Summary

Een Test van de geïnstrumenteerde Pull te karakteriseren posturale reacties

Published: April 06, 2019
doi:

Summary

Bijzondere waardevermindering van posturale reflexen, genoemd posturale instabiliteit, is moeilijk te kwantificeren. Klinische evaluaties zoals de pull-test lijden problemen met betrouwbaarheid en schalen. Hier presenteren we een geïnstrumenteerde versie van de test van de trek te karakteriseren objectief posturale reacties.

Abstract

Bijzondere waardevermindering van posturale reflexen, genoemd posturale instabiliteit, is een gemeenschappelijke en onbruikbaar makende tekort in ziekte Parkinson’s. Om te beoordelen posturale reflexen, clinici gebruiken meestal de test van de trek naar rang corrigerende reacties op een neerwaarts perturbation op de schouders. De pull-test is echter gevoelig voor problemen met betrouwbaarheid en schalen (score/4). Hier presenteren we een geïnstrumenteerde versie van de test van de trek te kwantificeren nauwkeuriger posturale reacties. Verwant aan de klinische proef, worden trekt handmatig beheerd, met uitzondering van pull force ook is vastgelegd. Verplaatsingen van de romp en de voeten zijn gevangen genomen door een semi-draagbare motion tracking systeem. Ruwe gegevens vertegenwoordigen afgelegde (in millimeter eenheden), intuïtieve maken van latere interpretatie en analyse. De geïnstrumenteerde pull test detecteert ook variabiliteiten beïnvloeden pull test beheer, zoals de trek kracht, daardoor identificeren en kwantificeren van potentieel kunstdiscours dat kunnen worden verklaard door statistische technieken. De geïnstrumenteerde pull-test wellicht toepassing in studies willen vangen vroege afwijkingen in posturale reacties, posturale instabiliteit na verloop van tijd te houden en detecteren van reacties op therapie.

Introduction

Posturale reflexen handelen te handhaven evenwicht en rechtop houding in reactie op de verstoringen1. Bijzondere waardevermindering van deze posturale reacties in wanorde zoals de ziekte van Parkinson leidt tot posturale instabiliteit, en vaak leidt tot valt, verminderd vertrouwen van wandelen en verminderde levenskwaliteit2,3,4. In de klinische praktijk, posturale reflexen worden doorgaans beoordeeld met de test van de Trek, waar een examinator stevig trekt de patiënt achteruit op de schouders en visueel rangen de reactie5,6,7, 8. posturale instabiliteit is meestal scoorde met behulp van de Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS) (0 – normale tot en met 4 – ernstige), zoals gepubliceerd door de International Movement Disorder Society-5. Deze methode is gebruikt uitgebreid in de beoordeling van personen met de ziekte van Parkinson, maar lijden onder een geringe betrouwbaarheid en zeer beperkte schaal (score/4)6,7,9. Pull testscores vaak niet correleren met belangrijke klinische eindpunten zoals falls en de integer gebaseerde rating mist gevoeligheid voor het detecteren van fijne posturale wijzigingen10,11.

Laboratorium gebaseerde objectieve maatregelen bieden nauwkeurige gegevens over de aard van evenwicht reactie door het kwantificeren van de kinetische (bijvoorbeeld het midden van druk), kinematische (bijvoorbeeld gezamenlijke goniometer/ledemaat verplaatsing) en neurofysiologische (bijvoorbeeld spier 12van de eindpunten van aanwerving). Deze methoden kunnen afwijkingen te identificeren voordat posturale instabiliteit klinisch duidelijk is en bijgehouden wijzigingen na verloop van tijd, met inbegrip van de reacties op de behandeling13,14.

