फोर्स प्लेटफॉर्म रिकॉर्डिंग का उपयोग करके बायोमेकेनिकल विश्लेषण के लिए चाल दीक्षा का पोस्टुरल संगठन

चाल दीक्षा (जीआई), ऑर्थोग्रेड मुद्रा और स्थिर-राज्य हरकत के बीच क्षणिक चरण, एक कार्यात्मक कार्य और एक प्रयोगात्मक प्रतिमान है जिसका उपयोग साहित्य में एक जटिल मोटर कार्य के दौरान पोस्टुरल नियंत्रण की जांच करने के लिए किया जाता है जिसमें एक साथ पूरे शरीर के प्रणोदन और स्थिरता^की आवश्यकता होती है। न्यूरोलॉजिकल स्थितियों वाले रोगी, जैसे पार्किंसंस रोग², स्ट्रोक³, प्रगतिशील सुप्रान्यूक्लियर पाल्सी⁴, और "उच्च स्तर की चाल विकार" ⁵, चाल शुरू करने में कठिनाई के लिए जाने जाते हैं, जो उन्हें गिरने के बढ़ते जोखिम को उजागर करता है। इसलिए बुनियादी और नैदानिक विज्ञान दोनों के लिए चाल दीक्षा के दौरान खेल में पोस्टुरल नियंत्रण तंत्र में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए अवधारणाओं और विधियों को विकसित करना, वैज्ञानिक ज्ञान प्राप्त करना और चाल और संतुलन विकारों के पैथोफिज़ियोलॉजी की बेहतर समझ प्राप्त करना और उन्हें पर्याप्त हस्तक्षेप के माध्यम से पुन: उपचार करने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है।

चाल दीक्षा के बायोमेकेनिकल संगठन की अवधारणा नीचे वर्णित है, और इस संगठन की जांच के लिए डिज़ाइन की गई शास्त्रीय विधि प्रोटोकॉल अनुभाग में विस्तृत है। जीआई को तीन क्रमिक चरणों में विभाजित किया जा सकता है: "अग्रिम पोस्टुरल समायोजन" (एपीए) चरण जो स्विंग एड़ी-बंद से पहले पूरे शरीर में होने वाली गतिशील घटनाओं के अनुरूप होता है, "अनलोडिंग" चरण (स्विंग एड़ी-ऑफ और पैर की अंगुली के बीच), और "स्विंग" चरण जो स्विंग फुट के समर्थन सतह से संपर्क करने के समय समाप्त होता है। जीआई प्रक्रिया का यह शास्त्रीय उपखंड बेलेंकी एट ^अल.6 और अन्य ^7,8 के अग्रणी अध्ययनों से उत्पन्न होता है, जो खड़े आसन में क्षैतिज रूप से स्वैच्छिक हाथ उठाने के दौरान आसन और आंदोलन के बीच समन्वय पर ध्यान केंद्रित करता है। इस प्रतिमान में, शरीर के खंड जो सीधे हाथ उठाने में शामिल होते हैं, "फोकल" श्रृंखला के अनुरूप होते हैं, जबकि शरीर के खंड जो फोकल श्रृंखला के समीपस्थ भाग और समर्थन सतह के बीच जुड़े होते हैं, "पोस्टुरल" श्रृंखला⁹ के अनुरूप होते हैं। इन लेखकों ने बताया कि हाथ को ऊपर उठाना व्यवस्थित रूप से पोस्टुरल श्रृंखला में गतिशील और इलेक्ट्रोम्योग्राफिक घटनाओं से पहले था, जिसे उन्होंने "अग्रिम पोस्टुरल समायोजन" कहा था। जीआई के लिए, स्विंग एड़ी-बंद (या स्विंग पैर की अंगुली-बंद, लेखकों के आधार पर) को चाल आंदोलन¹⁰ की शुरुआत के रूप में माना जाता है। नतीजतन, इस पल से पहले होने वाली गतिशील घटना एपीए के अनुरूप होती है, और स्विंग अंग को फोकल चेन¹¹ का एक घटक माना जाता है। यह कथन आंदोलन बायोमैकेनिकल संगठन की शास्त्रीय अवधारणा के साथ सहमति में है, जिसके अनुसार किसी भी मोटर अधिनियम में एक फोकल और एक पोस्टुरल घटक^12,13 शामिल होना चाहिए।

बायोमेकेनिकल दृष्टिकोण से, जीआई से जुड़ा एपीए दबाव के केंद्र के पीछे और मेडियोलेटरल (स्विंग लेग साइड-ओरिएंटेड) विस्थापन के रूप में प्रकट होता है, जो गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को विपरीत दिशा में - आगे और रुख पैर की ओर बढ़ाने के लिए कार्य करता है। दबाव विस्थापन का अग्रिम पिछड़ा केंद्र जितना बड़ा होगा, पैर के संपर्क^10,14 पर गुरुत्वाकर्षण वेग के आगे के केंद्र के संदर्भ में मोटर प्रदर्शन ^उतना ही अधिक होगा। इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को रुख पैर की ओर प्रेरित करके, एपीए जीआई ^1,15,16,17 के स्विंग चरण के दौरान मेडियोलेटरल स्थिरता बनाए रखने में योगदान देता ^है। वर्तमान साहित्य इस बात पर जोर देता है कि स्थिरता के इस अग्रिम नियंत्रण में^{परिवर्तन बुजुर्गों} में गिरावट का एक प्रमुख स्रोत है। जीआई के दौरान स्थिरता को साहित्य में "स्थिरता के मार्जिन" ¹⁸ के अनुकूलन के साथ निर्धारित किया गया है, एक मात्रा जो समर्थन के आधार के भीतर गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के वेग और स्थिति दोनों को ध्यान में रखती है। एपीए के विकास के अलावा, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के तहत जीआई के स्विंग चरण के दौरान गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के पतन को रुख पैर के ट्राइसेप्स सुरे द्वारा सक्रिय रूप से ब्रेक किए जाने की सूचना मिली है। यह सक्रिय ब्रेकिंग पैर के संपर्क के बाद स्थिरता रखरखाव की सुविधा प्रदान करता है, जिससे समर्थन सतह 4 पर एक चिकनी पैर लैंडिंग की अनुमति मिलती^है।

इस पेपर का लक्ष्य विद्वानों, चिकित्सकों और उच्च शिक्षा के छात्रों को बायोमेकेनिकल दृष्टिकोण के माध्यम से जीआई के पोस्टुरल संगठन की जांच करने के लिए हमारी प्रयोगशाला में विकसित सामग्री और विधि पर जानकारी प्रदान करना है। यह "वैश्विक" विधि (जिसे नीचे दिए गए कारणों के लिए "गतिज" विधि में भी आत्मसात किया जा सकता है) को ब्रेनियर और सहयोगियों^10,19 द्वारा शुरू किया गया था। यह गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के त्वरण के साथ-साथ दबाव के केंद्र की तात्कालिक स्थितियों दोनों की गणना करने के लिए यांत्रिकी के प्रत्यक्ष सिद्धांत पर आधारित है। इनमें से प्रत्येक बिंदु आंदोलन के लिए विशिष्ट एक वैश्विक अभिव्यक्ति है।

एक आंदोलन के उद्देश्य से संबंधित सभी शरीर खंडों के आंदोलनों की तात्कालिक अभिव्यक्ति है (गुरुत्वाकर्षण का केंद्र; उदाहरण के लिए, जीआई के दौरान शरीर का प्रगति वेग); दूसरा (दबाव का केंद्र) इस उद्देश्य तक पहुंचने के लिए आवश्यक समर्थन स्थितियों की अभिव्यक्ति है। इन दो बिंदुओं की तात्कालिक स्थिति चाल दीक्षा के लिए संतुष्ट होने के लिए पोस्टुरो-गतिशील स्थितियों को दर्शाती है। बल मंच इस मॉडल के लिए उपयुक्त उपकरण है क्योंकि यह आंदोलन के दौरान सहायक सतह पर कार्य करने वाले बाहरी बलों और क्षणों के प्रत्यक्ष माप की अनुमति देता है। यह प्राकृतिक आंदोलनों के प्रदर्शन की भी अनुमति देता है और इसके लिए कोई विशेष तैयारी की आवश्यकता नहीं होती है।

कई कारक जीआई के पोस्टुरल संगठन को प्रभावित करने के लिए जाने जाते हैं, जिसमें बायोमेकेनिकल, (न्यूरो) शारीरिक, मनोवैज्ञानिक, पर्यावरण और संज्ञानात्मक कारक^{शामिल हैं।} यह पेपर दो कारकों के प्रभाव पर केंद्रित है - जीआई का वेग और अस्थायी दबाव - और स्वस्थ युवा वयस्कों में प्राप्त विशिष्ट मूल्य प्रदान करता है।

