spastista CP-vammaa sairastavien lasten Kävelyominaisuudet kaltevan Juoksumattokävelyn aikana Virtuaalitodellisuusympäristössä

Abstrakti

tavoite. Tutkia kävelyominaisuuksia lapsilla spastinen CP-vamma aikana taipuvainen juoksumatto kävely alle virtuaalitodellisuus ympäristö. Menetelmä. Kymmentä spastista CP-lasta ja kymmentä tyypillisesti kehittyvää (TD) lasta pyydettiin kävelemään mukavaa nopeuttaan juoksumatolla maan tasossa ja 10° kallistettuna. Kolmiulotteinen kinemaattinen data ja maareaktiovoimatiedot kuvattiin tietokoneavusteisessa kuntoutusympäristöjärjestelmässä. Kineettiset parametrit ja dynaamiset tasapainoparametrit laskettiin normaalilla biomekaanisella lähestymistavalla. Tulos. Ylämäkikävelyn aikana molemmat ryhmät laskivat kävelynopeutta ja askelpituutta sekä lisäsivät lantion huippukaltistusta, nilkan dorsifleksiota ja lonkan koukistusta. Verrattuna TD-lapsiin CP-lapsilla oli vähentynyt kävelynopeus ja askelpituus, vähentynyt lonkan sieppaushetki, lisääntynyt asentovaiheen prosenttiosuus, lisääntynyt nilkan dorsifleksion ja polven koukistumishuippu sekä lisääntynyt lonkan ojennushetki. Rungon huippukulma, nilkan kulma ensikosketuksessa ja askelpituus osoittivat merkittävää vuorovaikutusvaikutusta. Päätelmä. CP-lapsilla oli samanlaisia muutoksia useimpien kävelyparametrien kohdalla ylämäkikävelyn aikana kuin TD-lapsilla. Pienemmällä kävelynopeudella CP-lapset voisivat ylläpitää samanlaista dynaamista tasapainoa kuin TD-lapset. Ylämäkikävely suurentaa CP-vammaisten lasten nykyisiä epänormaaleja kävelytapoja. Suosittelemme, että juoksumattoharjoituksissa, joissa on taipumusta, kävelynopeutta tulisi säädellä huolellisesti, jos huippunivelkuormitus paranee liikaa.

1. Johdanto

CP-vamma on neurologinen häiriö, joka johtuu epäkypsien aivojen vioista tai vaurioista . CP: n aiheuttamat ongelmat, kuten lihasjännitys, heikkous tai spastisuus, voivat haitata tuki-ja liikuntaelinten kehitystä ja siten johtaa epänormaaleihin kävelytapoihin .

kävelykyvyn parantaminen on yksi tärkeimmistä huolenaiheista CP-lapsille suunnatuissa hoitotoimenpiteissä. Juoksumattokävelyä on käytetty laajalti CP-lasten kuntoutuksessa koko kävelyjakson toistuvaan harjoitteluun . Systemaattisessa kirjallisuuskatsauksessa arvioitiin juoksumattoharjoittelun tehokkuutta CP-lapsille . Katsauksessa todettiin, että juoksumattoharjoittelu on turvallinen ja toteuttamiskelpoinen menetelmä CP-lapsille ja voi parantaa kävelynopeutta ja yleisiä karkeusmotorisia taitoja. Willerslev-Olsen ym. tutki kaltevan juoksumattoharjoittelun vaikutusta CP-lapsiin. Heidän tutkimuksensa viittaa siihen, että kalteva intensiivinen kävelyharjoittelu lisää beeta-ja gamma-oskillaatiota nilkan dorsifleksoriin tai motoneuroneihin ja parantaa siten varpaan nostoa ja kantapään iskua CP-lapsilla.