Hulpprogramma’s voor het kwantificeren van posturale instabiliteit

Conventionele technieken van dynamische posturography vaak in dienst bewegende platformen. Resulterende posturale reacties worden gekwantificeerd aan de hand van een combinatie van posturography, elektromyografie (EMG) en accelerometry12,15,16. De reacties van onderop van verstoringen van de platform – die een reactie roepen als het uitglijden op een natte vloer, zijn echter fundamenteel verschilt van de topdown posturale reacties van de klinische pull test – zoals kan optreden wanneer in een menigte wordt gestoten. Opkomende bewijs suggereert truncal verstoringen opbrengst verschillende posturale kenmerken die van bewegende platformen17,18,19. Dienovereenkomstig, anderen hebben geprobeerd truncal verstoringen in het laboratorium gebruik van complexe technieken zoals motoren, katrollen en slingers15,20,21,22. Meetmethodes zijn vaak duur en ontoegankelijk en bestaan uit videogebaseerd motie-vangst waarvoor speciale ruimte in gespecialiseerde laboratoria20,21. Idealiter moet een objectieve methode voor het karakteriseren van pull test reacties uitstekende psychometrische eigenschappen, gemakkelijk te beheren, eenvoudig te bedienen, algemeen toegankelijk en draagbaar. Dit is belangrijk om wijdverspreide goedkeuring van de techniek als een alternatieve evaluatie-instrument te beoordelen van posturale reacties binnen onderzoek en potentieel, klinische instellingen.

De geïnstrumenteerde Pull-Test

Het doel van dit protocol is te bieden onderzoekers een techniek voor de objectieve beoordeling van posturale reacties op de test van de trek. Een semi-draagbare en wijd-beschikbaar elektromagnetische vangen bewegingssysteem ten grondslag ligt aan de techniek. De perturbation omvat handmatige trekt die geen gespecialiseerde mechanische systemen vereisen. Deze methode heeft voldoende gevoeligheid voor het detecteren van kleine verschillen in posturale reactietijden en antwoord amplitudes; het is daarom geschikt voor het vastleggen van de mogelijke afwijkingen gewaardeerd van normaal tot rang 1 posturale instabiliteit volgens de UPDRS (posturale instabiliteit met zonder hulp balans herstel)5. Deze methode kan ook worden gebruikt voor het verkennen van de effecten van therapie op posturale instabiliteit. Het protocol hier beschreven is afgeleid van die van Tan et al.23.

Protocol

Alle beschreven methoden werden gecontroleerd en goedgekeurd door de ethische commissie van de lokale menselijke onderzoek op Melbourne gezondheid. Geïnformeerde toestemming was verkregen van de deelnemer voorafgaand aan de studie. 1. apparatuur installatie Bereid de elektromagnetische beweging tracker met 3 miniatuur bewegingssensoren volgens de richtlijnen van de fabrikant. Voorafgaand aan het verzamelen van gegevens, zorgen voor elke sensor is bemonsterd met een minimale 250 Hz, …

Representative Results

De geïnstrumenteerde pull-test (Figuur 1) werd gebruikt voor het onderzoeken van de reacties van de romp en stap in een jonge, gezonde cohort23. Vijfendertig proeven werden serieel, gepresenteerd met een auditieve stimulus geleverd gelijktijdig met elke pull (Figuur 2). De auditieve prikkel was 90 dB (normaal) of 116 dB (luid). De luide stimulus is aangetoond als voldoende om te activeren StartReact effec…

Discussion

Hier, laten we het protocol voor instrumentatie van de klinische pull-test, nemen een methode wijd gebruikt in de klinische praktijk en de opbrengst van een objectieve meting van posturale reacties naast het belangrijke aspect van de pull-administratie. Met behulp van semi-draagbare volgen van beweging, biedt deze methode een middel van meting die meer toegankelijk is in vergelijking met conventionele laboratorium technieken28. Met behulp van deze methode, kunnen onderzoekers verkennen kenmerken v…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken Angus Begg (het Instituut Bionics) voor zijn hulp in het video-protocol. Wij erkennen de Dr. Sue Finch (statistische Consulting centrum en Melbourne statistische Consulting Platform, Universiteit van Melbourne) die statistische ondersteuning. Dit werk werd gesteund door de financiering door de nationale gezondheid en Medical Research Council (1066565), de Victoriaanse Lions stichting en de Victoriaanse regering van operationele infrastructuur Support Program.

