Summary
Kronik ayak bileği instabilitesi olan bireyler (CAI) postural kontrol eksikliği ve alt ekstremitelerin gecikmiş kas aktivasyonu sergiler. Yüzey elektromiyografisi ile birlikte bilgisayarlı dinamik postürografi, CAI'li bireylerde postural stabiliteyi korumak için kas aktivasyonu regülasyonu ile görsel, somatosensoriyel ve vestibüler sistemlerin koordinasyonuna ilişkin içgörüler sağlar.
Abstract
Bilgisayarlı dinamik postürografi (CDP), statik ve dinamik koşullar altında postural stabilitenin değerlendirilmesi ve tedirginlik için objektif bir tekniktir. CDP, basınç merkezi ile ağırlık merkezi arasındaki ilişkiyi takip eden ters sarkaç modeline dayanır. CDP postural stabiliteyi korumak için görme, propriosepsiyon ve vestibüler hissi oranlarını analiz etmek için kullanılabilir. Aşağıdaki karakterler kronik ayak bileği instabilitesi tanımlamak (CAI): kalıcı ayak bileği ağrısı, şişme, "yol verme hissi," ve kendini bildirilen sakatlık. KATE'li bireylerde postural stabilite ve fibüler kas aktivasyon düzeyi lateral ayak bileği bağ kompleksi yaralanmaları nedeniyle azalmıştır. Birkaç çalışma CAI olan bireylerin postural istikrarı keşfetmek için CDP kullandık. Yüzey elektromiyografisi ile senkronize CDP kullanılarak postural stabilite ve ilgili kas aktivasyonunu araştıran çalışmalar eksiktir. Bu CDP protokolü, duyusal organizasyon testi (SOT), bir motor kontrol testi (MCT) ve bir uyarlama testi (ADT) ile tek taraflı duruş (ABD) ve kararlılık sınırını (LOS) ölçen testleri içerir. Yüzey elektromiyografi sistemi ölçüm sırasında alt ekstremite kas aktivasyonu hakkında veri toplamak için CDP ile senkronize edilir. Bu protokol postural stabiliteyi korumak için görsel, somatosensoriyel ve vestibüler sistemlerin ve ilgili kas aktivasyonunun koordinasyonunu değerlendirmek için yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Ayrıca, gerçek karmaşık ortamlar ile başa çıkma cai ile bireylerin nöromüsküler kontrolü içine yeni anlayışlar sağlar.
Introduction
Bilgisayarlı dinamik postürografi (CDP), statik ve dinamik koşullar altında postural stabilitenin değerlendirilmesi ve tedirginlik için objektif bir tekniktir. CDP, basınç merkezi (COP) ile ağırlık merkezi (COG) arasındaki ilişkiyi takip eden ters sarkaç modeline dayanmaktadır. COG kütle merkezinin (COM) dikey projeksiyonudur, oysa COM küresel referans sistemindeki toplam vücut kütlesinin nokta eşdeğeridir. COP, dikey yer tepki kuvveti vektörünün nokta konumudur. Bu zemin1ile temas alanının yüzeyi üzerinde tüm basınçların ağırlıklı bir ortalama temsil eder. Postural stabilite, com'u belirli bir duyusal ortamda destek tabanı içinde koruyabilme yeteneğidir. Bu afferent duyu sistemi ile merkezi sinir sistemi koordine nöromüsküler kontrol yeteneğini yansıtır (görme, propriosepsiyon, ve vestibüler hissi) ve motor komut çıkışı2.
Postural kontrol için önceki değerlendirme yöntemleri, tek bacaklı duruş süresi ve Y-dengesi testleri için erişim mesafesi gibi, sonuç odaklıdır ve duyu sistemleri ile motor kontrol arasındaki koordinasyonu objektif olarak değerlendirmek için kullanılamaz3. Buna ek olarak, bazı çalışmalar da laboratuvar ayarları,4,5,6dinamik denge performansları ölçülen taşınabilir bilgisayarlı wobble kurulu, kullanılır. CDP yukarıda belirtilen test yöntemlerinden farklıdır, çünkü postural stabilite bakımında görme, propriosepsiyon ve vestibüler duyu oranının analizine ve ayak bileği veya kalça baskın stratejisi gibi motor strateji oranının değerlendirilmesinde uygulanabilir. Doğruluğu, güvenilirliği ve geçerliliği nedeniyle postural kontrol ölçümü7 için altın standart olarak kabul edilmiştir8.
