姿勢反応を特徴付けるインストルメント化されたプル テスト
Summary
姿勢の不安定性と呼ばれる、姿勢反射障害を定量化することは困難です。引張り試験など臨床評価信頼性とスケーリングの問題に苦しみます。客観的に姿勢反応を特徴付けるプル テストのインストルメント化されたバージョンを紹介します。
Abstract
姿勢の不安定性と呼ばれる、姿勢反射の障害はパーキンソンの病気で共通、無効にする赤字です。姿勢反射を評価するために、臨床医は通常グレード是正の肩後方の摂動応答に引張り試験を採用しています。しかし、引っ張りテストは信頼性と (スコア/4) をスケーリングの問題に傾向があります。姿勢反応をより正確に定量化するプル テストのインストルメント化されたバージョンを紹介します。臨床テストに似ているプルは、吸引力も記録されている場合を除き手動で管理されます。トランクと足の変位は、セミ ・ ポータブル モーショントラッ キング システムによってキャプチャされます。Raw データは、直感的なそれに続く解釈と分析を作る (ミリ単位) で移動した距離を表します。インストルメント化されたプル テストでは、統計的手法によって考慮することができます力を引っ張ることにより識別し、定量化の可能性などの影響を及ぼすプル テスト管理が混同する変動も検出します。インストルメント化された引張り試験研究姿勢反応の初期の異常をキャプチャ、時間をかけて、姿勢の不安定性を追跡および療法への応答を検出しようにアプリケーションがある可能性があります。
Introduction
姿勢反射は、バランスと摂動1への応答で直立姿勢を維持するために動作します。パーキンソン病などの疾患でこれらの姿勢反応の障害の結果、姿勢が不安定で、一般的につながる滝、歩いて自信を削減し生活の質2,3、4に減少します。臨床実習では姿勢反射が引張り試験、審査官が活発患者を肩で後方に引っ張るし、視覚的に応答5,6,7,の等級で評価、通常8. 姿勢の不安定性のスコアは通常国際運動障害学会5公開として統合パーキンソン病評価スケール (UPDRS) (0 – 4 ノーマル – 深刻な) を使用しています。このメソッドは、パーキンソン病を持つ個人の評価で広く使用されていますが、貧しい人々 の信頼性と非常に限られたスケーリング (スコア/4)6,7,9苦しみます。プルのテストの点数は多くの場合滝など重要な臨床的エンドポイントとは相関して整数ベースのレーティングは細かな姿勢10,11を検出する感度を欠いています。
性質についてバランス運動の定量化による応答の正確な情報 (例えば、圧力の中心) を提供する実験室ベースの客観的尺度運動 (例えば、共同角度測定も/下肢変位) と神経生理学的 (例えば、筋肉募集) エンドポイント12。これらのメソッドは、姿勢の不安定性が臨床的に明白である前に、異常を識別し、治療13,14への対応など、時間をかけて変更を追跡可能性があります。
姿勢の不安定性を定量化するためのツール
動的 posturography の従来技術はよく移動プラットフォームを採用しています。結果姿勢反応は加速度計、筋電図 (EMG) posturography12,15,16の組み合わせを使用して量を示されます。ただし、濡れた床で滑りのような応答を換起するプラットフォームの摂動 – のボトムアップの応答は、群衆の中にぶつかったされて場合に発生する可能性があります、臨床プル テスト – トップダウン姿勢応答から根本的に異なる。体幹の摂動をもたらすプラットフォーム17,18,19の移動のものと異なる姿勢特性出現の証拠を示唆しています。したがって、他の人は振り子15,20,21,22プーリー、モーターなどを含む複雑な技術を使用して研究室で体幹の摂動を試みました。測定方法は高価で、アクセスが多いし、専門の研究所20,21に専用スペースを必要とするビデオ ベースのモーション キャプチャの構成します。理想的には、客観的にプル テスト応答を特徴づける方法は優れた心理特性、管理、操作が簡単な広くアクセス可能とポータブルやすいはずです。これは、研究の中で、潜在的に、姿勢反応を評価するために臨床設定の代替評価ツールとして技術の広範な採用を促進する重要です。
インストルメント化された引張り試験
このプロトコルの目的は、引張り試験姿勢反応の客観的評価手法研究者を提供することです。セミ ・ ポータブルと広く利用可能な電磁モーション キャプチャ システムを支える技術。摂動には、特殊な機械を必要としない手動プルが含まれます。このメソッドは姿勢反応時間と応答振幅; のわずかな違いを検出する十分な感度したがって、それは潜在的な異常通常 UPDRS (自力でバランス回復姿勢不安定)5によるとグレード 1 姿勢の不安定性から評価をキャプチャに適しています。このメソッドは、姿勢の不安定性の療法の効果を探索する利用されるかもしれない。ここで説明されているプロトコルは、タンら23ことから派生しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここでは、広く臨床で使用されているプル管理の重要な側面に加えて姿勢反応の客観的測定を降伏法を取って臨床引張り試験のインストルメンテーションのためのプロトコルを説明してきました。セミ ・ ポータブル モーショントラッ キングを使用すると、このメソッドが従来研究室技術28に比べて使いやすく測定の手段を提供しています。このメソッドを使用して、研究?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
アンガス Begg (バイオニクス研究所) は、ビデオ プロトコルの彼の援助を感謝いたします。我々 は、統計のサポートを提供した博士スー フィンチ (統計コンサルティング センター、メルボルン統計コンサルティング プラットフォーム、メルボルン大学) を認めます。この作品は、国民の健康と医学研究評議会 (1066565)、ビクトリア朝のライオンズ財団とのビクトリア州政府の運用インフラストラクチャ サポート プログラムを介して資金によって支えられました。
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
- Shemmell, J. Interactions between stretch and startle reflexes produce task-appropriate rapid postural reactions. Frontiers in Integrative Neuroscience. 9, (2015).