नीचे वर्णित प्रोटोकॉल Université Paris-Saclay की मानव अनुसंधान नैतिकता समिति के दिशानिर्देश का पालन करता है। प्रतिभागियों ने एक सहमति फॉर्म को मंजूरी दी और हस्ताक्षर किए।

1. प्रतिभागी

1. प्रयोग में कम से कम 15 स्वस्थ युवा वयस्क प्रतिभागियों (20 से 40 वर्ष की आयु) को शामिल करें।
   नोट: विषयों की यह अनुशंसित संख्या जीआई पर साहित्य में शास्त्रीय रूप से विचार किए जाने से मेल खाती है।
2. चलने में सहायता, दृश्य, श्रवण, या आर्थोपेडिक समस्याओं वाले प्रतिभागियों को बाहर रखें, न्यूरोलॉजिकल विकारों, मनोभ्रंश, संज्ञानात्मक हानि (यानी, मिनी मानसिक स्थिति परीक्षा पर 25 < स्कोर), और गिरने का चिकित्सा इतिहास।
3. प्रतिभागियों को प्रयोग की प्रकृति और उद्देश्य के बारे में सूचित करने के बाद लिखित सहमति प्रदान करने के लिए कहें।
4. सुनिश्चित करें कि प्रयोग हेलसिंकी की घोषणा द्वारा निर्धारित मानकों के अनुरूप है।

2. प्रयोगशाला की तैयारी

1. सुनिश्चित करें कि बल मंच पहले चरण के अंत में पूरे स्विंग फुट भूमि के लिए पर्याप्त लंबा है। यदि ऐसा नहीं है, तो दो छोटी दूरी के बल प्लेटफार्मों का उपयोग करें, जिसमें प्रतिभागी पहले एक पर प्रारंभिक मुद्रा में खड़े होते हैं और पहले²¹ के सामने रखे गए दूसरे पर अपने स्विंग पैर पर प्रहार करते हैं। दोनों मामलों में, सुनिश्चित करें कि बल मंच कम से कम 5 मीटर लंबे ट्रैक में एम्बेडेड है /
   नोट: एक बल मंच जो 3 डी क्षणों और बलों को पंजीकृत करता है, प्रयोगात्मक चर के पूरे सेट की गणना करने के लिए आवश्यक है (अनुभाग 5 देखें)।
   1. एक सुरक्षा उपाय के रूप में, छत पर एक हार्नेस चिपकाएं और प्रयोग में कमजोर रोगियों (जैसे, न्यूरोलॉजिकल रोगी) को शामिल करने की स्थिति में इसे बल मंच की भव्य कुल्हाड़ी पर केंद्रित करें।
2. बल मंच (ओं) को कैलिब्रेट करें। ऑटो-शून्य बटन पर क्लिक करें।
3. पत्रिकाओं का आयात
   1. क्वालिसिस ट्रैक प्रबंधक खोलें।
   2. चुनें और "प्रोजेक्ट" फ़ोल्डर खोलें।
4. कोई रोगी फ़ोल्डर बनाएँ.
   1. ऐड पर क्लिक करें, फिर मरीजों का चयन करें।
   2. लेबल दर्ज करें: रोगी आईडी, पहला नाम, अंतिम नाम, जन्म तिथि, सेक्स, और यदि आवश्यक हो तो टिप्पणी।
   3. जोड़ें पर क्लिक करें, फिर चाल सत्र का चयन करें।
   4. लेबल दर्ज करें: केस आईडी, टेस्ट ऑपरेटर, यदि आवश्यक हो, निदान, माध्यमिक निदान, प्रभावित पक्ष, सकल मोटर फ़ंक्शन वर्गीकरण, कार्यात्मक गतिशीलता स्केल, ऊंचाई, वजन, पैर की लंबाई बाएं, पैर की लंबाई दाएं, घुटने की चौड़ाई बाएं, घुटने की चौड़ाई दाईं, टखने की चौड़ाई दाएं, टखने की चौड़ाई दाईं ओर, एकमात्र डेल्टा दाएं, कंधे ऑफसेट बाएं, कंधे ऑफसेट दाएं, कंधे ऑफसेट दाएं, कोहनी की चौड़ाई बाएं, कोहनी की चौड़ाई दाएं, कलाई की चौड़ाई बाईं, कलाई की चौड़ाई दाएं, हाथ की मोटाई बाएं, हाथ की मोटाई दाईं और मार्कर व्यास।
   5. जोड़ें पर क्लिक करें, फिर मार्करलेस सत्र का चयन करें।
   6. लेबल दर्ज करें: टेस्ट कंडीशन, Prothesis_Orthosis, बाहरी सहायता, बाहरी सहायता पक्ष, व्यक्तिगत सहायता, व्यक्तिगत सहायता पक्ष, यदि आवश्यक हो तो टिप्पणियाँ, परीक्षण ऑपरेटर, और इवेंट मोड (एकाधिक बल प्लेट चुनें)।
5. चेक फोर्स प्लेट ऑटो-शून्य।
   1. उपकरण का चयन करें.
   2. फोर्स प्लेट्स पर क्लिक करें।
   3. लेबल बॉक्स "फोर्स प्लेट ऑटो-शून्य" में पूर्वावलोकन प्रारंभ पर क्लिक करें।
6. सुनिश्चित करें कि बल मंच (बल और क्षण) से आधारभूत संकेत शून्य पर हैं जब यह चार्ज नहीं किया जाता है।
   1. नया पर क्लिक करें या शॉर्टकट Ctrl +N का उपयोग करें।
   2. डेटा जानकारी विंडो 1 पर क्लिक करें या शॉर्टकट Ctrl+D का उपयोग करें।
   3. प्रदर्शन बल डेटा पर क्लिक करें या शॉर्टकट Ctrl+D का उपयोग करें.
   4. फोर्स पर क्लिक करें और प्लॉट का चयन करें।

3. प्रायोगिक प्रक्रिया

1. प्रतिभागियों को नंगे पैर खड़े होने और अपने प्राकृतिक सीधे आसन में एक बल मंच पर स्थिर रहने के लिए कहें, जिसमें बाहें उनके किनारों के खिलाफ शिथिल रूप से लटकी हुई हैं, और उनकी दृष्टि कम से कम 5 मीटर दूर आंखों के स्तर पर एक लक्ष्य पर निर्देशित है (चित्र 1)।
   नोट: प्रारंभिक मुद्रा में बल मंच पर पैरों की स्थिति को चित्रित करें (उदाहरण के लिए, चाक के साथ)। ध्यान से जांचें कि प्रतिभागियों ने प्रत्येक परीक्षण के बाद इन निशानों पर अपने पैरों को फिर से रखा है। यह बिंदु महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रारंभिक पैर की स्थिति जीआई की एपीए विशेषताओं को प्रभावित करती है।
2. एक कदम आगे बढ़ाने के लिए अपनी आंखें बंद करके प्रारंभिक मुद्रा में प्रतिभागियों की पीठ के खिलाफ हल्के से धक्का देकर प्रतिभागियों के अधिमान्य शुरुआती पैर का निर्धारण करें।
3. प्रतिभागियों को समझाएं कि उन्हें जो कार्य करना है वह पसंदीदा पैर के साथ खड़े आसन से चाल शुरू करना है, ट्रैक के अंत तक चलना जारी रखना है, और फिर प्रारंभिक खड़े मुद्रा में चुपचाप लौटना है।
   नोट: यदि प्रयोग के दौरान किसी दिए गए परीक्षण में पहचाने गए पसंदीदा पैर के साथ चाल शुरू नहीं की जाती है, तो परीक्षण को दोहराएं।
4. बता दें कि चाल को दो क्रमिक संकेतों (ध्वनिक, दृश्य, या स्पर्श) के बाद शुरू किया जाना है: एक प्रारंभिक संकेत और एक प्रस्थान संकेत (चरण 3.6 और 3.7 देखें)।
5. वेग और अस्थायी दबाव पर निर्देशों की व्याख्या करें (चरण 3.8-3.10 देखें)।
6. प्रतिभागियों को पहला (प्रारंभिक) संकेत दें। उन्हें स्थिर खड़े होने और इस पहले संकेत पर जीआई की उम्मीद करने से बचने का निर्देश दें।
7. प्रारंभिक संकेत के बाद यादृच्छिक 2-5 सेकंड की देरी के बाद दूसरा (प्रस्थान) संकेत वितरित करें।
   1. सुनिश्चित करें कि प्रतिभागी इस दूसरे सिग्नल को देने से पहले नेत्रहीन रूप से गतिहीन हैं। दबाव विस्थापन के पूर्ववर्ती या मेडियोलेटरल केंद्र के समय भूखंडों के साथ ऑनलाइन गतिहीनता की जांच करें
      नोट: यदि वे गतिहीन नहीं हैं, तो एपीए शुरुआत (चरण 5.1.1) का पता लगाना मुश्किल हो सकता है।
8. प्रतिभागियों को निर्देश दें कि या तो जितनी जल्दी हो सके चाल शुरू करें (यानी, प्रतिक्रिया समय की स्थिति में), या ii) केवल एक बार जब वे प्रस्थान संकेत के बाद तैयार महसूस करते हैं (यानी, स्व-शुरू की गई स्थिति में)।
9. जीआई पर लगाए गए "अस्थायी दबाव" की शर्तों को अलग-अलग करें (यानी, कम अस्थायी दबाव (स्व-शुरू की गई स्थिति) और उच्च अस्थायी दबाव (प्रतिक्रिया समय की स्थिति))।
10. जीआई वेग (धीमी, सहज, तेज स्थितियों) की स्थितियों को अलग-अलग करें।
    1. प्रयोगात्मक स्थितियों की संख्या को सीमित करने और इस प्रकार थकान से बचने के लिए, प्रतिभागियों को कम या उच्च अस्थायी दबाव की स्थिति के तहत जीआई वेग (जैसे, धीमी और तेज) की केवल दो स्थितियों को करने का निर्देश दें, या विपरीत (यानी, उच्च और निम्न अस्थायी दबाव की स्थिति के तहत धीमी या तेज गति पर जीआई)।
       नोट: अस्थायी दबाव और जीआई वेग पर निर्देशों को बार-बार दोहराएं।
11. प्रतिभागियों को प्रत्येक प्रयोगात्मक स्थिति में 10 क्रमिक परीक्षणों की श्रृंखला करने का निर्देश दें।
    नोट: पार्किंसंस रोग²² के साथ बुजुर्ग विषयों या रोगियों के लिए पांच परीक्षणों की श्रृंखला पर्याप्त है।
    1. आदेश प्रभाव से बचने के लिए प्रतिभागियों में जीआई वेग और अस्थायी दबाव की स्थितियों को यादृच्छिक करें।
12. थकान के प्रभाव से बचने के लिए क्रमिक स्थितियों के बीच कम से कम 2 मिनट का आराम लागू करें।
13. प्रत्येक स्थिति में, प्रतिभागियों को रिकॉर्डिंग से पहले दो परिचित परीक्षण करने की अनुमति दें।
14. प्रारंभिक संकेत की शुरुआत से कुछ सेकंड पहले बल प्लेटफॉर्म से डेटा अधिग्रहण को ट्रिगर करें और प्रतिभागी के बल प्लेटफॉर्म छोड़ने के बाद बंद हो जाएं।