Kronik ayak bileği instabilitesi (CAI) kalıcı ayak bileği ağrısı ile karakterizedir, şişme, ve duygu "yol verme"; en yaygın spor yaralanmaları biridir9. CAI çoğunlukla lateral ayak bileği burkulma kaynaklanır, hangi bütünlüğü ve lateral ayak bileği ligament kompleksi istikrarı yok. Propriosepsiyon, fibuler kas gücü, ve talus normal yörünge si10,11bozulur . Zayıf ayak bileği segmentinin eksiklikleri CAI12olan kişilerde eksik postural kontrol ve kas aktivasyonu neden olabilir. Ancak, birkaç çalışma CDP kullanarak CAI olan bireylerin postural istikrar araştırdık3,13. Mevcut ölçümler nadiren duyusal analiz açısından CAI duruş kontrol eksikliği analiz edebilir. Bu nedenle, duyusal organizasyon yeteneği ve CAI postural strateji postural istikrarı korumak için daha fazla araştırma ihtiyacı.
Kas aktivitesi postural stabilite regülasyonu etkileyen nöromüsküler kontrolün önemli bir bileşenidir14,15. Ancak, CDP sadece kuvvet plakaları ile COP ve COG arasındaki ilişkiyi izler ve CAI olan bireylerde alt ekstremite kaslarının spesifik aktivasyon düzeyigözlem uygulanması zordur. Şu anda, birkaç çalışma elektromiyografi (EMG) ile CDP birleştiren bir yöntem ile CAI ile bireylerin postural stabilitesini değerlendirmiştir.
Bu nedenle geliştirilen protokol, CDP ve yüzey elektromiyografi sistemini (sEMG) birleştirerek postural kontrolü ve ilgili kas aktivitesini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu protokol, CAI'li katılımcılar için duyusal organizasyon, postural kontrol ve ilgili kas aktivitesi de dahil olmak üzere nöromüsküler kontrolü araştırmak için yeni bir yaklaşım sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Testlerden önce, katılımcılar deneysel süreç hakkında bilgi aldıktan sonra bilinçli bir onay imzaladılar. Bu deney Şangay Spor Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylanmıştır.
1. Ekipman kurulumu
- CDP sistemini açın, kendi kendini kalibrasyona tamamlayın ve cihazın 100 Hz numune alma frekansında normal çalıştığından emin olun.
NOT: Yüklü iki bağımsız kuvvet plakasının her biri üç kuvvet (Fx, Fy ve Fz) ve üç dakika (Mx, My ve Mz) ölçer. X-ekseni sol-sağ yönde ve sagital düzleme diktir. Y ekseni ileri-geri yöndedir ve koronal düzleme diktir. Z ekseni yatay düzleme diktir. Kökenleri kuvvet plakalarının merkezlerinde yer alır. - Çift tıkla Bakiye Yöneticisi Sistemi | Klinik Modül, ve sonra Yeni Hasta tıklayın ve hasta kimliği kurmak. Doğru bir boy, kilo ve yaş girin. Duyusal Organizasyon Testi, Tek Taraflı Duruş, İstikrar Sınırları, Motor Kontrol Testi ve Adaptasyon Testi'niseçin.
NOT: Bu tür demografik veriler yaşla eşleşen normatif tanı analizi için de kullanılır. - Yüzey elektromiyografi (sEMG) sistemini açın ve EMG Hareket Araçları simgesine çift tıklayın. Tetik sinyalini Trigger In (Manuel Stop)olarak belirtin, katılımcı kimliğini belirleyin ve ölçülen kasları kablosuz elektrotla eşleştirin. Kararsız alt ekstremite kasları vastus medialis (VM), vastus lateralis (VL), pazı femoris (BF), tibialis anterior (TA), peroneal longus (PL), gastroknemius medialis (GM) ve gastroknemius lateralis (GL).
NOT: Tetikleyici (Manuel Stop) ifadesi, CDP'nin testler sırasında EMG verilerini yakalamak için sEMG sistemini tetiklediğini, ancak "son" bayrağının edinmeyi durdurmak için el ile tıklatılmasını gerektirdiğini belirtir. - Senkronizasyon hattı üzerinden CDP sistemi ile sEMG sistemi bağlayın. CDP sisteminin sinyal göstergesi ışığını yakalamak için sEMG sisteminin kamerasını ayarlayın.
NOT: Gösterge ışığının videosu, CDP testlerine uygun olarak EMG'nin ilgili döngüsünü kesmek için CDP sistemi ve sEMG ile senkronize olarak toplanır. "Işık açık", testin devam ettiğini gösterir ve "ışık kapalı" testin duraklatılmış/durdurulduğunu gösterir.
2. Katılımcı seçimi ve hazırlanması
- CAI katılımcıları için aşağıdaki dahil etme kriterlerini kullanın: (1) Profesyonel sporcular veya sedanter katılımcılar hariç olmak üzere, düzenli günlük aktiviteye sahip 35 erkek katılımcı; (2) 20-29 yaş arası; (3) en az bir önemli ayak bileği burkulma öyküsü ve ilk burkulma çalışmaya kayıt en az 12 ay önce meydana gelmiş olmalıdır; (4) yaralı ayak bileği eklemi ve / veya tekrarlayan burkulma ve / veya "istikrarsızlık hissi"" ve (5) az 24 puan16bir Cumberland Ayak Bileği İstikrar Aracı anket puanı "uzağa verme" duyguları .
