Summary

慢性足首不安定性を有する個人における姿勢制御と下肢筋活性化の評価

Published: September 18, 2020
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Summary

慢性足首不安定性(CAI)を有する個人は、下肢の姿勢制御欠乏および遅れた筋肉活性化を示す。表面筋電図と組み合わせたコンピュータ化された動的姿勢学は、視覚、体性感覚、および前庭システムと筋肉活性化調節の協調に関する洞察を提供し、CAIを有する個人の姿勢安定性を維持する。

Abstract

コンピュータ化された動的姿勢法(CDP)は、静的および動的条件下での姿勢安定性と摂動性を評価するための客観的な技術です。CDP は、圧力の中心と重心の間の相互関係をトレースする反転振り子モデルに基づいています。CDPは、視力、プロプリオセプション、前庭感覚の割合を分析して姿勢の安定性を維持するために使用できます。慢性足首不安定性(CAI)を定義する文字は、持続的な足首の痛み、腫れ、「道を譲る」感覚、および自己申告された障害。CAIを有する個人の姿勢安定性および毛状筋活性化レベルは、側足首靭帯複雑な傷害のために減少した。CAIを持つ個人の姿勢の安定性を探求するためにCDPを使用した研究はほとんどありません。表面筋電図と同期CDPを用いて姿勢安定性と関連筋活性化を調べる研究が欠けている。この CDP プロトコルには、感覚組織テスト (SOT)、モータ制御テスト (MCT)、および適応テスト (ADT) のほか、一方的な姿勢 (米国) と安定性の限界 (LOS) を測定するテストが含まれています。表面筋電図システムはCDPと同期し、測定中に下肢の筋肉活性化に関するデータを収集する。このプロトコルは、視覚、体性感覚、前庭系および関連する筋肉活性化の協調を評価し、姿勢の安定性を維持するための新しいアプローチを提示する。さらに、実際の複雑な環境に対処する際にCAIを持つ個人の神経筋制御に関する新しい洞察を提供します。

Introduction

コンピュータ化された動的姿勢法(CDP)は、静的および動的条件下での姿勢安定性と摂動性を評価するための客観的な技術です。CDP は、圧力中心(COP)と重心(COG)の間の相互関係をトレースする反転振り子モデルに基づいています。COG は重心 (COM) の垂直投影であり、COM はグローバル参照系の全質量に相当する点です。COPは、垂直地盤反力ベクトルのポイント位置である。接地1との接触領域の表面上のすべての圧力の加重平均を表す。姿勢の安定性とは、特定の感覚環境で COM をサポート基盤内で維持する機能です。これは、中枢神経系を眼球感覚系(視力、プロプリオセプション、前庭感覚)と運動指令出力2とを調整する神経筋制御能力を反映している。

姿勢制御の以前の評価方法は、単足姿勢の時間やYバランステストの到達距離など、結果指向であり、感覚システムとモータ制御3との間の協調を客観的に評価するためには使用できない。さらに、いくつかの研究は、実験室の設定4、5、65から動的バランス性能を定量化するポータブルコンピュータ化ウォ4ブルボード使用しました。CDPは、上記の試験方法とは異なり、姿勢安定性維持における視力、プロプリオセプション、及び前庭感覚の割合の分析及び足首や股関節優勢戦略などの運動戦略の割合の評価に適用することができるからである。それは、その精度、信頼性、および有効性8のために、姿勢制御測定7のゴールドスタンダードと見なされてきた。

慢性的な足首不安定性(CAI)は、持続的な足首の痛み、腫れ、および「道を譲る」感じによって特徴付けられる。それは最も一般的なスポーツ傷害の1つである9.CAIは主に外側足首捻挫に由来し、外側足首靭帯複合体の完全性と安定性を破壊する。この支柱、頭筋力、およびタルスの正常な軌道は10、11,11に障害を与える。弱い足首セグメントの欠乏は、CAI12を有する個人における姿勢制御および筋肉活性化の欠乏をもたらす可能性がある。しかし、CDP,3,13を用いてCAIを持つ個人の姿勢安定性を調査3した研究はほとんどない。現在の測定では、感覚分析の観点から、CAIの姿勢制御の欠陥を分析することはほとんどありませんでした。したがって、CAIの感覚組織と姿勢戦略が姿勢の安定性を維持する能力は、さらなる探求を必要とする。

