On behalf of my co-author and myself, I would like to acknowledge Nordixx Canada for helping to fund this research, our participants for their time and patience, and our fellow colleagues, Jos&#233;e, Ria, Lei, and Nadia, for their help with various aspects of this study.

この研究は、オタワ大学の研究倫理委員会のガイドラインに従って行われました。 1.スクリーニング手順<ol><li>アクティブ、地域在住高齢者のグループを募集するために、コミュニティセンターや公共施設でのローカルエリアを歩いグループとポストの募集ポスターにサイドショーのプレゼンテーションを提供します。 </li><li>初診時には、まず、参加者を迎える実験室にそれらを導入し、それらを適切な服装（ すなわちショートパンツ、Tシャツ、ランニングシューズ）に変更する時間を提供します。準備ができたら、書面によるインフォームドコンセントを得る、綿密な研究の説明と、各参加者を提供し、様々なアンケートを用いた研究の適格性のために、各個人をスクリーニングします。 注：選択基準が含まれています：年齢の55から80年、ノルディックウォーキング（NW）、ノー神経学的状態、無認知機能障害、無心臓の状態、ない以前の傷害または手術に影響歩行および上部に初心者四肢の動き、そして自力歩行能力。 <ol><li>参加者は、年齢を確認するために、一般的な健康と身体活動アンケートと身体活動の準備アンケート（PAR-Q）を完成持って、活動レベル、既存の神経学的状態、および簡単に心臓の健康状態を評価します。 </li><li>次に、彼らは（アッシュバーンらから適応。10）自己申告姿勢の安定性を完了し、アンケートに落ちる該当する場合は、秋の有病率を決定する必要があります。最後に、30のうち26の最小スコアを構成する、軽度認知障害11を制御するために、各被験者にモントリオール認知評価（MOCA）を完成。 </li></ol></li></ol> 2.ポールセットアップとノルディックウォーキング指導<ol><li>極のセットで、各参加者を提供し、その高さを基準に最適な長さに極を調整する方法でそれらを指示します。調整は約6に対応していることを確認します個人の身長の5％。 <ol><li>ポール調整に関する次の命令で、各参加者を提供します。 、背の高いスタンド、参加者に依頼する参加者はつま先の前でポールチップを置く必要があり、次の身体に肘と前腕を配置するために、参加者に指示し、肘はおおよそ90°をなすようにポールを長くするために、参加者に依頼体の横の角度。最後に、安全に後方極と角度ブートのヒントを締めます。 </li></ol></li><li>参加者に処理する情報量を最小化し、技術12の完全な理解を確実にするために、以下の4つの基本的な手順を指示します。命令と技術のその後の練習のために約30分を充てます。 注：ノルディックウォーキングの命令は、認定ノルディックポールウォーキングインストラクターによって与えられることになっています。 <ol><li>リストストラップを固定する前に、腰の後ろに、その極を配置するために、参加者に指示し、堂々と立つ。背が高く、肩の力を抜き、その胸に立つよう、参加者に依頼します。 注：これはノルディックウォーキングのために必要な直立体の姿勢の理解を得るために行われている参加者に説明してください。 </li><li>各参加者はリストストラップを固定している、その背後にあるポール先端を配置し、その両側に自分の腕をリラックス。 （ すなわち 、ハンドルをつかんではない）オープン手を維持しながら、約100メートルのための最小限の腕の振りで歩い開始する対象を指示します。 注：この段階では、極は単に参加者の後ろに末尾されています。 </li><li>まだ開いて手を維持し、その背後に極をドラッグしながら、より速く歩い開始する参加者に指示します。彼らが誰かの手を振るしようとしているかのように手を育てる可視化するために、参加者を確認して下さい。 注：この段階では、目標は、歩行時の腕と脚の自然逆数とリズ​​ミカルなアクションを促進することであることを説明します。 </li><li>最後に、アームが前方に揺動するように、参加者は静かにハンドルをつかみ、地面に力を適用しています。各腕の振りで、個人が少し地面からポールを持ち上げ、しっかりとその後の各ストライドでそれらを植えるように指示。 注：この段階では、歩行の進行におけるその印加力補助を説明し、上半身の筋肉組織への耐性を提供します。 </li></ol></li></ol> 3.