- Çift taraflı burkulma öyküsü olan katılımcılar hariç, alt ekstremite kırığı, operasyon, sinir ve vestibüler sistem hastalıkları, ya da kayıt alerjisi. Ayrıca, demografik verileri CAI grubuyla eşleşen CAI'siz 35 erkek katılımcıyı kontrol grubu olarak işe ala.
- Hazırlık için, ölçülen kasların karnına elektrot parçası düzeltmek. Katılımcılara emniyet kemeri takmalarını ve görsel çevreyle yüzleşmek için kuvvet plakaları üzerinde yalınayak durmalarını öğretin.
- Kuvvet plakaları üzerindeki ayakların hizasını ayarlayın. Malleolus medialis'i yatay çizgi ve ayağın yanal kenarı ile ilgili bilgisayar tarafından oluşturulan yükseklik çizgisiyle (S, M ve T çizgileri) hizala. Görsel surround'a gömülü ekranı kapatın (Şekil 1).
NOT: Bu yönergeler aşağıdaki yüksekliklere dayanmaktadır. "S" "küçük" anlamına gelir ve 76 cm ile 140 cm arasında değişen yükseklikleri içerir. Gerçek zamanlı görsel geri bildirim sağlayabileceğinden, ekran öğrenme efektleri üretebilir. Bu nedenle, kararlılık sınırı (LOS) testi17sırasında hariç, ekran test sırasında kapalı kalmalıdır.
- Kuvvet plakaları üzerindeki ayakların hizasını ayarlayın. Malleolus medialis'i yatay çizgi ve ayağın yanal kenarı ile ilgili bilgisayar tarafından oluşturulan yükseklik çizgisiyle (S, M ve T çizgileri) hizala. Görsel surround'a gömülü ekranı kapatın (Şekil 1).
Şekil 1: Katılımcının ölçüm eki. Katılımcılar görsel çevreye çarpmak için yalınayak dik dururlar, emniyet kemeri takarlar, ayaklarını kuvvet plakalarıyla doğru bir şekilde hizalarlar ve bacaklarındaki kablosuz EMG elektrotlarını düzeltin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Ölçüm prosedürleri
- CDP ölçümü
- Duyusal organizasyon testi
- Katılımcılara dik durmalarını ve görme, somatosensoriyel ve vestibüler hislerle (tek başına veya kombine) parazitle başa çıkabilmek için COG'larını mümkün olduğunca sabit tutmalarını öğretin (Tablo 1). 1-6 koşulların ölçümlerini tamamlayın. Her test 20 s sürer. Her koşul için yordamı üç kez tekrarlayın.
- Tek taraflı duruş
- Katılımcılara ellerini açık/kapalı olan ön superior iliak omurgaya yerleştirmelerini öğretin. Destek ayağı olarak kararsız ayak bileği tarafı düşünün. Diz eklemlerini tamamen uzatın ve desteklenmeyen bacağının dizini yaklaşık 30°'ye kadar bükün. Katılımcıların 10 s için ayakta kalmalarına izin verin. Her görsel durum için yordamı üç kez tekrarlayın.
- İstikrar sınırı
- Katılımcılara COG'larını merkezi alanda tutmaları için talimat ver. Yüzüğü duyduktan sonra, vücutlarını yalın ve hızlı bir şekilde ekranda hedeflenen çerçeve içine COG kaydırın. Katılımcılara 10 s boyunca sabit kalmalarını emredin. COG'larının sekiz yönlü değişimini tamamlayın (ileri, ileri-sağ, sağ, sağ, sağ-geri, geriye, geriye, sola ve sola doğru).
NOT: COG kaydırma işleminde, vücut düz tutulur, topuk veya abası kuvvet plakaları uzak değildir, ve kalça eklemi bükülmüş değildir.
- Katılımcılara COG'larını merkezi alanda tutmaları için talimat ver. Yüzüğü duyduktan sonra, vücutlarını yalın ve hızlı bir şekilde ekranda hedeflenen çerçeve içine COG kaydırın. Katılımcılara 10 s boyunca sabit kalmalarını emredin. COG'larının sekiz yönlü değişimini tamamlayın (ileri, ileri-sağ, sağ, sağ, sağ-geri, geriye, geriye, sola ve sola doğru).
- Motor kontrol testi
- Katılımcılara vücut stabilitesini geri getirmek ve kuvvet plakalarının beklenmedik şekilde kayması ile başa çıkmak için etkili bir şekilde yanıt vermelerini öğretin. Her kayma koşulu için prosedürü üç kez tekrarlayın.
NOT: Kuvvet plakaları ön/posterior yönde küçük/orta/büyük genlik ile kaymıştır. Katılımcının yüksekliğine göre, kuvvet plakalarının kayma genliği otomatik olarak ayarlanır. Kuvvet plakaları üzerindeki ayak pozisyonunu hizalamak için standart prosedürler izlenmelidir. Denemeler arasında rasgele gecikme vardır.
