charakterystyka chodu dzieci ze spastycznym porażeniem mózgowym podczas chodzenia na pochyłej bieżni w środowisku wirtualnej rzeczywistości

Streszczenie

cel. Zbadanie charakterystyki chodu u dzieci ze spastycznym porażeniem mózgowym podczas chodzenia na pochyłej bieżni w środowisku wirtualnej rzeczywistości. Metody. Dziesięcioro dzieci ze spastycznym porażeniem mózgowym (CP) i dziesięcioro dzieci typowo rozwijających się (TD) zostało poproszonych o chodzenie z wygodną prędkością na bieżni na poziomie gruntu i nachylonej o 10°. Trójwymiarowe dane kinematyczne i dane o sile reakcji Ziemi zostały przechwycone w komputerowym systemie rehabilitacji. Parametry kinetyczne i dynamiczne zostały obliczone przy użyciu standardowego podejścia biomechanicznego. Wyniki. Podczas chodzenia pod górę obie grupy zmniejszyły prędkość chodzenia i długość kroku oraz zwiększyły pochylenie miednicy szczytowej, zgięcie grzbietowe kostki i zgięcie biodra. W porównaniu z dziećmi TD, dzieci CP zmniejszyły prędkość chodzenia i długość kroku, zmniejszyły szczytowy moment uprowadzenia biodra, zwiększono procent fazy postawy, zwiększono szczytowe zgięcie grzbietowe kostki i zgięcie kolana oraz zwiększono szczytowy moment wyprostowania biodra. Szczytowy kąt obrotu tułowia, kąt kostki przy początkowym kontakcie i długość kroku wykazały znaczący efekt interakcji. Wnioski. Dzieci CP wykazały podobne korekty dla większości parametrów chodu podczas chodzenia pod górę, jak dzieci TD. Przy mniejszej prędkości chodzenia dzieci CP mogły utrzymać podobną równowagę dynamiczną jak dzieci TD. Chodzenie pod górę powiększa istniejące nieprawidłowe wzorce chodu dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym. Sugerujemy, aby podczas treningu na bieżni z pochyleniem prędkość chodzenia była dokładnie kontrolowana w przypadku zbyt dużego obciążenia stawów szczytowych.

1. Wprowadzenie

porażenie mózgowe (CP) jest zaburzeniem neurologicznym wynikającym z wad lub uszkodzeń niedojrzałego mózgu . Problemy spowodowane przez CP, takie jak napięcie mięśni, osłabienie lub spastyczność, mogą utrudniać rozwój mięśniowo-szkieletowy, a tym samym powodować nieprawidłowe wzorce chodu .

Poprawa zdolności chodzenia jest jednym z głównych problemów w interwencjach terapeutycznych dla dzieci z CP. Chodzenie na bieżni jest szeroko stosowane w rehabilitacji dzieci CP, aby zapewnić powtarzalny trening całego cyklu chodu . W systematycznym przeglądzie literatury oceniano skuteczność treningu na bieżni u dzieci z CP . Przegląd zasugerował, że trening na bieżni jest bezpieczną i wykonalną metodą dla dzieci CP i może poprawić szybkość chodzenia i ogólne umiejętności motoryczne. Willerslev-Olsen et al. zbadano wpływ nachylonej bieżni treningowej na dzieci CP. Ich badania sugerują, że pochylony intensywny trening chodu zwiększa napęd oscylacyjny beta i gamma do neuronów ruchowych skokowego zgięcia grzbietowego, a tym samym poprawia podnoszenie palców i uderzenie pięty u dzieci CP.

