Gangart Kjennetegn På Barn Med Spastisk Cerebral Parese Under Tilbøyelig Tredemølle Gå under En Virtuell Virkelighet Miljø

Abstrakt

Mål. Å undersøke gangegenskaper hos barn med spastisk cerebral parese under tilbøyelig tredemølle som går under et virtuelt virkelighetsmiljø. Metoder. Ti spastisk cerebral parese (CP) barn og ti typisk utviklende (TD) barn ble bedt om å gå i behagelig fart på tredemølle på bakkenivå og 10° tilbøyelig. Tredimensjonale kinematiske data og jordreaksjonskraftdata ble fanget i et datamaskinassistert rehabiliteringsmiljøsystem. Kinetiske parametere og dynamiske balanseparametere ble beregnet ved hjelp av en standard biomekanisk tilnærming. Resultat. Under oppoverbakke gang, begge gruppene redusert gangfart og skrittlengde og økt topp bekken tilt, ankel dorsiflexion, og hip flexion. Sammenlignet MED TD barn, CP barn hadde redusert gangfart og skrittlengde, redusert peak hip bortføring øyeblikk, økt holdning fase prosent, økt peak ankel dorsiflexion og kne flexion, og økt peak hip forlengelse øyeblikk. Peak trunk rotasjonsvinkel, ankel vinkel ved første kontakt, og skrittlengde viste en signifikant interaksjon effekt. Konklusjon. CP-barn viste lignende justeringer for de fleste gangparametere under oppoverbakke som TD-barn. Med lavere ganghastighet kan CP-barn opprettholde lignende dynamisk balanse som TD-barn. Oppoverbakke gang forstørrer eksisterende unormal gangart mønstre av cerebral parese barn. Vi foreslår at under en tredemølletrening med en tilbøyelighet, bør ganghastigheten kontrolleres nøye ved å forbedre toppleddbelastningen for mye.

1. Introduksjon

Cerebral parese (Cp) er en nevrologisk lidelse som skyldes defekter eller skader på den umodne hjernen . Problemer forårsaket AV CP, slik som muskel tetthet, svakhet, eller spastisitet, kan hindre muskel utvikling og dermed resultere i unormale gangart mønstre .

Forbedring av gangevnen er en av de største bekymringene i terapeutiske inngrep for barn med CP. Tredemølle walking har vært mye brukt i rehabilitering AV cp barn å gi repeterende trening av hele gangart syklus . En systematisk litteraturgjennomgang evaluerte effekten av tredemølletrening for CP-barn . Gjennomgangen foreslo at tredemølle trening er en trygg og mulig metode for CP barn og kan forbedre ganghastighet og generelle grovmotoriske ferdigheter. Willerslev-Olsen et al. undersøkt effekten av tilbøyelig tredemølle trening PÅ CP barn. Deres studie tyder på at tilbøyelig intensiv gangtrening øker beta og gamma oscillatorisk kjøring til ankel dorsiflexor motorneuroner og forbedrer derfor tåløft og hælstreik hos CP-barn.

de biomekaniske studiene, inkludert kinematikk, kinetikk og dynamisk balanseanalyse, er nyttige for å få innsikt i nevrale kontrollstrategier, forstå de unormale gangmønstrene grundig og utforme effektive terapeutiske inngrep for CP-pasienter. Kinematikk brukes til å kvantifisere abnormiteter i gangmønstre . Kinetikk gir en indikasjon på årsakene til gangavvikene og den underliggende muskelfunksjonspatologien . Sunn mennesker kan tilpasse seg oppoverbakke ved å øke hofte, kne og ankel dorsiflexion og dermed opprettholde en oppreist holdning . Denne tilpasningen kan brukes som en målrettet trening av en gruppe muskler(ankel dorsiflexor, kne extensor og hip extensor). CP-barn kan imidlertid ha problemer med å tilpasse seg tilbøyelig gange på grunn av nedsatt postural kontroll eller dynamisk balanse.