筋肉活動は、姿勢安定性14,15,15の調節に影響を及ぼす神経筋制御の重要な構成要素である。しかし、CDPは、力板を介してCOPとCOGの相互関係のみを監視し、CAIを有する個人における下肢筋の特異的活性化レベルの観察への応用は困難である。現在、CDPと筋電図(EMG)を組み合わせた方法を通じて、CAIを有する個人の姿勢安定性を評価する研究はほとんどありません。

そこで、開発されたプロトコルは、CDPと表面電図システム(sEMG)を組み合わせることにより、姿勢制御と関連する筋肉活動を探求することを目的としています。このプロトコルは、CAIを有する参加者に対して、感覚組織、姿勢制御および関連する筋肉活動を含む神経筋制御を調査するための新しいアプローチを提供する。

Protocol

試験の前に、参加者は実験プロセスに関する情報を受け取った後、インフォームド・コンセントに署名しました。この実験は、上海スポーツ大学の倫理委員会によって承認されました。 1. 機器のセットアップ CDPシステムをオンにし、完全な自己キャリブレーションを行い、計器が100Hzのサンプリング周波数で正常に動作することを確認します。注: 2 つの独立したフォース プ?…

Representative Results

CDP 代表結果感覚組織テストシステムは、周辺信号入力として環境が変化したときに、所定のターゲット領域でCOGを維持する参加者の能力を評価します。平衡スコア(ES)は、姿勢安定性を維持するために感覚系を調整する能力を反映した条件1~6のスコアです(式6)。複合スコア(COMP)は、すべての条件の加重平均スコアです。4、5、6という困?…

Discussion

提示されたプロトコルは、CDPとsEMGを同期させることによって、CAIとの個人における動的姿勢制御および関連する筋肉活動を測定するために使用される。CDPは、COPとCOGの軌跡を追跡し、知覚情報(視覚、体性感覚、前庭感覚)入力と外部環境88、21、2221,22との相互作用に関する洞察を提供する。これは、感覚または運動システ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、中国国家自然科学基金(11572202、11772201、および31700815)の資金援助を認めている。

Materials

NeuroCom Balance Manager SMART EquiTest Natus Medical Incorporated, USA Its major components include: NeuroCom Balance Manager Software Suite, dynamic dual force plate (rotate & translate), moveable visual surround with 15” LCD display (it could provide a real time display of the subject’s center of gravity shown as a cursor during the task) and illumination, overhead support bar with patient harness, computer and other parts.
wireless Myon 320 sEMG system Myon AG The system consists of 16 parallel channels of transmitter signals, receiver, "EMG motion Tools" and "ProEMG" software,computer and other parts.

