kersting, U. G. Strategies for equilibrium maintenance during single leg standing on a wobble board. Gait & Posture. 44, 149-154 (2016).
  7. Domènech-Vadillo, E., et al. Normative data for static balance testing in healthy individuals using open source computerized posturography. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (1), 41-48 (2019).
  8. Harro, C. C., Garascia, C. Reliability and validity of computerized force platform measures of balance function in healthy older adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 42 (3), 57-66 (2019).
  9. Doherty, C., et al. The incidence and prevalence of ankle sprain injury: a systematic review and meta-analysis of prospective epidemiological studies. Sports Medicine. 44 (1), 123-140 (2014).
  10. Hertel, J. Sensorimotor deficits with ankle sprains and chronic ankle instability. Clinics in Sports Medicine. 27 (3), 353-370 (2008).
  11. Munn, J., Sullivan, S. J., Schneiders, A. G. Evidence of sensorimotor deficits in functional ankle instability: a systematic review with meta-analysis. Journal of Science and Medicine in Sport. 13 (1), 2-12 (2010).
  12. Arnold, B. L., De La Motte, S., Linens, S., Ross, S. E. Ankle instability is associated with balance impairments: a meta-analysis. Medicine & Science in Sports & Exercise. 41 (5), 1048-1062 (2009).
  13. de-la-Torre-Domingo, C., Alguacil-Diego, I. M., Molina-Rueda, F., Lopez-Roman, A., Fernandez-Carnero, J. Effect of kinesiology tape on measurements of balance in subjects with chronic ankle instability: a randomized controlled trial. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (12), 2169-2175 (2015).
  14. Jaber, H., et al. Neuromuscular control of ankle and hip during performance of the star excursion balance test in subjects with and without chronic ankle instability. PLoS One. 13 (8), 0201479 (2018).
  15. Simpson, J. D., Stewart, E. M., Macias, D. M., Chander, H., Knight, A. C. Individuals with chronic ankle instability exhibit dynamic postural stability deficits and altered unilateral landing biomechanics: A systematic review. Phys Ther Sport. 37, 210-219 (2019).
  16. Gribble, P. A., et al. Selection criteria for patients with chronic ankle instability in controlled research: a position statement of the International Ankle Consortium. Br J Sports Medicine. 48 (13), 1014-1018 (2014).
  17. Wrisley, D. M., et al. Learning effects of repetitive administrations of the sensory organization test in healthy young adults. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (8), 1049-1054 (2007).
  18. Tabard-Fougère, A., et al. EMG normalization method based on grade 3 of manual muscle testing: Within- and between-day reliability of normalization tasks and application to gait analysis. Gait & Posture. 60, 6-12 (2018).
  19. Shim, D. B., Song, M. H., Park, H. J. Typical sensory organization test findings and clinical implication in acute vestibular neuritis. Auris Nasus Larynx. 45 (5), 916-921 (2018).
  20. Nam, G. S., Jung, C. M., Kim, J. H., Son, E. J. Relationship of vertigo and postural instability in patients with vestibular schwannoma. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 11 (2), 102-108 (2018).
  21. Faraldo-Garcia, A., Santos-Perez, S., Crujeiras, R., Soto-Varela, A. Postural changes associated with ageing on the sensory organization test and the limits of stability in healthy subjects. Auris Nasus Larynx. 43 (2), 149-154 (2016).
  22. Gofrit, S. G., et al. The association between video-nystagmography and sensory organization test of computerized dynamic posturography in patients with vestibular symptoms. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (12), 3513-3517 (2019).
  23. Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R., Buckley, W. E. The effects of fatigue and chronic ankle instability on dynamic postural control. Journal of Athletic Training. 39 (4), 321-329 (2004).
  24. Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R. Chronic ankle instability and fatigue create proximal joint alterations during performance of the Star Excursion Balance Test. International Journal of Sports Medicine. 28 (3), 236-242 (2007).
  25. Le Clair, K., Riach, C. Postural stability measures: what to measure and for how long. Clinical Biomechanics. 11 (3), 176-178 (1996).
  26. Fusco, A., et al. Y balance test: Are we doing it right. Journal of Science and Medicine in Sport. 23 (2), 194-199 (2020).
  27. Riemann, B., Davies, G. Limb, sex, and anthropometric factors influencing normative data for the Biodex Balance System SD athlete single leg stability test. Athletic Training & Sports Health Care. 5, 224-232 (2013).
  28. Chiari, L., Rocchi, L., Cappello, A. Stabilometric parameters are affected by anthropometry and foot placement. Clinical Biomechanics. 17 (9-10), 666-677 (2002).
  29. Chaudhry, H., Bukiet, B., Ji, Z., Findley, T. Measurement of balance in computer posturography: Comparison of methods–A brief review. Journal of Bodywork and Movement Therapies. 15 (1), 82-91 (2011).
  30. Hertel, J., Braham, R. A., Hale, S. A., Olmsted-Kramer, L. C. Simplifying the Star Excursion Balance Test Analyses of Subjects With and Without Chronic Ankle Instability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 36 (3), (2006).
  31. Gribble, P. A., Hertel, J., Plisky, P. Using the Star Excursion Balance Test to assess dynamic postural-control deficits and outcomes in lower extremity injury: a literature and systematic review. Journal of Athletic Training. 47 (3), 339-357 (2012).
check_url/61592?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Yin, L., Lai, Z., Hu, X., Liu, K., Wang, L. Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability. J. Vis. Exp. (163), e61592, doi:10.3791/61592 (2020).

View Video