データ収集および試験プロトコル<ol><li>標準巻尺、体重計、およびキャリパーを使用して、参加者の身体測定値を取り、身長、体重、間ASIS距離、左右の脚の長さ、膝の幅、足首幅、肩のオフセット、肘幅、手首幅を含む、および手の厚さ。 <ol><li>巻尺を使用して、内果の中心地としてだけでなく、左と右のASIS（ すなわちとの間の距離に前部-腸骨棘（ASIS）からの距離が各脚の長さを測定&lt;/ em&gt;の間ASIS距離）。 <ol><li>次に、各関節の骨の隆起（ 例えば 、顆）の間の距離を求めることにより、キャリパーを使用して、各関節の幅を測定します。最後に、それぞれ、標準巻尺やスケールを使用して参加者の身長と体重を測定します。 </li></ol></li></ol></li><li>長期間にわたって歩行パターン（ 例えば 、空間的・時間的対策）および姿勢のアライメントを評価するために、評価に有効かつ適切なテストで6分ウォークテスト（6MWT）、中にデータ収集のために加速度測定システムを使用高齢者の物理的な持久力13。 <ol><li>加速度計システムの場合、それは、少なくとも6センサ、加速度（G）及びそれぞれの特定の身体セグメントの角速度（度/秒）の両方を測定するために、それらに組み込まれた加速度計とジャイロスコープとのそれぞれで構成されていることを確認します。 <ol><li>参加者に配置する前に、すべてのセンサがアーカンソーことを確認してくださいEが確実にそれらを同期させ、システムを較正し、最終的に正確なデータ測定値14を中継するために、システムのドッキングステーションにドッキングされました。 </li></ol></li><li>調整可能なフックとループストラップを使用してセンサーを取り付け、手首、足首、腰椎（L5）とトランクにセンサーを固定し、100ヘルツの最小のサンプリングレートで収集します。 <ol><li>センサーを配置するとき、それらはシステムのガイドラインに従って配向していることを確認してください。前方足首センサーを配置します。 （時解剖学的位置での）後方手首センサを配置します。胸骨の上のトランクセンサーを置き、L5椎骨に直接L5センサーを配置します。 注：キネマティックデータは、無線で正確に時間同期されたデータの送信をするために使用されるアクセスポイント、これらのセンサから送信されます。 </li></ol></li><li> 6センサーで参加者を取り付け、6MWTの2回の試行を実行するよう依頼し、極とOとの1なしね。ランダム順序効果を制御するために、これら2つの試験を割り当てます。 </li><li>とと極なしの両方のために、6MWTのための自己選択した速度で前後に25メートルの歩道に沿って歩いて参加者に指示します。このとき、加速度計システムとデータ収集を開始するには、「開始」をクリックしてください。 注：ポール試験中に、そのポーリング命令を実装するために参加者に更なる指示を提供します。 </li></ol></li><li>最後に、経路に内蔵された2つの力のプレートで100ヘルツの最低で収集3次元モーションキャプチャシステムを用いて、短時間の歩行事象を評価します。モーションキャプチャシステムとの力のプラットフォームを同期、力のプラットフォームは、データのノイズを防止するためにゼロにされていることを確認し、それらは例えば千ヘルツのために、十分なサンプリングレートで収集していることを確認してください。 <ol><li>最初の提供の配線を介してコンピュータにそれらを接続することにより、モーションキャプチャシステムに力プレートを同期させます会社からD。第二に、直接、モーションキャプチャシステムソフトウェア内には、キャプチャ寸法を入力することにより、ボリューム、感度、サンプリングレート、およびシステムのための任意の他の必要な情報に力プレートを「追加」することが不可欠です。 </li><li>フォースプレートは「ゼロ化」されていることを確認してください。二段階でこれを行う：1）適切なソフトウェア内の各フォースプレート上でクリックして、「ゼロフォースプレート」を選択し、2）力板のデータ収集ボックスに直接である「ゼロ」ボタンを押してください。 注：モーションキャプチャシステムは、各力のプラットフォーム上での足のストライキから、左右の足の両方からの情報をリアルタイムに収集し、空間的、時間的、運動学的、および動力学的分析を可能にすることを確認してください。 </li></ol></li><li> （データ収集中に使用するキャプチャボリュームを定義することを目的とした）システムの動的なキャリブレーションを完了します。これを行うには、CAPTURを介して制御された方法で3-マーカー杖を振りますEスペース。