biomekaaniset tutkimukset, mukaan lukien kinematiikka, kinetiikka ja dynaaminen tasapainoanalyysi, auttavat saamaan tietoa hermokontrollistrategioista, ymmärtämään poikkeavat kävelytavat perusteellisesti ja suunnittelemaan tehokkaita hoitotoimenpiteitä CP-potilaille. Kinematiikkaa käytetään mittaamaan kävelytapojen poikkeavuuksia . Kinetiikka antaa viitteitä kävelypoikkeavuuksien syistä ja taustalla olevasta lihastoiminnan patologiasta . Terveet ihmiset voivat sopeutua ylämäkikävelyyn lisäämällä lonkan, polven ja nilkan dorsifleksioita ja ylläpitämällä siten pystyasentoa . Tätä sopeutumista voidaan käyttää lihasryhmän kohdennettuna harjoitteluna (nilkan dorsifleksori, polven ojentaja ja lonkan ojentaja). CP-lapsilla voi kuitenkin olla vaikeuksia sopeutua kallistuvaan kävelyyn, koska asentohallinta tai dynaaminen tasapaino on heikentynyt.

biomekaanisia tutkimuksia on rajoitettu CP-lasten kalteva juoksumatto-kävelyharjoituksiin. Useissa tutkimuksissa tutkittiin CP-lasten biomekaanisia ominaisuuksia ja kävelyn sopeutumisstrategioita kaltevalla rampilla tai juoksumatolla kävelemiseen . Nämä tutkimukset kertovat, että CP-lapset sopeutuvat kaltevaan kävelyyn samanlaisilla kävelyn säätöstrategioilla kuin yleensä kehittyvät lapset, mutta käyttävät suurempia asentosopeutuksia.

parhaan tietämyksemme mukaan lasten, joilla on spastinen CP, poikkeavia kävelytapoja ei tunneta perusteellisesti kaltevan juoksumatolla kävelyn aikana käyttäen kolmiulotteista (3D) kävelyanalyysiä, mukaan lukien kinematiikka, kinetiikka ja dynaaminen tasapainoanalyysi. Useimmista edellä mainituista tutkimuksista raportoidaan vain kinemaattisia tietoja . Kaksiulotteisten (2D) liikekameroiden käyttö menettää myös huomattavan mittaustarkkuuden näiden tietojen osalta.

tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia kattavasti CP-lasten kävelynsäätöstrategioita tasossa juoksumatto-ja ylämäkikävelyssä virtuaalitodellisuusympäristössä (oletusasetus tietokoneavusteiselle kuntoutusympäristölle (Caren); Motekforce Link, Alankomaat). Tutkimuksessa kvantifioitiin CP-lasten spatiaaliset ja aikaparametrit, 3D-kinematiikka, 3D-kinetiikka ja dynaaminen tasapaino käyttäen uusinta liikkeenkaappaustekniikkaa. Oletimme, että (1) CP-lapset käyttivät samanlaisia kävelyn säätöstrategioita kuin heidän TD-ikätoverinsa kaltevan kävelyn aikana ja (2) CP-ryhmällä olisi huomattavasti heikompi asennon vakaus johtuen heikentyneestä asentokontrollista.

2. Menetelmät

2. 1. Tutkimuksessa oli mukana tutkimussuunnitelma ja koehenkilöt

kymmenen kroonista CP-lasta (ikä: vuotta vanha; pituus: ; paino: ) ja kymmenen TD-lasta (ikä: vuotta vanha; pituus: ; paino:). CP-osallistujien ominaispiirteet esitetään taulukossa 1. Näiden kahden ryhmän välillä ei ole merkittäviä ikä – (), pituus – () tai painoeroja ().

CP-lasten sisällyttämisperusteet ovat seuraavat: (1) diagnosoitu dipleginen CP, (2) 6-12-vuotias, (3) gross Motor Function Classification System (Gfmcs) – luokitusjärjestelmässä I-II, (4) kykenee ymmärtämään ja toteuttamaan ohjeita, (5) itsenäiset kävelijät ilman apua yli kuuden minuutin ajan ja (6) Ilman botulinumtoksiinia alaraajoissa tai leikkauksessa edellisen kuuden kuukauden aikana. Sekä CP-että TD-lasten poissulkukriteerit ovat 1) vakavien sydän-ja keuhkosairauksien puuttuminen ja 2) näkö-tai kuulojärjestelmän häiriöt. Eettinen hyväksyntä saatiin Sichuan Bayi kuntoutuskeskuksen eettiseltä komitealta (Sichuan, Kiina). Lasten vanhemmat allekirjoittivat osallistumislomakkeet.