- Kerr, G. K., et al. Predictors of future falls in Parkinson disease. Neurology. 75 (2), 116-124 (2010).
- 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).
- 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).
- Fahn, S. . Recent Developments in Parkinson’s Disease. , 153-163 (1987).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Thevathasan, W., et al. Pedunculopontine nucleus deep brain stimulation in Parkinson’s disease: A clinical review. Movement Disorders. 33 (1), 10-20 (2018).
- 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).
- McVey, M. A., et al. Early biomechanical markers of postural instability in Parkinson’s disease. Gait and Posture. 30 (4), 538-542 (2009).
- Mancini, M., et al. Trunk accelerometry reveals postural instability in untreated Parkinson’s disease. Parkinsonism & Related Disorders. 17 (7), 557-562 (2011).
- Nonnekes, J., et al. Are postural responses to backward and forward perturbations processed by different neural circuits?. Neurociência. 245, 109-120 (2013).
- 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).
- 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).
- Graus, S., Govender, S., Colebatch, J. G. A postural reflex evoked by brief axial accelerations. Experimental Brain Research. 228 (1), 73-85 (2013).
- Govender, S., Dennis, D. L., Colebatch, J. G. Axially evoked postural reflexes: influence of task. Experimental Brain Research. 233, 215-228 (2015).
- 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).
- Di Giulio, I., et al. Maintaining balance against force perturbations: impaired mechanisms unresponsive to levodopa in Parkinson’s disease. Journal of Neurophysiology. , (2016).
- 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).
- Tan, J. L., et al. Neurophysiological analysis of the clinical pull test. Journal of Neurophysiology. , (2018).
- McVey, M. A., et al. The effect of moderate Parkinson’s disease on compensatory backwards stepping. Gait and Posture. 38 (4), 800-805 (2013).
- Valls-Sole, J., et al. Reaction time and acoustic startle in normal human subjects. Neuroscience Letters. 195 (2), 97-100 (1995).
- 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).
- Nanhoe-Mahabier, W., et al. First trial reactions and habituation rates over successive balance perturbations in Parkinson’s disease. Neurociência. 217, 123-129 (2012).
- 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).
- De Luca, C. J. The use of surface electromyography in biomechanics. Journal of Applied Biomechanics. 13 (2), 135-163 (1997).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Haubenberger, D., et al. Transducer-based evaluation of tremor. Movement Disorders. 31 (9), 1327-1336 (2016).
- 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).
- Adkin, A. L., Carpenter, M. G. New insights on emotional contributions to human postural control. Frontiers in Neurology. 9, 789 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