चित्र 1: प्रायोगिक सेटअप। प्रतिभागी शुरू में कम से कम 5 मीटर लंबे (2) ट्रैक में एम्बेडेड बल मंच (1) पर खड़े होते हैं, जिसमें आंखों के स्तर पर एक लक्ष्य की ओर निर्देशित दृष्टि होती है (3). कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

4. फोर्स प्लेटफॉर्म कैनेटीक्स रिकॉर्डिंग का प्रसंस्करण

1. 15 हर्ट्ज कट-ऑफ आवृत्ति के साथ नो-लैग लो-पास बटरवर्थ ऑर्डर का उपयोग करके फोर्स प्लेटफॉर्म से डेटा फ़िल्टर करें।
   1. फ़ाइल आयात करें.
   2. Visual3D खोलें।
   3. चुनें और फ़ाइल "प्रोजेक्ट" खोलें।
   4. संसाधन
      1. पाइपलाइन पर क्लिक करें या शॉर्टकट F11 का उपयोग करें।
      2. सिग्नल फ़िल्टर का चयन करें.
      3. Lowpass_Filter का चयन करें.
      4. निष्पादित पर क्लिक करें।
2. 100 हर्ट्ज की दर पर बल मंच से डेटा एकत्र करें।
   1. पाइपलाइन पर क्लिक करें या शॉर्टकट F11 का उपयोग करें।
   2. फ़ाइल सहेजें/निर्यात करें का चयन करें.
   3. Export_Data_To_Acsii_File का चयन करें.
   4. संपादित करें पर क्लिक करें।
   5. सामान्यीकरण के लिए अंकों की संख्या लेबल में 100 दर्ज करें।
   6. निष्पादित पर क्लिक करें।
3. न्यूटन के दूसरे नियम ^10,23 का उपयोग करके बल मंच के साथ प्राप्त 3 डी ग्राउंड रिएक्शन बलों से एंटेरोपोस्टरियर (x'G), मेडियोलेटरल (y'G), और ऊर्ध्वाधर (z'G) दिशाओं के साथ गुरुत्वाकर्षण त्वरण के तात्कालिक केंद्र के समय ^{भूखंडों} की गणना करें (पूरक चित्र S1 देखें)।
   नोट: न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, एक प्रणाली पर लागू बाहरी बलों का योग इस प्रणाली (एम) के द्रव्यमान के बराबर है जो इसके गुरुत्वाकर्षण केंद्र के त्वरण से गुणा किया जाता है। इस प्रकार, इस अध्ययन में वर्णित जीआई प्रोटोकॉल के साथ, प्रतिभागियों पर लागू एकमात्र बाहरी बल शरीर का वजन (बीडब्ल्यू) और जमीनी प्रतिक्रिया बल (आर) हैं। समीकरण (1), (2), और (3) लिखे जा सकते हैं:
   x'G = Rx/m (1)
   y'G = Ry /m (2)
   z"G = (Rz - BW) / m (3)
   जहां आरएक्स, आरवाई, आरजेड क्रमशः वेक्टर ग्राउंड रिएक्शन फोर्स के तात्कालिक एंटेरोपोस्टीरियर, मेडियोलेटरल और ऊर्ध्वाधर घटक हैं। x'G, y'G, और z'G के विशिष्ट भूखंड चित्र 2 में दिखाए गए हैं।
4. शून्य के बराबर एकीकरण स्थिरांक (यानी, शून्य¹⁰ के रूप में माना जाने वाला गुरुत्वाकर्षण वेग का 3 डी प्रारंभिक केंद्र) का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण त्वरण समय भूखंडों के 3 डी केंद्र के सरल संख्यात्मक एकीकरण के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र के 3 डी समय भूखंडों की गणना करें। गुरुत्वाकर्षण के केंद्र (x'G, y'G, और z'G, क्रमशः) के पूर्ववर्ती, मेडियोलेटरल और ऊर्ध्वाधर वेग के विशिष्ट समय भूखंडों के लिए चित्र 2 देखें।
5. मेडियोलेटरल दिशा के साथ गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के विस्थापन को प्राप्त करने के लिए वाईजी टाइम प्लॉट का एक अतिरिक्त एकीकरण करें। "स्थिरता के मार्जिन" की गणना करने के लिए इस मात्रा का उपयोग करें (चरण 5.3.5.2 देखें)।
6. समीकरणों (4) और (5) का उपयोग करके बल प्लेटफ़ॉर्म डेटा से दबाव के केंद्र के मेडियोलेटरल (वाईपी) और एंटेरोपोस्टीरियर (एक्सपी) विस्थापन की गणना करें:
   (4)
   (5)
   जहां एमएक्स और माय क्रमशः एंटेरोपोस्टरियर और मेडियोलेटरल दिशाओं के आसपास तात्कालिक क्षण हैं; आरएक्स, आरवाई और आरजेड क्रमशः तात्कालिक एंटीरोपोस्टीरियर, मेडियोलेटरल और ऊर्ध्वाधर ग्राउंड रिएक्शन फोर्स हैं; और डीजेड बल मंच की सतह और इसकी उत्पत्ति (निर्माता द्वारा प्रदान की गई) के बीच की दूरी है। xP और yP के विशिष्ट समय प्लॉट चित्र 2 में दिखाए गए हैं ( पूरक चित्रा S2 भी देखें)।

5. प्रायोगिक चर

नोट: नीचे वर्णित प्रत्येक प्रयोगात्मक चर को प्रत्येक परीक्षण के लिए प्राप्त प्रयोगात्मक समय भूखंडों से निकाला जाना चाहिए।