2.2. Instrumentointi

kolmiulotteinen (3D) liitoskinematiikka ja maareaktiovoima (GRF) kerättiin tietokoneavusteisella kuntoutusympäristöllä (Caren). Caren-järjestelmä on immersiivinen virtuaaliympäristöjärjestelmä, joka koostuu 3D-liikkeenkaappausjärjestelmästä, jossa on kaksitoista nopeaa infrapunakameraa (Vicon, Oxford Metrics, UK), Jakohihnan voimalevy instrumentoidulla juoksumatolla (ADAL3DM-F-COP-Mz, Tecmachine, Ranska) kuuden vapausasteen liikkeen perusalustalla sekä lieriömäisestä projektiojärjestelmästä. Turvavaljaat ja sivukiskot on sijoitettu varmistamaan käyttäjän turvallisuus ja mukavuus (KS.Kuva 1). Viconin liikkeenkaappausjärjestelmä tallensi kinemaattista dataa 100 Hz: n näytteenottotaajuudella. Voimalevytiedot tallennettiin näytteenottotaajuudella 1000 Hz. Visuaalinen kohtaus synkronoidaan yleensä Alustan liikkeen tai potilaan liikkeen kanssa.

Kuva 1

tutkimuksessa käytetty CAREN-järjestelmä.

Caren-järjestelmää käytetään tässä tutkimuksessa seuraavien huolenaiheiden vuoksi: (1) CAREN-järjestelmä voi suorittaa koko kehon 3D-liikettä reaaliaikaisesti, mikä antaa välitöntä palautetta sekä terapeutille että potilaalle. ; (2) CAREN-järjestelmä voi suorittaa kaltevan kävelykokeen ja kerätä kinemaattista ja kineettistä tietoa samanaikaisesti; (3) virtuaaliympäristö on toistettavissa ja mahdollisimman lähellä luonnollista ympäristöä ; (4 ) CAREN-järjestelmä on osoittautunut tehokkaaksi apuvälineeksi kuntoutuksessa (kuten kävelyharjoittelu , proteesien säätö , tasapainoharjoittelu ja kognitiivinen kuntoutus) ja biomekaniikan tutkimuksessa .

2.3. Koeprotokolla

moottorin toimintaa koskevat tiedot (GMFC-luokituksella kuvatut) CP: n osalta ja CP-alatyyppien luokittelu saatiin jokaisen CP-lapsen sairaskertomuksesta. Osallistujia ohjeistettiin perusteellisesti ennen mittauksia. Jokainen osallistuja aloitti kolmen minuutin perehdytyksen juoksumatolla nollassa ja kymmenen asteen kalteva Rinne (ylämäkeen) vastaavasti. Perehdytys päättyi, kunnes osallistuja sopeutui kävelyolosuhteisiin mukavalla kävelynopeudella jokaiseen tilaan.

vaatteiden ja kenkien vaihdon jälkeen osallistujien anatomisiin maamerkkeihin laitettiin 25 retroreflektiivistä merkkiä, jotka noudattivat kokovartalomallin (HBM) määritelmää . Markkereita sijoitetaan 10. rintakehän nikama, napa, rintalastan, anterior superior suoliluun selkärangan, posterior superior suoliluun selkärangan, greater trochanter, lateral epicondyle polven, lateral malleolus, posterior calcanei, kärki isovarvas, lateral viides jalkapöydän päät, acromion, lateral epicondyle ja medial epicondyle kyynärpään, lateral ranne, medial ranne, xiphoid prosessi, 7.kaulanikaman, top of the head, oikea puoli pään, ja vasen puoli pään.

ylävartalon, lantion, reiden, varren ja jalkaterän segmenteille luotiin paikalliset segmenttikoordinaattijärjestelmät, jotka perustuvat merkittyjen merkkien sijainteihin, jotka on lueteltu taulukossa 2 (ks.lisätietoja kohdasta).

kunkin näytteenottoajankohtana kunkin janan koordinaatit proksimaalisen janan suhteen muunnettiin kolmen rotaation jaksolla, joka rajattiin kolmella Euler-kulmalla fleksion/laajennuksen, adduktion/sieppauksen ja sisäisen/ulkoisen järjestyksen mukaisesti.