- Katılımcılara vücut stabilitesini geri getirmek ve kuvvet plakalarının beklenmedik şekilde kayması ile başa çıkmak için etkili bir şekilde yanıt vermelerini öğretin. Her kayma koşulu için prosedürü üç kez tekrarlayın.
- Adaptasyon testi
- Katılımcılara vücut stabilitesini geri getirmek için etkili bir şekilde yanıt vermelerini ve 20°/s'lik bir hızda art arda beş beklenmeyen dönüşle başa çıkmalarını öğretin. Baş ları yukarı veya aşağı doğru yönlendirin.
- Duyusal organizasyon testi
| Durum | Göz | Kuvvet plakaları | Görsel surround | Girişim | Beklenen Yanıt |
| 1 | Açık | Düzeltmek | Düzeltmek | Somatosensoriyel | |
| 2 | Yakın | Düzeltmek | Düzeltmek | Vizyon | Somatosensoriyel |
| 3 | Açık | Düzeltmek | Sway-referans | Vizyon | Somatosensoriyel |
| 4 | Açık | Sway-referans | Düzeltmek | Somatosensoriyel | Vizyon, vestibüler |
| 5 | Yakın | Sway-referans | Düzeltmek | Somatosensoriyel, görme | Vestibüler |
| 6 | Açık | Sway-referans | Sway-referans | Somatosensoriyel, görme | Vestibüler |
Tablo 1: Duyusal organizasyon testinde farklı girişim ve buna karşılık gelen beklenen yanıt. "Sway-referenced" terimi, kuvvet plakalarının ve görsel çevrenin hareketinin katılımcının COG hareketini takip ettiği anlamına gelir.
- sEMG ölçüm ve veri süreci
- SOT sırasında CDP sistemi tarafından tetikledikten sonra, ABD, LOS, MCT ve ADT, alt ekstremite kas aktivitesi ham veri otomatik edinimi başlar. Işık kapalıyken sEMG sistemi sırasında satın almayı el ile durdurun. Örneklem büyüklüğü 1000 Hz'dir.
- sEMG yazılımının işleme penceresini girin. EMG ham veri ve ışık video mp4 dosyasının C3d dosyasını alma. Işık açıkken deneme döngüsünü kesin.
- "İşleme boru hattı" işlemlerinde, çalıştırılaç boru hattında aşağıdaki seçenekleri içerir: Düşük geçişli Butterworth filtresi (450 Hz, 2. Sipariş) ve yüksek geçiş (20 Hz, 2. Sipariş); 50 Hz çentik filtresi; ve kök 100 ms kare yumuşatma penceresi anlamına gelir.
NOT: Düşük geçişli Butterworth filtresini seçin (450 Hz, 2. Sipariş) ve yüksek geçiş (20 Hz, 2. Sipariş) istenmeyen düşük ve yüksek frekanslı bileşenleri filtrelemek için. Ana güçten 50 Hz paraziti kaldırmak için çentik filtresini 50 Hz olarak ayarlayın. Gürültülü sinyali düzeltmek için 100 ms'lik kök ortalama kare yumuşatma penceresini kullanın. - Olayları Oluştur seçeneklerinde, çalıştırılacın ardışık alanında aşağıdaki olayları ekleyin. "muscle on" olarak tanımlanır "tüm kanallar en az 50 ms için 5x temel gürültü standardı sapmaların üzerine çıkmak". "kas kapalı" olarak tanımlanır "tüm kanallar en az 50 ms için taban çizgisi üzerinde 5x standart sapmalar altında bırakın ".
- Parametreleri Oluştur seçeneklerinde, çalışma boru hattında aşağıdaki parametreleri içerir: integral elektromiyografi (iEMG); kök ortalama karesi (RMS); ortalama güç frekansı (MPF); orta frekans (MDF); ve ortak aktivasyon oranı.
NOT: Yukarıdaki parametreler için başvurulan hesaplama formülleri aşağıda verilmiştir (Denklem 1-4):
- Her kas için maksimal gönüllü isometrik kontraksiyon (MVIC) RMS değerleri ile SOT, US, LOS, MCT ve ADT çalışmalarının RMS değerlerini normalleştirin (Denklem 5).
