Gangkarakteristika for børn med spastisk Cerebral parese under skrå løbebånd, der går under et Virtual Reality-miljø

abstrakt

mål. At undersøge gangkarakteristika hos børn med spastisk cerebral parese under skrå løbebånd, der går under et virtual reality-miljø. Metode. Ti spastisk cerebral parese (CP) børn og ti typisk udviklende (TD) børn blev bedt om at gå med deres behagelige hastighed på et løbebånd på jordoverfladen og 10 liter tilbøjelig. Tredimensionelle kinematiske data og jordreaktionskraftdata blev fanget i et computerassisteret rehabiliteringsmiljøsystem. Kinetiske parametre og dynamiske balanceparametre blev beregnet ved hjælp af en standard biomekanisk tilgang. Resultat. Under op ad bakke, begge grupper faldt ganghastighed og skridtlængde og øget top bækken hældning, ankel dorsiflektion, og hoftefleksion. Sammenlignet med TD-børn havde CP-børn nedsat ganghastighed og skridtlængde, nedsat top hoftebortførelsesmoment, øget holdningsfaseprocent, øget top ankel dorsiflektion og knæbøjning og øget top hofteforlængelsesmoment. Den maksimale bagagerumsrotationsvinkel, ankelvinkel ved indledende kontakt og skridtlængde viste en signifikant interaktionseffekt. Konklusion. CP-børn viste lignende justeringer for de fleste gangparametre under op ad bakke som TD-børn. Med en lavere ganghastighed kunne CP-børn opretholde en lignende dynamisk balance som TD-børn. Op ad bakke forstørrer de eksisterende unormale gangmønstre hos cerebral parese-børnene. Vi foreslår, at ganghastigheden under en løbebåndstræning med en hældning skal kontrolleres omhyggeligt i tilfælde af forbedring af spidsbelastningen for meget.

1. Introduktion

Cerebral parese (CP) er en neurologisk lidelse, der skyldes defekter eller skader på den umodne hjerne . Problemer forårsaget af CP, såsom muskeltæthed, svaghed eller spasticitet, kan hindre muskuloskeletaludvikling og dermed resultere i unormale gangmønstre .

forbedring af gåevnen er en af de største bekymringer i terapeutiske interventioner for børn med CP. Løbebåndsvandring er blevet brugt i vid udstrækning til rehabilitering af CP-børn for at give gentagen træning af hele gangcyklussen . En systematisk litteraturgennemgang evaluerede effektiviteten af løbebåndstræning for CP-børn . Gennemgangen antydede, at løbebåndstræning er en sikker og gennemførlig metode for CP-børn og kan forbedre gåhastigheden og generelle grovmotoriske færdigheder. Olsen et al. undersøgte effekten af tilbøjelig løbebåndstræning på CP-børn. Deres undersøgelse antyder, at tilbøjelig intensiv gangtræning øger beta-og gamma-oscillatorisk drev til ankel dorsifleksormotoriske neuroner og forbedrer derfor tåløft og hælstrejke hos CP-børn.

de biomekaniske undersøgelser, herunder kinematik, kinetik og dynamisk balanceanalyse, er nyttige til at få indsigt i de neurale kontrolstrategier, forstå de unormale gangmønstre grundigt og designe effektive terapeutiske interventioner til CP-patienter. Kinematik bruges til at kvantificere abnormiteter i gangmønstre . Kinetik giver en indikation af årsagerne til gangafvik og den underliggende muskelfunktionspatologi . Sunde mennesker kan tilpasse sig op ad bakke ved at øge hofte -, knæ-og ankeldorsifleksion og dermed opretholde en opretstående kropsholdning . Denne tilpasning kan bruges som en målrettet træning af en gruppe muskler (ankel dorsifleksor, knæforlænger og hofteforlænger). CP-børn kan dog have vanskeligheder med at tilpasse sig tilbøjelig gang på grund af nedsat postural kontrol eller dynamisk balance.

biomekaniske undersøgelser er begrænset til tilbøjelig løbebåndstræning på CP-børn. Flere undersøgelser undersøgte de biomekaniske egenskaber og gangtilpasningsstrategier for CP-børn til at gå på en skrå rampe eller løbebånd . Disse undersøgelser rapporterer, at CP-børn tilpasser sig tilbøjelig gang med lignende gangjusteringsstrategier som de typisk udviklende (TD) børn, men bruger større posturale tilpasninger.