badania biomechaniczne, w tym kinematyka, Kinetyka i dynamiczna analiza równowagi, są pomocne w uzyskaniu wglądu w strategie kontroli neuronowej, dokładne zrozumienie nieprawidłowych wzorców chodu i projektowanie skutecznych interwencji terapeutycznych dla pacjentów z CP. Kinematyka służy do ilościowego określenia nieprawidłowości wzorców chodu . Kinetyka wskazuje przyczyny zaburzeń chodu i podstawowej patologii funkcji mięśni . Zdrowi ludzie mogą dostosować się do chodzenia pod górę, zwiększając zgięcie biodra, kolana i kostki, a tym samym utrzymując wyprostowaną postawę . Adaptacja ta może być stosowana jako ukierunkowany trening grupy mięśni (zgięcie grzbietowe stawu skokowego, prostownik stawu kolanowego i prostownik stawu biodrowego). Jednak dzieci z CP mogą mieć trudności z dostosowaniem się do pochylonego chodzenia z powodu upośledzonej kontroli postawy lub równowagi dynamicznej.

badania biomechaniczne są ograniczone do treningu chodu na nachylonej bieżni u dzieci CP. W kilku badaniach zbadano właściwości biomechaniczne i strategie adaptacji chodu dzieci CP do chodzenia po pochyłej rampie lub bieżni . Badania te donoszą, że dzieci CP przystosowują się do pochylonego chodzenia z podobnymi strategiami regulacji chodu jak dzieci typowo rozwijające się (TD), ale stosują większe adaptacje postawy.

zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, brakuje dokładnego zrozumienia nieprawidłowych wzorców chodu u dzieci ze spastycznym CP podczas chodzenia na nachylonej bieżni z wykorzystaniem trójwymiarowej (3D) analizy chodu, w tym kinematyki, kinetyki i dynamicznej analizy równowagi. Tylko dane kinematyczne są zgłaszane w większości wyżej wymienionych badań . Zastosowanie dwuwymiarowych (2D) kamer ruchu również traci znaczną dokładność pomiaru dla tych danych.

niniejsze badanie ma na celu kompleksowe zbadanie strategii regulacji chodu dzieci CP na bieżni poziomej i bieżni pod górę w środowisku wirtualnej rzeczywistości (domyślne ustawienie dla systemu wspomaganego komputerowo środowiska rehabilitacyjnego (CAREN); Motekforce Link, Holandia). Badanie określało parametry przestrzenno-czasowe, kinematykę 3D, kinetykę 3D i dynamiczną równowagę dzieci CP przy użyciu najnowocześniejszych technik przechwytywania ruchu. Postawiliśmy hipotezę, że (1) dzieci CP stosowały podobne strategie regulacji chodu jak ich rówieśnicy TD podczas pochylonego chodzenia i (2) Grupa CP miałaby znacznie niższą stabilność postawy z powodu upośledzonej kontroli postawy.

2. Metody

2.1. Projekt badania i przedmioty

uwzględniono dziesięć dzieci spastic CP (wiek: lat; wzrost: ; waga: ) i dziesięć dzieci TD (wiek: lat; Wzrost: ; Waga:). Cechy uczestników CP przedstawiono w tabeli 1. Nie ma znaczących różnic w wieku (), wzroście (), czy wadze () między tymi dwiema grupami.

kryteria włączenia dzieci z CP są następujące: (1) ze zdiagnozowanym diplegic CP, (2) 6-12 lat, (3) I-II miejsce w klasyfikacji Gross Motor Function Classification System (GFMCS), (4) zdolne do zrozumienia i wykonania instrukcji, (5) samodzielni spacerowicze bez pomocy przez ponad sześć minut oraz (6) bez toksyny botulinowej w kończynach dolnych lub operacji w ciągu poprzednich sześciu miesięcy. Kryteria wykluczające zarówno dzieci z CP, jak i TD to brak (1) ciężkich chorób serca i płuc oraz (2) zaburzeń widzenia lub słuchu. Aprobatę etyczną uzyskał komitet etyki Centrum Rehabilitacji Sichuan Bayi (Syczuan, Chiny). Rodzice dzieci podpisali formularze zgody na uczestnictwo.