NOT: MVIC 5 s (Ek dosya 1)18için standart duruş katılımcılar için her kas maksimum kuvvet kasılması gösterir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Temsilci CDP Sonuçları
Duyusal organizasyon testi
Sistem, çevresel sinyal girişi olarak ortam değiştiğinde, katılımcının önceden belirlenmiş hedef alanında COG'u koruma yeteneğini değerlendirir. Denge skoru (ES), postural stabiliteyi korumak için duyu sistemini koordine etme yeteneğini yansıtan 1-6 koşulları altında skordur (Denklem 6). Bileşik puan (COMP), tüm koşulların ağırlıklı ortalama puanıdır. 4, 5 ve 6'nın zorlu koşullarına büyük önem verilmektedir. Bileşik puan bağımsız koşullar SOT1 ve SOT2 için denge puanları ortalama tarafından hesaplanır, durum SOT her üç deneme den denge puanları bu iki puan ekleyerek SOT 3 SOT 6, ve toplam yapılan denemeler19,20toplamı bölerek . Rakamlarda, yeşil çubuklar katılımcının üç duyu sistemlerini daha iyi koordine edebildiği ve veri kümesindeki yaşla eşleşen normatif kontrpuandan daha etkili bir şekilde yanıt verebilirsiniz. Kırmızı çubuklar, katılımcının duyusal organizasyon yeteneğinin veri kümesindeki yaşla eşleşen normatif kontrpuandan daha kötü olduğunu gösterir(Şekil 2A).
NOT: Sağlıklı bir yetişkin için COG'un teorik maksimum anterior-posterior yön değişimi 12.5°'dir. π COG'un sallanama açısını gösterir. Denge skor aralığı 0-100. 0 puan, denge kaybını gösterir. 100'e yakın puanlar, katılımcının iyi bir denge işlevine sahip olduğunu gösterir.
Duyusal Analiz Skoru: Sistem, görme, propriosepsiyon ve vestibüler duyunun katılım oranını altı koşulda koordine eder ve postural stabiliteyi koruma sürecinde görme (VIS), propriosepsiyon (SOM)ve vestibüle (VEST) bağımlılık derecesini çıkarır (Denklemler 8-10). Kırmızı bir çubuğun görünümü, katılımcının dengeyi korumak için VIS/SOM/VEST duyusal duyusal duyuyu kullanamayacağını gösterir. Görsel tercih (PREF), çakışan bir görsel girişim ortamında yanlış görsel bilgileri yok sayma yeteneğini gösterir (Denklem 11). Kırmızı bir çubuğun görünümü, katılımcının yanlış görsel bilgilerle bile dengeyi korumak için görsel bilgilere güvendiğini gösterir (Şekil 2B).
Strateji Puanı: Sistem, stabilite bakımı sürecinde COG ve COP'un ara ilişkisine uygun olarak strateji puanını (STR) ihraç eder. 100'e yakın bir STR, ayak bileği stratejisinin yüksek oranda kullanıldığını gösterir. STR skoru 0'a yakın kalça stratejisinin yüksek oranda kullanıldığını gösterir. Çeyreğin sağ tarafına yakın olan 1-6 arasındaki koşullar ayak bileği stratejisinin hakimiyetini gösterir; sol tarafa yakın olanlar kalça stratejisinin hakimiyetini gösterir (Şekil 2C).
COG Hizalama: Her koşulda koordinat şeklinde COG konum değişiklikleri (Şekil 2D).
Şekil 2: SOT sırasında CAI'li katılımcılar için temsili sonuç. (A) Denge ve bileşik puanların grafik gösterimi. (B) Duyusal analiz sonuçlarının grafik gösterimi. (C) Strateji analizi sonuçlarının grafik gösterimi. (D) COG hizalama sonuçlarının grafik gösterimi. SOT, US, LOS, MCT ve ADT grafik sonuçlarında, düz yeşil çubuklar normal aralıktaki sonuçları temsil ediyor. Düz kırmızı çubuklar sonuçları normal aralıkta temsil ediyor. Çizgili çubuklar yinelenen testi temsil ediyor. Gri alanlar anormal veri aralığını temsil ediyor. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tek Taraflı Duruş
TEK TARAFLI DURUŞ SÜRESİ SÜRESİ GEÇEN COG 'un (°/s) sallama hızı ihraç edilir. Kırmızı bir çubuğun görünümü, tek duruş kararlılığını koruma yeteneğinin normalden daha kötü olduğunu gösterir. Sol/sağ farkı (%) sol ve sağ bacaklar arasındaki toplam salınımın karşılaştırılmasını gösterir (Şekil 3).
Şekil 3: ABD sırasında CAI'li katılımcılar için COG'un sway hızı, gözleri açık/kapalı (°/s).
Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Los
LOS, CDP sistemindeki en iyi gönüllü hareket ölçümüdür. LOS testi reaksiyon süresini, hareket hızını, LOS için algılanan yeteneği ve hareket kontrol yeteneğini değerlendirir. Aşağıdaki değişkenler dışa aktarılır:
Reaksiyon Süresi (RT) (ler): Hareket sinyalinin gönderilmesi ile vücut hareketinin başlangıcı arasındaki süredir. Kırmızı çubuğun görünümü gecikmeli reaksiyon süresini gösterir(Şekil 4A).
Hareket Hızı (MVL) (°/s): Başlangıç noktasından hedefe kadar ortalama hız %5 ile %95 arasındadır. Kırmızı çubuğun görünümü, ortalama yerçekimi hızının normalden daha yavaş olduğunu gösterir(Şekil 4B).