turvallisuussyistä osallistujat käyttivät koko kokeen ajan valjaita, jotka oli kiinnitetty metallikehikkoon turvaköyden avulla. Jokaista osallistujaa pyydettiin staattiseen kokeeseen, jossa etsittiin anatomisten maamerkkien sijainnit ja yhteisten keskusten sijainnit. Sitten jokainen osallistuja käveli mukavalla nopeudella ilman kaiteen tukea virtuaaliympäristössä (virtuaalinen kävelytie), joka heijastetaan lieriömäiselle näytölle. Tiedot tallennettiin minuutin ajan level juoksumattokävelyn aikana. Tämän jälkeen alustaa kallistettiin kymmenen astetta ylämäkeen. Myös ylämäkikävelytietoja kirjattiin minuutin ajan.

2.4. Tietojenkäsittely

tutkimuksessa käytettiin Caren-järjestelmän d-virtaukseen upotettua kaupallista ohjelmistojärjestelmää, human body model (HBM) , kinematiikan ja kinetiikan laskemiseen. Kinemaattista dataa ja GRF: ää varten alipäästösuodattimen katkaisutaajuudeksi asetettiin 6 Hz.

HBM ratkaisee käänteisen kinematiikan ongelman käyttämällä epälineaarista pienimmän neliösumman ongelmaa (1). Käänteisdynaaminen ratkaisu on löytää optimaalinen asento, joka sopii parhaiten tekijätietoihin. Yhtälössä (1) on merkkiaineen 3D-asema ja liikkeenkaappausjärjestelmän mittaamat merkkikoordinaatit.

HBM ratkaisee käänteisen dynaamisen ongelman käyttäen tyypillistä liikkeen monikehoyhtälöä (2).missä on tuntematon yhteinen hetkiä ja voimia, on ihmisen kehon massamatriisi, on keskipakois-ja Coriolis lastaus, on painovoima, ja edustaa ulkoista voimaa.

paineen keskipisteen (COP) asento mitattiin instrumentoidulla juoksumatolla. Massakeskipisteen (COM) sijainti laskettiin mitattujen kinemaattisten tietojen perusteella käyttäen Winterin kuvaamaa standardimenetelmää, jossa koko kappaleen COM määritettiin yksittäisen kappaleen segmentin COM: n perusteella . COP-COM-erottaminen sekä etu-posteriorisessa (AP) että mediaalis-lateraalisessa (ML) suunnassa, COM: n ja COP: n välinen etäisyys AP-ja ML-suunnissa, laskettiin edustamaan dynaamista tasapainoa kävelyn aikana . Sekä vasemman että oikean jalan testeissä COP-COM-ero ML: n suuntaan tehdään positiiviseksi kaikille poluille. Nämä positiiviset arvot kuvastavat niiden jalkojen etäisyyttä, jotka oli asetettu COM: n kummallekin puolelle ML: n suuntaan. Keskimääräinen Cop-COM-ero AP-ja ML-suunnissa normalisoidaan kunkin osallistujan jalan pituuteen, jotta tutkittavia voidaan vertailla. Jos oletetaan, että molemmat jalat ovat yhtä pitkät, jalan pituus laskettiin vasemman lonkkanivelen keskipisteen ja vasemman nilkan nivelen keskipisteen välisenä etäisyytenä staattisen tutkimuksen aikana.

2.5. Tilastollinen analyysi

analysoitiin spatiaalisia-ajallisia, kinemaattisia, kineettisiä tietoja ja dynaamisia tasapainoparametreja. 3D motion capture Systemsin tallentamista lonkan ja polven poikittaistasokulmista ja polven etutasokulmista on raportoitu alhaista luotettavuutta ja suuria virheitä . Näitä parametreja ei sisällytetty tähän tutkimukseen.

analyysiin valittiin kahdeksan kävelyjaksoa jokaiselta osallistujalta kunkin kävelyehdon alla. Shapiro-Wilk-testissä testattiin tietojen normaaliutta. Kaksisuuntaista varianssin sekasuunnitteluanalyysiä (ANOVA) () käytettiin spatiaalis-ajallisten, kinemaattisten ja dynaamisten tasapainoparametrien analysointiin SPSS 22.0: n avulla. Kineettisille parametreille (liitosmomenteille) käytettiin kaksisuuntaista ANCOVAA (), jonka nopeus on kovariaatti. Tilastollisesti merkitsevä ero hyväksyttiin . Eta potenssiin () käytetään vaikutuksen koon mittana. 0, 01, 0, 06 ja 0, 14 tarkoittavat pientä vaikutusta, Kohtalaista vaikutusta ja suurta vaikutusta .