基準点を指定し、選択し「設定した音量で4マーカーLフレームを配置することによって、0、0、0（X、Y、Zのグローバル座標系を設定するために、システムの静的キャリブレーションを実行する（ すなわち、基準点）コンピュータ・ソフトウェア内で &#39;。 注：動的なキャリブレーションは、後に、このモデルのために使用される39の反射マーカの3次元位置の復興を支援します。 <ol><li>第二の中足骨、横malleolusの複数形、踵骨、左と右ミッドシャンク、半ば腿左右の外側大腿顆、：39反射マーカー、両面テープを使用してそれらを取り付け、などの特定の解剖学的ランドマークにそれらを置くことで参加者を合わせます、ASIS、PSIS、T10、C7、すぐに戻って、鎖骨、胸骨、肩峰プロセスは、左右の半ば上腕骨、横上顆、左右の半ば前腕、内側および外側の手首、第二中手骨、前 - 外側頭、および後部側方ヘッド。 </li><li>その後、参加者への指示せず、システムのキャプチャボリュームを通じて極の3と3を5メートル徒歩の6件の試験を行います。ランダム順序効果のための制御にこれらの試験を割り当て、6MWTごとに同じ命令を提供します。 </li></ol></li></ol> 4.データと統計解析14 <ol><li> 6MWTの分析の間に、ターンを除去した後、厳密定常歩行を考慮するために、試験中にすべてのターンを削除し、すべての場所で​​時空対策、運動のトランク範囲（ROM）を抽出するシステムソフトウェアを使用し、全ての面でのトランク速度。 注：これは、システム自体14によって使用されるアルゴリズムを介して、このプロトコルの間に自動的に行われます。このシステム内の必要な従属変数を抽出するための手順は以下のとおりです。 <ol><li>最初に収集された適切な時間スタンプ付きトライアルを選択し、「モニタデータ」をクリックして、加速度計のシステムソフトウェアを使用して、右のtrをクリックしてくださいIALS、および「CSVに変換」を選択します。これを実行した後、CSVファイルを開き、すべての6センサからのデータは、さらなる分析のためにエクスポートされていることを確認してください。 </li><li>次に、再び裁判を選択し、「PDFにエクスポート」をクリックします。変数の数とPDFレポートを生成するシステムを観察します。ここからは、研究のために望まれている変数、この場合には、時空間的および運動学的措置を抽出します。 </li></ol></li><li> 3次元モーションキャプチャのために、15ミリメートルMSEとマーカの軌跡のための10ヘルツと同様にWoltringフィルタのカットオフ周波数を持つアナログデバイス用の四次ゼロ遅れバターワースフィルタを用いたフィルタすべての試験は値を予測しました。これを行うには、システムソフトウェア内の操作パイプラインに」バターワースとWoltring「フィルタリングオプションを取り付ける前述のカットオフ周波数とMSE値を選択し、「ファイル名を指定して実行」をクリックします。 <ol><li>内の操作パイプラインに &#39;ASCIIファイルにエクスポート」操作を追加します。システムとは、「ファイル名を指定して実行」を選択します。新しくエクスポートされたASCII（スプレッドシート）コンピュータにワークシートを保存します。 </li><li>エクスポートされたASCIIファイルを開き、各ファイル内で、足首、膝、股関節を含め、下肢の各関節のための電力出力と力（ すなわち、反応速度）の瞬間を探します。 注：冬14で概説されるように、ワークシート内の最小と最大の機能を使用するには、単一の歩行周期の異なる段階（ 例えば A1、K1、H1 など ）に対応する上下のピークを計算します。 </li><li>次に、この場合には、自動的にシステムのアルゴリズムを通って、身体測定値から計算された特定のシステムソフトウェアを使用して、時空の措置を抽出します。 、最初のシステムソフトウェアに希望裁判をインポートし、特定の変数を抽出する「イベント」を選択し、各試験の変数の平均を得るために必要な変数をクリックします。 </li></ol></li><li> Lastly、ASCIIファイルを使用して、C7のマーカーの軌跡だけでなく、骨盤/仙骨マーカーを探します。これらの軌道を使用して、両方の内側 - 外側と前後方​​向におけるこれらのマーカーと軌道の間の差として姿勢のアライメントを計算します。 </li><li>統計ソフトを開き、具体的な裁判をインポートします。まず、正常ためシャピロ・ウィルクス検定を使用して、データが正規分布しているかどうかを確認してください。 <ol><li>データが正規分布とするときスキューウィルコクソンの順位検定を締結したときにと極ずに比較するために、使用はt検定をペアリング。必要な場合にホルム-Sidakの方法、複数の対比較の手順を使用します。有意水準は、p &lt;0.05に設定されています。 </li></ol></li></ol>

