文摘

背景。运动功能的测量范围(从)下肢关节是一个重要的参数为步态分析特别是在评估康复计划。目的。开发一个简单、可靠和负担得起的机械测角仪(经理)进行步态分析,6度自由动态评估下肢关节角。设计。随机对照试验,研制了一个新的经理从下肢关节的测量。设置。设计下的可靠性评估和验证了运动分析系统(MAS)。人口。三十个健康受试者参与了这项研究。方法。信度和效度的新经理被组内相关系数(ICC),测试Bland-Altman情节,和线性相关分析。结果。下具有良好的国际米兰,intrarater信度和效度(两个)。此外,测量由经理和MAS可比性和可重复的,作为确认Bland-Altman情节。此外,一个非常高度线性相关(之间的所有关节角测量)被发现下肢关节角度衡量经理和MAS。结论。一个简单、可靠和负担得起的经理一直在设计和开发援助步态障碍的临床评估和治疗评估。

1。介绍

行走,行走的特征,涉及众多的身体部分的大脑,周围神经系统和肌肉组织的感觉系统的反馈。扰动函数的任何部分会导致平衡失调,速度,或走的模式。临床步态分析是一个重要的工具用于确定这些疾病的严重程度和原因(1- - - - - -5),决定和评估干预措施的目的是(6]。

传统上,观察步态分析(简称OGA)是最简单、最实惠的方法来描述由肉眼总异常。然而,简称OGA只能提供定性不定量,步态模式和运动学信息。简称OGA主体性的缺乏准确性,有效性好,可靠性、敏感性和特异性7)和依赖于适当的培训和经验的运营商8),特别是步行模式的复杂性随着年龄的增加和病理进展。这要求一个更客观的分析和仪器步态分析(IGA)提供了一种更精确、敏感、可靠的步态分析履行这个角色。

IGA是当前黄金标准步态的客观评价,通过推进技术,如录像和关节动力学和运动学测量(9- - - - - -12]。客观和定量IGA,作为步态模式分析工具,可以提高临床管理和制定干预计划的有效性及其评价(13]。然而,使用IGA的一个缺点是成本高,简称OGA相比。一个昂贵的步态实验室与运动分析系统(例如,Vicon)就是一个例子。除了大量投资在昂贵的仪器14],IGA还需要训练有素的人员,他们平均需要花大约3 - 6小时在每个评估和关联数据解释(13]。上面所有的资源限制,错误的20毫米向上位移对底层skin-mount标记引入的骨头可以使用在下半身运动测量系统(15]。尽管使用灵活的相位指示器可以弥补这个缺点16- - - - - -19),他们有更高的成本20.和更少的耐久性。类似于IGA skin-mount标记,错误可以通过相位指示器在评估骨诱导运动,受到相关的皮肤运动和组织变形(21- - - - - -24]。

提高成本效率和准确性的临床实践的步态运动学分析,正在调查简单和成本有效的可用工具是必要的。在步态分析的各种参数、功能的活动范围(从)是重要的临床步态评估下肢关节的散步,特别是对于评估和比较不同治疗方法的有效性25,26]。临床上,只有单一平面的二维联合旋转角被认为是在测量关节运动27),最大偏差的过程中发现了步行者的矢状面运动障碍(28]。因此,矢状从临床评估(被认为是更重要的参数28]。

机械测角仪(下)是一个简单的工具,它可以被纳入IGA的测量功能的活动范围,不仅为客观、定量步态分析,而且对简单和成本效益。虽然报告被用于动态评估下肢关节角(29日,30.),MGRs显示有限的自由度。因此,本研究旨在开发一种简单,可靠,和负担得起的经理6度自由动态评估下肢关节角,降低成本和提高步态分析的准确性。

2。材料和方法

2.1。架构的设计经理

设计经理(数据1(一),1(b)1(c))是由三个主要部分:测量单元、锚定装置,调整单元。下所示的机械制图数据2- - - - - -4。

2.1.1。测量单元

测量单元包括一个测量卡,持卡人,万向节,指针,和一支笔(数据1(d),1(e)1(f))。测量卡(图1(f)), 0°-140°角1°规模增量,记录测量的联合。卡的大小是90毫米×60毫米。空间中提供对操作员卡填写主题的信息,如主题名称、四肢和关节进行测试,并测量结果。

持卡人(图1(d))房屋测量卡操作,由2侧栏,地下室酒吧,和2可动线圈。

万向节(图1(e))允许弯曲和扩展(允许通过推力轴承允许枢轴旋转相对于持卡人)之间的下肢0°、180°,绑架以及内收(由铰链接头允许)在0°、90°之间。这是放置在持卡人一起2的midbottom推力轴承实现无摩擦运动(数字1(d)和1(e))。