så vidt vi ved, mangler der en grundig forståelse af unormale gangmønstre for børn med spastisk CP under skrå løbebåndsvandring ved hjælp af tredimensionel (3D) ganganalyse inklusive kinematik, kinetik og dynamisk balanceanalyse. Kun kinematiske data er rapporteret i de fleste af de ovennævnte undersøgelser . Brugen af to-dimensionelle (2D) bevægelseskameraer mister også betydelig målenøjagtighed for disse data.

denne undersøgelse er rettet mod omfattende undersøgelse af gangjusteringsstrategier for CP-børn i niveau løbebånd og op ad bakke løbebånd, der går under et virtual reality-miljø (en standardindstilling for et computerassisteret rehabiliteringsmiljø (CAREN) system; Motekforce Link, Holland). Undersøgelsen kvantificerede rumlige-tidsmæssige parametre, 3D-kinematik, 3D-kinetik og dynamisk balance mellem CP-børnene ved hjælp af de nyeste motion capture-teknikker. Vi antog, at (1) CP-børn brugte lignende gangjusteringsstrategier som deres TD-jævnaldrende under tilbøjelig gang og (2) CP-gruppen ville have signifikant lavere postural stabilitet på grund af nedsat postural kontrol.

2. Metoder

2.1. Studiedesign og emner

ti spastiske CP-børn (alder: år gammel; højde: ; vægt: ) og ti TD-børn (alder: år gammel; højde: ; vægt: ) blev inkluderet. Karakteristika for CP-deltagerne er præsenteret i tabel 1. Der er ingen signifikante forskelle i alder (), højde () eller vægt () mellem de to grupper.

Patient alder
(år)
køn højde
(cm)
vægt
(kg)
påvirket side gfmc-niveau Gangtype
S1 7 mand 125 30 L, R II Mild crouch
S2 7 kvinde 114 20 L, R I Mild crouch
S3 6 Female 131 27 L, R I Crouch
S4 8 Female 125 22.5 L, R I Mild crouch
S5 6 Male 117 21 L, R I Mild crouch
S6 7 Male 122 22.5 L, R II Mild crouch
S7 11 Male 145 37 L, R II Apparent equines
S8 10 Male 140 36 L, R II Apparent equines
S9 12 Female 146 32 L, R I Crouch
S10 11 Male 127 30 L, R II tilsyneladende heste
forkortelser: GMFCS = grovmotorisk funktion klassificeringssystem; L = venstre; R = højre.
tabel 1
Karakteristik af deltagere.

inklusionskriterierne for CP-børn er som følger: (1) diagnosticeret med diplegisk CP, (2) 6-12 år gammel, (3) rangeret I-II i Gross Motor Function Classification System (GFMC ‘ er), (4) i stand til at forstå og udføre instruktioner, (5) uafhængige vandrere uden hjælp i mere end seks minutter og (6) uden botulinumtoksin i underekstremiteterne eller kirurgi i de foregående seks måneder. Eksklusionskriterierne for både CP-og TD-børn er fraværet af (1) alvorlige hjerte-og lungesygdomme og (2) visuelle eller auditive systemforstyrrelser. Den etiske godkendelse blev opnået fra Sichuan Bayi Rehabilitation Center ‘ s ethics committee (Sichuan, Kina). Børns forældre underskrev samtykkeformularerne for deltagelse.

2.2. Instrumentering

tredimensionel (3D) fælles kinematik og jordreaktionskraft (GRF) blev opsamlet ved hjælp af et computerassisteret rehabiliteringsmiljø (CAREN) system. CAREN-systemet er et fordybende virtuelt miljøsystem bestående af et 3D-bevægelsesoptagelsessystem med tolv infrarøde kameraer med høj hastighed (Vicon, Metrics, UK), en split-belt kraftplade instrumenteret løbebånd (ADAL3DM-f-COP-m, Tecmachine, Frankrig) oven på en seks graders bevægelsesbaseplatform og et cylindrisk projektionssystem. En sikkerhedssele og sideskinner er placeret for at sikre brugerens sikkerhed og komfort (se figur 1). Vicon motion capture-systemet registrerede kinematiske data med en prøveudtagningsfrekvens på 100 HS. Kraftpladedataene blev registreret med en prøveudtagningsfrekvens på 1000 HS. Den visuelle scene synkroniseres normalt med platformens bevægelse eller patientens bevægelse.

Figur 1
det CAREN-system, der blev brugt til denne undersøgelse.