Endpoint Excursions (EPE) (%): COG hareket mesafesi başlangıç noktasından son noktaya kadardır. Kırmızı bir çubuğun görünümü, COG'un hareket mesafesinin normal aralıkta olmadığını gösterir(Şekil 4C).
Maksimum Geziler (MXE) (%): COG hareketinin maksimum mesafesi. Kırmızı bir çubuğun görünümü, COG'un maksimum gezisinin normal aralıkta olmadığını gösterir(Şekil 4C).
Yön Kontrolü (DCL) (%): Eksen dışı hareket miktarı(Şekil 4D)hariç, hedeflenen yöne doğru hareket miktarı.
Şekil 4: LOS sırasında CAI ile katılımcılar için temsili sonuç. (A) Reaksiyon süresi sonucunun grafik gösterimi(ler). (B) Hareket hızı sonuçlarının (°/s) grafik gösterimi. (C) Bitiş noktası ve maksimum gezi sonuçlarının grafik gösterimi (%). (D) Yön kontrol sonuçlarının grafik gösterimi (%). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Motor kontrol testi: Katılımcının etkili bir motor tepkisi üretme yeteneğini değerlendirmek ve kuvvet plakalarının ani anterior-posterior deplasmanıyla başa çıkmak için COG kararlılığını geri yüklemek için bu testi kullanın.
Ağırlık simetrisi: Her iki bacağın ağırlık taşıyan dağılımını ifade eder. Kırmızı bir çubuğun görünümü, sol ve sağ bacakların asimetrik ağırlığını gösterir(Şekil 5A). Çubuklar, bilgisayar tarafından oluşturulan onayı gösterir. Bu değer düşükse (≤2), gecikme si anormaldir. Bu değer 0 ise, yanıt eksik ve yeniden test edilmesi gerekir.
Gecikme süresi (ms): Basınç kuvvet plakalarının hareketinden COP hareketine tepki süresi. (1) İleri/geri yer değiştirme sırasında tek taraflı tarafta kırmızı bir çubuğun görünmesi tek taraflı ortopedik yaralanmaya bağlı olabilir. (2) İleri/geri yer değiştirme sırasında ikili kenarlarda kırmızı bir çubuğun görünmesi, uzun sirkülasyon yolunun efferent dalında hasar meydana gelmesine işaret edebilir. (3) İleri ve geri yer değiştirme sırasında bilateral tarafta kırmızı bir çubuk görünümü periferik nöropati, spinal hastalıklar, multipl skleroz ve beyin sapı/kortikal patolojiden kaynaklanabilir (Şekil 5B).
Genlik ölçekleme: Bu, kuvvet plakasına, bacak tarafından tedirginlik nedeniyle uygulanan kuvvettir. Genlik ölçekleme (AS) artış iki ayaklı simetrik olmalı ve kuvvet plaka kayma genlikleri ile ilgili olmalıdır(Şekil 5C).
Şekil 5: Motor kontrol testi sırasında CAI ile katılımcıların temsil sonuçları. (A) Ağırlık simetrisi sonuçlarının grafik gösterimi. (B) Gecikme sonuçlarının grafik gösterimi (ms). (C) AS sonuçlarının grafik gösterimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Adaptasyon testi
Salınım enerjisi skoru (SES), ilk 2 pertürbasyon sırasında COP'un hız ve ivmesi esas alınarak belirlenir ve ihraç edilir(Şekil 6). 200 puana ulaşan kırmızı çubuk denge kaybını (düşüşü) gösterir. (1) Kırmızı çubuklar gri alanda beş denemede iki den az 200 puana ulaşamazsa ve diğer çubuklar yeşil kalırsa, varyasyon normaldir ve düşme riski yoktur. (2) Beş denemede her defasında 200 puana ulaşan kırmızı çubuklar aşağıdaki nedenlerden kaynaklanabilir. KUVVET plakaları ayak başları yönünde döndüğünde COG aşırı geri dir. Ayak bileği hareket aralığı sınırlıdır. Ayak bileği eklemleri veya alt ekstremiteler zayıftır. Merkezi sinir sistemi işlevsiz. (3) Kırmızı çubuklar beş denemede iki kez 200 puana ulaşırken, diğer çubuklar korku veya endişenin etkisiyle yeşil kalır. (4) Gri alanda beş kez kırmızı bir çubuk görünümü zayıf ayak bileği eklemleri nedeniyle olabilir, alt ekstremiteler, korku, veya anksiyete.
Şekil 6: ADT sırasında CAI ile katılımcıların SES. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
sEMG Sonuçları
Örneğin vastus medialis göz önünde bulundurularak, sEMG'nin ham ve işlenmiş verileri SOT, US, MCT ve ADT sırasında gösterilir(Şekil 7 ve Şekil 8). Kırmızı çizgi ve uçlarla gösterilen aralık, CDP sisteminin gösterge ışığının açık olduğu ve test aşaması olduğu aralıktır.