3. Tulokset

3.1. Spatiaaliset aikaparametrit

kuten taulukosta 3 ilmenee, CP-ja TD-lasten kävelynopeudessa on havaittu merkittävä ero (,). Molemmat ryhmät laskivat kävelynopeutta ylämäkikävelyn aikana (,). Kävelynopeuden () vuorovaikutusvaikutuksella ei ole tilastollista merkitystä. CP-lasten askelpituudet ovat lyhyempiä kuin TD-lasten (, ). Molemmat ryhmät laskivat askelpituutta merkittävästi ylämäkikävelyn aikana (,). Askelpituuden vuorovaikutusvaikutuksessa (, ) on merkittävä ero.

CP-lapsilla on huomattavasti pidempi viritysvaihe verrattuna TD-lapsiin (,). Molemmat ryhmät lisäävät viritysprosenttia ylämäkikävelyn aikana verrattuna tasokävelyyn (,), jolla on merkittävä vuorovaikutusvaikutus (,).

3.2. Nivelen kinematiikka ja dynaaminen tasapaino

kuten taulukosta 3 ilmenee, CP-ja TD-lapset lisäävät lantion etummaisen huippukaltistusta ylämäkeen kävellessään (,). CP-ja TD-lapsilla on vähemmän lantion takaosan huippukaltistusta (, ), lantion vinoa huippua (,) ja vähemmän takaruumiin huippukaltistusta (,) ylämäkeen kävellessä (,). Kinemaattiset tiedot osoittavat merkittäviä eroja lonkkahuippujen sieppauksessa swing-vaiheessa (,), lonkan koukistumishuipussa swing-vaiheessa (,) ja pienentyneessä lonkankoukistuksessa viritysvaiheessa (,) ylämäkikävelyn aikana molemmissa ryhmissä. Tasokävelyyn verrattuna ylämäkikävelyllä on huomattavasti pienempi etäisyys com: n ja COP: n välillä anterior-posterior (AP) – suunnassa (, ).

CP-lapset kävelevät svingivaiheessa pienemmällä polven koukistuskulmalla kuin TD-lapset (, ). Molemmat ryhmät joustavat polvea enemmän ylämäkeen kävellessä (,). On merkittävä yhteisvaikutusvaikutus (,). Alkukosketuksessa CP: llä on enemmän polven koukistusta kuin TD: llä (, ). Molemmat ryhmät lisäävät polven koukistumishuippua kuormavastausvaiheessa ylämäkeen kävellessä (,).

nilkan dorsifleksion huippualueella ei ole merkitsevää yhteisvaikutusvaikutusta. Molemmat ryhmät lisäsivät nilkan dorsifleksion huippua viritysvaiheessa ylämäkeen kävellessä (,). CP-lapsilla plantarflexionin huippu on pienentynyt verrattuna TD-lapsiin swing-vaiheen aikana (,). Sekä CP että TD pienentävät jalkapohjien koukistumishuippuaan viritysvaiheen aikana ja swing-vaihetta ylämäkeen käveltäessä (, ). CP: llä on suurempi nilkan dorsifleksio kuin TD: llä ensikosketuksessa. Nilkan dorsifleksion merkittäviä eroja ensikosketuksessa on ryhmän päävaikutuksessa (,), kävelykunnossa (,) ja vuorovaikutusvaikutuksessa () (,). Piikin rungon kiertokulma osoittaa merkittävää vuorovaikutusvaikutusta (,).