Biomekaniske studier er begrenset for tilbøyelig tredemølle gangtrening PÅ CP barn. Flere studier undersøkte biomekaniske egenskaper og gangtilpasningsstrategier FOR cp-barn for å gå på en skrå rampe eller tredemølle . Disse studiene rapporterer AT CP-barn tilpasser seg tilbøyelig gange med lignende gangjusteringsstrategier som de typisk utviklende (TD) barna, men bruker større postural tilpasninger.

så vidt vi vet, er det en mangel på grundig forståelse av unormale gangart mønstre for barn med spastisk CP under skrå tredemølle gange ved hjelp av tredimensjonal (3D) gangart analyse inkludert kinematikk, kinetikk, og dynamisk balanse analyse. Kun kinematiske data er rapportert i de fleste av de nevnte studiene . Bruken av todimensjonale (2d) bevegelseskameraer mister også betydelig målingsnøyaktighet for disse dataene.

denne studien tar sikte på omfattende undersøkelse av gangjusteringsstrategier for CP-barn i tredemølle og oppoverbakke tredemølle som går under et virtuelt virkelighetsmiljø (en standardinnstilling for et DATAMASKINASSISTERT rehabiliteringsmiljø (CAREN) system; Motekforce Link, Nederland). Studien kvantifiserte romlige-temporale parametere, 3d-kinematikk, 3d-kinetikk og dynamisk balanse MELLOM CP-barna ved å bruke de toppmoderne bevegelsesteknikkene. Vi antydet at (1) CP-barn brukte lignende gangjusteringsstrategier som DERES td-jevnaldrende under tilbøyelig gang og (2) CP-gruppen ville ha betydelig lavere postural stabilitet på grunn av nedsatt postural kontroll.

2. Metoder

2.1. Studiedesign Og Fag

Ti spastiske CP-barn (alder: år; høyde: ; vekt: ) og ti TD-barn (alder: år; høyde: ; vekt: ) ble inkludert. Egenskapene TIL cp-deltakerne er presentert i Tabell 1. Det er ingen signifikante forskjeller i alder (), høyde () eller vekt () mellom de to gruppene.

Pasient Alder
(år)
Kjønn Høyde
(cm)
Vekt
(kg)
Berørte side gfmcs nivå Ganglagstype
S1 7 Mann 125 30 L, R II Mild knebøy
S2 7 Kvinne 114 20 L, R I Mild knebøy
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 tilsynelatende hester
Forkortelser: GMFCS = Grovmotorisk Funksjon Klassifiseringssystem; L = venstre; R = høyre.
Tabell 1
Kjennetegn på deltakerne.

inklusjonskriteriene FOR CP-barn er som følger: (1) diagnostisert med diplegisk CP, (2) 6-12 år gammel, (3) rangert I-II I Gross Motor Function Classification System (Gfmcs), (4) i stand til å forstå og utføre instruksjoner, (5) uavhengige vandrere uten assistanse i mer enn seks minutter, og (6) uten botulinumtoksin i nedre ekstremiteter eller kirurgi i løpet av de foregående seks månedene. Eksklusjonskriteriene for BÅDE CP-og TD-barn er fravær av (1) alvorlige hjerte-og lungesykdommer og (2) sykdommer i det visuelle eller auditive systemet. Den etiske godkjenningen ble hentet fra sichuan Bayi Rehabilitation Center ‘ s ethics committee (Sichuan, Kina). Barns foreldre signerte samtykkeskjemaene for deltakelse.

2.2. Instrumentering

Tredimensjonal (3D) felles kinematikk og ground reaction force (GRF) ble samlet inn ved hjelp av en computer-assisted rehabilitation environment (CAREN) system. CAREN-systemet er et oppslukende virtuelt miljøsystem som består AV et 3d-bevegelsessystem med tolv høyhastighets infrarøde kameraer (Vicon, Oxford Metrics, UK), en split-belt force plate instrumentert tredemølle (ADAL3DM-F-COP-Mz, Tecmachine, Frankrike) på toppen av en seks graders frihetsbevegelsesbaseplattform og et sylindrisk projeksjonssystem. En sikkerhetssele og sideskinner er plassert for å sikre brukerens sikkerhet og komfort (Se Figur 1). Vicon motion capture system registrerte kinematiske data ved en samplingsfrekvens på 100 Hz. Kraftplatedataene ble registrert med en samplingsfrekvens på 1000 Hz. Den visuelle scenen er vanligvis synkronisert med bevegelsen av plattformen eller pasientens bevegelse.