CAREN-systemet anvendes i denne undersøgelse på grund af følgende bekymringer: (1) CAREN-systemet kan udføre 3D-bevægelse for en fuld krop i realtid, hvilket giver øjeblikkelig feedback til både terapeuten og patienten ; (2) CAREN-systemet kan udføre tilbøjelig gangeksperiment og indsamle kinematisk og kinetisk information samtidigt; (3) det virtuelle miljø er reproducerbart og så tæt på et naturligt miljø som muligt ; (4 ) CAREN-systemet har vist sig at være et effektivt redskab til rehabilitering (såsom gangtræning , protesejustering , balancetræning og kognitiv rehabilitering) og biomekanikforskning .

2.3. Eksperimentel protokol

den motoriske funktionsinformation (beskrevet af gmfcs-rangeringen) for CP og klassificeringen af CP-undertyper blev opnået fra hvert CP-barns medicinske journal. Deltagerne blev fuldt instrueret inden målingerne. Hver deltager startede med en bekendtgørelse på tre minutter på løbebåndet ved henholdsvis nul og en ti-graders skrå hældning (op ad bakke). Bekendtgørelsen sluttede, indtil deltageren tilpassede sig gangforholdene med en behagelig ganghastighed for hver tilstand.

efter skift af tøj og sko blev 25 retroreflekterende markører placeret på deltagerens anatomiske vartegn efter definitionen af hele kroppen menneskelig kropsmodel (HBM) . Markørerne er placeret på den 10.brysthvirvel, navle, brystben, forreste overlegen iliac rygsøjle, posterior overlegen iliac rygsøjle, større trochanter, lateral epicondyle af knæ, lateral malleolus, posterior calcanei, spidsen af stortåen, lateral femte metatarsal hoveder, acromion, lateral epicondyle og medial epicondyle af albuen, lateral håndled, medial håndled, formet som et sværd proces, den 7. halshvirvel, toppen af hovedet, højre side af hovedet og venstre side af hovedet.

lokale segmentkoordinatsystemer blev oprettet for torso -, bækken -, lår -, skaft-og fodsegmenter baseret på registrerede markørers positioner, som er anført i tabel 2 (se flere detaljer fra ).

Segment Definition af segmentkoordineringssystemet
bækken Oprindelse midtpunkt mellem hofteledcentre
enhedsvektor for krydsprodukt mellem-aksen og vektoren fra højre hofteledscenter til venstre hofteledscenter
Y enhedsvektor defineret af-aksen og-aksen for at oprette et højre koordinatsystem
enhedsvektor parallelt med linjen fra S1 / L5 til midtpunktet mellem venstre og højre skulderled Centre
Torso Oprindelse Thoracolumbar fælles center
enhedsvektor vinkelret på planet dannet af-aksen og vektoren fra højre skulderled center til venstre skulderled center
Y enhedsvektor defineret af-aksen og-aksen for at oprette et højre koordinatsystem
enhedsvektor parallelt med linjen fra S1 / L5 til midtpunktet mellem venstre og højre skulderled Centre
lår Oprindelse Hofteforbindelsescenter
enhedsvektor vinkelret på-aksen ligger i det globale sagittale plan og peger anteriorly
Y enhedsvektor defineret af-aksen og-aksen for at oprette et højre koordinatsystem
enhedsvektor fra knæleddet center til hofteleddet center
skaft Oprindelse knæled center
enhedsvektor vinkelret på – akse ligger i det globale sagittale plan og peger anteriorly
Y enhedsvektor defineret af-aksen og-aksen for at oprette et højre koordinatsystem
enhedsvektor fra ankelleddet center til knæleddet center
fod Oprindelse Subtalar fælles center
enhedsvektor vinkelret på-aksen ligger i det globale sagittale plan og peger anteriorly
Y enhedsvektor defineret af-aksen og-aksen for at oprette en højre hånd koordinatsystem
enhedsvektor fra tå fælles center til subtalar fælles center
tabel 2
Segmentkoordineringssystemer.

for hver prøveudtagningstid blev koordinaterne for hvert segment med hensyn til dets proksimale segment transformeret af en sekvens af tre rotationer afgrænset af tre Euler-vinkler efter bøjning/forlængelse, adduktion/bortførelse og intern/ekstern rækkefølge.

af sikkerhedshensyn bar deltagerne en sele, der blev fastgjort til en metalramme ved hjælp af en sikkerhedslinje under hele eksperimentet. Hver deltager blev bedt om at udføre et statisk forsøg for at lokalisere positionerne for de anatomiske vartegn og placeringen af de fælles Centre. Derefter gik hver deltager i deres behagelige hastighed uden gelænderstøtte i det virtuelle miljø (en virtuel gangbro) projiceret på en cylindrisk skærm. Dataene blev registreret i et minut under niveau løbebånd gang. Derefter blev platformen vippet ti grader op ad bakke. Op ad bakke blev der også registreret data i et minut.