2.2. Oprzyrządowanie

trójwymiarowa (3D) kinematyka stawów i siła reakcji ziemi (GRF) zostały zebrane za pomocą systemu wspomaganego komputerowo środowiska rehabilitacyjnego (CAREN). System CAREN to wciągający system wirtualnego środowiska składający się z systemu rejestrowania ruchu 3D z dwunastoma szybkimi kamerami na podczerwień (Vicon, Oxford Metrics, Wielka Brytania), oprzyrządowanej bieżni z dzieloną taśmą (ADAL3DM-F-COP-Mz, Tecmachine, Francja) na platformie podstawy ruchu o sześciu stopniach swobody oraz cylindrycznego systemu projekcyjnego. W celu zapewnienia bezpieczeństwa i komfortu użytkownika umieszcza się uprząż bezpieczeństwa i szyny boczne (patrz rysunek 1). System Vicon motion capture rejestrował dane kinematyczne z częstotliwością próbkowania 100 Hz. Dane z płyty siłowej były rejestrowane z częstotliwością próbkowania 1000 Hz. Scena wizualna jest zwykle zsynchronizowana z ruchem platformy lub ruchem pacjenta.

Rysunek 1

system CAREN zastosowany w tym badaniu.

system CAREN jest wykorzystywany w tym badaniu ze względu na następujące obawy: (1) system CAREN może wykonywać ruch 3D dla całego ciała w czasie rzeczywistym, co zapewnia natychmiastową informację zwrotną zarówno terapeucie, jak i pacjentowi ; (2) system CAREN może przeprowadzać pochyły eksperyment chodzenia i jednocześnie zbierać informacje kinematyczne i kinetyczne; (3) środowisko wirtualne jest odtwarzalne i jak najbardziej zbliżone do środowiska naturalnego ; (4) okazało się , że system CAREN jest skutecznym narzędziem rehabilitacji (takim jak trening chodu , Regulacja protetyczna , trening równowagi i rehabilitacja poznawcza ) oraz badań biomechanicznych .

2.3. Protokół doświadczalny

informacje o funkcjonowaniu silnika (opisane w rankingu GMFC) dla CP i klasyfikacji podtypów CP uzyskano z dokumentacji medycznej każdego dziecka CP. Uczestnicy zostali w pełni poinstruowani przed pomiarami. Każdy z uczestników rozpoczął od zapoznania się z trzema minutami na bieżni odpowiednio przy zerowym i dziesięciostopniowym nachyleniu (pod górę). Zapoznanie zakończyło się, dopóki uczestnik nie dostosował się do warunków chodzenia z wygodną szybkością chodzenia dla każdego warunku.

po zmianie ubrania i obuwia na punktach anatomicznych uczestnika umieszczono 25 markerów odblaskowych zgodnie z definicją modelu ciała ludzkiego całego ciała (HBM) . Markery są umieszczane na 10.kręgu piersiowym, pępku, mostku, przednim górnym odcinku biodrowym, tylnym górnym odcinku biodrowym, krętarzu większym, nadkłykciu bocznym kolana, kości krzyżowej bocznej, kości piętowej tylnej, czubku dużego palca, bocznej piątej głowicy śródstopia, akromionie, nadkłykciu bocznym i nadkłykciu przyśrodkowym łokcia, nadgarstku bocznym, nadgarstku przyśrodkowym, procesie ksyfoidalnym, 7. kręgu szyjnego, górnej części głowy, prawej strony głowy i lewej bok głowy.

lokalne układy współrzędnych segmentów tułowia, miednicy, uda, trzonu i stopy zostały ustalone na podstawie zarejestrowanych pozycji markerów, które są wymienione w tabeli 2 (zob. więcej szczegółów na stronie ).

dla każdego przedziału czasowego próbkowania współrzędne każdego segmentu względem jego proksymalnego segmentu zostały przekształcone przez sekwencję trzech obrotów wyznaczoną przez trzy kąty Eulera następujące po zgięciu/przedłużeniu, addukcji/uprowadzeniu i porządku wewnętrznym / zewnętrznym.