1. चाल दीक्षा के समय की घटनाओं का पता लगाना
   1. एपीए की शुरुआत
      1. मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टीरियर दिशाओं के साथ दबाव विस्थापन के केंद्र के समय भूखंडों को प्रदर्शित करें।
      2. प्रतिभागियों को दिए गए दूसरे सिग्नल से पहले 250 एमएस टाइम विंडो के दौरान दबाव समय प्लॉट के मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टरियर केंद्र के औसत मूल्य की गणना करें।
         नोट: ये मान इन समय भूखंडों के "आधारभूत मूल्यों" के अनुरूप हैं।
      3. दूसरे सिग्नल के बाद के पल का पता लगाएं जब दबाव विस्थापन ट्रेस का मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टीरियर केंद्र कम से कम 50 एमएस के लिए बेसलाइन मान से 2.5 मानक विचलन को विचलित करता है।
         नोट: ये दो पल क्रमशः मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टरियर दिशाओं (टी 0एमएल और टी 0 एपी) के साथ एपीए की शुरुआत के अनुरूप हैं; चित्र 2)। इन दो क्षणों को उन क्षणों के रूप में भी पहचाना जा सकता है जब गुरुत्वाकर्षण त्वरण के मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टीरियर केंद्र के समय भूखंड अपने संबंधित चरम मूल्य के 10% तक पहुंच जाते हैं।
      4. सुनिश्चित करें कि, प्रतिक्रिया समय की स्थिति में, एपीए की शुरुआत दूसरे (गो) सिग्नल के बाद 150 एमएस और 300 एमएस के बीच होती है। यदि नहीं, तो परीक्षण और अस्थायी दबाव पर निर्देशों को दोहराएं।
         नोट: यदि यह 150 एमएस से कम है, तो प्रतिभागियों ने अनुमान लगाया है। यदि यह 300 एमएस से अधिक है, तो प्रतिभागियों को कार्य पर ध्यान केंद्रित नहीं किया गया था।
      5. सुनिश्चित करें कि स्व-शुरू की गई स्थिति में, एपीए की शुरुआत 300 एमएस से अधिक है। यदि ऐसा नहीं है, तो परीक्षण और अस्थायी दबाव पर निर्देशों को दोहराएं क्योंकि प्रतिभागियों ने प्रतिक्रिया समय की स्थिति में चाल शुरू की हो सकती है।
   2. स्विंग एड़ी-बंद समय
      1. गुरुत्वाकर्षण वेग के ऊर्ध्वाधर केंद्र और दबाव विस्थापन के पूर्ववर्ती केंद्र के समय भूखंडों को प्रदर्शित करें।
      2. उस क्षण की पहचान करें जब गुरुत्वाकर्षण वेग के ऊर्ध्वाधर केंद्र का निशान पहली बार एपीए की शुरुआत के बाद स्विंग एड़ी-बंद समय²⁴ के रूप में नीचे की ओर बढ़ता है (चित्रा 2)। वैकल्पिक रूप से, उस क्षण की पहचान करें जब दबाव विस्थापन के पूर्ववर्ती केंद्र का समय प्लॉट बेसलाइन की ओर तेजी से गिरावट दिखाता है (यानी, पैर की उंगलियों की ओर; चित्र 2) या स्विंग एड़ी पर एक पैर स्विच (एक सस्ता उपकरण) रखें।
   3. स्विंग पैर की अंगुली बंद करने का समय
      1. दबाव विस्थापन के मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टीरियर केंद्र और गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के पूर्ववर्ती वेग के समय भूखंडों को प्रदर्शित करें।
      2. उस क्षण की पहचान करें जब दबाव विस्थापन के मेडियोलेटरल केंद्र का समय प्लॉट स्विंग पैर की अंगुली के समय के रूप में रुख फुट साइड की ओर निर्देशित पहले (अर्ध) पठार तक पहुंच जाता है (चित्र 2)। वैकल्पिक रूप से, स्विंग एड़ी-बंद के तुरंत बाद की पहचान करें जब दबाव विस्थापन के एंटेरोपोस्टरियर केंद्र का समय प्लॉट अधिकतम पिछड़े मूल्य के 90% तक पहुंच जाता है, या स्विंग पैर की अंगुली पर पैर स्विच रखें।
   4. स्विंग पैर संपर्क समय
      1. दबाव विस्थापन के पूर्ववर्ती केंद्र के समय भूखंड प्रदर्शित करें।
      2. उस क्षण की पहचान करें जब दबाव के पूर्ववर्ती केंद्र को अचानक आगे स्थानांतरित कर दिया जाता है (चित्रा 2) स्विंग फुट संपर्क समय के रूप में। यदि यह समय प्लॉट प्राप्त किया जाता है, तो स्विंग फुट संपर्क समय को उस क्षण के रूप में पहचानें जब यह व्युत्पन्न समय प्लॉट अपने बेसलाइन स्तर मूल्य से तेजी से बढ़ता है। वैकल्पिक रूप से, इस पल का पता लगाने के लिए स्विंग एड़ी पर एक पैर स्विच रखें।
         नोट: एपीए का पता लगाने के लिए पहले वर्णित विधि के समान एक विधि (औसत बेसलाइन स्तर मान की गणना के आधार पर; चरण 5.1.1.2) का उपयोग यहां किया जा सकता है।
   5. रियर फुट-ऑफ टाइम
      1. दबाव विस्थापन के मेडियोलेटरल केंद्र के समय प्लॉट को प्रदर्शित करें।
      2. उस क्षण की पहचान करें जब दबाव विस्थापन के मेडियोलेटरल केंद्र का समय प्लॉट एक दूसरे (अर्ध) पठार तक पहुंच जाता है, जो पहले वाले के रूप में विपरीत दिशा में निर्देशित होता है (चरण 5.1.3.2; चरण 5.1.3.2) चित्र 2), रियर फुट-ऑफ समय²⁵. वैकल्पिक रूप से, इस पल का पता लगाने के लिए पीछे की ओर एक पैर स्विच रखें।
2. अस्थायी चर की गणना
   1. एपीए (टी0एमएल और टी0एपी) की शुरुआत और स्विंग हील-ऑफ टाइम (टीएचओ) के बीच की देरी की गणना करें, जो मेडियोलेटरल (डीएपीएएमएल) और एंटेरोपोस्टेरियर दिशाओं (डीएपीएएपी) के साथ एपीए की अवधि के अनुरूप है। समीकरण (6) और (7) देखें।
      dAPAML = tHO - t0ML (6)
      dAPAAP = tHO - t0AP (7)
   2. स्विंग टो-ऑफ टाइम (टीटीओ) और स्विंग हील-ऑफ टाइम (टीएचओ) के बीच देरी की गणना करें, जो "अनलोडिंग चरण" अवधि (यूएनएलडी) से मेल खाती है; चित्र 2) समीकरण (8) का उपयोग करें।
      UNLD = tTO - tHO (8)
   3. स्विंग टो-ऑफ टाइम (टीटीओ) और स्विंग फुट कॉन्टैक्ट (टीएफसी) के बीच देरी की गणना करें, जो "स्विंग चरण" अवधि (SWINGd) से मेल खाती है; चित्र 2) समीकरण (9) का उपयोग करना।
      SWINGd = tFC - tTO (9)
3. स्थानिक चर की गणना
   1. दबाव के केंद्र की प्रारंभिक स्थिति
      1. मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टीरियर दिशाओं के साथ दबाव विस्थापन के केंद्र के समय भूखंडों को प्रदर्शित करें।
      2. प्रतिभागियों को दिए गए दूसरे (प्रस्थान) सिग्नल से पहले 250 एमएस टाइम विंडो के दौरान दबाव की स्थिति के मेडियोलेटरल (वाईपी0) और एंटेरोपोस्टेरियर (एक्सपी0) केंद्र के माध्य मानों की गणना करें, जो प्रारंभिक मुद्रा (या "बेसलाइन" मान) में दबाव की स्थिति के केंद्र के प्रतिनिधि हैं।
         नोट: ऊपर वर्णित एपीए की स्थानिक-अस्थायी विशेषताएं प्रारंभिक मुद्रा²⁶ में दबाव के केंद्र की स्थिति के प्रति संवेदनशील हैं। इसलिए, यह जांचना महत्वपूर्ण है कि प्रयोगात्मक स्थितियों के बीच एपीए विशेषताओं में कोई भी बदलाव (उदाहरण के लिए, स्पष्ट करने के लिए बाधा बनाम स्पष्ट करने के लिए बाधा के बिना एक स्थिति) या प्रयोगात्मक आबादी (जैसे, स्वस्थ प्रतिभागियों बनाम न्यूरोलॉजिकल प्रतिभागियों) के बीच प्रारंभिक मुद्रा में दबाव की स्थिति के केंद्र में "सरल" परिवर्तन के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है, बल्कि जांच किए जा रहे कारक के लिए।
   2. एपीए का आयाम
      1. मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टीरियर दिशाओं के साथ दबाव विस्थापन के केंद्र और गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र के समय भूखंडों को प्रदर्शित करें।
      2. उस क्षण का पता लगाएं जब इन चार समय भूखंडों में से प्रत्येक एपीए समय विंडो (चित्रा 2) के दौरान अधिकतम मूल्य तक पहुंचता है।
      3. एपीए समय विंडो (प्रत्येक दिशा के लिए; यानी, समीकरण (10) और (11) का उपयोग करके गणना की गई दबाव मान के अधिकतम केंद्र से चरण 5.3.1.2 (यानी, xP0 और yP0 मान) में गणना किए गए दबाव बेसलाइन मान के माध्य केंद्र को घटाएं।
         xPAPA = xPMAX - xP0 (10)
         yPAPA = yPMAX - yP0 (11)
         जहां xPAPA और yPAPA क्रमशः एंटीरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दिशाओं के साथ एपीए (दबाव का केंद्र) के आयाम हैं; xPMAX और YPMAX क्रमशः एंटेरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दिशाओं के साथ दबाव विस्थापन का अधिकतम अग्रिम केंद्र हैं।
         नोट: गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र के लिए ऐसा कोई आधारभूत घटाव आवश्यक नहीं है क्योंकि यह माना जाता है कि प्रतिभागी शुरू में गतिहीन हैं (गुरुत्वाकर्षण वेग का प्रारंभिक केंद्र इसलिए शून्य है; चरण 4.4 देखें)। प्राप्त चार मान एपीए के आयाम (प्रति दिशा दो मान) के प्रतिनिधि हैं।
   3. चरण की लंबाई और चरण चौड़ाई
      1. पूर्ववर्ती दिशा के साथ दबाव विस्थापन के केंद्र का समय प्लॉट प्रदर्शित करें।
      2. दबाव की स्थिति के केंद्र, xPBACK की सबसे पीछे की स्थिति का पता लगाएं।
      3. रियर फुट-ऑफ, xPRFO (चित्रा 2 और चरण 5.1.5) के समय दबाव की स्थिति के केंद्र का पता लगाएं।
      4. समीकरण (¹²) का उपयोग करके इन दो मात्राओं के बीच स्थानिक अंतर की गणना करें, जो चरण लंबाई, एल 41 से मेल खाती है।
         L = xPBACK - Xprfo (12)
      5. मेडियोलेटरल दिशा के साथ दबाव विस्थापन के केंद्र का समय प्लॉट प्रदर्शित करें।
      6. समय प्लॉट के पहले पठार के दौरान प्राप्त दबाव की स्थिति के मेडियोलेटरल केंद्र की सबसे पार्श्व स्थिति का पता लगाएं, yPSTANCE ("रुख", क्योंकि दबाव का केंद्र उस समय रुख पैर के नीचे स्थित है; चित्र 2 देखें)।
      7. रियर फुट-ऑफ समय पर दबाव की स्थिति के पार्श्व केंद्र का पता लगाएं, yPRFO (चित्रा 2 और चरण 5.1.5)।
      8. समीकरण (13) का उपयोग करके इन दो मात्राओं के बीच स्थानिक अंतर की गणना करें, जो चरण चौड़ाई, डब्ल्यू²⁵ से मेल खाती है।
         W = yPsTANCE - yPRFO (13)
   4. चाल दीक्षा का प्रदर्शन
      1. पूर्ववर्ती दिशा के साथ गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र के समय प्लॉट को प्रदर्शित करें (चित्रा 2)।
      2. उस पल का पता लगाएं जब प्रतिभागी स्विंग फुट (चरण 5.1.4, चित्रा 2) के साथ बल मंच पर हमला करते हैं और जीआई प्रदर्शन के मानदंड के रूप में इस क्षण गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के वेग को नोट करते हैं।
         नोट: इस समय प्लॉट का चरम मूल्य, जो स्विंग पैर संपर्क के बाद कुछ मिलीसेकंड तक पहुंच जाता है, को जीआई प्रदर्शन का मानदंड भी माना जा सकता है। चरण की लंबाई और स्विंग चरण अवधि को जीआई प्रदर्शन के मानदंड के रूप में भी माना जा सकता है। ये मात्राएं क्रमशः जितनी लंबी और छोटी होती हैं, प्रदर्शन उतना ही बेहतर होता है।
   5. स्थिरता नियंत्रण पैरामीटर
      1. ब्रेकिंग इंडेक्स के लिए, ऊर्ध्वाधर दिशा के साथ गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र का समय प्लॉट प्रदर्शित करें। समय प्लॉट (z'GMIN) के गुरुत्वाकर्षण वेग के चरम नीचे की ओर केंद्र और स्विंग फुट संपर्क समय (z'GFC, चित्रा 2) पर गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र का पता लगाएं। समीकरण (14) का उपयोग करके स्थिरता नियंत्रण के संकेतक के रूप में इन दो मात्राओं के बीच अंतर की गणना करें, जिन्हें "ब्रेकिंग इंडेक्स" (बीआई) कहा जाता है।
         BI = (14)
         नोट: बीआई को डू और सहयोगियों द्वारा पेश किया गया था और सबूत प्रदान करता है कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र चाल दीक्षा ^4,5,27 के स्विंग चरण के दौरान गुरुत्वाकर्षण वेग के ऊर्ध्वाधर केंद्र को कम करके समर्थन सतह के साथ स्विंग फुट स्ट्राइक का अनुमान लगाता ^है। यह सक्रिय ब्रेकिंग पैर की हड़ताल के बाद स्थिरता रखरखाव की सुविधा प्रदान करता है। बीआई जितना बड़ा होगा, स्थिरता नियंत्रण उतना ही बेहतर होगा।
      2. स्थिरता के मार्जिन के लिए, गुरुत्वाकर्षण वेग और विस्थापन के केंद्र के समय भूखंडों को मेडियोलेटरल दिशा के साथ प्रदर्शित करें। स्विंग फुट संपर्क समय पर वेग (y'GFC) और गुरुत्वाकर्षण केंद्र (yGFC) के विस्थापन का पता लगाएं (चित्रा 2)। समीकरण (15) का उपयोग करके पैर संपर्क में स्थिरता के मार्जिन (एमओएस) के मेडियोलेटरल घटक की गणना करें।
         (15)
         जहां BOSmax समर्थन के आधार (BOS) की मेडियोलेटरल सीमा है और 0 शरीर की आइजिनफ्रीक्वेंसी है, जिसे उल्टे पेंडुलम के रूप में मॉडलिंग किया गया है। जीआई के दौरान, प्रतिभागी व्यवस्थित रूप से बल मंच पर पहले स्विंग एड़ी के साथ, फिर पैर की अंगुली के साथ उतरते हैं। इस तरह की एक फुट लैंडिंग रणनीति के तहत, बीओएसमैक्स का अनुमान रियर फुट-ऑफ (चरण 5.1.5) के समय दबाव की स्थिति के मेडियोलेटरल केंद्र के साथ लगाया जा सकता है। समीकरण (16) का उपयोग करके शरीर की आइजिनफ्रीक्वेंसी की गणना की जा सकती है।
         (16)
         जहां g = 9.81 m/s² गुरुत्वाकर्षण त्वरण है और l उल्टे पेंडुलम की लंबाई है, जो शरीर की ऊंचाई के 57.5% से मेल खाती है।
         नोट: समीकरण (15) में कोष्ठक में मात्रा को "द्रव्यमान का विस्तारित केंद्र" ^कहा जाता है। पैर संपर्क में स्थिरता की स्थिति का अर्थ है कि द्रव्यमान का विस्तारित केंद्र समर्थन के आधार के भीतर स्थित है। यह स्थिति एक सकारात्मक एमओएस मान से मेल खाती है। यदि एमओएस नकारात्मक है, तो संतुलन को पुनर्प्राप्त करने के लिए सुधारात्मक पोस्टुरल समायोजन की आवश्यकता होती है।