2.4. Databehandling

undersøgelsen brugte et kommercielt programmelsystem, kaldet human body model (HBM) , indlejret i D-strømmen af CAREN-systemet , til at beregne kinematik og kinetik. For de kinematiske data og GRF blev afskæringsfrekvensen for lavpasfilteret indstillet til 6 timer.

HBM løser det inverse kinematikproblem ved hjælp af et ikke-lineært mindste kvadratproblem (1). Den inverse dynamiske løsning er at finde en optimal position, der bedst passer til producentens data. I ligning (1) er 3D-positionen for en markør og er markørkoordinaterne målt af bevægelsesoptagelsessystemet.

HBM løser det inverse dynamiske problem ved hjælp af den typiske Multibody bevægelsesligning (2).hvor er de ukendte fælles øjeblikke og kræfter, er den menneskelige kropsmassematrice, er centrifugal-og Coriolis-belastningen, er tyngdekraften og repræsenterer den ydre kraft.

midten af trykpositionen (COP) blev målt ved hjælp af den instrumenterede løbebånd. Det center for masse (COM) position blev beregnet ud fra målte kinematiske data ved hjælp af en standardprocedure som beskrevet af vinteren, som bestemte hele kroppen COM baseret på COM fra individuelt kropssegment . COP-COM-adskillelse i både anterior-posterior (AP) og medial-lateral (ML) retninger, afstanden mellem COM og COP i AP og ML retninger, blev beregnet til at repræsentere den dynamiske balance under gangen . For at imødekomme både forsøg med venstre fod og højre fod, COP-COM-adskillelsen i ML-retningen gøres positiv for alle stier. Disse positive værdier afspejler afstanden af fødderne, som blev placeret på hver side af COM I ML retning. Den gennemsnitlige COP-COM-adskillelse i AP-og ML-retninger normaliseres til hver deltagers benlængde for at muliggøre en sammenligning mellem forsøgspersoner. Forudsat at begge ben har lige lange længder, blev benlængden beregnet som afstanden mellem venstre hofteledscenter og venstre ankelledscenter under det statiske forsøg.

2.5. Statistisk analyse

rumlig-tidsmæssig, kinematisk, kinetisk data og dynamiske balanceparametre blev analyseret. Lav pålidelighed og store fejl er blevet rapporteret for hofte og knæ tværgående plane vinkler og knæ frontal plane vinkler registreret af 3D motion capture systemer . Disse parametre blev ikke inkluderet i denne undersøgelse.

otte gangcyklusser fra hver deltager under hver gangtilstand blev valgt til analysen. Denne test blev udført for at teste normaliteten af dataene. En tovejs blandet designanalyse af varians (ANOVA) () blev brugt til at analysere de rumlige-tidsmæssige, kinematiske og dynamiske balanceparametre ved hjælp af SPSS 22.0. For kinetiske parametre (fælles øjeblikke) blev der anvendt en tovejs ANCOVA () med hastighed som kovariat. En statistisk signifikant forskel blev accepteret som . Eta kvadreret () bruges som mål for effektstørrelsen. 0,01, 0,06 og 0,14 betyder henholdsvis lille effekt, moderat effekt og stor effekt.

3. Resultater

3.1. Rumlige tidsmæssige parametre

som vist i tabel 3 identificeres en signifikant forskel i ganghastighed mellem CP-og TD-børn (,). Begge grupper faldt ganghastigheden under op ad bakke (,). Interaktionseffekten af ganghastigheden () når ikke en statistisk signifikans. Skridtlængderne for CP-børnene er kortere end TD-børnenes (, ). Begge grupper faldt skridtlængden markant under op ad bakke (,). Der er en signifikant forskel i interaktionseffekten (, ) af skridtlængden.