ze względów bezpieczeństwa uczestnicy nosili uprząż, która była przymocowana do metalowej ramy za pomocą linii bezpieczeństwa przez cały eksperyment. Każdy uczestnik został poproszony o przeprowadzenie próby statycznej w celu zlokalizowania pozycji punktów anatomicznych i lokalizacji ośrodków stawowych. Następnie każdy z uczestników szedł z wygodną prędkością bez podparcia poręczy w wirtualnym środowisku (wirtualnym chodniku) wyświetlanym na cylindrycznym ekranie. Dane były rejestrowane przez jedną minutę podczas poziomego chodzenia na bieżni. Następnie platforma została przechylona o dziesięć stopni w górę. Dane dotyczące chodzenia pod górę były rejestrowane również przez jedną minutę.

2.4. Przetwarzanie danych

w badaniu wykorzystano komercyjny system oprogramowania, nazwany human body model (HBM) , Wbudowany W D-flow systemu CAREN , do obliczenia kinematyki i kinetyki. Dla danych kinematycznych i GRF częstotliwość odcięcia filtra dolnoprzepustowego została ustawiona na 6 Hz.

HBM rozwiązuje problem kinematyki odwrotnej za pomocą nieliniowego problemu najmniejszych kwadratów (1). Odwrotnym rozwiązaniem dynamicznym jest znalezienie optymalnej pozycji, która najlepiej pasuje do danych producenta. W równaniu (1) jest położeniem 3D znacznika i jest współrzędnymi znacznika mierzonymi przez system motion capture.

HBM rozwiązuje problem odwrotnej dynamiki za pomocą typowego wielobiegunowego równania ruchu (2).gdzie jest nieznane wspólne momenty i siły, jest matrycą masy ciała ludzkiego, jest obciążeniem odśrodkowym i Coriolisa, jest grawitacją i reprezentuje siłę zewnętrzną.

położenie środka nacisku (COP) zostało zmierzone przez oprzyrządowaną bieżnię. Położenie środka masy (COM) obliczono na podstawie zmierzonych danych kinematycznych przy użyciu standardowej procedury opisanej przez Wintera, która określiła COM całego ciała na podstawie COM z pojedynczego segmentu ciała . Rozdzielenie COP-COM zarówno w kierunku przednio-tylnym (AP), jak i przyśrodkowo-bocznym (ML), odległość między COM i COP w kierunkach AP i ML, obliczono w celu reprezentowania równowagi dynamicznej podczas chodu . Aby zaspokoić zarówno próby lewej, jak i prawej stopy, separacja COP-COM w kierunku ML jest dodatnia dla wszystkich szlaków. Te pozytywne wartości odzwierciedlają odległość stóp, które były umieszczone po obu stronach COM w kierunku ML. Średnia separacja COP-COM w kierunkach AP I ML jest znormalizowana do długości nóg każdego uczestnika, aby umożliwić porównanie badanych. Zakładając, że obie nogi mają jednakową długość, długość nóg obliczono jako odległość między lewym środkiem stawu biodrowego a lewym środkiem stawu skokowego podczas próby statycznej.

2.5. Analizie poddano analizę statystyczną

danych przestrzenno-czasowych, kinematycznych, kinetycznych oraz parametrów równowagi dynamicznej. Odnotowano niską niezawodność i duże błędy w zakresie kątów płaszczyzny poprzecznej stawu biodrowego i kolanowego oraz kątów płaszczyzny czołowej stawu kolanowego rejestrowanych przez systemy 3D motion capture . Parametry te nie zostały uwzględnione w tym badaniu.

do analizy wybrano osiem cykli chodu każdego uczestnika w każdym stanie chodzenia. Test Shapiro-Wilka przeprowadzono w celu sprawdzenia normalności danych. Dwukierunkowa mieszana analiza wariancji (ANOVA) () została wykorzystana do analizy parametrów równowagi przestrzenno-czasowej, kinematycznej i dynamicznej przy użyciu SPSS 22.0. Dla parametrów kinetycznych (momentów łącznych) zastosowano dwukierunkową funkcję ANCOVA () z prędkością jako kowariantą. Statystycznie istotna różnica została zaakceptowana jako . ETA do kwadratu () jest używana jako miara wielkości efektu. Wartości 0,01, 0,06 i 0,14 oznaczają odpowiednio mały efekt, umiarkowany efekt i duży efekt .