3.3. Nivelten kinetiikka

kuten taulukosta 3 käy ilmi, sekä CP-että TD-lapset pienentävät lonkan huippukohdan koukistusmomenttia viritysvaiheessa ylämäkeen kävellessä (,). CP-lapsilla on suurempi lonkan ojennushuippu kuin TD-lapsilla (, ) asentovaiheen aikana. Kävelykunnon tärkein vaikutus osoittaa myös, että lonkan ojennushetket viritysvaiheessa lisääntyivät ylämäkeen kävellessä (,). Polven koukistusmomentti ja ojennusmomentti viritysvaiheen aikana eivät näytä merkittävästi tärkeimpiä vaikutuksia ryhmä-ja kävelykunnossa. CP-lapsilla on alempi nilkan dorsifleksion momentti viritysvaiheessa kuin TD-lapsilla (, ). Alahuippu nilkan dorsifleksion hetkiä viritysvaiheessa on sekä CP-että TD-lapsilla ylämäkikävelyn aikana verrattuna tasomaakävelyyn (,). CP-lapsilla nilkan plantarflexion-huippuhetket ovat vähentyneet viritysvaiheessa verrattuna TD-lapsiin (,). Merkittäviä ryhmien välisiä eroja havaitaan lonkkahuippumomentin kohdalla viritysvaiheessa (,).

4. Keskustelu

tutkimuksen tarkoituksena on tutkia CP: tä sairastavien lasten kävelyominaisuuksia kaltevan juoksumattokävelyn aikana tietokoneavusteisessa kuntoutusympäristössä (Caren). Tutkimuksessamme käytetty CAREN-järjestelmä soveltuu kognitiiviseen ja fyysiseen kuntoutukseen tai arviointiin, koska se kykenee luomaan realistisia ympäristöjä ja keräämään moniaistista tutkimustietoa. Caren-järjestelmän asentokontrollikoulutusta koskevat tutkimukset osoittavat, että yksi harjoituskerta riittää laukaisemaan tasapainon sopeutumisprosessin, eikä virtuaaliympäristöön osallistuvien ja muiden henkilöiden välillä ole merkittävää eroa COP-siirtymisessä . Kävelymerkeillä, kuten ajallis-spatiaalisilla parametreilla ja kinematiikalla juoksumattokävelyssä CAREN-järjestelmällä ja maastokävelyssä, ei ole merkittävää eroa. Visuaaliset häiriöt eivät liity kokeilumme suunnitteluun. Näin ollen kävelyominaisuudet ovat verrattavissa muihin tutkimuksiin, joissa ei käytetä virtuaaliympäristöä.

Tuloksemme osoittavat, että CP-lapsilla oli merkittäviä kävelymuutoksia useissa spatiaaliajan, kinematiikan ja kinetiikan parametreissä ylämäkeen kävellessä. Muuttuneisiin kävelyominaisuuksiin kuuluvat kävelynopeuden ja askelpituuden väheneminen ja lisääntynyt lantion huippukaltistus, nilkan dorsifleksio (viritysvaiheen aikana), lonkan koukistuminen ja polven koukistuminen (viritysvaiheen aikana). Myös lonkkahuippujen väheneminen swing-vaiheessa ja lantion vinokulmien lisääntyminen havaitaan. Yleensä CP-lapsilla on samanlaiset kävelyn säädöt kuin TD-lapsilla ylämäkikävelyn aikana.

tämä kävelyn säätöstrategia on yhtäpitävä aiempien terveillä osallistujilla tehtyjen tutkimusten tulosten kanssa, mikä osoittaa, että rinteessä kävelevät terveet aikuiset lisäsivät lonkan koukistusta, polven koukistusta ja nilkan dorsifleksiota varpaiden välyksen lisäämiseksi. On kuitenkin huomattava, että CP: tä sairastavilla lapsilla oli tasossa juoksumattokävelyn aikana patologinen kävelykuvio, jossa polven koukistuminen ja nilkan dorsifleksio olivat suuremmat asentovaiheen aikana kuin TD-lapsilla (KS.kuva 2). Ylämäkeen kävely vaatii enemmän polven koukistamista ja nilkan dorsifleksiota asentovaiheen aikana ja lisäsi patologisen kävelyn vakavuutta.

kuva 2

CP: n ja TD: n keskimääräiset liitoskulmat ja-hetket tasakävelyn ja ylämäkikävelyn aikana (solid black line: TD level walking; dashed black line: TD ylämäkikävely; solid red line: CP level walking; dashed red line: CP ylämäkikävely).

