Summary

Una prueba de extracción instrumentada para caracterizar las respuestas posturales

Published: April 06, 2019
doi:

Summary

Deterioro de los reflejos posturales, como inestabilidad postural, es difícil de cuantificar. Evaluaciones clínicas como la prueba de tirón sufren problemas con fiabilidad y escalamiento. Aquí, presentamos una versión instrumentada de la prueba de extracción para caracterizar objetivamente las respuestas posturales.

Abstract

Deterioro de los reflejos posturales, como inestabilidad postural, es un déficit común e incapacitante de la enfermedad de Parkinson. Para evaluar los reflejos posturales, los médicos emplean típicamente la prueba de tirar respuestas correctivas grado a una perturbación hacia atrás en los hombros. Sin embargo, la prueba de extracción es propensa a problemas de fiabilidad y escalamiento (puntuación/4). Aquí, presentamos una versión instrumentada de la prueba de extracción para cuantificar más exactamente las respuestas posturales. Similar a la prueba clínica, tira manualmente se administra menos fuerza también se registra. Desplazamientos del tronco y pies son capturados por un movimiento semi portátil sistema de seguimiento. Datos representan la distancia recorrida (en unidades de milímetros), haciendo análisis y posterior interpretación intuitiva. La prueba de extracción instrumentada también detecta variabilidades confunde influir en administración examen de pull, como fuerza de tracción, tal modo identificación y cuantificación de potencial que pueden explicarse por técnicas estadísticas. La prueba de extracción instrumentada podría tener aplicación en estudios que buscan capturar tempranas anormalidades en las respuestas posturales, inestabilidad postural la pista con el tiempo y detectar la respuesta a la terapia.

Introduction

Reflejos posturales actúan para mantener el equilibrio y la postura vertical en respuesta a perturbaciones1. Deterioro de estas respuestas posturales en trastornos como la enfermedad de Parkinson resulta en inestabilidad postural, y comúnmente conduce a cae, reducido a poca confianza y disminuye la calidad de vida2,3,4. En la práctica clínica, los reflejos posturales se evalúan típicamente con la prueba de tiro, donde un examinador tira enérgicamente al paciente hacia atrás en los hombros y grados visualmente la respuesta5,6,7, 8. inestabilidad postural generalmente se anotó con la Unified Parkinson enfermedad valorar escala (UPDRS) (0 – normal 4 – severo), según lo publicado por la sociedad de trastornos de movimiento internacional5. Este método se ha utilizado ampliamente en la evaluación de individuos con enfermedad de Parkinson pero sufre poca fiabilidad y escala muy limitada (puntuación/4)6,7,9. Calificaciones de pruebas de tracción a menudo no se correlacionan con puntos finales clínicos importantes como las cataratas y la clasificación basada en entero carece de sensibilidad para detectar cambios postural fino10,11.

Medidas objetivas de laboratorio ofrecen información precisa sobre la naturaleza de la respuesta de equilibrio mediante la cuantificación de cinética (por ejemplo, el centro de presión), cinemática (por ejemplo, conjunto de desplazamiento de la goniometría y extremidades) y neurofisiológicos (p. ej., músculo extremos de reclutamiento)12. Estos métodos pueden identificar anomalías antes de que sea clínicamente evidente inestabilidad postural y seguimiento de los cambios con el tiempo, incluyendo las respuestas al tratamiento13,14.

Herramientas para cuantificar la inestabilidad Postural

Las técnicas convencionales de posturografía dinámica comúnmente emplean plataformas móviles. Las respuestas posturales resultantes se cuantifican usando una combinación de posturografía, electromiografía (EMG) y acelerometría12,15,16. Sin embargo, las respuestas de abajo hacia arriba de las perturbaciones de la plataforma – que evocan una respuesta como deslizarse en un suelo mojado, son fundamentalmente diferentes de las respuestas posturales de arriba hacia abajo de la prueba clínica pull – como puede ocurrir cuando se golpea en una multitud. Emerge evidencia sugiere perturbaciones truncal rendimiento características posturales diferentes a las de mover plataformas17,18,19. En consecuencia, otros han intentado truncal perturbaciones en el laboratorio con técnicas complejas, incluyendo motores, poleas y péndulos15,20,21,22. Métodos de medición son a menudo costosos e inaccesibles y forman parte de captura de movimiento basado en el video que requiere espacio en laboratorios especializados20,21. Idealmente, un método objetivo para caracterizar las respuestas de prueba de extracción debe tener excelentes propiedades psicométricas, ser fácil de administrar, fácil de operar, ampliamente accesible y portátil. Esto es importante para facilitar la adopción generalizada de la técnica como una herramienta de evaluación alternativa para evaluar respuestas posturales dentro de investigación y potencialmente, ajustes clínicos.

La prueba de extracción instrumentada

Este protocolo pretende ofrecer a los investigadores una técnica para la evaluación objetiva de las respuestas posturales a la prueba de extracción. Un sistema de captura de movimiento electromagnética semi portable y ampliamente disponible es la base de la técnica. La perturbación consiste en tira de manual que no requiere sistemas mecánicos especializados. Este método no tiene sensibilidad suficiente para detectar pequeñas diferencias en los tiempos de reacción posturales y las amplitudes de respuesta; por lo tanto, es adecuado para captar potenciales anormalidades desde normal hasta inestabilidad postural grado 1 según la UPDRS (inestabilidad postural con recuperación del equilibrio sin ayuda)5. Este método también puede utilizarse para explorar los efectos del tratamiento en la inestabilidad postural. El protocolo aquí descrito se deriva de en Tan et al23.

Protocol

Todos los métodos descritos fueron revisados y aprobados por el Comité de ética de investigación humano local en salud de Melbourne. Consentimiento informado fue obtenido de los participantes antes del estudio. 1 instalación de equipo Preparar el rastreador de movimiento electromagnético con 3 sensores de movimiento miniatura según las instrucciones del fabricante. Antes de la recogida de datos, asegúrese de cada sensor es muestreada en un mínimo 250 Hz, desplazamiento se mi…

Representative Results

La prueba de extracción instrumentada (figura 1) se utilizó para investigar respuestas tronco y paso en una cohorte jóvenes, saludables23. Treinta y cinco ensayos se presentaron en serie, con un estímulo auditivo entregado simultáneamente con cada extracción (figura 2). El estímulo auditivo era 90 dB (normal) o 116 dB (ruidoso). Se ha demostrado el fuerte estímulo suficiente como para desencadenar …

Discussion

Aquí, hemos demostrado el protocolo para la instrumentación de la prueba de tracción clínica, teniendo un método ampliamente utilizado en la práctica clínica y que rinde una medida objetiva de las respuestas posturales además del aspecto importante de la administración de tirón. Con seguimiento del movimiento semi portátil, este método ofrece un medio de medida que es más accesible en comparación con técnicas de laboratorio convencionales28. Usando este método, los investigadores p…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Damos las gracias por su asistencia en el protocolo de video Angus Begg (Instituto biónica). Reconocemos el Dr. Sue Finch (centro de consultoría estadística y Melbourne plataforma de consultoría estadística, Universidad de Melbourne) que proporciona apoyo estadístico. Este trabajo fue apoyado por el financiamiento a través de la salud nacional y Consejo de investigación médica (1066565), la Fundación leones victoriana y programa del Victorian gobierno de apoyo a infraestructura operacional.

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).
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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).

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