3. Wyniki

3.1. Przestrzenne parametry czasowe

jak pokazano w tabeli 3, stwierdzono istotną różnicę w szybkości chodzenia między dziećmi CP i td (,). Obie grupy zmniejszyły prędkość chodzenia podczas chodzenia pod górę (, ). Efekt interakcji szybkości chodzenia () nie osiąga znaczenia statystycznego. Długość kroku dzieci CP jest krótsza niż u dzieci TD (,). Obie grupy znacznie zmniejszyły długość kroku podczas chodzenia pod górę (,). Istnieje znacząca różnica w efekcie interakcji (,) długości kroku.

dzieci CP wykazują znacznie dłuższą fazę postawy w porównaniu do dzieci TD (, ). Obie grupy zwiększają procent postawy podczas chodzenia pod górę w porównaniu do chodzenia na bieżni poziomej (,), ze znaczącym efektem interakcji (,).

3.2. Kinematyka stawów i równowaga dynamiczna

jak pokazano w tabeli 3, dzieci CP i td zwiększają maksymalne pochylenie przedniej części miednicy podczas chodzenia pod górę (,). Dzieci CP i td mają mniej szczytowego tylnego pochylenia miednicy (,), szczytowego skosu miednicy (,) i mniej szczytowego przedłużenia tułowia (,) podczas chodzenia pod górę (,). Dane kinematyczne pokazują znaczące różnice w szczytowym uprowadzeniu biodra podczas fazy huśtawki (,), szczytowym zgięciu biodra (,) podczas fazy huśtawki i zmniejszonym szczytowym wyprostowaniu biodra podczas fazy postawy (,) podczas chodzenia pod górę w obu grupach. W porównaniu do chodzenia na bieżni poziomej, chodzenie pod górę ma znacznie mniejszą odległość między COM i COP w kierunku przednio-tylnym (AP) (,).

dzieci CP chodzą z niższym szczytowym kątem zgięcia kolana podczas fazy huśtawki niż dzieci TD (, ). Obie grupy bardziej zginają kolano podczas chodzenia pod górę (, ). Istnieje znaczący efekt interakcji (, ). Przy pierwszym kontakcie CP ma większe zgięcie kolana niż TD (,). Obie grupy zwiększają szczytowe zgięcie kolana podczas fazy reakcji obciążenia podczas chodzenia pod górę (, ).

nie ma istotnego efektu interakcji w szczytowym zgięciu grzbietowym stawu skokowego. Obie grupy zwiększyły szczytowe zgięcie grzbietowe stawu skokowego podczas fazy postawy podczas chodzenia pod górę (, ). Dzieci z CP wykazują zmniejszone maksymalne zgięcie podeszwowe w porównaniu do dzieci z TD podczas fazy huśtawki (,). Zarówno CP, jak i td zmniejszają swoje szczytowe zgięcie podeszwowe podczas fazy stance I Fazy swing podczas chodzenia pod górę (, ). CP ma wyższe zgięcie grzbietowe stawu skokowego niż TD przy pierwszym kontakcie. Istotne różnice w zgięciu grzbietowym stawu skokowego przy początkowym kontakcie są identyfikowane w głównym efekcie dla grupy (,), stanie chodu (,) i efekcie interakcji () (,). Szczytowy kąt obrotu tułowia wykazuje znaczący efekt interakcji (,).