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この作品はNordixxカナダ、このビデオで使用されるウォーキングポールのメーカーによって部分的に資金を供給されています。

ポール使用の点で一貫性を維持することの重要性は、このプロトコル内で非常に重要です。特に、適切なポーリング手法と同様に設定し、適切な極のための適切な手順が異なる研究間で一貫性を維持するために重要です。したがって、特定のノルディックウォーキング組織のガイドラインと手順は、このようなプロトコルのために付着されるべきです。加速度計を使用する場合に加えて、特?...

ノルディックウォーキング（NW）は、特別に設計された極1を使用してフィットネスウォーキングの簡単かつ安全な形とみなされています。極が姿勢を改善し、下肢の関節のストレスを低減し、安定性を追加して提供することが示唆されます。しかし、限られたまたは矛盾する証拠は、関節荷重と姿勢のアライメントに関して存在します。一方、Schwameder ら 2、ウィルソンら 3、および小泉ら動対策および/ ​​またはそのポールウォーキング研究と地面反、圧縮、および剪断力の減少で4レポートの改善。一方、ブレーキ/推進力と力のモーメントの観点から動対策と増加し、関節の負荷を減少はらハンセンら 5、Stief ら 6、及びハーゲンによって報告されている。7一方、ポールウォーキング。さらに、改良された姿勢のアライメントのクレームはentirelを行っているように見えますここまでの科学的研究によってサポートされていないのy。 歩行パターン、さまざまな方法や機器で見つかった矛盾する結果と同様に、同様の研究のこの行に使用されています。いくつかの研究は十分に歩行を評価するために、すべてのシステムに組み込まれたフォースプレートを用いて3次元モーションキャプチャシステム4,6およびディジタルビデオカメラ2,5を 、使用しています。さらに一方で、他の研究はelectrogoniometry 7、電（EMG）8の使用を含む北欧のポーリング歩行を評価する他の手段を採用しており、ひずみゲージは、極2,9に取り付けられました。このプロトコルで利用される技術では、それは、短期間かつ単一の歩容周期に、より焦点を当ててきた代替技術の上に個々の北欧ポーリング歩容のより適切な表現（ すなわち繰り返し歩容周期）を実証することができるという特定の利点を提供します。また、この方法は使用しています加速度計は、この点にまばらにノルディックウォーキング研究で使用されている有効なツール。特に短期および長期の歩行のために、このプロトコルで概説したように、個々の研究プロジェクトの目的によっては、このプロトコルの適用は、状況に適切であり得ます。時空（ 例えば歩幅、歩行速度、 等 ）、動（運動の例えば範囲）、および運動を（ 例えば力：モーションキャプチャと加速度計の両方を含む歩行特性の多様性を得るのに適していることに注意することが重要です、電力出力、 など ）のパラメータ。 そして、機器のこれらのさまざまな部分の使用にもかかわらず、唯一の短時間の歩行事象（ すなわち、単一の歩行周期）は最高の長い持続時間の歩行（ すなわち繰り返し歩容周期）を評価する点で質問を残して、評価されています。したがって、この技術の開発と利用のための理論的根拠は、私に基づいています北欧のポーリング歩容の全体像を形作るのmportance。 この研究の目的は、二倍でした。まず、主な目標は、短期および長期の両方の期間にわたって歩行姿勢の評価の両方の加速度計システム及び3次元モーションキャプチャシステムを使用することを決定し、実証することです。第二に、目標は、時間的・空間的および動力学的対策だけでなく、高齢者の姿勢のアライメントを含め歩行パターンに関するノルディックウォーキングポールの全体的な効果を決定することです。現在までに、最小限の研究は、高齢者NWに焦点を当てていると発表されているもので、関数（ すなわち強さ、バランス、柔軟性が）主要アウトカム変数を表現しています。そのため、測定可能な歩行変数にポールを歩くの役割をに関する知識が必要とされ、私たちの年齢として極は私たちの歩行パターンに再生することができますどのように洞察力を提供することができます。

<table><tbody><tr><td>Nordic walking poles</td><td>Nordixx Canada</td><td>Nordixx Global Traveler or Walker</td><td>Alternative poles may be used</td></tr><tr><td>APDM accelerometry system</td><td>APDM</td><td>Opal system</td><td>Alternative systems may be used</td></tr><tr><td>Vicon motion capture system</td><td>Vicon</td><td></td><td>Alternative systems may be used</td></tr><tr><td>Kistler force platforms</td><td>Kistler</td><td></td><td>Alternative platforms may be used</td></tr><tr><td>Vicon Nexus &amp;amp; Polygon</td><td>Vicon</td><td></td><td>Used in data analysis</td></tr><tr><td>14 mm reflective markers</td><td>Vicon</td><td></td><td>Number or markers depends on model</td></tr><tr><td>Tape measure</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Weight scale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Caliper</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

substantiating appropriate motion capture techniques for the assessment of nordic walking gait and posture in older adults