चाल दीक्षा के दौरान बल मंच से प्राप्त प्रतिनिधि बायोमेकेनिकल समय भूखंडों का विवरण
अस्थायी दबाव का स्तर या जीआई वेग पर निर्देश जो भी हो, स्विंग एड़ी-बंद व्यवस्थित रूप से एपीए से पहले होता है। इन एपीए को दबाव के केंद्र के पिछड़े और स्विंग लेग साइड शिफ्ट की विशेषता हो सकती है (चित्रा 2)। दबाव बदलाव का यह अग्रिम केंद्र विपरीत दिशा में गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के त्वरण को बढ़ावा देता है (यानी, आगे और रुख पैर की तरफ)। एंटेरोपोस्टरियर दिशा के साथ, स्विंग फुट संपर्क के तुरंत बाद गुरुत्वाकर्षण केंद्र का वेग उत्तरोत्तर बढ़कर चरम पर पहुंच जाता है। मेडियोलेटरल दिशा के साथ, गुरुत्वाकर्षण वेग का केंद्र पहले स्विंग पैर की अंगुली के चारों ओर रुख पैर की ओर बढ़ता है, फिर पैर के संपर्क के तुरंत बाद स्विंग लेग साइड की ओर बढ़ता है। ऊर्ध्वाधर दिशा के साथ, गुरुत्वाकर्षण वेग का केंद्र मध्य-रुख के आसपास नीचे की ओर बढ़ता है। यह तब दिशा को उलट देता है और पैर के संपर्क के आसपास शून्य के करीब मूल्य तक पहुंच जाता है।