nilkan kulma ensimmäisessä kosketuksessa (IC) osoitti merkittävää yhteisvaikutusvaikutusta. Yhteisvaikutusvaikutus tarkoittaa sitä, että rinnekävely vaikutti nilkan dorsifleksioon IC-alueella enemmän CP-potilailla kuin TD-lapsilla ja vaikutti polven pidennykseen vähemmän CP-potilailla kuin TD-lapsilla. Ero voi johtua lihasten spastisuudesta, CP-ryhmän liikeradan rajoittamisesta sekä CP-ja TD-lasten sopeutumiskyvystä erilaisiin kävelyolosuhteisiin. Sitä paitsi ylämäkikävely vaatii merkittävää ponnistusta, jotta kroppa saa vauhtia ylöspäin. Aiempi tutkimus osoittaa, että tasoratamatkailukuntoon verrattuna lonkan ojennushetki, polven ojennushetki ja nilkan jalkapohjan koukistushetki ovat huomattavasti korkeammat, kun kävelet ylämäkeen samalla nopeudella . Tuloksemme osoittavat, että polven ojennushetken ja nilkan jalkapohjan koukistushetken huippueroissa ei ole merkittäviä eroja näiden kahden kävelyolosuhteiden kannalta. Löydös voi johtua ylämäkikävelyn hitaammasta kävelynopeudesta, mikä voidaan selittää keinoksi vähentää yhteiskuormitusta .

etutasossa havaitaan lonkkakaappaushetken osalta merkittävä ryhmien välinen ero. Tämä on odotettavissa, koska TD-lapsilla on leveämmät askeleet, jolloin maareaktiovoimien momenttihaarat ovat suuremmat. Havaitsemme, että ylämäkikävely johtaa myös suurempiin lantion vinokulmiin ja pienempiin lonkkien sieppauskulmiin verrattuna tasomäkikävelyyn, mikä voi olla strategia tasapainon säilyttämiseksi mediaalis-lateraalisessa (ML) suunnassa, koska nämä muutokset siirtävät COM: n lähemmäksi COP: tä ML: n suunnassa. Lisäksi tavaratilan pyörimiskulmassa näkyy merkittävä vuorovaikutusvaikutus. Tämä tarkoittaa, että ylämäkikävely vaikutti tavaratilan pyörimiseen enemmän TD: ssä kuin CP: ssä. Lisätutkimusten odotetaan selvittävän, mitkä tekijät vaikuttavat rungon liikestrategioihin rinnekävelyn aikana.

tasoratakävelyyn verrattuna ylämäkikävelyllä on anterioriseen suuntaan huomattavasti vähemmän COM-COP-matkaa. Merkittävä ero voi johtua Pienemmästä kaltevuuskulmasta ylämäkikävelyolosuhteissa . Poikittaissuunnassa COP-COM-etäisyydelle ei tunnisteta ryhmien välistä eroa. Nämä tulokset ovat hieman yllättäviä, koska lapsilla, joilla on CP, on raportoitu olevan suurempia siirtymiä COP: n ja COM: n mediaalinen-lateraalinen suuntaan . Tähän voi vaikuttaa myös COM: n nopeus ML: n suunnassa.

kirjoittajien parhaan tiedon mukaan kyseessä on ensimmäinen kerta, kun CP-lapsille tehdään kattava 3D-kinematiikka ja kinetiikka sekä dynaaminen stabiiliusanalyysi (lukuun ottamatta joitain poikittaistasojen kulmia) rinnekävelyn aikana virtuaalitodellisuusympäristössä.

