Оценка постурального контроля и активации мышц нижних конечностей у лиц с хронической нестабильностью лодыжки
Summary
Лица с хронической нестабильностью лодыжки (CAI) проявляют дефицит постурального контроля и задержку мышечной активации нижних конечностей. Компьютеризированная динамическая постурография в сочетании с поверхностной электромиографией дает представление о координации зрительных, соматосензорных и вестибулярной систем с регуляцией активации мышц для поддержания постуральной стабильности у людей с CAI.
Abstract
Компьютеризированная динамическая постурография (CDP) является объективным методом оценки постуральной стабильности в статических и динамических условиях и возмущениях. CDP основан на перевернутой модели маятника, которая прослеживает взаимосвязи между центром давления и центром тяжести. CDP может быть использован для анализа пропорций зрения, проприоцепции и вестибулярных ощущений для поддержания постуральной стабильности. Следующие символы определяют хроническую нестабильность лодыжки (CAI): постоянные боли в лодыжке, отек, чувство “удавая дорогу”, и самостоятельно сообщил инвалидности. Постуральная стабильность и фибулярный уровень активации мышц у людей с CAI снизилась из-за боковой связки лодыжки сложных травм. Немногие исследования использовали CDP для изучения постуральной стабильности людей с CAI. Исследования, которые исследуют постуральной стабильности и связанных с ними активации мышц с помощью синхронизированных CDP с поверхностной электромиографии отсутствуют. Этот протокол CDP включает в себя тест сенсорной организации (SOT), тест на управление двигателем (MCT) и тест на адаптацию (ADT), а также тесты, которые измеряют одностороннюю позицию (США) и предел стабильности (LOS). Поверхностная электромиографическая система синхронизирована с CDP для сбора данных об активации мышц нижних конечностей во время измерения. Этот протокол представляет собой новый подход для оценки координации зрительных, соматосензорных и вестибулярной систем и связанных с ними активации мышц для поддержания постуральной стабильности. Кроме того, он предоставляет новые идеи в нервно-мышечного контроля лиц с CAI при борьбе с реальными сложными средами.
Introduction
Компьютеризированная динамическая постурография (CDP) является объективным методом оценки постуральной стабильности в статических и динамических условиях и возмущениях. CDP основан на перевернутой модели маятника, которая прослеживает взаимосвязи между центром давления (COP) и центром тяжести (COG). COG является вертикальной проекцией центра массы (COM), в то время как COM является точечным эквивалентом общей массы тела в глобальной справочной системе. КС является точечным расположением вертикального вектора силы наземной реакции. Он представляет собой средневзвешенное значение всех давлений над поверхностью зоны контакта с землей1. Постуральная стабильность – это способность поддерживать КОМ в рамках поддержки в данной сенсорной среде. Он отражает способность нервно-мышечного контроля, который координирует центральную нервную систему с афферентной сенсорной системы (зрение, проприоцепция, и вестибулярные ощущения) и двигатель командывыход 2.
Предыдущие методы оценки для постурального контроля, такие как время для одноногий позиции и расстояние досягаемости для Y-баланс испытаний, являются ориентированными на результаты и не могут быть использованы для объективной оценки координации между сенсорными системами и управлениядвигателем 3. Кроме того, в некоторых исследованиях использовалась портативная компьютеризированная доска колебания, которая количественно анализирует динамические показателибаланса из лабораторных настроек 4,,5,,6. CDP отличается от вышеупомянутых методов тестирования, потому что он может быть применен к анализу доли зрения, проприоцепции и вестибулярных ощущений в постуральном поддержании стабильности и к оценке доли моторной стратегии, такой как стратегия доминирующей лодыжки или бедра. Он рассматривается как золотой стандарт для измерения постурального контроля7 из-за его точности, надежности и достоверности8.
Хроническая нестабильность лодыжки (CAI) характеризуется постоянной боли в лодыжке, отек, и чувство “удавая дорогу”; это один из наиболее распространенных спортивных травм9. CAI происходит в основном от бокового растяжения связок лодыжки, которые разрушают целостность и стабильность бокового комплекса связок голеностопного сустава. Проприоцепция, фибулярной мышечной силы, и нормальная траектория талусанарушаются 10,11. Недостатки слабого сегмента лодыжки может привести к дефициту постурального контроля и активации мышц у людей с CAI12. Тем не менее, несколько исследований исследовали постуральной стабильности лиц с CAI с помощью CDP3,13. Текущие измерения редко могут анализировать дефицит контроля осанки CAI с точки зрения сенсорного анализа. Поэтому способность сенсорной организации и постуральной стратегии CAI поддерживать постуральной стабильности нуждается в дальнейшем исследовании.
Мышечная активность является важным компонентом нервно-мышечного контроля, который влияет на регуляциипостуральной стабильности 14,15. Тем не менее, CDP контролирует только взаимосвязи между КС и COG через силовые пластины, и его применение для наблюдения конкретного уровня активации мышц нижних конечностей у людей с CAI трудно. В настоящее время несколько исследований оценили постуральной стабильности лиц с CAI с помощью метода, который сочетает CDP с электромиографией (EMG).
Таким образом, разработанный протокол направлен на изучение постурального контроля и связанной с ним мышечной активности путем объединения CDP и поверхностной электромиографической системы (sEMG). Этот протокол обеспечивает новый подход для исследования нервно-мышечного контроля, в том числе сенсорной организации, постурального контроля и связанной с ними мышечной активности, для участников с CAI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Представленный протокол используется для измерения динамического постурального контроля и связанной с ним мышечной активности у людей с CAI путем синхронизации CDP с sEMG. CDP прослеживает траекторию ввода КС и COG и дает представление о взаимодействии между сенсорной информацией (визуальна…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы признают финансирование Национального фонда естественных наук Китая (11572202, 11772201 и 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
- Winter, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait & Posture. 3, 193-214 (1995).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fusco, A., et al. Wobble board balance assessment in subjects with chronic ankle instability. Gait & Posture. 68, 352-356 (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hertel, J. Sensorimotor deficits with ankle sprains and chronic ankle instability. Clinics in Sports Medicine. 27 (3), 353-370 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Le Clair, K., Riach, C. Postural stability measures: what to measure and for how long. Clinical Biomechanics. 11 (3), 176-178 (1996).
- Fusco, A., et al. Y balance test: Are we doing it right. Journal of Science and Medicine in Sport. 23 (2), 194-199 (2020).
- 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).
- Chiari, L., Rocchi, L., Cappello, A. Stabilometric parameters are affected by anthropometry and foot placement. Clinical Biomechanics. 17 (9-10), 666-677 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