Şekil 7: SOT, ABD, MCT ve ADT sırasında vastus medialis için sEMG ham verileri.
Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: SOT, US, MCT ve ADT sırasında vastus medialis için sEMG işlenmiş veri.
Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
SOT, US, LOS, MCT ve ADT test aşamalarına karşılık gelen sEMG parametreleri aşağıdaki gibidir. iEMG birim zaman başına biriken kas enerjisini yansıtır. RMS, EMG sinyalinin ortalama gücünü yansıtır. MPF, güç spektrumu dağılımındaki her gücün ortalama değeri anlamına gelir. MDF güç spektrumu eşit alanlara sahip iki bölüme böler. Koaktivasyon oranı testlerde aktivasyon fazının agonistik ve antagonistik kasları arasındaki koordinasyonu yansıtır.
Ek Dosya 1: Bilgisayarlı Dinamik Postürografi Sistemi Için Giriş. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.
Ek Tablo 1: sEMG elektrotlarının kas bölgelerinde uygulama tekniği Bu tabloyu indirmek için tıklayınız.
Ek Tablo 2: Ölçülen kaslar için EMG Normalizasyon Yöntemi için Standart Duruş. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sunulan protokol, CDP'yi sEMG ile senkronize ederek CAI'li bireylerde dinamik postural kontrolü ve ilgili kas aktivitesini ölçmek için kullanılır. CDP COP ve COG yörüngeizler ve duyusal bilgi (görsel, somatosensoriyel ve vestibüler hissi) giriş ve dış ortam8,21,22arasındaki etkileşim içine fikir sağlar . Duyusal veya motor sistem bozukluklarının neden olduğu fonksiyonel aktivite sınırlamasının tanısında etkili bir araçtır. Kas aktivitesi cdp görevleri sırasında senkronize alt ekstremite koordinasyonu araştırmak için toplanır. Bu protokol, belirli koşullar altında önceki çalışmaların sınırlamalarını telafi eder. Bu CDP ve ilgili kas aktivitesi kombinasyonu ile CAI nöromüsküler kontrolü kapsamlı bir araştırma sağlar.
Protokoldeki aşağıdaki adımlar postural kararlılığı n için araştırmak açısından önemlidir ve sinyallerin doğru ölçümü ile ilişkilidir. Deney öncesi sonuçlar, tüm testin dinlenmeden tamamlanmasının 25 dakika sürdüğünü ortaya koymuştur. Bu süreçte katılımcılar dikkatlerini motor stratejilerinin ayarlamı na ve dengenin korunmasına yoğunlaşmış olarak karşılarlar. Yorgunluk merkezi sinir sisteminin hareket düzenleme stratejisi değiştirir ve propriosepsiyon keser, kas yanıtı, ve dinamik postural kontrol23,24. Bu nedenle, bilişsel yükleme ve vücut yorgunluğunu önlemek için her testten sonra en az 5 dakika bir dinlenme süresi ayarlanmalıdır25. Antropometrik özellikleri doğru postural denge26,,27,,28doğru değerlendirilmesi için değişkenlik sınırlamak için kontrol edilmelidir. Benzer şekilde, bu protokolde, yaş, boy, ağırlık ve ayak pozisyonu hizalaması doğru şekilde kontrol edilmelidir, çünkü COP'un yerini belirlerler ve ağırlık ve kuvvetdağılımınınanalizini etkiler 2 . Emniyet kemeri, normal hareketi etkilemeden katılımcının güvenliğini korumak için çok gevşek veya çok sıkı olmamalıdır. Ayak hizalama tamamladıktan sonra, ayak pozisyonu testler tamamlanana kadar hareket etmemelidir. Katılımcının emniyet kemerini kavramasına veya sonucun doğruluğunu etkilememek için dış destek aramak için görsel çevreye dayanmasına izin verilmemelidir. MCT'deki denemelerin farklı büyüklüklerle rasgele sıralanması, katılımcıların tedirginlik koşullarını tahmin etmesini önlemeye yardımcı olur.
Ölçüm uygulanırken aşağıdaki sınırlamaların göz önünde bulundurulması gerekir. İlk olarak, sonuçların yorumlanmasında cinsiyet farklılıklarının karışmasını önlemek için sadece erkek katılımcılar dahil edilmiştir. Gelecekteki araştırma CAI ile kadın katılımcılarda duruş kontrolü ve kas aktivasyonu keşfetmek gerekiyor. İkinci olarak, ÇOĞU CAI yaralanması ters veya frontal düzlemde plantar fleksiyon ile kombine edilirken, MCT ve ADT pertürbasyonları yatay düzlemde anterior-posterior kayma ve kuvvet plakalarının sagittal düzleminde fleksiyon-dorsifleksiyon rotasyonu içerir. Bu nedenle, gelecekteki girişim modelleri hasar mekanizması nı göz önünde bulundurmalıdır.