3.3. Kinetyka stawów

jak pokazano w tabeli 3, zarówno dzieci CP, jak i td zmniejszają szczytowy moment zgięcia biodra podczas fazy postawy podczas chodzenia pod górę (, ). Dzieci CP mają większy szczytowy moment wyprostowania biodra niż dzieci TD (,) podczas fazy postawy. Główny efekt dla stanu chodzenia pokazuje również, że szczytowe momenty wyprostowania biodra podczas fazy postawy zwiększały się podczas chodzenia pod górę (,). Szczytowy moment zgięcia kolana i moment wyprostowania podczas fazy postawy nie wykazują znaczących głównych efektów w grupie i stanie chodzenia. Dzieci CP mają niższy szczytowy moment zgięcia grzbietowego stawu skokowego w fazie postawy niż dzieci TD (, ). Momenty dolnego zgięcia grzbietowego stawu skokowego w fazie postawy występują zarówno u dzieci z CP, jak i u dzieci z TD podczas chodzenia pod górę w porównaniu do chodzenia po równym podłożu (, ). Dzieci CP mają zredukowane momenty szczytowego zgięcia podeszwowego stawu skokowego w fazie postawy w porównaniu do dzieci TD (, ). Obserwuje się znaczne różnice między grupami w szczytowym momencie uprowadzenia biodra w fazie postawy (, ).

4. Dyskusja

celem badania jest zbadanie charakterystyki chodu podczas chodzenia na pochyłej bieżni w systemie wspomaganego komputerowo środowiska rehabilitacyjnego (CAREN) u dzieci z CP. Zastosowany w naszym badaniu system CAREN jest odpowiedni do treningu lub oceny kognitywnej i fizycznej rehabilitacji ze względu na zdolność tworzenia realistycznych środowisk i gromadzenia wieloczujnikowych danych badawczych. Badania dotyczące treningu kontroli posturalnej w systemie CAREN pokazują, że jedna sesja treningowa wystarczy, aby uruchomić proces adaptacji równowagi i nie ma znaczących różnic w przemieszczeniu COP między uczestnikami, którzy uczestniczą w środowisku wirtualnym, a tymi, którzy tego nie robią . Znaki chodzenia, w tym parametry temporalno-przestrzenne i kinematyka w chodzeniu na bieżni przy użyciu systemu CAREN i chodzeniu nad ziemią, nie mają znaczącej różnicy. Perturbacje wizualne nie biorą udziału w naszym eksperymencie. Tak więc charakterystyka chodu jest porównywalna z innymi badaniami, które nie wykorzystują środowiska wirtualnego.

nasze wyniki pokazują, że dzieci z CP miały znaczące zmiany chodu w kilku parametrach przestrzenno-temporalnych, kinematycznych i kinetycznych podczas chodzenia pod górę. Zmienione cechy chodu obejmują zmniejszoną prędkość chodzenia i długość kroku oraz zwiększone maksymalne pochylenie miednicy, szczytowe zgięcie grzbietowe stawu skokowego (podczas fazy postawy), zgięcie biodra i zgięcie kolana (podczas fazy postawy). Obserwuje się również zmniejszenie maksymalnego uprowadzenia biodra w fazie huśtawki i zwiększenie szczytowych kątów skośnych miednicy. Ogólnie rzecz biorąc, dzieci CP wykazują podobne korekty chodu jak dzieci TD podczas chodzenia pod górę.

ta strategia regulacji chodu zgadza się z wynikami poprzednich badań z udziałem zdrowych uczestników, co pokazuje, że zdrowi dorośli chodzący po stoku zwiększyli zgięcie biodra, zgięcie kolana i zgięcie grzbietowe stawu skokowego, aby zwiększyć klirens palców. Należy jednak zauważyć, że podczas chodzenia na bieżni poziomej dzieci z CP miały patologiczny wzór chodu z większym zgięciem kolana i zgięciem grzbietowym stawu skokowego podczas fazy postawy w porównaniu z dziećmi z TD (patrz rysunek 2). Chodzenie pod górę wymaga większego zgięcia kolana i zgięcia grzbietowego stawu skokowego podczas fazy postawy i zwiększyło nasilenie patologicznego chodu.