parametre niveau op ad bakke (+10 grader) værdi af ANOVA
CP TD CP TD gruppe gangtilstand interaktion
middel SD middel SD middel SD middel middel
hastighed (m / s) 0.42 0.16 0.64 0.06 0.32 0.14 0.58 0.07 <0.01 <0.01 0.494
skridtlængde (m) 0.52 0.19 0.68 0.12 0.39 0.16 0.65 0.14 0.003 <0.01 0.001
trin bredde (m) 0.09 0.02 0.12 0.04 0.09 0.03 0.11 0.04 0.05 0.135 0.199
Stance fase (%) 71.12 4.23 66.2 0.92 73.95 3.5 67.49 1.07 <0.01 <0.01 0.063
Peak trunk fleksion (°) 8.12 4.07 6.01 1.85 7.21 4.32 4.56 3.1 0.069 0.228 0.779
Peak trunk forlængelse (°) -2.7 2.75 -0.16 1.38 1.06 4.48 0.62 3.85 0.375 0.026 0.132
Peak trunk rotation (°) 4.84 8.90 4.96 6.67 2.86 8.53 9.21 5.23 0.493 0.224 0.017
Peak trunk lateral bøjning (°) -2.30 6.92 6.36 2.50 8.28 6.01 4.50 3.66 0.226 0.241 0.47
Peak pelvic anterior tilt (°) 12.46 5.2 12.93 4.35 26.07 6.94 26.3 7.38 0.88 <0.01 0.865
Peak pelvic posterior tilt (°) 7.34 4.49 8.9 4.48 21.01 7.13 21.9 7.7 0.593 <0.01 0.682
Peak pelvic oblique (°) -2.88 7.28 -2.53 3.29 -5.86 7.55 -5.47 4.30 0.95 <0.01 0.941
Peak hoftefleksion (°) 39.81 9.32 38.91 7.33 49.65 11.4 52.5 10.26 0.786 <0.01 0.292
Peak hofte forlængelse (°) 6.62 7.62 3.36 6.61 11.28 7.26 7.16 8.36 0.182 <0.01 0.684
Peak hip bortførelse (°) 9.98 10.18 9.85 3.77 8.47 9.36 6.33 2.96 0.816 0.026 0.28
Peak hip adduktion (°) 2.74 16.79 4.62 4.99 1.30 11.20 5.18 5.03 0.581 0.761 0.459
Peak knæbøjning under LR (°) 27.15 6.43 20.54 9.95 44.63 6.7 34.66 10.09 <0.01 <0.01 0.333
Peak knop bøjning (°) 60.74 8.11 65.63 11.18 60.58 7.72 67.06 5.44 0.044 0.546 0.454
Peak knop forlængelse (°) 12.75 6.9 4.23 4.8 14.61 7.24 10.49 6.57 <0.01 <0.01 0.063
middel SD middel SD middel SD SD Sd Sd middel middel SD
Top ankli dorsifleks (°) 17.55 6.53 11.86 3.59 24.18 5.81 18.64 4.3 <0.01 <0.01 0.932
Peak umenneskelig plante (°) -5.58 7.62 -14.27 6.14 2.73 7.36 -9.57 6.64 <0.01 <0.01 0.174
knæbøjning ved IC (°) 23.49 7.86 6.93 6.01 43.88 6.21 26.74 13.21 <0.01 <0.01 0.878
ankel sagittal vinkel ved IC (°) -1.14 8.18 -5.43 4.6 11.31 7.05 1.46 5.82 <0.01 <0.01 0.004
maksimalt hofteforlængelsesmoment (/kg) 0.54 0.18 0.36 0.09 0.79 0.19 0.55 0.15 <0.01 <0.01 0.395
maksimal hoftefleksionsmoment (/kg) -0.17 0.07 -0.16 0.07 -0.10 0.05 -0.08 0.04 0.398 <0.01 0.852
Peak hofte bortførelse øjeblik (/kg) 0.44 0.21 0.62 0.12 0.39 0.14 0.54 0.09 0.018 0.113 0.596
Peak knæbortføringsmoment (/kg) 0.11 0.05 0.10 0.05 0.12 0.06 0.15 0.08 0.898 0.066 0.179
Peak knæ adduktionsmoment (/kg) 0.11 0.11 0.12 0.11 0.11 0.13 0.12 0.11 0.737 0.78 0.962
første maksimale knæforlængelsesmoment (/kg) 0.14 0.16 0.15 0.08 0.09 0.12 0.23 0.15 0.032 0.657 0.057
Peak knæbøjningsmoment (/kg) -0.24 0.14 -0.22 0.19 -0.24 0.15 -0.25 0.11 0.908 0.423 0.584
første knæ peak fleksion øjeblik (/kg) -0.23 0.15 -0.19 0.11 -0.23 0.16 -0.24 0.13 0.82 0.368 0.392
Peak ankel plantarfleksion øjeblik (/kg) 0.76 0.26 0.99 0.19 0.74 0.16 0.91 0.21 <0.01 0.255 0.545
Top ankel dorsifleks momentum (/kg) -0.05 0.06 -0.09 0.05 -0.02 0.01 -0.06 0.03 <0.01 0.01 0.996
COM-COP anterior distance (m) 0.12 0.05 0.14 0.05 0.03 0.04 0.06 0.05 0.077 <0.01 0.838
com-COP posterior afstand (m) 0.09 0.08 0.22 0.19 0.14 0.14 0.27 0.13 0.088 0.092 0.764
COM-COP medial afstand (m) 0.15 0.04 0.15 0.02 0.16 0.04 0.14 0.02 0.696 0.628 0.555
com-COP lateral afstand (m) -0.09 0.04 -0.04 0.04 -0.08 0.07 -0.03 0.03 0.07 0.32 0.624
forkortelser: LR = belastningsreaktion; IC = indledende kontakt; CP = cerebral parese; TD = typisk udvikling.
tabel 3
Beskrivende statistik for nøgle gangvariabler for CP-og TD-børn under to gangforhold (niveau og op ad bakke løbebånd gå) og resultater af tovejs ANOVA for forskelle i gruppen (CP-eller TD-børn), gåtilstand og interaktion.

