Postural organisering av ganginitiering for biomekanisk analyse ved hjelp av kraftplattformopptak

Ganginitiering (GI), den forbigående fasen mellom ortograd og steady-state bevegelse, er en funksjonell oppgave og et eksperimentelt paradigme som klassisk brukes i litteraturen for å undersøke postural kontroll under en kompleks motorisk oppgave som krever samtidig helkroppsfremdrift og stabilitet¹. Pasienter med nevrologiske tilstander, som Parkinsons sykdom², slag³, progressiv supranukleær parese⁴ og “høyere nivå gangforstyrrelser^“5, er kjent for å ha problemer med å starte gangart, noe som utsetter dem for økt risiko for å falle. Det er derfor viktig for både grunnleggende og kliniske å utvikle konsepter og metoder for å få innsikt i de posturale kontrollmekanismene som er i spill under ganginitiering, for å få vitenskapelig kunnskap og bedre forståelse av patofysiologien til gang- og balanseforstyrrelser og kunne avhjelpe dem gjennom tilstrekkelige inngrep.

Konseptet med biomekanisk organisering av ganginitiering er beskrevet nedenfor, og den klassiske metoden som er utformet for å undersøke denne organisasjonen, er beskrevet i protokolldelen. GI kan deles inn i tre påfølgende faser: “forutseende holdningsjusteringer” (APA) fase som svarer til de dynamiske fenomenene som forekommer i hele kroppen før svinghælen av, “lossing” -fasen (mellom svinghæl-off og tå-off), og “swing” -fasen som slutter på tidspunktet for svingfoten som kommer i kontakt med støtteflaten. Denne klassiske inndelingen av GI-prosessen stammer fra de banebrytende studiene til Belenkii et ^al.6 og andre^7,8, med fokus på koordineringen mellom holdning og bevegelse under frivillig armheving til horisontal i oppreist stilling. I dette paradigmet tilsvarer kroppssegmentene som er direkte involvert i armhevingen den “fokale” kjeden, mens kroppssegmentene som er plassert mellom den proksimale delen av fokalkjeden og støtteflaten tilsvarer den “posturale” kjeden⁹. Disse forfatterne rapporterte at heving av armen ble systematisk innledet av dynamiske og elektromyografiske fenomener i posturalkjeden, som de kalte “forutseende holdningsjusteringer”. For GI anses swing heel-off (eller swing toe-off, avhengig av forfatterne) som begynnelsen av gangbevegelsen¹⁰. Følgelig tilsvarer de dynamiske fenomenene som oppstår før dette øyeblikket APA, og svinglemmen anses å være en komponent i fokalkjeden¹¹. Denne uttalelsen er i samsvar med den klassiske oppfatningen av bevegelsesbiomekanisk organisasjon, ifølge hvilken enhver motorisk handling må involvere en fokal og en postural komponent^12,13.

Fra et biomekanisk synspunkt manifesterer APA assosiert med GI som en bakover og mediolateral (svingben sideorientert) forskyvning av trykksenteret, som virker for å drive tyngdepunktet i motsatt retning – fremover og mot holdningsbensiden. Jo større det forutseende bakoversenteret for trykkforskyvning er, desto høyere er motorens ytelse når det gjelder tyngdepunktet fremover ved fotkontakt^10,14. I tillegg, ved å drive tyngdepunktet mot holdningsbensiden, bidrar APA til å opprettholde middelmådig stabilitet under svingfasen av GI 1,15,16,17. Den nåværende litteraturen understreker at endring i denne forventede kontrollen av stabilitet er en viktig kilde til fall hos eldre¹. Stabilitet under GI er kvantifisert i litteraturen med en tilpasning av “stabilitetsmarginen”¹⁸, en mengde som tar hensyn til både hastigheten og posisjonen til tyngdepunktet innenfor støttebasen. I tillegg til utviklingen av APA, har fallet av tyngdepunktet under svingfasen av GI under påvirkning av tyngdekraften blitt rapportert å bli aktivt bremset av triceps surae av holdningsbenet. Denne aktive bremsingen muliggjør stabilitetsvedlikehold etter fotkontakt, noe som gir en jevn fotlanding på støtteflaten⁴.

Målet med dette papiret er å gi forskere, klinikere og høyere utdanningsstudenter informasjon om materialet og metoden utviklet i vårt laboratorium for å undersøke postural organisering av GI via en biomekanisk tilnærming. Denne “globale” metoden (som også kan assimileres til en “kinetisk” metode av årsakene beskrevet nedenfor) ble initiert av Brenière og samarbeidspartnere^10,19. Den er basert på mekanikkens direkte prinsipp for å beregne både akselerasjonen av tyngdepunktet, samt de øyeblikkelige posisjonene til trykksenteret. Hvert av disse punktene er et globalt uttrykk som er spesifikt for bevegelsen.

Den ene er det øyeblikkelige uttrykket for bevegelsene til alle kroppssegmenter relatert til formålet med bevegelsen (tyngdepunktet; f.eks. Progresjonshastigheten til kroppen under GI); den andre (pressens sentrum) er uttrykk for støttebetingelsene som er nødvendige for å nå dette målet. De øyeblikkelige posisjonene til disse to punktene gjenspeiler de posturodynamiske forholdene som skal tilfredsstilles for ganginitiering. Kraftplattformen er det riktige instrumentet for denne modellen fordi den tillater direkte måling av de ytre kreftene og øyeblikkene som virker på støtteflaten under bevegelse. Det tillater også utførelse av naturlige bevegelser og krever ingen spesiell forberedelse.

Mange faktorer er kjent for å påvirke den posturale organisasjonen av GI, inkludert biomekaniske, (neuro) fysiologiske, psykologiske, miljømessige og kognitive faktorer ^1,20. Dette papiret fokuserer på påvirkning av to faktorer – hastighet av GI og tidspress – og gir typiske verdier oppnådd hos friske unge voksne.