Summary

Um teste de tração instrumentado para caracterizar respostas posturais

Published: April 06, 2019
doi:

Summary

Imparidade de reflexos posturais, denominado instabilidade postural, é difícil de quantificar. Avaliação clínica como o teste de tração sofre problemas com confiabilidade e dimensionamento. Aqui, apresentamos uma versão instrumentada do teste de tração para caracterizar objectivamente respostas posturais.

Abstract

Imparidade de reflexos posturais, denominado instabilidade postural, é um défice comum e incapacitante na doença de Parkinson. Para avaliar os reflexos posturais, os médicos normalmente empregam o teste de tração para respostas corretivas de grau para uma perturbação para trás nos ombros. No entanto, o teste de tração é propenso a problemas com a confiabilidade e dimensionamento (Pontuação/4). Aqui, apresentamos uma versão instrumentada do teste de tração para quantificar mais precisamente respostas posturais. Semelhante do ensaio clínico, puxa manualmente é administradas exceto força da tração também é gravada. Deslocamentos do tronco e os pés são capturados por um movimento semi portátil sistema de rastreamento. Dados brutos representam a distância percorrida (em unidades de milímetro), fazendo a análise e a interpretação subsequente intuitiva. O teste de tração instrumentado também detecta variabilities confunde influenciando administração de teste de tração, tais como força de tração, assim, identificar e quantificar o potencial que podem ser contabilizados por técnicas estatísticas. O teste de tração instrumentado poderia ter aplicação em estudos buscando capturar cedo anormalidades nas respostas posturais, controlar a instabilidade postural ao longo do tempo e detectar respostas à terapia.

Introduction

Reflexos posturais agem para manter o equilíbrio e a postura ereta em resposta a perturbações1. Comprometimento dessas respostas posturais em distúrbios como a doença de Parkinson resulta em instabilidade postural, e comumente leva a cai, reduzida confiança ambulante e diminuiu a qualidade de vida2,3,4. Na prática clínica, reflexos posturais são normalmente avaliados com o teste de tração, onde um examinador puxa vigorosamente o paciente para trás nos ombros e visualmente notas a resposta5,6,7, 8. instabilidade postural é geralmente marcada usando o Unified Parkinson doença Rating escala (UPDRS) (0 – normal para 4 – grave), publicada pela sociedade de desordem de movimento internacional5. Este método tem sido amplamente utilizado na avaliação de indivíduos com doença de Parkinson, mas sofre pouca confiabilidade e muito limitado escala (Pontuação/4),6,7,9. Puxe os resultados dos testes muitas vezes não se correlacionam com os pontos de extremidade clínicos importantes tais como cataratas e a classificação por inteiro não tem sensibilidade para detectar alterações posturais bem10,11.

Baseado no laboratório de medidas objetivas para oferecer informações precisas sobre a natureza da resposta de equilíbrio através da quantificação cinética (por exemplo, o centro de pressão), cinemática (por exemplo, mista de deslocamento de goniometria/membro) e neurofisiológicos (por exemplo, músculo pontos de extremidade de recrutamento)12. Esses métodos podem identificar anormalidades antes de instabilidade postural é clinicamente evidente e controlar as alterações ao longo do tempo, incluindo respostas ao tratamento13,14.

Ferramentas para quantificar a instabilidade Postural

Técnicas convencionais de Posturografia dinâmica comumente empregam plataformas móveis. Respostas posturais resultantes são quantificadas usando uma combinação de Posturografia, eletromiografia (EMG) e accelerometry de15,de12,16. No entanto, as respostas de baixo para cima de perturbações de plataforma – que evocam uma resposta como deslizar em um assoalho molhado, são fundamentalmente diferentes das respostas posturais descendente do teste clínico de tração -, que pode ocorrer quando sendo colidido em uma multidão. Emergentes evidência sugerem perturbações tronco produzem diferentes características posturais àqueles de mover as plataformas17,18,19. Nesse sentido, outros tentaram perturbações tronco em laboratório usando técnicas complexas, incluindo motores, polias e pêndulos15,20,21,22. Métodos de medição são muitas vezes caro e inacessível e compreendem de captura de movimento em vídeo que requer espaço dedicado em laboratórios especializados de20,21. Idealmente, um método objetivo para caracterizar as respostas do teste de tração deve ter excelentes propriedades psicométricas, ser fácil de administrar, simples de operar, amplamente acessível e portátil. Isto é importante para facilitar a adoção generalizada da técnica como uma ferramenta de avaliação alternativa para avaliar respostas posturais no âmbito da investigação e, potencialmente, situações clínicas.

O teste de tração instrumentados

O objectivo do presente protocolo é oferecer pesquisadores uma técnica para a avaliação objectiva das respostas posturais para o teste de tração. Um sistema de captura de movimento eletromagnética semi portátil e amplamente disponíveis sustenta a técnica. A perturbação envolve trações manuais que não exigem sistemas mecânicos especializados. Este método tem sensibilidade suficiente para detectar pequenas variações nos tempos de reação posturais e amplitudes de resposta; Portanto, é adequado para capturar potenciais anormalidades Pontuação: do normal até instabilidade postural da classe 1 de acordo com a UPDRS (instabilidade postural com recuperação de equilíbrio não assistidas)5. Esse método também pode ser utilizado para explorar os efeitos da terapia na instabilidade postural. O protocolo descrito aqui é derivado no Tan et al.23.

Protocol

Todos os métodos descritos foram revistos e aprovados pelo Comitê de ética local pesquisa humana na saúde de Melbourne. Consentimento informado foi obtido o participante antes do estudo. 1. instalação de equipamentos Prepare o rastreador de movimento eletromagnética com 3 sensores de movimento em miniatura conforme orientações do fabricante. Antes da coleta de dados, certifique-se de cada sensor é amostrado em um mínimo 250 Hz, o deslocamento é medido em unidades de milí…

Representative Results

Para investigar respostas tronco e passo em uma coorte de jovem, saudável,23, foi utilizado o teste de tração instrumentado (Figura 1). Trinta e cinco ensaios foram apresentados em série, com um estímulo auditivo entregado simultaneamente com cada tração (Figura 2). O estímulo auditivo foi 116 dB (alto) ou 90 dB (normal). O estímulo de alto tem sido demonstrado como suficiente para provocar efeito…

Discussion

Aqui, temos demonstrado o protocolo para a instrumentação do ensaio clínico de tração, tendo um método amplamente utilizado na prática clínica e produzindo uma medida objetiva das respostas posturais além o aspecto importante da administração puxar. Usando o rastreamento de movimento semi portátil, este método oferece um meio de medida que é mais acessível em comparação a técnicas de laboratório convencional28. Usando esse método, pesquisadores podem explorar características d…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Agradecemos sua assistência no protocolo de vídeo Angus Begg (Instituto biônica). Reconhecemos o Dr. Sue Finch (centro de consultoria estatística e Melbourne estatística consultoria plataforma, Universidade de Melbourne) que forneceu suporte estatístico. Este trabalho foi apoiado pelo financiamento através do National Health e Medical Research Council (1066565), a Fundação de Lions vitoriana e programa de apoio de infra-estrutura operacional do governo vitoriano.

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