CP-børnene viser en markant længere holdningsfase sammenlignet med TD-børnene (, ). Begge grupper øger holdningsprocenten under op ad bakke sammenlignet med løbebåndsvandring (,) med en signifikant interaktionseffekt (,).

3.2. Fælles kinematik og dynamisk Balance

som vist i tabel 3 øger CP-og TD-børn peak bækken anterior tilt, når de går op ad bakke (, ). CP-og TD-børn har mindre spids bækken posterior hældning (, ), spids bækken skråt (, ) og mindre spids bagagerumsforlængelse (,), når de går op ad bakke (,). Kinematiske data viser signifikante forskelle for maksimal hoftebortførelse under svingfasen (, ), maksimal hoftebøjning (, ) under svingfasen og nedsat maksimal hofteforlængelse under holdningsfasen (,) under op ad bakke i begge grupper. Sammenlignet med niveau løbebåndsvandring har op ad bakke en markant mindre afstand mellem COM og COP i anterior-posterior (AP) retning (,).

CP-børn går med en lavere knæbøjningsvinkel i svingfasen end TD-børn (, ). Begge grupper bøjer knæet mere, når de går op ad bakke (,). Der er en signifikant interaktionseffekt (,). Ved første kontakt har CP mere knæbøjning end TD (, ). Begge grupper øger maksimal knæbøjning under belastningsresponsfasen, når de går op ad bakke (,).

der er ingen signifikant interaktionseffekt i maksimal ankel dorsiflektion. Begge grupper øgede maksimal ankel dorsifleksion i holdningsfasen, når de gik op ad bakke (,). CP-børn viser nedsat peak plantarfleksion sammenlignet med TD-børn i svingfasen (, ). Både CP og TD mindsker deres maksimale plantarfleksion i holdningsfasen og svingfasen, når de går op ad bakke (,). CP har højere ankel dorsifleksion end TD ved den første kontakt. Væsentlige forskelle i ankeldorsifleksionen ved den indledende kontakt identificeres i hovedeffekten for gruppen (, ), gåtilstand (,) og interaktionseffekten () (,). Den maksimale bagagerumsrotationsvinkel viser en signifikant interaktionseffekt (,).

3.3. Ledkinetik

som vist i tabel 3 mindsker både CP-og TD-børn hoftepunktsbøjningsmomentet i holdningsfasen, når de går op ad bakke (, ). CP-børn har større maksimal hofteforlængelsesmoment end TD-børn (, ) i holdningsfasen. Hovedeffekten for gangtilstanden viser også, at maksimale hofteforlængelsesmomenter i holdningsfasen steg, når man gik op ad bakke (,). Peak knæbøjningsmoment og forlængelsesmoment i holdningsfasen viser ikke signifikant hovedeffekter i gruppen og gåtilstand. CP børn har lavere top ankel dorsifleksion øjeblik i holdningsfasen end TD børn (, ). Dorsifleksionsmomenter med lavere top ankel i holdningsfasen findes både i CP og hos TD-børn under op ad bakke sammenlignet med jævn jordvandring (, ). CP-børn har reduceret maksimale ankelplantarfleksionsmomenter i holdningsfasen sammenlignet med TD-børn (, ). Signifikante forskelle mellem grupper observeres for maksimalt hofteabduktionsmoment i holdningsfasen (, ).