चित्रा 2: चाल दीक्षा (एक एकल परीक्षण) के दौरान बल मंच से प्राप्त प्रतिनिधि बायोमैकेनिकल समय प्लॉट और चयनित स्थानिक-अस्थायी चर। चाल को प्रतिक्रिया समय की स्थिति में जल्दी से शुरू किया गया था। X'G, y'G, z'G: क्रमशः पूर्ववर्ती, मेडियोलेटरल और ऊर्ध्वाधर दिशाओं के साथ गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का त्वरण। X'G, y'G, z'G: क्रमशः पूर्ववर्ती, मेडियोलेटरल और ऊर्ध्वाधर दिशाओं के साथ गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का वेग। एक्सपी, वाईपी: क्रमशः एंटीरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दिशाओं के साथ दबाव के केंद्र का विस्थापन। समय की घटनाएँ. टी0एमएल, टी0एपी, टीएचओ, टीटीओ, टीएफसी, टीआरएफओ: क्रमशः मेडियोलेटरल और एंटेरोपोस्टरियर दिशाओं के साथ एपीए की शुरुआत, स्विंग एड़ी-बंद का समय, स्विंग पैर की अंगुली के संपर्क का समय, और पीछे के पैर के बंद का समय। अस्थायी चर। एपीए, यूएनएल, स्विंग: क्रमशः एपीए के लिए समय खिड़कियां, अनलोडिंग चरण, और चाल दीक्षा का स्विंग चरण। स्थानिक चर। X'GFO, x'GFC, xPMAX, yPMAX, L, W, z'GMIN, z'GFC: पैर-बंद और पैर-संपर्क पर गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का पूर्ववर्ती वेग, एंटेरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दिशाओं के साथ दबाव विस्थापन का अधिकतम अग्रिम केंद्र, चरण लंबाई, चरण चौड़ाई, गुरुत्वाकर्षण वेग का चरम नीचे की ओर केंद्र, और स्विंग फुट संपर्क समय पर गुरुत्वाकर्षण वेग का ऊर्ध्वाधर केंद्र। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

युवा स्वस्थ वयस्कों में प्रयोगात्मक चर के प्रतिनिधि मूल्य: वेग और अस्थायी दबाव का प्रभाव

अस्थायी चर

APA अवधि
एंटीरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दिशाओं के साथ एपीए की अवधि जीआई के वेग पर निर्भर करती है लेकिन विपरीत तरीके से। विशेष रूप से, एंटीरोपोस्टीरियर दिशा के साथ एपीए अवधि जीआई वेग के साथ बढ़ती है, जिसमें सामान्य मान धीमी जीआई के लिए ~ 500 एमएस और तेज जीआई⁹ के लिए ~ 700 एमएस के बीच होते हैं। इसके विपरीत, मेडियोलेटरल दिशा के साथ एपीए अवधि जीआई वेग के साथ कम हो जाती है। सामान्य मान धीमी जीआई के लिए ~ 700 एमएस और तेज जीआई²¹ के लिए ~ 500 एमएस के बीच होते हैं।

एंटेरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल एपीए की अवधि अस्थायी दबाव पर भी निर्भर करती है (ऊपर दिए गए मान एक स्व-शुरू की गई स्थिति (यानी, कम अस्थायी दबाव स्तर वाली स्थिति) के लिए हैं। साहित्य में अध्ययन आम तौर पर एपीए अवधि की तुलना कम बनाम उच्च अस्थायी दबाव वाली स्थिति में करते हैं, जब चाल तेज स्थिति ^1,28 में शुरू ^होती है। इन स्थितियों के तहत, स्व-शुरू की गई स्थिति की तुलना में प्रतिक्रिया समय की स्थिति में एंटेरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल एपीए दोनों की अवधि लगभग 20-30 एमएस कम हो जाती है।

अनलोडिंग चरण की अवधि
अनलोडिंग चरण की अवधि जीआई के वेग पर निर्भर करती है (यानी, जीआई वेग बढ़ने पर यह कम हो जाता है)। सामान्य अवधि धीमी जीआई के लिए ~ 200 एमएस और तेज जीआई²¹ के लिए ~ 70 एमएस के बीच होती है। अनलोडिंग चरण की अवधि अस्थायी दबाव के प्रति संवेदनशील नहीं है, कम से कम जब चाल तेज स्थिति में शुरू^{की जाती} है।

स्विंग चरण की अवधि
स्विंग चरण की अवधि जीआई के वेग पर निर्भर करती है (यानी, वेग बढ़ने पर यह कम हो जाता है)। सामान्य अवधि धीमी जीआई के लिए ~ 500 एमएस और तेज जीआई²¹ के लिए ~ 300 एमएस के बीच होती है। इसके विपरीत, यह अवधि अस्थायी दबाव के प्रति संवेदनशील नहीं है, कम से कम जब चाल तेज स्थिति में शुरू^{की जाती} है।

स्थानिक चर

एपीए का आयाम
एपीए का आयाम जीआई के वेग पर निर्भर करता है। अधिक विशेष रूप से, एक स्व-शुरू की गई स्थिति में, जब जीआई का वेग⁹ बढ़ जाता है तो एंटेरोपोस्टरियर दिशा के साथ एपीए का आयाम बढ़ जाता है। सामान्य एपीए मान धीमी जीआई के लिए ~ 7 सेमी और ~ 0.15 मीटर / सेकंड (दबाव विस्थापन के अग्रिम केंद्र और गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र के लिए) और तेज जीआई के लिए ~ 13 सेमी और ~ 0.36 मीटर / सेकंड के बीच होते हैं। दबाव विस्थापन के केंद्र के संदर्भ में मेडियोलेटरल दिशा के साथ एपीए का आयाम भी जीआई²¹ के वेग के साथ बढ़ता है। सामान्य मान धीमी जीआई के लिए ~ 3 सेमी और तेज जीआई के लिए ~ 4 सेमी के बीच होते हैं। इसके विपरीत, एपीए (मेडियोलेटरल दिशा) के दौरान पहुंचे गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का अधिकतम वेग जीआई के वेग के साथ नहीं बदलता है। विशिष्ट मान ~ 0.13 मीटर / एपीए का आयाम अस्थायी दबाव के प्रति भी संवेदनशील है, कम से कम जब चाल जल्दी से^{शुरू होती है 28,29}। अधिक विशेष रूप से, एपीए के एंटीरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दोनों घटक अस्थायी दबाव के साथ बढ़ते हैं।

चरण की लंबाई और चरण चौड़ाई
चरण की लंबाई और चरण चौड़ाई दोनों जीआई के वेग पर निर्भर करते हैं लेकिन अस्थायी दबाव पर नहीं। चरण की लंबाई आमतौर पर ~ 50 सेमी और ~ 90 सेमी तक पहुंच जाती है जब^{चाल क्रमशः} धीमी और तेज स्थिति में शुरू होती है। चरण की चौड़ाई आमतौर पर ~ 12 सेमी और ~ 14 सेमी तक पहुंच जाती है जब चाल क्रमशः धीमी और तेज जीआई स्थिति में शुरू^होती है।

चाल दीक्षा का प्रदर्शन
गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र का शिखर आमतौर पर धीमी जीआई के लिए ~ 1 मीटर / सेकंड और तेज जीआई¹⁰ के लिए ~ 2 मीटर / सेकंड के बीच होता है। तेजी से जीआई के लिए, अस्थायी दबाव इस प्रदर्शन पैरामीटर²⁹ को प्रभावित नहीं करता है, हालांकि यह एक छोटे (~ 9%) परिवर्तन²⁸ को प्रेरित कर सकता है।

स्थिरता नियंत्रण पैरामीटर

ब्रेकिंग इंडेक्स
बीआई जीआई के वेग के प्रति संवेदनशील है। जब चाल ~ 43 सेमी से कम चरण लंबाई के साथ धीमी स्थिति में शुरू होती है, तो बीआई शून्य होता है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के पतन को रोकने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। गुरुत्वाकर्षण गिरावट के केंद्र को ब्रेक करने की आवश्यकता 43 सेमी से अधिक चरण लंबाई के लिए होती है। बीआई का एक विशिष्ट मान 1 मीटर /सेकंड पर शुरू की गई चाल के लिए 0.08 मीटर / सेकंड है और 55 सेमी²⁷ की चरण लंबाई के साथ है।