Figur 1
CAREN-systemet som brukes til denne studien.

CAREN-systemet er ansatt i denne studien på grunn av følgende bekymringer: (1) CAREN-systemet kan utføre 3d-bevegelse FOR en full kropp i sanntid, noe som gir umiddelbar tilbakemelding til både terapeut og pasient ; (2) CAREN-systemet kan utføre tilbøyelig gangeksperiment og samle kinematisk og kinetisk informasjon samtidig; (3) det virtuelle miljøet er reproduserbart og så nær et naturlig miljø som mulig ; (4) CAREN-systemet har vist seg å være et effektivt verktøy for rehabilitering (for eksempel gangtrening , protesejustering , balansetrening og kognitiv rehabilitering ) og biomekanikkforskning .

2.3. Eksperimentell Protokoll

motorfunksjonsinformasjonen (beskrevet av GMFCS-rangeringen) for CP og klassifisering AV cp-undertyper ble oppnådd fra HVERT CP-barns medisinske rekord. Deltakerne ble fullt instruert før målingene. Hver deltaker startet med en kjennskap til tre minutter på tredemølle ved null og en ti-graders skråning (oppoverbakke), henholdsvis. Den familiarization ferdig til deltakeren tilpasset gangforhold med en behagelig gangfart for hver tilstand.

etter bytte av klær og sko ble 25 retroreflekterende markører plassert på deltakerens anatomiske landemerker etter definisjonen av hele kroppens menneskekroppsmodell (HBM) . Markørene er plassert på 10th thoracic vertebra, navle, sternum, anterior superior iliac ryggraden, posterior superior iliac ryggraden, større trochanter, lateral epicondyle av kneet, lateral malleolus, posterior calcanei, tuppen av stortåen, lateral femte metatarsal hoder, acromion, lateral epicondyle og medial epicondyle av albuen, lateral håndleddet, medial håndleddet, xiphoid prosess, 7th halsvirvelen, toppen av hodet, høyre side av hodet, og venstre side av hodet.

Lokale segmentkoordinatsystemer ble satt opp for torso, bekken, lår, skaft og fotsegmenter basert på registrerte markørers posisjoner, som er oppført I Tabell 2 (se flere detaljer fra).

Segment Definisjon av segmentkoordineringssystemet
Bekken Opprinnelse Midtpunkt mellom hofteleddssentre
X enhetsvektor av kryssprodukt mellom aksen og vektoren fra høyre hofteleddsenter til venstre hofteleddsenter
Y enhetsvektor definert av aksen og aksen for å skape et høyre koordinatsystem
Z enhetsvektor parallelt med linjen Fra S1 / L5 til midtpunktet mellom venstre og høyre skulderledd sentre
Torso Opprinnelse thoracolumbar felles senter
X enhetsvektor vinkelrett på planet dannet av-aksen og vektoren fra høyre skulder felles senter til venstre skulder felles senter
Y enhetsvektor definert av aksen og aksen for å skape et høyre koordinatsystem
Z enhetsvektor parallelt med linjen Fra S1 / L5 til midtpunktet mellom venstre og høyre skulder felles sentre
Lår Opprinnelse Hofteledd senter
X enhetsvektor vinkelrett på-aksen ligger i det globale sagittalplanet og peker fremover
Y enhetsvektor definert av aksen og aksen for å skape et høyre koordinatsystem
Z enhetsvektor fra kneledd senter til hofteledd senter
Shank Opprinnelse Kneledd senter
X enhetsvektor vinkelrett på – aksen ligger i det globale sagittalplanet og peker fremover
Y enhetsvektor definert av aksen og aksen for å skape et høyre koordinatsystem
Z enhetsvektor fra ankelledd senter til kneledd senter
Fot Opprinnelse Subtalar felles senter
X enhetsvektor vinkelrett på-aksen ligger i det globale sagittalplanet og peker fremover
Y enhetsvektor definert av aksen og aksen for å lage en høyre hånd koordinatsystem
Z enhetsvektor fra toe felles senter til subtalar felles senter
Tabell 2
Segmentkoordineringssystemer.