ノルディックウォーキング（NW）は、近年では、運動の安全かつ簡単な形になっており、この歩行パターンを研究中で、様々なデータ収集技術は、陽性と陰性とのそれぞれを使用されています。目的は、高齢者の歩行姿勢にNWの効果を決定するために、両方の短期および長期分析における異なるデータ収集システムの最適な使用を決定することでした。 NWと通常の歩行時の歩行や姿勢は、17の健康な高齢者（69±7.3歳）で評価しました。参加者は、6分間歩行試験（6MWT）の2件の試験（極（WP）との1と極（NP）なし1）と5メートル徒歩（3 WPと3 NP）の6件の試験を行いました。動きは、空間 - 時間、運動学、および動力学的パラメータを定量化するために、二つのシステム、6センサー加速度計システム及び8-カメラ3次元モーションキャプチャシステムを用いて記録しました。 両方のシステムでは、参加者が増加した歩幅とダブルサポートとdecreasを実証しましたNPと比較して、ED歩行速度、ケイデンスWP（P &lt;0.05）。また、モーションキャプチャで、より大きな単一の支持時間WP（P &lt;0.05）が見出されました。 3-Dのキャプチャでは、より小さなヒップ発電および力のモーメントは1にわたって評価NPに比べ踵接地と踵接地、事前にスイングし、端末スイングWPでのプリスイングだけでなく、より小さな膝電力吸収で発見されましたサイクル（P &lt;0.05）。また、WPは歩行周期（P &lt;0.05）の中期スタンスで踵接地とより大きなモーメントとともに、端末スイング時の力の小さい瞬間をもたらしました。変更は、姿勢が見つかりませんでした。 NWは、高齢者における正常な歩行パターンを促進するために適切であるように思われます。加速度計システムは、主に、6MWT時などに、より長い期間の分析を必要とするインスタンスに採用されるべきである一方で、三次元モーションキャプチャは、主に、短時間の歩行分析（ すなわち、単一の歩行サイクル）の間に使用されるべきです。

時空間歩容パラメータノルディックウォーキングポールを持って歩くとモーションキャプチャと力のプレートを用いて評価し、歩幅た（p &lt;0.01）、両脚支持時間（P &lt;0.001）、および単一のサポート時間（P &lt;0.001）がポールなしで歩行に比べて有意に長いのすべてである場合。また、歩行速度（P &lt;0.05）が著しく遅く、...

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Substantiating Appropriate Motion Capture Techniques for the Assessment of Nordic Walking Gait and Posture in Older Adults

高齢者でノルディックウォーキング歩行や姿勢の評価のための適切なモーションキャプチャ技術を実証

目的は、ノルディックウォーキングの歩行と姿勢分析のためのデータ収集技術の最適な使用を実証することでした。加速度計は、6分間歩行テストのような長い期間の分析（ すなわち繰り返しサイクル）のために使用されるべきである一方で、三次元モーションキャプチャは、短時間の分析（ すなわち、単一の歩行サイクル）の間に使用されるべきです。

Nordic walking (NW) has become a safe and simple form of exercise in recent years, and in studying this gait pattern, various data collection techniques ...

substantiating-appropriate-motion-capture-techniques-for-assessment

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

8.7K ビュー.  University of Ottawa. 目的は、ノルディックウォーキングの歩行と姿勢分析のためのデータ収集技術の最適な使用を実証することでした。加速度計は、6分間歩行テストのような長い期間の分析（ すなわち繰り返しサイクル）のために使用されるべきである一方で、三次元モーションキャプチャは、短時間の分析（ すなわち、単一の歩行サイクル）の間に?...

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Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: STW). Thus, in clinical rehabilitation separation of sit-to-stand and gait initiation - termed sit-to-stand-and-walk (STSW) - is usual. However, a standardized STSW protocol with a clearly defined analytical approach suitable for pathological assessment has yet to be defined.
Hence, a goal-orientated protocol is defined that is suitable for healthy and compromised individuals by requiring the rising phase to be initiated from 120% knee height with a wide base of support independent of lead limb. Optical capture of three-dimensional (3D) segmental movement trajectories, and force platforms to yield two-dimensional (2D) center-of-pressure (COP) trajectories permit tracking of the horizontal distance between COP and whole-body-center-of-mass (BCOM), the decrease of which increases positional stability but is proposed to represent poor dynamic postural control.
BCOM-COP distance is expressed with and without normalization to subjects&#39; leg length. Whilst COP-BCOM distances vary through STSW, normalized data at the key movement events of seat-off and initial toe-off (TO1) during steps 1 and 2 have low intra and inter subject variability in 5 repeated trials performed by 10 young healthy individuals. Thus, comparing COP-BCOM distance at key events during performance of an STSW paradigm between patients with upper motor neuron injury, or other compromised patient groups, and normative data in young healthy individuals is a novel methodology for evaluation of dynamic postural stability.

Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.

シットにスタンド・アンド・ウォーク120％の膝の高さから：鉛四肢の動的姿勢制御の独立性を評価するための新しいアプローチ

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

行動学

Gait Analysis of Age-dependent Motor Impairments in Mice with Neurodegeneration

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. Specifically, gait analysis allows recapturing disease relevant phenotypes that are observed in human patients, especially in neurodegenerative diseases that affect motor abilities such as Parkinson&#39;s disease (PD), Alzheimer&#39;s disease (AD), amyotrophic lateral sclerosis (ALS), and others. In early studies along this line, the measurement of gait parameters was laborious and depended on factors that were hard to control (e.g., running speed, continuous running). The development of ventral plane imaging (VPI) systems made it feasible to perform gait analysis at a large scale, making this method a useful tool for the assessment of motor behavior in rodents. Here, we present an in-depth protocol of how to use kinematic gait analysis to examine the age-dependent progression of motor deficits in mouse models of neurodegeneration; mouse lines with decreased levels of endophilin, in which neurodegenerative damage progressively increases with age, are used as an example.

