Summary

Оценка постурального контроля и активации мышц нижних конечностей у лиц с хронической нестабильностью лодыжки

Published: September 18, 2020
doi:

Summary

Лица с хронической нестабильностью лодыжки (CAI) проявляют дефицит постурального контроля и задержку мышечной активации нижних конечностей. Компьютеризированная динамическая постурография в сочетании с поверхностной электромиографией дает представление о координации зрительных, соматосензорных и вестибулярной систем с регуляцией активации мышц для поддержания постуральной стабильности у людей с CAI.

Abstract

Компьютеризированная динамическая постурография (CDP) является объективным методом оценки постуральной стабильности в статических и динамических условиях и возмущениях. CDP основан на перевернутой модели маятника, которая прослеживает взаимосвязи между центром давления и центром тяжести. CDP может быть использован для анализа пропорций зрения, проприоцепции и вестибулярных ощущений для поддержания постуральной стабильности. Следующие символы определяют хроническую нестабильность лодыжки (CAI): постоянные боли в лодыжке, отек, чувство “удавая дорогу”, и самостоятельно сообщил инвалидности. Постуральная стабильность и фибулярный уровень активации мышц у людей с CAI снизилась из-за боковой связки лодыжки сложных травм. Немногие исследования использовали CDP для изучения постуральной стабильности людей с CAI. Исследования, которые исследуют постуральной стабильности и связанных с ними активации мышц с помощью синхронизированных CDP с поверхностной электромиографии отсутствуют. Этот протокол CDP включает в себя тест сенсорной организации (SOT), тест на управление двигателем (MCT) и тест на адаптацию (ADT), а также тесты, которые измеряют одностороннюю позицию (США) и предел стабильности (LOS). Поверхностная электромиографическая система синхронизирована с CDP для сбора данных об активации мышц нижних конечностей во время измерения. Этот протокол представляет собой новый подход для оценки координации зрительных, соматосензорных и вестибулярной систем и связанных с ними активации мышц для поддержания постуральной стабильности. Кроме того, он предоставляет новые идеи в нервно-мышечного контроля лиц с CAI при борьбе с реальными сложными средами.

Introduction

Компьютеризированная динамическая постурография (CDP) является объективным методом оценки постуральной стабильности в статических и динамических условиях и возмущениях. CDP основан на перевернутой модели маятника, которая прослеживает взаимосвязи между центром давления (COP) и центром тяжести (COG). COG является вертикальной проекцией центра массы (COM), в то время как COM является точечным эквивалентом общей массы тела в глобальной справочной системе. КС является точечным расположением вертикального вектора силы наземной реакции. Он представляет собой средневзвешенное значение всех давлений над поверхностью зоны контакта с землей1. Постуральная стабильность – это способность поддерживать КОМ в рамках поддержки в данной сенсорной среде. Он отражает способность нервно-мышечного контроля, который координирует центральную нервную систему с афферентной сенсорной системы (зрение, проприоцепция, и вестибулярные ощущения) и двигатель командывыход 2.

Предыдущие методы оценки для постурального контроля, такие как время для одноногий позиции и расстояние досягаемости для Y-баланс испытаний, являются ориентированными на результаты и не могут быть использованы для объективной оценки координации между сенсорными системами и управлениядвигателем 3. Кроме того, в некоторых исследованиях использовалась портативная компьютеризированная доска колебания, которая количественно анализирует динамические показателибаланса из лабораторных настроек 4,,5,,6. CDP отличается от вышеупомянутых методов тестирования, потому что он может быть применен к анализу доли зрения, проприоцепции и вестибулярных ощущений в постуральном поддержании стабильности и к оценке доли моторной стратегии, такой как стратегия доминирующей лодыжки или бедра. Он рассматривается как золотой стандарт для измерения постурального контроля7 из-за его точности, надежности и достоверности8.

Хроническая нестабильность лодыжки (CAI) характеризуется постоянной боли в лодыжке, отек, и чувство “удавая дорогу”; это один из наиболее распространенных спортивных травм9. CAI происходит в основном от бокового растяжения связок лодыжки, которые разрушают целостность и стабильность бокового комплекса связок голеностопного сустава. Проприоцепция, фибулярной мышечной силы, и нормальная траектория талусанарушаются 10,11. Недостатки слабого сегмента лодыжки может привести к дефициту постурального контроля и активации мышц у людей с CAI12. Тем не менее, несколько исследований исследовали постуральной стабильности лиц с CAI с помощью CDP3,13. Текущие измерения редко могут анализировать дефицит контроля осанки CAI с точки зрения сенсорного анализа. Поэтому способность сенсорной организации и постуральной стратегии CAI поддерживать постуральной стабильности нуждается в дальнейшем исследовании.

Мышечная активность является важным компонентом нервно-мышечного контроля, который влияет на регуляциипостуральной стабильности 14,15. Тем не менее, CDP контролирует только взаимосвязи между КС и COG через силовые пластины, и его применение для наблюдения конкретного уровня активации мышц нижних конечностей у людей с CAI трудно. В настоящее время несколько исследований оценили постуральной стабильности лиц с CAI с помощью метода, который сочетает CDP с электромиографией (EMG).

Таким образом, разработанный протокол направлен на изучение постурального контроля и связанной с ним мышечной активности путем объединения CDP и поверхностной электромиографической системы (sEMG). Этот протокол обеспечивает новый подход для исследования нервно-мышечного контроля, в том числе сенсорной организации, постурального контроля и связанной с ними мышечной активности, для участников с CAI.

Protocol

Перед тестами участники подписали информированное согласие после получения информации об экспериментальном процессе. Этот эксперимент был одобрен комитетом по этике Шанхайского университета спорта. 1. Установка оборудования Включите систему CDP, полную самокалибровку и убед…

Representative Results

Представитель CDP РезультатыТест сенсорной организацииСистема оценивает способность участника поддерживать COG в заданной целевой области, когда среда изменяется по мере ввода периферийного сигнала. Равновесие оценка (ES) является оценка в условиях 1-6, чт?…

Discussion

Представленный протокол используется для измерения динамического постурального контроля и связанной с ним мышечной активности у людей с CAI путем синхронизации CDP с sEMG. CDP прослеживает траекторию ввода КС и COG и дает представление о взаимодействии между сенсорной информацией (визуальна…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы признают финансирование Национального фонда естественных наук Китая (11572202, 11772201 и 31700815).

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).

Play Video

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).

View Video