for hver prøvetaking tidsramme, koordinatene til hvert segment med hensyn til sin proksimale segment ble transformert av en sekvens av tre rotasjoner avgrenset av tre euler vinkler etter fleksjon/ forlengelse, adduksjon / bortføring, og intern / ekstern rekkefølge.

av sikkerhetshensyn hadde deltakerne en sele som ble festet til en metallramme ved hjelp av en sikkerhetslinje gjennom hele forsøket. Hver deltaker ble bedt om å utføre en statisk prøve for å finne posisjonene til de anatomiske landemerkene og plasseringen av fellesentrene. Deretter gikk hver deltaker i sin komfortable hastighet uten rekkverk støtte i det virtuelle miljøet (en virtuell gangvei) projisert på en sylindrisk skjerm. Dataene ble registrert i ett minutt under nivå tredemølle gange. Deretter ble plattformen vippet ved ti grader oppoverbakke. Oppoverbakke gang data ble registrert i ett minutt også.

2.4. Databehandling

studien brukte et kommersielt programvaresystem, kalt human body model (HBM) , innebygd I D-strømmen AV CAREN-systemet, for å beregne kinematikk og kinetikk. For kinematiske data og GRF ble cutoff-frekvensen til lavpassfilteret satt til 6 Hz.

HBM løser det inverse kinematikkproblemet ved å bruke et ikke-lineært minste kvadraters problem (1). Den inverse dynamiske løsningen er å finne en optimal pose som passer best til produsentdataene. I ligning (1) er 3d-posisjonen til en markør og er markørkoordinatene målt av bevegelsesopptakssystemet.

HBM løser det inverse dynamiske problemet ved hjelp av den typiske multibody bevegelsesligningen (2).hvor er de ukjente felles øyeblikkene og kreftene, er menneskekroppsmassematrisen, er sentrifugal-Og Coriolis-belastningen, er tyngdekraften og representerer den ytre kraften.

senter for trykk (COP) posisjon ble målt ved instrumentert tredemølle. Senter for masse (COM) posisjon ble beregnet basert på målte kinematiske data ved hjelp Av en standard prosedyre som beskrevet Av Winter, som bestemte hele kroppen COM basert PÅ com fra individuelle kroppssegment . COP-COM separasjon i både anterior-posterior (AP) og medial-lateral (ML) retninger, avstanden MELLOM COM og COP I AP og ML retninger, ble beregnet til å representere den dynamiske balansen under gangart . FOR å imøtekomme både venstre fot og høyre fotforsøk, ER COP-COM-separasjonen i ML-retningen positiv for alle stier. Disse positive verdiene reflekterer avstanden til føttene som ble plassert på hver side AV COM I ML-retningen. Den gjennomsnittlige cop-COM-separasjonen I AP – og ML-retningene er normalisert til hver deltakers benlengde for å tillate en sammenligning mellom fag. Forutsatt at begge bena har like lengder, ble benlengden beregnet som avstanden mellom venstre hofteleddsenter og venstre ankelleddsenter under statisk prøve.

2.5. Statistisk Analyse

Romlig-temporal, kinematisk, kinetisk data og dynamisk balanse parametere ble analysert. Lav pålitelighet og store feil har blitt rapportert for hofte og kne tverrgående plan vinkler og kne frontal plan vinkler registrert AV 3D motion capture systems . Disse parameterne ble ikke inkludert i denne studien.

Åtte gangsykluser fra hver deltaker under hver gangtilstand ble valgt for analysen. Shapiro-Wilk-testen ble utført for å teste normaliteten av dataene. En toveis blandet designanalyse av varians (ANOVA) () ble brukt til å analysere romlig-temporal, kinematisk og dynamisk balanse parametere VED HJELP AV SPSS 22.0. For kinetiske parametere (fellesmomenter) ble en toveis ANCOVA () med fart som kovariat brukt. En statistisk signifikant forskjell ble akseptert som . Eta squared () brukes som mål på effektstørrelsen. 0,01, 0,06 og 0,14 betyr henholdsvis liten effekt, moderat effekt og stor effekt .