स्थिरता का मार्जिन
एमओएस जीआई के वेग या अस्थायी दबाव^21,30 के प्रति संवेदनशील नहीं है। जीआई के दौरान प्राप्त विशिष्ट एमओएस मान ~ 5 सेमी²¹ हैं।

पूरक चित्रा एस 1: चाल दीक्षा के दौरान 3 डी ग्राउंड रिएक्शन फोर्स दिखाने वाले सॉफ्टवेयर (क्वालिस ट्रैक मैनेजर) के स्क्रीनशॉट। बाएं, बल मंच अक्ष, दबाव की स्थिति का केंद्र (ग्राउंड रिएक्शन फोर्स वेक्टर के अनुप्रयोग बिंदु के अनुरूप), और प्रारंभिक मुद्रा में ग्राउंड रिएक्शन फोर्स वेक्टर; दाएं, चाल दीक्षा (एक प्रतिभागी, एक परीक्षण) के दौरान कच्चे 3 डी ग्राउंड प्रतिक्रिया बलों का समय-पाठ्यक्रम। हरे, लाल और नीले निशान क्रमशः एंटेरोपोस्टीरियर, मेडियोलेटरल और ऊर्ध्वाधर दिशा के साथ जमीनी प्रतिक्रिया बल का प्रतिनिधित्व करते हैं। समन्वय: न्यूटन में बल आयाम। एब्सिसा: सुश्री में समय। प्रतिभागियों ने शुरू में बल मंच के बाईं ओर खड़े होकर दाईं ओर चाल शुरू की। ध्यान दें कि प्रतिभागी ने समय t = 3,200 ms पर बल प्लेटफ़ॉर्म छोड़ दिया। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

पूरक चित्रा एस 2: सॉफ्टवेयर (क्वालिस ट्रैक मैनेजर) के स्क्रीनशॉट दबाव विस्थापन निशान के कच्चे केंद्र को दिखाते हैं। बाएं, बल मंच अक्ष, दबाव की स्थिति का केंद्र (ग्राउंड रिएक्शन फोर्स वेक्टर के अनुप्रयोग बिंदु के अनुरूप), और प्रारंभिक मुद्रा में बल मंच पर प्रतिभागी द्वारा लगाए गए एक्शन फोर्स वेक्टर; सही, दबाव विस्थापन के कच्चे केंद्र का समय-पाठ्यक्रम निशान (एक प्रतिभागी, एक परीक्षण)। हरे और लाल निशान क्रमशः एंटीरोपोस्टीरियर और मेडियोलेटरल दिशा के साथ दबाव विस्थापन के केंद्र का प्रतिनिधित्व करते हैं। समन्वय: मिलीमीटर में विस्थापन। एब्सिसा: सुश्री में समय। प्रतिभागियों ने शुरू में बल मंच के बाईं ओर खड़े होकर दाईं ओर चाल शुरू की। ध्यान दें कि प्रतिभागी ने समय t = 3,200 ms पर बल प्लेटफ़ॉर्म छोड़ दिया। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

इस पेपर का लक्ष्य विद्वानों, चिकित्सकों और उच्च शिक्षा के छात्रों को चाल दीक्षा (जीआई) के बायोमेकेनिकल संगठन की जांच करने के लिए हमारी प्रयोगशाला में उपयोग की जाने वाली विधि ("वैश्विक" विधि) पर जानकारी प्रदान करना था। प्रोटोकॉल के महत्वपूर्ण चरण, विधि की सीमाएं, और वैकल्पिक तरीकों और अनुप्रयोगों पर नीचे चर्चा की गई है।

प्रोटोकॉल में एक महत्वपूर्ण कदम जीआई की समय घटनाओं का पता लगाना है (यानी, एपीए की शुरुआत, स्विंग एड़ी-ऑफ और पैर की अंगुली, और रियर फुट-ऑफ)। जीआई के संगठन से संबंधित लौकिक और स्थानिक चर दोनों के मूल्य इन घटनाओं का सही पता लगाने पर निर्भर करते हैं। उनमें से प्रत्येक के लिए, पता लगाने के कई तरीके प्रस्तावित किए गए थे (ये प्रस्तावित विधियां संपूर्ण नहीं हैं)। परीक्षणों और प्रयोगात्मक स्थितियों में स्थिरता सुनिश्चित करने और साहित्य में अध्ययनों में तुलना की अनुमति देने के लिए डेटा विश्लेषण के दौरान एक ही विधि का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। हालांकि, यह सुनिश्चित करने के लिए कम से कम दो अलग-अलग तरीकों का उपयोग करने की भी सिफारिश की जाती है कि सही समय घटनाओं का ठीक से पता लगाया जाता है (इन विधियों में अस्थायी सुविधाओं के मूल्यों में केवल मामूली अंतर की उम्मीद है)। इसके अलावा, प्रत्येक समय घटना के लिए, स्वचालित पहचान लागू की जा सकती है (उदाहरण के लिए, MATLAB रूटीन के साथ)। इस लेख में प्रदान की गई विधियों के माध्यम से इस दिनचर्या को आसानी से प्रोग्राम किया जा सकता है। इन दिनचर्या के साथ स्वचालित रूप से प्राप्त डेटा की सुसंगतता और "विश्वसनीयता" की नेत्रहीन जांच करने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। उदाहरण के लिए, दबाव विस्थापन के अग्रिम केंद्र का आयाम समर्थन आकार के आधार से अधिक नहीं होना चाहिए। यह पीछे की ओर और स्विंग लेग साइड (विशिष्ट प्रयोगात्मक आबादी को छोड़कर) की ओर निर्देशित होने की उम्मीद है; स्विंग एड़ी-बंद होने के बाद स्विंग पैर की अंगुली बंद होने की उम्मीद है; एपीए की शुरुआत प्रस्थान संकेत से 150 एमएस पहले या बाद में 300 एमएस (प्रतिक्रिया समय की स्थिति में) से पहले नहीं होनी चाहिए। दूसरे शब्दों में, यह माना जाता है कि अकेले स्वचालित पहचान डेटा का ठीक से और "सुरक्षित रूप से" विश्लेषण करने के लिए पर्याप्त नहीं है; i) बल मंच से अपेक्षित बायोमेकेनिकल भूखंडों के वैश्विक समय पाठ्यक्रम और ii) स्वस्थ प्रतिभागियों से अपेक्षित विशिष्ट मूल्यों का गहन ज्ञान होना आवश्यक है। हमारा मानना है कि, स्वचालित दिनचर्या को प्रोग्राम करने की क्षमता के अलावा, यह ज्ञान बायोमैकेनिक्स में उच्च शिक्षा के छात्रों के लिए मजबूत उपदेशात्मक मूल्य का है। यही कारण है कि इन दो तत्वों को इस लेख में प्रदान किया गया है।

यह स्वीकार किया जाता है कि "वैश्विक" विधि की कम से कम दो सीमाएं हैं। सबसे पहले, यह विधि प्रतिभागियों की प्रारंभिक मुद्रा (यानी, शरीर के खंडों की सापेक्ष स्थिति पर) पर डेटा प्रदान नहीं करती है, लेकिन दबाव के प्रारंभिक केंद्र और गुरुत्वाकर्षण स्थिति के केंद्र (जिसकी सापेक्ष स्थिति संतुलन की स्थिति निर्धारित करती है) पर डेटा प्रदान करती है। दबाव के एक ही प्रारंभिक केंद्र और गुरुत्वाकर्षण स्थिति के केंद्र को सैद्धांतिक रूप से मुद्राओं की अनंत संख्या के साथ पहुंचा जा सकता है। दूसरे शब्दों में, प्रारंभिक पोस्टुरल स्थितियां जिनके तहत प्रतिभागी चाल शुरू करते हैं, वैश्विक विधि के साथ पूरी तरह से नियंत्रित नहीं हो सकते हैं। एक प्रयोग किए गए शोधकर्ता या चिकित्सक द्वारा प्रतिभागियों की प्रारंभिक मुद्रा की दृश्य जांच इसलिए महत्वपूर्ण है यदि शरीर के खंडों की सापेक्ष स्थिति दर्ज नहीं की जा सकती है (उदाहरण के लिए, कैमरे के साथ)। दूसरा, विधि गुरुत्वाकर्षण त्वरण के पूरे शरीर के केंद्र में प्रत्येक शरीर खंड त्वरण (या "स्थानीय" त्वरण) के योगदान पर जानकारी प्रदान नहीं करती है। यह इस प्रकार है कि सैद्धांतिक रूप से यह संभव है कि कुछ शरीर खंडों के त्वरण को कुछ दूर के शरीर खंडों की मंदी से मुआवजा दिया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एपीए³¹ के दौरान गुरुत्वाकर्षण त्वरण का एक शून्य पूरे शरीर का केंद्र हो सकता है। इस प्रकार, बल प्लेटफ़ॉर्म डेटा को पूरा करने के लिए कई शरीर खंडों (जैसे, ट्रंक, कूल्हों, पैरों) पर स्थित एक्सेलेरोमीटर का उपयोग प्रासंगिक हो सकता है।