Materials

Analog to Digital Convertor & Software CED Micro 1401-3 Any suitable digital acquisition system can be used
Load Cell Omegadyne LCM201-100N
MATLAB Software MathWorks Inc. NA Any data science platform can be used
Motion Sensor Ascension 6DOF, type-800
Motion Tracker Ascension  3D Guidance trakSTAR Mid-range transmitter
S&F Technical Harness and Belt Lowepro LP36282

Referências

  1. Shemmell, J. Interactions between stretch and startle reflexes produce task-appropriate rapid postural reactions. Frontiers in Integrative Neuroscience. 9, (2015).
  2. Kerr, G. K., et al. Predictors of future falls in Parkinson disease. Neurology. 75 (2), 116-124 (2010).
  3. Latt, M. D., Lord, S. R., Morris, J. G. L., Fung, V. S. C. Clinical and physiological assessments for elucidating falls risk in Parkinson’s disease. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society. 24 (9), 1280-1289 (2009).
  4. Foreman, K. B., Addison, O., Kim, H. S., Dibble, L. E. Testing balance and fall risk in persons with Parkinson disease, an argument for ecologically valid testing. Parkinsonism & Related Disorders. 17 (3), 166-171 (2011).
  5. Fahn, S. . Recent Developments in Parkinson’s Disease. , 153-163 (1987).
  6. Hunt, A. L., Sethi, K. D. The pull test: a history. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society. 21 (7), 894-899 (2006).
  7. Visser, M., et al. Clinical tests for the evaluation of postural instability in patients with parkinson’s disease. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (11), 1669-1674 (2003).
  8. Jacobs, J. V., Horak, F. B., Van Tran, K., Nutt, J. G. An alternative clinical postural stability test for patients with Parkinson’s disease. Journal of Neurology. 253 (11), 1404-1413 (2006).
  9. Nonnekes, J., Goselink, R., Weerdesteyn, V., Bloem, B. R. The retropulsion test: a good evaluation of postural instability in Parkinson’s disease?. Journal of Parkinson’s Disease. 5 (1), 43-47 (2015).
  10. Bloem, B. R., Beckley, D. J., van Hilten, B. J., Roos, R. A. C. Clinimetrics of postural instability in Parkinson’s disease. Journal of Neurology. 245 (10), 669-673 (1998).
  11. Thevathasan, W., et al. Pedunculopontine nucleus deep brain stimulation in Parkinson’s disease: A clinical review. Movement Disorders. 33 (1), 10-20 (2018).
  12. Visser, J. E., Carpenter, M. G., van der Kooij, H., Bloem, B. R. The clinical utility of posturography. Clinical Neurophysiology. 119 (11), 2424-2436 (2008).
  13. McVey, M. A., et al. Early biomechanical markers of postural instability in Parkinson’s disease. Gait and Posture. 30 (4), 538-542 (2009).
  14. Mancini, M., et al. Trunk accelerometry reveals postural instability in untreated Parkinson’s disease. Parkinsonism & Related Disorders. 17 (7), 557-562 (2011).
  15. Nonnekes, J., et al. Are postural responses to backward and forward perturbations processed by different neural circuits?. Neurociência. 245, 109-120 (2013).
  16. Horak, F. B., Dimitrova, D., Nutt, J. G. Direction-specific postural instability in subjects with Parkinson’s disease. Experimental Neurology. 193 (2), 504-521 (2005).
  17. Colebatch, J. G., Govender, S., Dennis, D. L. Postural responses to anterior and posterior perturbations applied to the upper trunk of standing human subjects. Experimental Brain Research. 234, 367-376 (2016).
  18. Graus, S., Govender, S., Colebatch, J. G. A postural reflex evoked by brief axial accelerations. Experimental Brain Research. 228 (1), 73-85 (2013).
  19. Govender, S., Dennis, D. L., Colebatch, J. G. Axially evoked postural reflexes: influence of task. Experimental Brain Research. 233, 215-228 (2015).
  20. Smith, B. A., Carlson-Kuhta, P., Horak, F. B. Consistency in Administration and Response for the Backward Push and Release Test: A Clinical Assessment of Postural Responses: Consistency of Push and Release Test. Physiotherapy Research International. 21 (1), 36-46 (2016).