3. Resultater

3.1. Romlige Tidsparametere

som vist i Tabell 3, er det identifisert en signifikant forskjell i ganghastighet MELLOM CP-og TD-barn (,). Begge gruppene reduserte ganghastigheten under oppoverbakke (,). Interaksjonseffekten av ganghastigheten () når ikke statistisk signifikans. Skrittlengder AV CP barn er kortere enn DE AV TD barn (,). Begge gruppene reduserte skrittlengden betydelig under oppoverbakke (,). Det er en signifikant forskjell i interaksjonseffekten (,) av skrittlengden.

Parametere Nivå Oppoverbakke(+ 10 grader) verdi AV ANOVA
CP TD CP td Gruppe Gangtilstand Interaksjon
Gjennomsnittlig SD Gjennomsnittlig SD Gjennomsnittlig SD Gjennomsnittlig GJENNOMSNITTLIG
Hastighet (m / s) 0.42 0.16 0.64 0.06 0.32 0.14 0.58 0.07 <0.01 <0.01 0.494
Skrittlengde (m) 0.52 0.19 0.68 0.12 0.39 0.16 0.65 0.14 0.003 <0.01 0.001
Trinn 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 flexion (°) 8.12 4.07 6.01 1.85 7.21 4.32 4.56 3.1 0.069 0.228 0.779
Peak trunk forlengelse (°) -2.7 2.75 -0.16 1.38 1.06 4.48 0.62 3.85 0.375 0.026 0.132
Peak trunk rotasjon (°) 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 fleksjon (°) -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 hip flexion (°) 39.81 9.32 38.91 7.33 49.65 11.4 52.5 10.26 0.786 <0.01 0.292
Peak hip forlengelse (°) 6.62 7.62 3.36 6.61 11.28 7.26 7.16 8.36 0.182 <0.01 0.684
Peak hip bortføring (°) 9.98 10.18 9.85 3.77 8.47 9.36 6.33 2.96 0.816 0.026 0.28
Peak hip adduction (°) 2.74 16.79 4.62 4.99 1.30 11.20 5.18 5.03 0.581 0.761 0.459
Topp knefleksjon 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 knott bøying (°) 60.74 8.11 65.63 11.18 60.58 7.72 67.06 5.44 0.044 0.546 0.454
Peak knott forlengelse (°) 12.75 6.9 4.23 4.8 14.61 7.24 10.49 6.57 <0.01 <0.01 0.063
Gjennomsnittlig SD Gjennomsnittlig GJENNOMSNITTLIG Gjennomsnittlig SD SD Sd Gjennomsnittlig Gjennomsnittlig GJENNOMSNITTLIG
Peak ankli dorsiflex (°) 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
knefleksjon 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
Peak hip forlengelse øyeblikk (/kg) 0.54 0.18 0.36 0.09 0.79 0.19 0.55 0.15 <0.01 <0.01 0.395
Topp hip flexion øyeblikk (/kg) -0.17 0.07 -0.16 0.07 -0.10 0.05 -0.08 0.04 0.398 <0.01 0.852
Peak hip bortføring øyeblikk (/kg) 0.44 0.21 0.62 0.12 0.39 0.14 0.54 0.09 0.018 0.113 0.596
Peak kne bortføring øyeblikk (/kg) 0.11 0.05 0.10 0.05 0.12 0.06 0.15 0.08 0.898 0.066 0.179
Topp kne adduksjon øyeblikk (/kg) 0.11 0.11 0.12 0.11 0.11 0.13 0.12 0.11 0.737 0.78 0.962
første topp kne forlengelsesmoment (/kg) 0.14 0.16 0.15 0.08 0.09 0.12 0.23 0.15 0.032 0.657 0.057
Peak knee flexion moment (/kg) -0.24 0.14 -0.22 0.19 -0.24 0.15 -0.25 0.11 0.908 0.423 0.584
første kne peak flexion moment (/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 plantarflexion øyeblikk (/kg) 0.76 0.26 0.99 0.19 0.74 0.16 0.91 0.21 <0.01 0.255 0.545
Topp ankel dorsiflex 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 fremre avstand (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 bakre avstand (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 avstand (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 avstand (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 = lastrespons; IC = innledende kontakt; CP = cerebral parese; TD = typisk utvikling .
Tabell 3
Beskrivende statistikk for sentrale gangvariabler AV CP og TD barn under to gangforhold (nivå og oppoverbakke tredemølle gange) og resultater av toveis ANOVA for forskjeller i gruppen (CP eller TD barn), gangtilstand og interaksjon.