Mevcut yöntemler çeşitli kategorilere ayrılır ve postural kararlılığı değerlendirmek için kullanılır, aşağıdaki gibi29. Berg Denge Ölçeği gibi klinik ölçeklerin klinik fonksiyonel değerlendirmede uygulanması kolaydır. Ancak, sonuçlar öznel ve zayıf segmentbulmak zordur. Y-dengesi testinin erişim mesafesi gibi gönüllü dinamik kontrolün sonuç odaklı ölçümü, duruş kontrolü eksikliğini belirleyebilir, ancak işlem sırasında eylem kalitesini göz ardı eder30,31. Belirli bir duyusal ortam değiştirme, görme yoksunluğu için kapalı gözleri ile ayakta, destek tabanını azaltmak için tek bacak ile ayakta, ya da kararsız yüzey (köpük veya sallama tahtası), somatosensoriyel sistemi müdahale etmek için dinamik denge kontrolü elde etmek için özel duyu sisteminin eksikliği ayırt etmek için düşük maliyetli ve taşınabilir bir yoldur4,5. CDP, üç duyu sisteminin bağımlılık oranını analiz edebilir ve COP ve COG'u izleyerek postural stratejileri araştırabilir. SOT özellikle tam bir duyusal motor döngü içinde periferik ortam sinyal girişi (duyusal ağırlık) kontrol ederek motor sistem çıkışı (COG dinamik kontrol) kalitesini değerlendirmek için uygulanır. ABD ve LOS kortikal düzeyde otonom gönüllü motor kontrol yeteneğini değerlendirebilir. MCT ve ADT dış stimülasyon yoluyla beyin sapı ve kortikal düzeylerde otomatik duruş yanıtı değerlendirebilirsiniz. Eksik propriosepsiyon, fibüler kas gücü, ve CAI ile bireylerin ligament bütünlüğü duyusal giriş ve motor çıkışı katılabilir ve CDP sistemi ölçümleri ile zayıf eklem tespit edilebilir. Ancak, uygulama nın kapsamı laboratuvar ayarı ve karmaşıklığı ile sınırlı olabilir.
Bu keşif protokolü CDP görevleri sırasında alt ekstremite kas aktivitesini ölçer ve kararsız bir alt ekstremitenin kas koordinasyonu na dair içgörü sağlar. CAI ile katılımcıların lateral ayak bileği ligamentlerinin eksik stabilitesi nedeniyle CAI ve sağlıklı gruplar arasında önemli farklılıklar vardır. Sağlıklı gruptaki katılımcılarla karşılaştırıldığında, CAI grubundakiler beklenen kalça stratejisini ve SOT'da uygun olmayan görme kullanımı, ABD'de DAHA fazla COG hızı, MCT'de daha uzun gecikme ve daha fazla genlik ve ADT'de daha fazla salınım enerjisi sergileyebilirler. Buna ek olarak, peroneal kaslar için kas aktivitesi CDP görevleri sırasında azalabilir. Ancak, cai katılımcılarının gelecekteki uygulaması nedeniyle mevcut çalışmanın bulgularına dayanarak bu protokolün içeriği hakkında güvenli bir sonuca varmak mümkün değildir.
Bu protokol doğru değerlere ve bilimsel topluluk için kanıt sağlayabilecek tam bir duyusal motor yola dayanmaktadır. Klinikte uygulandığında, bu protokol CAI hastalarının tedavisinde eğitim ve spesifik kas rehabilitasyonu nda postural strateji sağlar. Araştırmacılar bu protokolü diğer durumlarda postural stabilite ve ilgili kas aktivitesini araştırmak için kullanabilirler: Parkinson hastalığı ve multipl skleroz gibi nörolojik hastalıkların nöromüsküler kontrol değerlendirmesi; yüksek topuklu ve alt ekstremite protezi gibi destekleyici yardımların postural stabilite değerlendirmesi; ve yaşlılar, düz ayaklı insanlar ve serebral palsili çocuklar gibi özel grupların düşme riski ve kas aktivasyon değerlendirmesi.
CDP sistemi, CDP sırasında hastalar için sıralı, ağırlık taşıyan ve laboratuvar özelleştirilmiş eğitimi içeren denge eğitimini gerçekleştirmek için kullanılabilecek bir eğitim modu sağlar. Araştırmacılar, sistemin araştırma modunu kullanarak kuvvet plakalarının motor modunu ve süresini ve sinüs dalgası fonksiyonu ile görsel surround'u özelleştirebilirler. Nöromüsküler kontrol üzerinde gelecekteki araştırmalar hareket yakalama ve plantar basınç sistemleri gibi diğer araçların bir arada kullanabilirsiniz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Yazarlar Çin Ulusal Doğa Bilimleri Fonu (11572202, 11772201 ve 31700815) finansmanı kabul.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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).