Rysunek 2

średnie kąty stawowe i wspólne momenty dla CP i td podczas poziomego chodzenia po ziemi i chodzenia pod górę (ciągła czarna linia: chodzenie na poziomie TD; przerywana czarna linia: chodzenie pod górę TD; ciągła czerwona linia: chodzenie na poziomie CP; przerywana czerwona linia: chodzenie pod górę CP).

kąt skokowy przy pierwszym kontakcie (IC) wykazał znaczący efekt interakcji. Efekt interakcji oznacza, że chodzenie na stoku wpływało na zgięcie grzbietowe kostki w IC bardziej w CP niż u dzieci TD i wpływało na wyprost kolana mniej w CP niż u dzieci TD. Różnica może wynikać ze spastyczności mięśni, ograniczenia zakresu ruchu w grupie CP i zdolności adaptacyjnych dzieci CP i td do różnych warunków chodzenia. Poza tym chodzenie pod górę wymaga znacznego wysiłku, aby wypchnąć ciało do góry. Poprzednie badania pokazują, że w porównaniu z poziomem chodu bieżni, szczytowy moment wyprostowania biodra, szczytowy moment wyprostowania kolana i szczytowy moment zgięcia podeszwy stawu skokowego są znacznie wyższe podczas chodzenia pod górę z tą samą prędkością . Nasze wyniki pokazują, że nie ma znaczących różnic w szczytowym momencie wyprostowania kolana i szczytowym momencie zgięcia podeszwowego stawu skokowego dla dwóch warunków chodzenia. To odkrycie może być spowodowane wolniejszą prędkością chodzenia pod górę, co można wyjaśnić jako strategię zmniejszenia obciążenia stawów .

w płaszczyźnie czołowej obserwuje się istotną różnicę między grupami dla momentu uprowadzenia biodra. Jest to oczekiwane, ponieważ dzieci TD mają szersze kroki, co powoduje większe ramię momentowe sił reakcji ziemi. Okazuje się, że chodzenie pod górę skutkuje również większymi kątami skośnymi miednicy i zmniejszonymi kątami uprowadzenia biodra w porównaniu do chodzenia na bieżni poziomej, co może być strategią utrzymania równowagi w kierunku przyśrodkowo-bocznym (ML), ponieważ zmiany te przesuną COM bardziej blisko COP w kierunku ML. Ponadto kąt obrotu tułowia wykazuje znaczący efekt interakcji. Oznacza to, że chodzenie pod górę wpłynęło bardziej na rotację tułowia w TD niż w CP. Oczekuje się, że dalsze badania zbadają czynniki wpływające na strategie ruchu tułowia podczas chodzenia po zboczu.

w porównaniu do chodzenia na bieżni poziomej, chodzenie pod górę ma znacznie mniejszą odległość COM-COP w kierunku przednim. Znaczna różnica może być spowodowana mniejszym kątem nachylenia podczas chodzenia pod górę . Nie określono różnicy między grupami dla odległości COP-COM w kierunku poprzecznym. Wyniki te są nieco zaskakujące, biorąc pod uwagę, że dzieci z CP są zgłaszane do większych przemieszczeń COP I COM w kierunku przyśrodkowo-bocznym . Może to również mieć wpływ na prędkość COM w kierunku ML.

zgodnie z najlepszą wiedzą autorów, po raz pierwszy przeprowadzono kompleksową kinematykę i kinetykę 3D oraz analizę stabilności dynamicznej (z wyjątkiem niektórych kątów w płaszczyznach poprzecznych) dla dzieci CP podczas spaceru na stoku w środowisku wirtualnej rzeczywistości.