CP-barna viser en betydelig lengre stillingsfase sammenlignet MED TD-barna (,). Begge gruppene øker stillingsprosenten under oppoverbakke i forhold til tredemølle (,), med en signifikant interaksjonseffekt (,).

3.2. Leddkinematikk Og Dynamisk Balanse

som vist i Tabell 3, øker CP-og TD-barn topp pelvic anterior tilt når de går oppoverbakke (,). CP og TD barn har mindre peak bekken posterior tilt (,), peak bekken skrå (,), og mindre peak trunk forlengelse (,) når du går oppoverbakke (,). Kinematiske data viser signifikante forskjeller for peak hip bortføring under swing fase (,), peak hip flexion (,) under swing fase, og redusert peak hip forlengelse under holdning fase (,) under oppoverbakke gang i begge grupper. Sammenlignet med nivå tredemølle gange, har oppoverbakke gang en betydelig mindre avstand MELLOM COM og COP i anterior-posterior (AP) retning (,).

cp barn går med en lavere topp knefleksjonsvinkel under svingfasen enn TD barn (,). Begge gruppene bøyer kneet mer når de går oppoverbakke (,). Det er en signifikant interaksjonseffekt (,). VED første kontakt har CP mer knefleksjon enn TD (,). Begge gruppene øker topp knefleksjon under belastningsresponsfasen når de går oppoverbakke (,).

det er ingen signifikant interaksjonseffekt ved maksimal ankeldorsifleksjon. Begge gruppene økte topp ankel dorsiflexion under stance-fasen når de gikk oppoverbakke (,). CP barn viser redusert peak plantarflexion sammenlignet MED TD barn under swing fase (,). BÅDE CP og TD redusere deres peak plantar fleksjon under stance fase og swing fase når du går oppoverbakke (,). CP har høyere ankel dorsiflexion enn TD ved den første kontakten. Signifikante forskjeller i ankel dorsiflexion ved den første kontakten er identifisert i hovedvirkningen for gruppen (,), gangtilstand (,) og interaksjonseffekten () (,). Rotasjonsvinkelen på toppstammen viser en signifikant interaksjonseffekt (,).

3.3. Leddkinetikk

som vist i Tabell 3, reduserer BÅDE CP – og TD-barn hip peak flexion moment under stance-fasen når de går oppoverbakke (,). CP barn har større peak hip forlengelse øyeblikk enn TD barn (,) under holdning fase. Hovedvirkningen for gangtilstanden viser også at topp hofteforlengelsesmomenter under stance-fasen økte når du gikk oppoverbakke (,). Peak knee flexion moment og extension moment under stance-fasen viser ikke signifikant hovedeffekter i gruppen og gangtilstanden. CP barn har lavere topp ankel dorsiflexion oyeblikk i stance fase enn TD barn (,). Nedre topp ankel dorsiflexion øyeblikk i stance fase finnes både I CP og I TD barn under oppoverbakke gange i forhold til nivå bakken walking (,). CP barn har redusert topp ankel plantarflexion øyeblikk i stance fase sammenlignet MED TD barn (,). Signifikante mellom-gruppe forskjeller er observert for topp hip bortføring øyeblikk i holdning fase (,).

4. Diskusjon

studien tar sikte på å undersøke gangegenskaper under skrå tredemølle som går under et SYSTEM FOR datamaskinassistert rehabiliteringsmiljø (CAREN) hos barn med CP. CAREN-systemet, som er ansatt i vår studie, er egnet for kognitiv og fysisk rehabiliteringstrening eller vurdering på grunn av sin evne til å skape realistiske miljøer og samle multisensoriske forskningsdata. Studier på postural kontrollopplæring i CAREN-systemet viser at en enkelt treningsøkt er nok til å utløse en tilpasningsprosess med balanse, og det er ingen signifikant forskjellig COP-forskyvning mellom fagene som deltar i det virtuelle miljøet og de som ikke gjør det . Walking tegn inkludert temporal-romlige parametere og kinematikk i tredemølle walking bruker CAREN system og over bakken walking har ingen vesentlig forskjell. Visuelle forstyrrelser er ikke involvert i vår eksperimentdesign. Dermed er gangegenskapene sammenlignbare med andre studier, som ikke bruker et virtuelt miljø.