löydöksillämme on joitakin kliinisiä seurauksia. Kuten kuvasta 2 ilmenee, CP-lapsilla on tarve tuottaa ylimääräistä nilkan jalkapohjien koukistusmomenttia varhaisen viritysvaiheen aikana kyyristyneellä asennolla (liiallinen nilkan dorsifleksio ja polven fleksio). Tämä havainto on yhtäpitävä Hösl et al. , who tarkkailee CP-lapsilla pohjelihasten lisääntynyttä aktivoitumista varhaisen viritysvaiheen aikana. Biomekaaninen tutkimus osoittaa, että polvinivelen huippuvoima voi olla yli kuusinkertainen kehon painoon verrattuna vakavassa kyykyssä . Kyyristynyt kävely voi myös aiheuttaa nivelkipuja ja vähentää kävelykykyä . Lihavilla potilailla tehdyssä tutkimuksessa osoitettiin, että hitaampi ylämäkikävely voisi vähentää nivelten kuormitusta (polven ojentamisen ja adduktion huippuhetket) . Suosittelemme, että juoksumattoharjoittelussa, jossa on kaltevuus, kävelynopeutta tulisi säädellä huolellisesti, jotta huippunivelkuormitus ei kasva liikaa. Osittaisen painontukijärjestelmän käyttö juoksumattoharjoittelun aikana voi vähentää potilaiden nivelkuormaa.

tutkimukset kävelypatologian yksittäisistä mittauksista, kuten kävelyn poikkeama-indeksi (GDI), Kävelyprofiilin pisteet (GPS) ja Liikeanalyysiprofiili (MAP), ovat osoittaneet niiden tehokkuuden kliinisissä skenaarioissa. Näillä mittareilla voitaisiin arvioida kävelyn yleistä vaikeusastetta tai potilaan kävelykykyä parantavan toimenpiteen kokonaissuorituskykyä. Lisätutkimusta tarvitaan CP-lasten yleisen kävelypatologian tutkimiseksi kaltevan kävelyn aikana virtuaalitodellisuusympäristössä käyttäen GPS: n tai kartan kaltaista indeksiä.

tutkimuksessa on pieni otoskoko, jossa kussakin ryhmässä on kymmenen osallistujaa. CP-ryhmä ei myöskään tee eroa crouch-säärystimien ja näennäisten hevoseläinten välillä. Nämä asiat vaikuttavat jossain määrin tilastovaltaan. Tutkimuksia, joilla on suurempi otoskoko, tarvitaan todistamaan nämä tulokset ja tutkimaan patologisten kävelytapojen, kävelytoimintojen, GFMCS: n, spastisuuden, lihasvoiman ja dynaamisen tasapainon välistä suhdetta kaltevan kävelyn tai muun päivittäisen elämän eri ympäristöissä.

5. Johtopäätös

CP-lapset osoittivat samanlaisia muutoksia kävelyssään ylämäkeen juoksumatolla kävellessään virtuaalitodellisuusympäristössä kuin TD-lapset. CP-lapset saattoivat ylläpitää samanlaista dynaamista tasapainoa, kun kävelynopeus oli pienempi ylämäkeen kävellessä. Ylämäkikävely suurentaa CP-lasten nykyisiä epänormaaleja kävelytapoja. Juoksumattoharjoituksissa, joissa on kaltevuus, kävelynopeutta tulee säädellä huolellisesti, jos huippunivelkuormitus paranee liikaa.

tietojen saatavuus

tämän tutkimuksen tuloksia tukevat tiedot ovat saatavilla vastaavan tekijän, Ye Ma: n, pyynnöstä. Tiedot eivät ole vielä julkisesti saatavilla järjestelmän kehittymättömyyden ja projektin eettisyyden vuoksi.

eturistiriidat

kirjoittajat ilmoittavat, ettei heillä ole eturistiriitoja.

kirjoittajien panos

Ye Ma ja Yanxin Zhang osallistuivat artikkelin suunnitteluun ja suunnitteluun. Tietojen käsittelystä ja laatimisesta vastaavat Yali Liang, Xiaodong Kang ja Lilja Siemelink. Yanxin Zhang ja Ming Shao vastaavat kokonaisuudesta ja ovat takuumiehiä.

kiitokset

tutkimusta tukivat Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China (Grand Number LQ19A020001), Ningbo Natural Science Foundation (Grand Number 2018A610193), Sichuan Bayi Rehabilitation Centre ja Motekforce Link. Tutkimusta tuki myös Ningbon yliopiston K. C. Wong Magna-rahasto. Kirjoittajat haluavat kiittää Jing Zhangia ja Ruisong Liaoa avusta tiedonkeruussa.