References

  1. Winter, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait & Posture. 3, 193-214 (1995).
  2. Vanicek, N., King, S. A., Gohil, R., Chetter, I. C., Coughlin, P. A. Computerized dynamic posturography for postural control assessment in patients with intermittent claudication. Journal of Visualized Experiments. (82), e51077 (2013).
  3. Yin, L., Wang, L. Acute Effect of Kinesiology Taping on Postural Stability in Individuals With Unilateral Chronic Ankle Instability. Frontiers in Physiology. 11, 192 (2020).
  4. Fusco, A., et al. Dynamic Balance Evaluation: Reliability and Validity of a Computerized Wobble Board. Journal of Strength and Conditioning Research. 34 (6), 1709-1715 (2020).
  5. Fusco, A., et al. Wobble board balance assessment in subjects with chronic ankle instability. Gait & Posture. 68, 352-356 (2019).
  6. Silva Pde, B., Oliveira, A. S., Mrachacz-Kersting, N., Laessoe, U., Kersting, U. G. Strategies for equilibrium maintenance during single leg standing on a wobble board. Gait & Posture. 44, 149-154 (2016).
  7. Domènech-Vadillo, E., et al. Normative data for static balance testing in healthy individuals using open source computerized posturography. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (1), 41-48 (2019).
  8. Harro, C. C., Garascia, C. Reliability and validity of computerized force platform measures of balance function in healthy older adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 42 (3), 57-66 (2019).
  9. Doherty, C., et al. The incidence and prevalence of ankle sprain injury: a systematic review and meta-analysis of prospective epidemiological studies. Sports Medicine. 44 (1), 123-140 (2014).
  10. Hertel, J. Sensorimotor deficits with ankle sprains and chronic ankle instability. Clinics in Sports Medicine. 27 (3), 353-370 (2008).
  11. Munn, J., Sullivan, S. J., Schneiders, A. G. Evidence of sensorimotor deficits in functional ankle instability: a systematic review with meta-analysis. Journal of Science and Medicine in Sport. 13 (1), 2-12 (2010).
  12. Arnold, B. L., De La Motte, S., Linens, S., Ross, S. E. Ankle instability is associated with balance impairments: a meta-analysis. Medicine & Science in Sports & Exercise. 41 (5), 1048-1062 (2009).
  13. de-la-Torre-Domingo, C., Alguacil-Diego, I. M., Molina-Rueda, F., Lopez-Roman, A., Fernandez-Carnero, J. Effect of kinesiology tape on measurements of balance in subjects with chronic ankle instability: a randomized controlled trial. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (12), 2169-2175 (2015).
  14. Jaber, H., et al. Neuromuscular control of ankle and hip during performance of the star excursion balance test in subjects with and without chronic ankle instability. PLoS One. 13 (8), 0201479 (2018).
  15. Simpson, J. D., Stewart, E. M., Macias, D. M., Chander, H., Knight, A. C. Individuals with chronic ankle instability exhibit dynamic postural stability deficits and altered unilateral landing biomechanics: A systematic review. Phys Ther Sport. 37, 210-219 (2019).
  16. Gribble, P. A., et al. Selection criteria for patients with chronic ankle instability in controlled research: a position statement of the International Ankle Consortium. Br J Sports Medicine. 48 (13), 1014-1018 (2014).
  17. Wrisley, D. M., et al. Learning effects of repetitive administrations of the sensory organization test in healthy young adults. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (8), 1049-1054 (2007).
  18. Tabard-Fougère, A., et al. EMG normalization method based on grade 3 of manual muscle testing: Within- and between-day reliability of normalization tasks and application to gait analysis. Gait & Posture. 60, 6-12 (2018).
  19. Shim, D. B., Song, M. H., Park, H. J. Typical sensory organization test findings and clinical implication in acute vestibular neuritis. Auris Nasus Larynx. 45 (5), 916-921 (2018).
  20. Nam, G. S., Jung, C. M., Kim, J. H., Son, E. J. Relationship of vertigo and postural instability in patients with vestibular schwannoma. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 11 (2), 102-108 (2018).
  21. Faraldo-Garcia, A., Santos-Perez, S., Crujeiras, R., Soto-Varela, A. Postural changes associated with ageing on the sensory organization test and the limits of stability in healthy subjects. Auris Nasus Larynx. 43 (2), 149-154 (2016).
  22. Gofrit, S. G., et al. The association between video-nystagmography and sensory organization test of computerized dynamic posturography in patients with vestibular symptoms. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 276 (12), 3513-3517 (2019).
  23. Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R., Buckley, W. E. The effects of fatigue and chronic ankle instability on dynamic postural control. Journal of Athletic Training. 39 (4), 321-329 (2004).
  24. Gribble, P. A., Hertel, J., Denegar, C. R. Chronic ankle instability and fatigue create proximal joint alterations during performance of the Star Excursion Balance Test. International Journal of Sports Medicine. 28 (3), 236-242 (2007).
  25. Le Clair, K., Riach, C. Postural stability measures: what to measure and for how long. Clinical Biomechanics. 11 (3), 176-178 (1996).
  26. Fusco, A., et al. Y balance test: Are we doing it right. Journal of Science and Medicine in Sport. 23 (2), 194-199 (2020).
  27. Riemann, B., Davies, G. Limb, sex, and anthropometric factors influencing normative data for the Biodex Balance System SD athlete single leg stability test. Athletic Training & Sports Health Care. 5, 224-232 (2013).
  28. Chiari, L., Rocchi, L., Cappello, A. Stabilometric parameters are affected by anthropometry and foot placement. Clinical Biomechanics. 17 (9-10), 666-677 (2002).
  29. Chaudhry, H., Bukiet, B., Ji, Z., Findley, T. Measurement of balance in computer posturography: Comparison of methods–A brief review. Journal of Bodywork and Movement Therapies. 15 (1), 82-91 (2011).
  30. Hertel, J., Braham, R. A., Hale, S. A., Olmsted-Kramer, L. C. Simplifying the Star Excursion Balance Test Analyses of Subjects With and Without Chronic Ankle Instability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 36 (3), (2006).
  31. Gribble, P. A., Hertel, J., Plisky, P. Using the Star Excursion Balance Test to assess dynamic postural-control deficits and outcomes in lower extremity injury: a literature and systematic review. Journal of Athletic Training. 47 (3), 339-357 (2012).

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Cite This Article
Yin, L., Lai, Z., Hu, X., Liu, K., Wang, L. Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability. J. Vis. Exp. (163), e61592, doi:10.3791/61592 (2020).

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