4. Diskussion

undersøgelsen er rettet mod at undersøge gangegenskaber under skrå løbebånd, der går under et computerassisteret rehabiliteringsmiljø (CAREN)-system hos børn med CP. CAREN-systemet, som er ansat i vores undersøgelse, er egnet til kognitiv og fysisk rehabiliteringstræning eller vurdering på grund af dets evne til at skabe realistiske miljøer og indsamle multisensoriske forskningsdata. Undersøgelser af postural kontroltræning i CAREN-systemet viser, at en enkelt træningssession er nok til at udløse en tilpasningsproces af balance, og der er ingen signifikant forskellig COP-forskydning mellem de emner, der deltager i det virtuelle miljø, og dem, der ikke gør det . Gangkarakterer inklusive tidsmæssige-rumlige parametre og kinematik i løbebånd, der går ved hjælp af CAREN-systemet og over jorden, har ingen signifikant forskel. Visuelle forstyrrelser er ikke involveret i vores eksperimentdesign. Gangkarakteristika er således sammenlignelige med andre undersøgelser, som ikke bruger et virtuelt miljø.

vores resultater afslører, at CP-børn havde betydelige gangændringer i flere rumlige-tidsmæssige, kinematiske og kinetiske parametre, når de gik op ad bakke. De ændrede gangegenskaber inkluderer nedsat ganghastighed og skridtlængde og øget spids bækkenhældning, maksimal ankel dorsiflektion (i holdningsfasen), hoftefleksion og knæbøjning (i holdningsfasen). Nedsat top hofteabduktion i svingfasen og øget spids bækken skrå vinkler observeres også. Generelt viser CP-børn lignende gangjusteringer som TD-børn under op ad bakke.

denne gangjusteringsstrategi stemmer overens med resultaterne fra tidligere undersøgelser, der bruger sunde deltagere, hvilket viser, at raske voksne, der går på en skråning, øgede hoftefleksion, knæbøjning og ankeldorsiflektion for at øge tåklaringen. Det bemærkes dog, at børn med CP under løbebåndsvandring havde et patologisk gangmønster med større knæbøjning og ankel dorsiflektion i holdningsfasen sammenlignet med TD-børn (se figur 2). Op ad bakke kræver mere knæbøjning og ankel dorsiflektion i holdningsfasen og øgede sværhedsgraden af den patologiske gang.

figur 2
betyde fælles vinkler og fælles øjeblikke for CP og TD under niveau jorden gå og op ad bakke gå (solid sort linje: td niveau gå; stiplet sort linje: td op ad bakke gå; solid rød linje: CP niveau gå; stiplet rød linje: CP op ad bakke gå).

ankelvinklen ved den første kontakt (IC) viste en signifikant interaktionseffekt. Interaktionseffekten betyder, at hældningsgang påvirkede ankeldorsifleksion ved IC mere i CP end hos TD-børn og påvirkede knæforlængelse mindre i CP end hos TD-børn. Forskellen kan skyldes spasticitet i musklerne, hvilket begrænser bevægelsesområdet i CP-gruppen og CP-og TD-børns tilpasningsevne til de forskellige gåforhold. Desuden kræver op ad bakke en betydelig indsats for at drive kroppen opad. Tidligere forskning viser, at sammenlignet med løbebåndets gangtilstand, er det maksimale hofteforlængelsesmoment, det maksimale knæforlængelsesmoment og det maksimale ankelplantarflektionsmoment signifikant højere, når man går op ad bakke med samme hastighed . Vores resultater viser, at der ikke er nogen signifikante forskelle i peak knæforlængelsesmoment og peak ankel plantar fleksion joint moment for de to gangforhold. Dette fund kan skyldes den langsommere ganghastighed for op ad bakke, hvilket kan forklares som en strategi for at reducere fælles belastning .

i frontplanet observeres en signifikant forskel mellem gruppen for hoftebortførelsesmoment. Dette er under forventning, da TD-børn har bredere trin, hvilket resulterer i en større momentarm af jordreaktionskræfterne. Vi finder ud af, at op ad bakke også resulterer i større bækkenhældede vinkler og nedsatte hoftebortførelsesvinkler sammenlignet med niveau løbebåndsvandring, hvilket kan være en strategi for at opretholde balance i medial-lateral (ML) retning, da disse ændringer vil bevæge COM mere tæt på COP i ML-retningen. Derudover viser bagagerumets rotationsvinkel en signifikant interaktionseffekt. Dette betyder, at op ad bakke påvirkede bagagerumsrotation mere i TD end i CP. Yderligere forskning forventes at undersøge de medvirkende faktorer for trunk motion strategier under hældning gang.

