Posturale organisatie van loopinitiatie voor biomechanische analyse met behulp van force platform opnames

Loopinitiatie (GI), de voorbijgaande fase tussen orthogradehouding en steady-state voortbeweging, is een functionele taak en een experimenteel paradigma dat klassiek in de literatuur wordt gebruikt om houdingscontrole te onderzoeken tijdens een complexe motorische taak die gelijktijdige voortstuwing en stabiliteit van het hele lichaam vereist¹. Van patiënten met neurologische aandoeningen, zoals de ziekte van Parkinson², beroerte³, progressieve supranucleaire^{parese 4} en “loopstoornissen op een hoger niveau”⁵, is bekend dat ze moeite hebben met het initiëren van looppatroon, waardoor ze worden blootgesteld aan een verhoogd risico op vallen. Het is daarom belangrijk voor zowel de basis- als de klinische wetenschappen om concepten en methoden te ontwikkelen om inzicht te krijgen in de houdingscontrolemechanismen die spelen tijdens het lopen, om wetenschappelijke kennis en een beter begrip van de pathofysiologie van loop- en evenwichtsstoornissen te verwerven en deze te kunnen verhelpen door adequate interventies.

Het concept van biomechanische organisatie van loopinitiatie wordt hieronder beschreven en de klassieke methode die is ontworpen om deze organisatie te onderzoeken, wordt gedetailleerd beschreven in de protocolsectie. GI kan worden onderverdeeld in drie opeenvolgende fasen: de fase “anticiperende houdingsaanpassingen” (APA) die overeenkomt met de dynamische verschijnselen die zich in het hele lichaam voordoen vóór de swing heel-off, de “losfase” (tussen swing heel-off en toe-off) en de “swing” -fase die eindigt op het moment dat de swingvoet contact maakt met het ondersteuningsoppervlak. Deze klassieke onderverdeling van het GI-proces komt voort uit de baanbrekende studies van Belenkii et ^al.6 en anderen ^7,8, gericht op de coördinatie tussen houding en beweging tijdens vrijwillige armverhoging naar horizontaal in de rechtopstaande houding. In dit paradigma komen de lichaamssegmenten die direct betrokken zijn bij het opheffen van de arm overeen met de “focale” keten, terwijl de lichaamssegmenten die worden tussengebracht tussen het proximale deel van de focale keten en het ondersteuningsoppervlak overeenkomen met de “posturale” keten⁹. Deze auteurs meldden dat het opheffen van de arm systematisch werd voorafgegaan door dynamische en elektromyografische verschijnselen in de houdingsketen, die ze “anticiperende houdingsaanpassingen” noemden. Voor GI wordt swing heel-off (of swing toe-off, afhankelijk van de auteurs) beschouwd als het begin van loopbeweging¹⁰. Bijgevolg komen de dynamische verschijnselen die vóór dit moment optreden overeen met APA en wordt de swing limb beschouwd als een onderdeel van de focale keten¹¹. Deze verklaring is in overeenstemming met de klassieke opvatting van beweging biomechanische organisatie, volgens welke elke motorische handeling een focale en een posturale component^12,13 moet omvatten.

Vanuit biomechanisch oogpunt manifesteert APA geassocieerd met GI zich als een achterwaartse en middelmatige (zijwaarts georiënteerde) verplaatsing van het drukmiddelpunt, die werkt om het zwaartepunt in de tegenovergestelde richting voort te stuwen – vooruit en naar de kant van het standbeen. Hoe groter het anticiperende achterwaartse centrum van drukverplaatsing, hoe hoger de motorprestaties in termen van het voorwaartse zwaartepuntsnelheid bij voetcontact^10,14. Bovendien draagt APA, door het zwaartepunt naar de kant van het standbeen te stuwen, bij aan het behoud van middelmatige stabiliteit tijdens de swingfase van GI 1,15,16,17. De huidige literatuur benadrukt dat verandering in deze anticiperende controle van stabiliteit een belangrijke bron van vallen is bij ouderen¹. Stabiliteit tijdens GI is in de literatuur gekwantificeerd met een aanpassing van de “stabiliteitsmarge”¹⁸, een grootheid die rekening houdt met zowel de snelheid als de positie van het zwaartepunt binnen de basis van de steun. Naast de ontwikkeling van APA, is gemeld dat de val van het zwaartepunt tijdens de swingfase van GI onder invloed van de zwaartekracht actief wordt geremd door de triceps surae van het standbeen. Dit actieve remmen vergemakkelijkt het stabiliteitsbehoud na voetcontact, waardoor een soepele voetlanding op het steunoppervlak^{mogelijk is 4}.

Het doel van dit artikel is om wetenschappers, clinici en studenten in het hoger onderwijs informatie te geven over het materiaal en de methode die in ons laboratorium zijn ontwikkeld om de houdingsorganisatie van GI via een biomechanische benadering te onderzoeken. Deze “globale” methode (die om de hieronder beschreven redenen ook kan worden gelijkgesteld met een “kinetische” methode) werd geïnitieerd door Brenière en medewerkers^10,19. Het is gebaseerd op het directe principe van de mechanica om zowel de versnelling van het zwaartepunt als de momentane posities van het drukmiddelpunt te berekenen. Elk van deze punten is een globale uitdrukking die specifiek is voor de beweging.

Een daarvan is de onmiddellijke expressie van de bewegingen van alle lichaamssegmenten die verband houden met het doel van de beweging (het zwaartepunt; bijvoorbeeld de progressiesnelheid van het lichaam tijdens GI); de andere (het centrum van de druk) is de uitdrukking van de ondersteunende voorwaarden die nodig zijn om dit doel te bereiken. De momentane posities van deze twee punten weerspiegelen de posturodynamische omstandigheden waaraan moet worden voldaan voor loopinitiatie. Het krachtplatform is het geschikte instrument voor dit model omdat het de directe meting van de externe krachten en momenten die tijdens beweging op het ondersteunende oppervlak werken, mogelijk maakt. Het maakt ook de uitvoering van natuurlijke bewegingen mogelijk en vereist geen speciale voorbereiding.

Van veel factoren is bekend dat ze de houdingsorganisatie van GI beïnvloeden, waaronder biomechanische, (neuro)fysiologische, psychologische, omgevings- en cognitieve factoren ^1,20. Dit artikel richt zich op de invloed van twee factoren – snelheid van GI en temporele druk – en biedt typische waarden verkregen bij gezonde jonge volwassenen.