våre resultater viser at CP-barn hadde betydelige gangendringer i flere romlige-temporale, kinematiske og kinetiske parametere når de gikk oppoverbakke. De endrede gangart egenskaper inkluderer redusert gangfart og skrittlengde og økt topp bekkenet tilt, topp ankel dorsiflexion (under stance fase), hip flexion, og kne flexion (under stance fase). Redusert topp hip bortføring i svingfasen og økt topp bekken skrå vinkler er også observert. GENERELT viser CP-barn lignende gangjusteringer som TD-barn under oppoverbakke.

denne gangjusteringsstrategien stemmer overens med resultatene fra tidligere studier ved bruk av friske deltakere, noe som viser at friske voksne som gikk i en skråning økte hoftefleksjon, knefleksjon og ankel dorsiflexion for å øke tåklaringen. Det bemerkes imidlertid at barn med cp hadde et patologisk gangmønster med større knefleksjon og ankeldorsifleksjon under stansfasen sammenlignet MED TD-barn (Se Figur 2) under tredemøllevandring. Oppoverbakke gang krever mer kne fleksjon og ankel dorsiflexion under holdning fase og økt alvorlighetsgraden av patologisk gangart.

Figur 2
Mean felles vinkler og felles øyeblikk FOR CP og TD under nivå bakken gåing og oppoverbakke gåing (solid svart linje: TD nivå gå; stiplet svart linje: TD oppoverbakke gå; solid rød linje: CP nivå gå; stiplet rød linje: CP oppoverbakke gå).

ankelvinkelen ved den første kontakten (IC) viste en signifikant interaksjonseffekt. Interaksjonseffekten betyr at helling gang påvirket ankel dorsiflexion på IC mer I CP enn I TD barn og påvirket kne forlengelse mindre I CP enn I TD barn. Forskjellen kan skyldes spasticitet av muskler, begrense bevegelsesområdet I cp-gruppen og tilpasningsevnen TIL CP og TD-barn for de forskjellige gangforholdene. Dessuten krever oppoverbakke en betydelig innsats for å drive kroppen oppover. Tidligere forskning viser at sammenlignet med nivå tredemølle walking tilstand, peak hip extension moment, peak knee extension moment, og peak ankel plantar flexion moment er betydelig høyere når du går oppoverbakke med samme hastighet . Våre resultater viser at det ikke er noen signifikante forskjeller i peak knee extension moment og peak ankel plantar flexion joint moment for de to gangforholdene. Dette funnet kan skyldes den langsommere ganghastigheten for oppoverbakke, noe som kan forklares som en strategi for å redusere fellesbelastning .

i frontplanet observeres en signifikant mellomgruppeforskjell for hoftebortføringsmoment. DETTE er under forventning SOM TD barn har bredere trinn, noe som resulterer i en større øyeblikk arm av bakken reaksjonskreftene. Vi finner at oppoverbakke gange også resulterer i større bekken skrå vinkler og redusert hip bortføring vinkler i forhold til nivå tredemølle gange, som kan være en strategi for å opprettholde balanse i medial-lateral (ML) retning som disse endringene vil flytte COM mer nær COP I ML retning. I tillegg viser stammens rotasjonsvinkel en signifikant interaksjonseffekt. Dette betyr at oppoverbakke gang påvirket trunk rotasjon mer I TD enn I CP. Videre forskning forventes å undersøke de medvirkende faktorene for trunk motion strategier under skråning gang.