  21. Di Giulio, I., et al. Maintaining balance against force perturbations: impaired mechanisms unresponsive to levodopa in Parkinson’s disease. Journal of Neurophysiology. , (2016).
  22. Nonnekes, J., de Kam, D., Geurts, A. C. H., Weerdesteyn, V., Bloem, B. R. Unraveling the mechanisms underlying postural instability in Parkinson’s disease using dynamic posturography. Expert Review of Neurotherapeutics. 13 (12), 1303-1308 (2013).
  23. Tan, J. L., et al. Neurophysiological analysis of the clinical pull test. Journal of Neurophysiology. , (2018).
  24. McVey, M. A., et al. The effect of moderate Parkinson’s disease on compensatory backwards stepping. Gait and Posture. 38 (4), 800-805 (2013).
  25. Valls-Sole, J., et al. Reaction time and acoustic startle in normal human subjects. Neuroscience Letters. 195 (2), 97-100 (1995).
  26. Carlsen, A. N., Maslovat, D., Lam, M. Y., Chua, R., Franks, I. M. Considerations for the use of a startling acoustic stimulus in studies of motor preparation in humans. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 35 (3), 366-376 (2011).
  27. Nanhoe-Mahabier, W., et al. First trial reactions and habituation rates over successive balance perturbations in Parkinson’s disease. Neurociência. 217, 123-129 (2012).
  28. Aminian, K., Najafi, B. Capturing human motion using body-fixed sensors: outdoor measurement and clinical applications. Computer animation and virtual worlds. 15 (2), 79-94 (2004).
  29. De Luca, C. J. The use of surface electromyography in biomechanics. Journal of Applied Biomechanics. 13 (2), 135-163 (1997).
  30. Horak, F. B., Nashner, L. M. Central programming of postural movements: adaptation to altered support-surface configurations. Journal of Neurophysiology. 55 (6), 1369-1381 (1986).
  31. Saito, H., Yamanaka, M., Kasahara, S., Fukushima, J. Relationship between improvements in motor performance and changes in anticipatory postural adjustments during whole-body reaching training. Human Movement Science. 37, 69-86 (2014).
  32. Kam, D. D., et al. Dopaminergic medication does not improve stepping responses following backward and forward balance perturbations in patients with Parkinson’s disease. Journal of Neurology. 261 (12), 2330-2337 (2014).
  33. Peterson, D. S., Horak, F. B. The Effect of Levodopa on Improvements in Protective Stepping in People With Parkinson’s Disease. Neurorehabilitation and Neural Repair. 30 (10), 931-940 (2016).
  34. Haubenberger, D., et al. Transducer-based evaluation of tremor. Movement Disorders. 31 (9), 1327-1336 (2016).
  35. Elble, R., et al. Task force report: scales for screening and evaluating tremor: critique and recommendations. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society. 28 (13), 1793-1800 (2013).
  36. Adkin, A. L., Carpenter, M. G. New insights on emotional contributions to human postural control. Frontiers in Neurology. 9, 789 (2018).
  37. Huffman, J. L., Horslen, B., Carpenter, M., Adkin, A. L. Does increased postural threat lead to more conscious control of posture?. Gait and Posture. 30 (4), 528-532 (2009).
  38. Valls-Sole, J., Rothwell, J. C., Goulart, F., Cossu, G., Munoz, E. Patterned ballistic movements triggered by a startle in healthy humans. The Journal of Physiology. 516 (Pt 3), 931-938 (1999).
  39. Campbell, A. D., Squair, J. W., Chua, R., Inglis, J. T., Carpenter, M. G. First trial and StartReact effects induced by balance perturbations to upright stance. Journal of Neurophysiology. 110 (9), 2236-2245 (2013).
  40. Oude Nijhuis, L. B., Allum, J. H. J., Valls-Solé, J., Overeem, S., Bloem, B. R. First trial postural reactions to unexpected balance disturbances: a comparison with the acoustic startle reaction. Journal of Neurophysiology. 104 (5), 2704-2712 (2010).
check_url/pt/59309?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Tan, J., Thevathasan, W., McGinley, J., Brown, P., Perera, T. An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses. J. Vis. Exp. (146), e59309, doi:10.3791/59309 (2019).

View Video