In this study, we demonstrate the use of kinematic gait analysis based on ventral plane imaging to monitor the subtle changes in motor coordination as well as the progression of neurodegeneration with advancing age in mouse models (e.g., endophilin mutant mouse lines).

神経変性疾患を持つマウスの年齢依存性運動障害の歩行分析

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. ...

発生生物学

Computerized Dynamic Posturography for Postural Control Assessment in Patients with Intermittent Claudication

Computerized dynamic posturography with the EquiTest is an objective technique for measuring postural strategies under challenging static and dynamic conditions. As part of a diagnostic assessment, the early detection of postural deficits is important so that appropriate and targeted interventions can be prescribed. The Sensory Organization Test (SOT) on the EquiTest determines an individual&#39;s use of the sensory systems (somatosensory, visual, and vestibular) that are responsible for postural control. Somatosensory and visual input are altered by the calibrated sway-referenced support surface and visual surround, which move in the anterior-posterior direction in response to the individual&#39;s postural sway. This creates a conflicting sensory experience. The Motor Control Test (MCT) challenges postural control by creating unexpected postural disturbances in the form of backwards and forwards translations. The translations are graded in magnitude and the time to recover from the perturbation is computed.
Intermittent claudication, the most common symptom of peripheral arterial disease, is characterized by a cramping pain in the lower limbs and caused by muscle ischemia secondary to reduced blood flow to working muscles during physical exertion. Claudicants often display poor balance, making them susceptible to falls and activity avoidance. The Ankle Brachial Pressure Index (ABPI) is a noninvasive method for indicating the presence of peripheral arterial disease and intermittent claudication, a common symptom in the lower extremities. ABPI is measured as the highest systolic pressure from either the dorsalis pedis or posterior tibial artery divided by the highest brachial artery systolic pressure from either arm. This paper will focus on the use of computerized dynamic posturography in the assessment of balance in claudicants.

Individuals with intermittent claudication exhibit poor balance compared to healthy controls. Computerized dynamic posturography is an objective method for measuring an individual's postural responses to balance disturbances. This provides an objective reflection of the person&#x2019;s ability to respond to situations under which sensory stimuli are altered and unexpected perturbations occur.

間歇性跛行患者における姿勢制御評価のためのコンピュータ化されたダイナミックPosturography

Computerized dynamic posturography with the EquiTest is an objective technique for measuring postural strategies under challenging static and dynamic ...

医学

Clinical Assessment of Spatiotemporal Gait Parameters in Patients and Older Adults

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and neurological patients1-4, but also in healthy older adults5,6. The quantitative gait analysis described in this protocol is performed with a recently-introduced photoelectric system (see&#160;Materials table) which has the potential to be used in the clinic because it is portable, easy to set up (no subject preparation is required before a test), and does not require maintenance and sensor calibration. The photoelectric system consists of series of high-density floor-based photoelectric cells with light-emitting and light-receiving diodes that are placed parallel to each other to create a corridor, and are oriented perpendicular to the line of progression7. The system simply detects interruptions in light signal, for instance due to the presence of feet within the recording area. Temporal gait parameters and 1D spatial coordinates of consecutive steps are subsequently calculated to provide common gait parameters such as step length, single limb support and walking velocity8, whose validity against a criterion instrument has recently been demonstrated7,9. The measurement procedures are very straightforward; a single patient can be tested in less than 5 min&#160;and a comprehensive report can be generated in less than 1&#160;min.

This protocol is used to evaluate spatial and temporal gait variables of neurological/orthopedic patients and older persons by means of a recently-introduced floor-based photocell system.

患者と高齢者における時空間歩行パラメータの臨床的評価

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and ...