nasze wyniki mają pewne implikacje kliniczne. Jak widać na fig. 2, dzieci CP muszą wygenerować dodatkowy moment zgięcia podeszwowego kostki podczas wczesnej fazy postawy z przykucniętą postawą (nadmierne zgięcie grzbietowe kostki i zgięcie kolana). To stwierdzenie zgadza się z Hösl et al. , who obserwuje zwiększoną aktywację mięśni łydek u dzieci CP w fazie wczesnej postawy. Badanie biomechaniczne pokazuje, że szczytowa Siła stawu kolanowego może być większa niż sześć razy masa ciała w przypadku ciężkiego chodu przykucniętego . Przyczajony chód może również powodować ból stawów i zmniejszać zdolność chodzenia . W badaniu z otyłymi pacjentami wykazano, że chodzenie pod górę z wolniejszą prędkością może zmniejszyć obciążenie stawów (szczytowe wyprostowanie kolana i momenty przywodzenia) . Sugerujemy, aby podczas treningu na bieżni z pochyleniem dokładnie kontrolować prędkość chodzenia, aby maksymalne obciążenie stawów nie wzrosło zbytnio. Korzystanie z systemu wsparcia częściowej wagi podczas treningu na bieżni może zmniejszyć pewne obciążenie stawów u pacjentów.

badania nad pojedynczymi miarami ogólnej patologii chodu , takimi jak wskaźnik odchylenia chodu (GDI), wynik profilu chodu (GPS) i profil analizy ruchu (MAP) wykazały ich skuteczność w scenariuszach klinicznych. Takie pomiary wyników mogą oceniać ogólny stopień nasilenia chodu lub Oceniać ogólną skuteczność interwencji, którą pacjent otrzymał w celu poprawy zdolności chodu. Konieczne jest dalsze badanie w celu zbadania ogólnej patologii chodu u dzieci CP podczas nachylonego chodzenia w środowisku wirtualnej rzeczywistości przy użyciu indeksu, takiego jak GPS lub mapa.

badanie ma niewielką wielkość próby, z dziesięcioma uczestnikami w każdej grupie. Grupa CP nie rozróżnia również chodów kucających u koniowatych pozornych. Kwestie te w pewnym stopniu wpływają na siłę statystyczną. Badania o większej wielkości próbki są wymagane, aby potwierdzić te wyniki i zbadać związek między patologicznymi wzorcami chodu, funkcjami chodu, GFMCS, spastycznością, siłą mięśni i dynamiczną równowagą podczas nachylonego chodzenia lub innych różnych środowisk w codziennym życiu.

5. Wniosek

dzieci CP wykazały podobne korekty w chodu podczas chodzenia pod górę bieżni w środowisku wirtualnej rzeczywistości, jak dzieci TD. Dzieci CP mogły zachować podobną równowagę dynamiczną przy niższej prędkości chodzenia podczas chodzenia pod górę. Chodzenie pod górę powiększa istniejące nieprawidłowe wzorce chodu dzieci CP. Podczas treningu na bieżni z pochyleniem prędkość chodzenia powinna być dokładnie kontrolowana w przypadku zbyt dużego obciążenia stawów szczytowych.

dostępność danych

dane potwierdzające wyniki tego badania są dostępne na żądanie od odpowiedniego autora, YE Ma. Dane nie są jeszcze publicznie dostępne ze względu na niedorozwój systemu i etykę projektu.

konflikty interesów

autorzy oświadczają, że nie występują w nich konflikty interesów.

wkład autorów

Ye Ma i Yanxin Zhang przyczynili się do koncepcji i projektu, a także do opracowania artykułu. Yali Liang, Xiaodong Kang I Lilja Siemelink są odpowiedzialni za przetwarzanie i opracowywanie danych. Yanxin Zhang i Ming Shao są odpowiedzialni za ogólną treść i są gwarancjami.

podziękowania

to badanie było wspierane przez Zhejiang Provincial Natural Science Foundation Of China (Numer Wielki LQ19A020001), Ningbo Natural Science Foundation (numer Wielki 2018a610193), Sichuan Bayi Rehabilitation Centre i Motekforce Link. Badanie to było również wspierane przez K. C. Wong Magna Fund na Uniwersytecie w Ningbo. Autorzy chcieliby podziękować Jing Zhang i Ruisong Liao za pomoc w gromadzeniu danych.