sammenlignet med niveau løbebåndsvandring har op ad bakke en markant mindre COM-COP-Afstand i den forreste retning. Den betydelige forskel kan skyldes den mindre hældningsvinkel under op ad bakke. Der identificeres ingen forskel mellem grupper for COP-COM-afstanden i lateral retning. Disse resultater er lidt overraskende, da børn med CP rapporteres at have større forskydninger af COP og COM i medial-lateral retning . Dette kan også blive påvirket af COM-hastigheden i ML-retningen.

efter forfatterens bedste viden er dette første gang en omfattende 3D-kinematik og kinetik samt den dynamiske stabilitetsanalyse (bortset fra nogle vinkler i de tværgående planer) udført for CP-børn under skråning, der går under et virtual reality-miljø.

vores resultater har nogle kliniske implikationer. Som det fremgår af figur 2, er CP-børn nødt til at generere ekstra ankelplantarfleksionsmoment i den tidlige holdningsfase med en hængende kropsholdning (overdreven ankel dorsifleksion og knæbøjning). Denne konstatering er enig med H Kristsl et al. , der observerer den øgede aktivering af kalvemusklerne for CP-børn i den tidlige holdningsfase. En biomekanisk undersøgelse viser, at den maksimale knæledskraft kan være større end seks gange kropsvægten for svær crouch gang . Hængende gangart kan også forårsage ledsmerter og mindske gåevnen . I en undersøgelse med overvægtige patienter er det vist, at op ad bakke med en langsommere hastighed kan reducere ledbelastningen (maksimal knæforlængelse og adduktionsmomenter) . Vi foreslår, at ganghastigheden under en løbebåndstræning med en hældning skal kontrolleres omhyggeligt, så spidsbelastningen ikke øges for meget. Brug af et delvist vægtstøttesystem under løbebåndstræning kan reducere en vis fælles belastning for patienter.

undersøgelser af enkeltmålinger af den samlede gangpatologi , såsom Gangafvigelsesindeks (GDI), Gangprofilscore (GPS) og Bevægelsesanalyseprofil (MAP) har vist deres effektivitet i kliniske scenarier. Sådanne resultatmål kunne vurdere den samlede sværhedsgrad af at gå eller evaluere den samlede præstation af en intervention, som patienten modtog for at forbedre gangevnen. En yderligere undersøgelse er nødvendig for at undersøge den samlede gangpatologi for CP-børnene under tilbøjelig gang under et virtual reality-miljø ved hjælp af et indeks som GPS eller kort.

undersøgelsen har en lille stikprøvestørrelse med ti deltagere i hver gruppe. CP-gruppen skelner heller ikke mellem crouch gangarter med tilsyneladende heste. Disse spørgsmål påvirker statistisk magt til en vis grad. Undersøgelser med en større prøvestørrelse kræves for at vidne om disse resultater og for at undersøge forholdet mellem patologiske gangmønstre, gangfunktioner, GFMC ‘ er, spasticitet, muskelkraft og dynamisk balance under tilbøjelig gang eller andre forskellige miljøer i det daglige liv.

5. Konklusion

CP-børn viste lignende justeringer i deres gang under op ad bakke løbebånd, der gik under et virtual reality-miljø som TD-børn. CP-børn kunne opretholde en lignende dynamisk balance med en lavere ganghastighed, når de gik op ad bakke. Op ad bakke forstørrer de eksisterende unormale gangmønstre hos CP-børnene. Under en løbebåndstræning med en hældning skal ganghastigheden kontrolleres omhyggeligt i tilfælde af forbedring af spidsbelastningen for meget.

datatilgængelighed

de data, der understøtter resultaterne af denne undersøgelse, er tilgængelige på anmodning fra den tilsvarende forfatter, Ye Ma. Dataene er endnu ikke offentligt tilgængelige på grund af systemets underudvikling og projektets etik.

interessekonflikter

forfatterne erklærer, at de ikke har nogen interessekonflikter.

forfatternes Bidrag

ye Ma og Yanksin Jang bidrog til udformningen og udformningen af artiklen. Yali Liang, Liaodong Kang og Lilja Siemelink er ansvarlige for databehandling og udarbejdelse. Ming Shao og Ming Shao er ansvarlige for det samlede indhold og er garanter.

anerkendelser

denne undersøgelse blev støttet af Kinas provinsielle Naturvidenskabelige fond (Grand Number LK19A020001), Ningbo Natural Science Foundation (Grand Number 2018a610193), Sichuan Bayi rehabiliteringscenter og Motekforce Link. Denne undersøgelse blev også støttet af K. C. Vong Magna Fund i Ningbo University. Forfatterne vil gerne takke Jing Jang og Ruisong Liao for deres hjælp til dataindsamlingen.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.