जीआई के दौरान गुरुत्वाकर्षण के पूरे शरीर के केंद्र की गणना करने के लिए एक वैकल्पिक और लोकप्रिय विधि कीनेमेटिक विधि है, जो पूरे शरीर के संयुक्त खंडों से चिपके हुए प्रतिबिंबित मार्करों की गति कैप्चर प्रणाली का उपयोग करके रिकॉर्डिंग पर आधारित है। इन प्रतिबिंबित मार्करों द्वारा प्रदान किए गए संकेत पूरे शरीर के कंकाल के पुनर्गठन की अनुमति देते हैं। इस प्रकार पुनर्गठित प्रत्येक शरीर खंड के आकार और एंथ्रोपोमेट्रिक तालिकाओं (जैसे, हड्डियों के द्रव्यमान और घनत्व) द्वारा प्रदान की गई जानकारी के आधार पर, प्रत्येक खंड के गुरुत्वाकर्षण केंद्र की 3 डी स्थिति की गणना कैमरा सॉफ्टवेयर के साथ की जा सकती है। इन आंकड़ों के साथ, गुरुत्वाकर्षण के पूरे शरीर के केंद्र की 3 डी स्थिति की गणना करना संभव है। स्थिति संकेत की क्रमिक व्युत्पत्ति के साथ, गुरुत्वाकर्षण के पूरे शरीर के केंद्र का वेग और त्वरण प्राप्त किया जा सकता है। गुरुत्वाकर्षण के पूरे शरीर के केंद्र के कीनेमेटिक्स की गणना करने के लिए, 53 चिंतनशील मार्करों की आवश्यकता होती^है। हालांकि, 13 मार्करों के साथ एक सरलीकृत मॉडल हाल ही में टिसेरैंड एट अल .³³ द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

जीआई के पोस्टुरल संगठन की जांच करने के लिए किनेमेटिक विधि पर वैश्विक विधि (जिसे गतिज विधि में आत्मसात किया जा सकता है क्योंकि यह बलों और क्षणों की रिकॉर्डिंग पर आधारित है) के फायदे निम्नलिखित हैं: i) इसके लिए प्रतिभागियों की कोई तैयारी की आवश्यकता नहीं है, इस प्रकार समय की बचत होती है, जो प्रयोग में भाग लेने वाले कमजोर या पैथोलॉजिकल रोगियों के मामलों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है; ii) यह प्रयोगकर्ता द्वारा किए गए मार्कर पोजिशनिंग पर संचयी छोटी त्रुटियों के कारण गुरुत्वाकर्षण त्वरण के पूरे शरीर के केंद्र की गणना में संभावित त्रुटियों से बचता है, क्योंकि वैश्विक विधि इस मात्रा का प्रत्यक्ष माप प्रदान करती है; iii) दबाव की स्थिति के केंद्र की गणना गति कैप्चर सिस्टम का उपयोग करके नहीं की जा सकती है। कीनेमेटिक विधि पर वैश्विक विधि का मुख्य नुकसान ऊपर उठाया गया था - यह मुद्रा या खंड समन्वय की जांच की अनुमति नहीं देता है।

अब, यह उल्लेखनीय है कि वर्तमान साहित्य के परिणाम बताते हैं कि दोनों विधियां लोकोमोटर कार्यों के दौरान गुरुत्वाकर्षण कीनेमेटिक्स और घटना के समय के केंद्र के बराबर माप प्रदान करती हैं। उदाहरण के लिए, लैंगर्ड एट अल .³⁴ ने बताया कि जीआई के दौरान वैश्विक विधि या किनेमेटिक विधि का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण ब्रेकिंग ("ब्रेकिंग इंडेक्स" (बीआई)) के केंद्र का अनुमान लगाना अत्यधिक विश्वसनीय था। प्रतिपूरक कदम प्रतिक्रियाओं के दौरान, माकी और मैक्लरॉय³⁵ ने बताया कि दोनों तरीकों से पैर के संपर्क में गणना की गई गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के पूर्ववर्ती वेग और विस्थापन ने युवा स्वस्थ वयस्कों और बुजुर्गों दोनों में काफी अच्छा समझौता प्रदान किया। इसी तरह, ट्रांसफेमोरल विच्छेदन वाले लोगों में स्तर की जमीन पर सीधे चलने के दौरान, लैंसडे एट अल .³⁶ ने दिखाया कि बल प्लेटफॉर्म डेटा एकीकरण से गुरुत्वाकर्षण वेग के केंद्र का अनुमान स्वीकार्य था। अंत में, कैडर्बी एट ^अल.24 और यिउ एट ^अल.25 ने दिखाया कि इन दो विधियों ने जीआई के दौरान क्रमशः स्विंग एड़ी की घटना और चरण लंबाई / चौड़ाई का एक समान अनुमान प्रदान किया।

वैश्विक विधि को शुरू में युवा स्वस्थ वयस्कों में जीआई प्रतिमान पर लागू किया गया था ताकि एक कार्यात्मक मोटर कार्य के दौरान सामान्य पोस्टुरल नियंत्रण पर बुनियादी ज्ञान प्राप्त किया जा सके, जिसमें एक साथ पूरे शरीर के प्रणोदन और स्थिरता रखरखाव^की आवश्यकता होती है। तब से इसे कई अन्य गतिशील पूरे शरीर के मोटर कार्यों की जांच करने के लिए व्यापक रूप से विस्तारित किया गया है, जैसे कि फेंसिंग³⁷ में फेफड़े लगाना,³⁸ कूदना,³⁹ पर बैठना, और निचले अंग फ्लेक्सन⁴⁰। यह उल्लेखनीय है कि विधि को एकल स्टेपिंग⁴¹ और पॉइंटिंग⁴² सहित विभिन्न मोटर कार्यों की समाप्ति के दौरान पोस्टुरल नियंत्रण की जांच करने के लिए भी लागू किया गया है, और संभावित रूप से चाल समाप्ति की जांच के लिए लागू किया जा सकता है क्योंकि यह पहले किनेमेटिक विधि⁴³ के साथ किया गया है। अंत में, इस विधि का व्यापक रूप से न्यूरोलॉजिकल स्थितियों वाले रोगियों में और बुजुर्गों में गतिशील पोस्टुरल नियंत्रण ^2,3,4,5 को प्रभावित करने वाले पैथोसाइकोफिजियोलॉजिकल तंत्र^को बेहतर ढंग से समझने के लिए उपयोग किया ^गया है और हाल ही में, पार्किंसंस रोग के रोगियों में विभिन्न गैर-औषधीय हस्तक्षेपों (जैसे टखने के खिंचाव⁴⁴ और कार्यात्मक विद्युत उत्तेजना³) की प्रभावशीलता का परीक्षण करने के लिए। ) पोस्टुरल नियंत्रण को बढ़ाने में।

अंत में, इस लेख ने चाल दीक्षा के दौरान पोस्टुरल नियंत्रण की जांच करने के लिए डिज़ाइन की गई एक विस्तृत विधि प्रस्तुत की है। प्रत्येक चर के लिए, युवा स्वस्थ वयस्कों में प्राप्त मानक मूल्य प्रदान किए गए थे। विधि में एक मजबूत बायोमेकेनिकल पृष्ठभूमि है, क्योंकि यह गुरुत्वाकर्षण के केंद्र और दबाव के केंद्र के किनेमेटिक्स की गणना करने के लिए यांत्रिकी के नियमों पर आधारित है। इन दो आभासी बिंदुओं के बीच बातचीत का विश्लेषण इस विधि का एक महत्वपूर्ण बिंदु है, क्योंकि यह स्थिरता और पूरे शरीर की प्रगति की स्थितियों को निर्धारित करता है। क्योंकि हमारे अधिकांश दैनिक मोटर कार्यों (खेल और काम सहित) के प्रदर्शन के लिए सुरक्षित (स्थिर) पूरे शरीर की प्रगति की आवश्यकता होती है, इसलिए स्वस्थ और पैथोलॉजिकल आबादी दोनों में मोटर दक्षता / कमी के अंतर्निहित पोस्टुरो-गतिशील तंत्र में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए विधि अत्यधिक उपयुक्त है। इसलिए मानव आंदोलन विज्ञान, खेल विज्ञान, एर्गोनॉमिक्स और नैदानिक विज्ञान में इसके मजबूत अनुप्रयोग हैं।