Sammenlignet med nivå tredemølle gange, har oppoverbakke gang en betydelig mindre COM-COP avstand i fremre retning. Den betydelige forskjellen kan skyldes den mindre hellingsvinkelen under oppoverbakke gangforhold . Ingen forskjell mellom gruppene er identifisert FOR COP-COM-avstanden i lateral retning. Disse resultatene er litt overraskende gitt at barn med CP er rapportert å ha større forskyvninger AV COP og COM i medial-lateral retning . DETTE kan også påvirkes AV com-hastigheten I ML-retningen.

så vidt forfatterne vet, er dette første gang en omfattende 3d-kinematikk og kinetikk, samt den dynamiske stabilitetsanalysen (unntatt noen vinkler i tverrplanene) utført FOR CP-barn under helling under et virtuelt virkelighetsmiljø.

våre funn har noen kliniske implikasjoner. Som det fremgår Av Figur 2, MÅ CP-barn generere ekstra ankelplantarfleksjonsmoment i den tidlige stansfasen med kroket stilling(overdreven ankel dorsiflexion og knefleksjon). Dette funnet er enig Med Hö et al. , who observerer økt aktivering av kalvemuskulaturen FOR CP-barn i den tidlige stillingsfasen. En biomekanisk studie viser at topp kneleddskraften kan være større enn seks ganger kroppsvekten for alvorlig crouch gang . Kroket gangart også kan føre til leddsmerter og redusere gang evne . I en studie med overvektige pasienter er det vist at oppoverbakke med lavere hastighet kan redusere fellesbelastningen (topp kneutvidelse og adduksjonsmomenter) . Vi foreslår at i løpet av en tredemølletrening med en tilbøyelighet, bør ganghastigheten kontrolleres nøye slik at toppbelastningen ikke øker for mye. Ved hjelp av en delvis vekt støttesystem under tredemølle trening kan redusere noen felles belastning for pasienter.

Studier på enkeltmålinger av den generelle gangpatologien som Gait Deviation Index (GDI) , Gait Profile Score (GPS) og Movement Analysis Profile (MAP) har vist sin effektivitet i kliniske scenarier. Slike utfallsmål kan vurdere den generelle alvorlighetsgraden av å gå eller evaluere den generelle ytelsen til et inngrep pasienten mottok for å forbedre gangevnen. En videre studie er nødvendig for å undersøke den generelle gangpatologien for CP-barna under tilbøyelig gange under et virtuelt virkelighetsmiljø ved hjelp av en indeks som GPS eller KART.

studien har en liten utvalgsstørrelse, med ti deltakere i hver gruppe. CP-gruppen skiller heller ikke mellom crouch gangarter med tilsynelatende hester. Disse problemene påvirker statistisk kraft til en viss grad. Studier med større prøvestørrelse kreves for å vitne om disse resultatene og for å undersøke forholdet mellom patologiske gangmønstre, gangfunksjoner, GFMCS, spasticitet, muskelkraft og dynamisk balanse under skrå gang eller andre forskjellige miljøer i dagliglivet.

5. Konklusjon

CP-barn viste lignende justeringer i gangen under oppoverbakke tredemølle som gikk under et virtuelt virkelighetsmiljø som TD-barn. CP-barn kan opprettholde lignende dynamisk balanse med lavere ganghastighet når de går oppoverbakke. Oppoverbakke gang forstørrer eksisterende unormal gangart mønstre AV cp barn. Under en tredemølle trening med en tilbøyelighet, bør ganghastigheten kontrolleres nøye ved å forbedre toppleddbelastningen for mye.

Datatilgjengelighet

dataene som støtter funnene i denne studien er tilgjengelige på forespørsel Fra den tilsvarende forfatteren Ye Ma. Dataene er ikke offentlig tilgjengelige ennå på grunn av underutviklingen av systemet og prosjektets etikk.

Interessekonflikter

forfatterne erklærer at de ikke har noen interessekonflikter.

Forfatterbidrag

Ye Ma Og Yanxin Zhang bidro til oppfattelsen og utformingen, samt utarbeidelsen av artikkelen. Yali Liang, Xiaodong Kang og Lilja Siemelink er ansvarlige for databehandling og utarbeidelse. Yanxin Zhang og Ming Shao er ansvarlige for det generelle innholdet og er garantistene.

Bekreftelser

denne studien ble støttet Av Zhejiang Provincial Natural Science Foundation Of China (Grand Number LQ19A020001), Ningbo Natural Science Foundation (Grand Number 2018A610193), Sichuan Bayi Rehabiliteringssenter og Motekforce Link. Denne studien ble også støttet Av Kc Wong Magna Fund I Ningbo University. Forfatterne vil gjerne takke Jing Zhang Og Ruisong Liao for deres hjelp i datainnsamlingen.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.