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing delivery of oxygen and nutrients. About half of the stroke survivors are left with some degree of disability. Innovative methodologies for restorative neurorehabilitation are urgently required to reduce long-term disability. The ability of the nervous system to reorganize its structure, function and connections as a response to intrinsic or extrinsic stimuli is called neuroplasticity. Neuroplasticity is involved in post-stroke functional disturbances, but also in rehabilitation. Beneficial neuroplastic changes may be facilitated with non-invasive electrotherapy, such as neuromuscular electrical stimulation (NMES) and sensory electrical stimulation (SES). NMES involves coordinated electrical stimulation of motor nerves and muscles to activate them with continuous short pulses of electrical current while SES involves stimulation of sensory nerves with electrical current resulting in sensations that vary from barely perceivable to highly unpleasant. Here, active cortical participation in rehabilitation procedures may be facilitated by driving the non-invasive electrotherapy with biosignals (electromyogram (EMG), electroencephalogram (EEG), electrooculogram (EOG)) that represent simultaneous active perception and volitional effort. To achieve this in a resource-poor setting, e.g., in low- and middle-income countries, we present a low-cost human-machine-interface (HMI) by leveraging recent advances in off-the-shelf video game sensor technology. In this paper, we discuss the open-source software interface that integrates low-cost off-the-shelf sensors for visual-auditory biofeedback with non-invasive electrotherapy to assist postural control during balance rehabilitation. We demonstrate the proof-of-concept on healthy volunteers.

A novel low-cost human-machine interface for interactive post-stroke balance rehabilitation system is presented in this article. The system integrates off-the-shelf low-cost sensors towards volitionally driven electrotherapy paradigm. The proof-of-concept software interface is demonstrated on healthy volunteers.

脳卒中後のバランスリハビリテーションのための神経筋電気刺激システムで低コストのセンサーを統合ヒューマンマシンインターフェース

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

神経科学

Home-Based Monitor for Gait and Activity Analysis

Current outcomes in neuromuscular disorder clinical trials include motor function scales, timed tests, and strength measures performed by trained clinical evaluators. These measures are slightly subjective and are performed during a visit to a clinic or hospital and constitute therefore a point assessment. Point assessments can be influenced by daily patient condition or factors such as fatigue, motivation, and intercurrent illness. To enable home-based monitoring of gait and activity, a wearable magneto-inertial sensor (WMIS) has been developed. This device is a movement monitor composed of two very light watch-like sensors and a docking station. Each sensor contains a tri-axial accelerometer, gyroscope, magnetometer, and a barometer that record linear acceleration, angular velocity, the magnetic field of the movement in all directions, and barometric altitude, respectively. The sensors can be worn on the wrist, ankle, or wheelchair to record the subject&#8217;s movements during the day. The docking station enables data uploading and recharging of sensor batteries during the night. Data are analyzed using proprietary algorithms to compute parameters representative of the type and intensity of the performed movement. This WMIS can record a set of digital biomarkers, including cumulative variables, such as total number of meters walked, and descriptive gait variables, such as the percentage of the most rapid or longest stride that represents the top performance of patient over a predefined period of time.

This innovative device uses magneto-inertial sensors to permit gait and activity analysis in uncontrolled environments. Currently in the qualification process as an outcome measure in the European Medical Agency, one of the applications will be to serve as a clinical endpoint in clinical trials in neuromuscular diseases.

歩行とアクティビティ分析のためのホームベースのモニター

Current outcomes in neuromuscular disorder clinical trials include motor function scales, timed tests, and strength measures performed by trained clinical ...

生物工学

Exergaming in Older People Living with HIV Improves Balance, Mobility and Ameliorates Some Aspects of Frailty

Approximately 1.2 million people in the United States live with HIV infection. Medical advancements have increased the life expectancy and this cohort is aging. HIV-positive individuals have a high incidence of frailty (~20%) characterized by depression and sedentary behavior. Exercise would be healthy, but due to the frail status of many HIV-positive individuals, conventional exercise is too taxing. The aim of this study was to evaluate the effectiveness and acceptability of a novel game-based training program (exergame) in ameliorating some aspects of frailty in HIV-infected individuals. Ten older people living with HIV were enrolled in an exergame intervention. Patients performed balance exercises such as weight shifting, ankle reaching, and obstacle crossing. Real-time visual/audio lower-extremity joint motion feedback was provided using wearable sensors to assist feedback and encourage subjects to accurately execute each exercise task. Patients trained twice a week for 45 min for 6 weeks. Changes in balance, gait, psychosocial parameters and quality of life parameters were assessed at the beginning, midterm and at conclusion of the training program. Ten patients completed the study and their results analyzed. The mean age was 57.2 &#177; 9.2 years. The participants showed a significant reduction in center of mass sway (78.2%, p = .045) during the semi-tandem balance stance with eyes closed and showed a significant increase in gait speed during a dual task motor-cognitive assessment (9.3%, p = .048) with an increase in stride velocity of over 0.1 m/sec. A significant reduction in reported pain occurred (43.5%, p = .041). Preliminary results of this exergame intervention show promise in improving balance and mobility while requiring older people living with HIV to be more active. The exergame can be continued at home and may have long term as well as short-term benefits for ameliorating frailty associated with HIV infection.

Persons infected with HIV are often frail, depressed and live a sedentary lifestyle for which conventional exercise is too taxing. Here, we present an exercise protocol that ameliorates aspects of frailty in HIV-infected persons. An exergame integrating cognitive control was developed using biosensors that measured balance, weight-shifting and obstacle crossing.

HIVとともに生きる高齢者に運動ゲームをすることは、バランス、モビリティが向上し、虚弱の諸相を改善します

Approximately 1.2 million people in the United States live with HIV infection. Medical advancements have increased the life expectancy and this cohort is ...

Motor Dual-Tasks for Gait Analysis and Evaluation in Post-Stroke Patients

Eighteen stroke patients were recruited for this study involving the evaluation of cognition and walking ability and multitask gait analysis. Multitask gait analysis consisted of a single walking task (Task 0), a simple motor dual-task (water-holding, Task 1), and a complex motor dual-task (crossing obstacles, Task 2). The task of crossing obstacles was considered to be equivalent to the combination of a simple walking task and a complex motor task as it involved more nervous system, skeletal movement, and cognitive resources. To eliminate heterogeneity in the results of the gait analysis of the stroke patients, the dual-task gait cost values were calculated for various kinematic parameters. The major differences were observed in the proximal joint angles, especially in the angles of the trunk, pelvis, and hip joints, which were significantly larger in the dual motor tasks than in the single walking task. This research protocol aims to provide a basis for the clinical diagnosis of gait function and an in-depth study of motor control in stroke patients with motor control deficits through the analyses of dual-motor walking tasks.

This paper presents a protocol specifically for dual motor task gait analysis in stroke patients with motor control deficits.

脳卒中後の患者の歩行分析と評価のための運動デュアルタスク

Eighteen stroke patients were recruited for this study involving the evaluation of cognition and walking ability and multitask gait analysis. Multitask ...

Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics is still unclear. The present study describes a motion analysis approach that utilizes three-dimensional (3D) reconstruction from video captures. Using this technology, disuse-evoked alterations of walking performances were observed in rodents exposed to a simulated microgravity environment by unloading their hindlimb by their tail. After 2 weeks of unloading, the rats walked on a treadmill, and their gait motions were captured with four charge-coupled device (CCD) cameras. 3D motion profiles were reconstructed and compared to those of control subjects using the image processing software. The reconstructed outcome measures successfully portrayed distinct aspects of distorted gait motion: hyperextension of the knee and ankle joints and higher position of the hip joints during the stance phase. Motion analysis is useful for several reasons. First, it enables quantitative behavioral evaluations instead of subjective observations (e.g., pass/fail in certain tasks). Second, multiple parameters can be extracted to fit specific needs once the fundamental datasets are obtained. Despite hurdles for broader application, the disadvantages of this method, including labor intensity and cost, may be alleviated by determining comprehensive measurements and experimental procedures.

The present protocol describes three-dimensional motion tracking/evaluation to depict gait motion alteration of rats after exposure to a simulated disuse environment.

げっ歯類における不活動誘発歩行変化の包括的理解

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics ...

Postural Organization of Gait Initiation for Biomechanical Analysis Using Force Platform Recordings

Gait initiation (GI), the transient phase between orthograde posture and steady-state locomotion, is a functional task and an experimental paradigm that is classically used in the literature to obtain insight into the basic postural mechanisms underlying body motion and balance control. Investigating GI has also contributed to a better understanding of the physiopathology of postural disorders in elderly and neurological participants (e.g., patients with Parkinson&#39;s disease). As such, it is recognized to have important clinical implications, especially in terms of fall prevention.
This paper aims to provide scholars, clinicians, and higher education students information on the material and method developed to investigate GI postural organization via a biomechanical approach. The method is based on force platform recordings and the direct principle of mechanics to compute the kinematics of the center of gravity and center of pressure. The interaction between these two virtual points is a key element in this method since it determines the conditions of stability and whole-body progression. The protocol involves the participant initially standing immobile in an upright posture and starting to walk until the end of an at least 5 m track.
It is recommended to vary the GI velocity (slow, spontaneous, fast) and the level of temporal pressure - gait may be initiated as soon as possible after the deliverance of a departure signal (high level of temporal pressure) or when the participant feels ready (low level of temporal pressure). Biomechanical parameters obtained with this method (e.g., duration and amplitude of anticipatory postural adjustments, step length/width, performance, and stability) are defined, and their computation method is detailed. In addition, typical values obtained in healthy young adults are provided. Finally, critical steps, limitations, and significance of the method with respect to the alternative method (motion capture system) are discussed.

This paper describes the material and method developed to investigate the postural organization of gait initiation. The method is based on force platform recordings and on the direct principle of mechanics to compute center of gravity and center of pressure kinematics.

フォースプラットフォーム記録を用いた生体力学的解析のための歩行開始の姿勢構成

Gait initiation (GI), the transient phase between orthograde posture and steady-state locomotion, is a functional task and an experimental paradigm that ...