指针有助于位置专门设计的笔记录从联合测量卡。指针与万向节(数字1(d)和1(e))。

2.1.2。锚定装置

锚定装置,适合身体轮廓(数字曲面1(一),1(b)1(c)),为测量单元提供的附件,使用尼龙搭扣带。使用尼龙搭扣带的原因是容易穿上和脱。

2.1.3。调整单元

调整单位臀部(图1(一))和膝盖(图1(b))关节由4部分组成:聚丙烯外壳,金属块,直线轴承,尼龙搭扣皮带。在测量髋关节和膝关节的关节,调整单元定位在大腿和小腿地区,分别。聚丙烯shell提供了一个金属块,附件直线轴承。线性轴承允许一个金属杆,连接到测量单元通过万向节的平行四边形的两个铰链配置机制(数字1(一)和1(b)),通过它允许自由滑动和旋转(0°-180°)。使用一个万向节,铰链接合平行四边形机制,和直线轴承使这个设计经理拥有6度自由弯曲,扩展,绑架、内收,旋转。一尼龙搭扣皮带的部署调整单元固定在大腿和小腿。

踝关节的调整单元组成的4部分:金属板,金属块,直线轴承,凉鞋(图1(c))。金属板有一个槽的底部,通过金属板连接的凉鞋(跟附近地区)螺丝,允许它来回滑动。金属块和线性轴承的功能是一样的在髋关节和膝关节的调整单元。

2.2。主题

三十个健康受试者男性和15个女性(15)年,参加了这项研究。受试者没有下肢肌肉骨骼疾病史,他们给了书面同意之前实验的开始。这项研究是由亚洲大学医学研究伦理委员会批准。

2.3。运营商

三个运营商参与了这项研究。两人在利用经理没有经验。这两个运营商,10分钟的基础训练提供了设计经理之前实验。

2.4。设备

运动分析系统(Vicon 370年牛津指标、英国),马斯,6 CCD相机是用于测量下肢行走活动度(ROM)的水平。下肢ROM测量获得的使用MAS被引用来评估测量下肢设计生成的罗经理。利用MAS评估设计经理的原因是,MAS主要广泛应用于临床。此外,金管局是主要的黄金标准下肢关节角度测量在步态分析。

2.5。实验程序

每个参与者都检查3运营商。对于每一个运营商,3组试验测量。和腿的设计下被重新应用这些3试验。数据收集之前,每个参与者被要求陪下1分钟,这样他/她可以熟悉下行走期间,为了最小化trial-to-trial变异。

装有反光标记(MAS)(数据5(一个)和5 (b))和经理(图5 (c))外侧的右下肢,受试者走吊起,沿着3-meter-long通路,以正常速度和步态模式。每个试验数据记录。

2.5.1。下附件的程序

附件的程序经理髋关节测量(图5 (c))如下:矢状平面,测量单元的万向节定位前1/2英寸,1英寸优于大转子的顶点。日冕和横向飞机,一个简单的协助下泡沫液位计,持卡人的测量单元定位在旁矢状面的平面平行。定位后,经理所需的位置,然后专注于研究对象由一个尼龙搭扣皮带。

附件的程序下膝关节测量(图5 (c))如下:矢状平面,测量单元的万向节是位于mid-distance内侧胫骨平台和内收肌结节之间。日冕和横向的飞机上,一个简单的协助下泡沫液位计,持卡人的测量单元定位在旁矢状面的平面。定位后经理所需的位置,它是受试者的尼龙搭扣带固定。

附件的程序下踝关节测量(图5 (c))如下:矢状平面,测量单元的万向节是定位在外踝的顶点。同样,日冕和横向飞机,一个简单的协助下泡沫水平计,测量单元的持卡人在旁矢状面的平面定位。定位后,经理所需的位置,然后受试者通过尼龙搭扣带固定。

2.5.2。数据收集从下

收集的数据的测量卡下如图6。测量卡,最大弯曲,扩展,关节的运动范围可以被记录下来。在实践中,受试者被要求站好自然走后,去除测量卡的持卡人之前,这标志着一个信号到测量卡指示的位置自然位置。

2.6。统计分析

组内相关系数(ICC)被用来评估国际米兰,intrarater可靠性测量的臀部、膝盖和脚踝关节角的设计经理国际刑事法庭(3 k)决心intrarater可靠性测试,由比较3组试验由操作员测量。同时,国际商会(2 k)决心测试评分者间信度,由3个人运营商采取的比较测量。此外,测量获得的经理和MAS被用来画一个Bland-Altman情节比较测量的两个之间的差异。此外,线性回归分析被用来评估下肢关节角度测量之间的关系由经理和马斯。所有统计分析进行了使用SPSS v.11.5软件(SPSS Inc .,芝加哥,伊利诺斯州,美国)的重要性设置为0.05。

3所示。结果

ICC的国米,intrarater可靠性测量的臀部、膝盖和脚踝关节角由下表进行了总结1。所有joint-angle-motion测量,对于国米intrarater, ICC值从0.93到0.99了为所有。另一方面,Bland-Altman阴谋(见图7测量显示,几乎所有点位于±2标准差线。

关节角的线性相关性衡量经理和MAS是量化的相关系数R。一个非常高度线性相关(和所有关节角测量)被发现存在于下肢关节角度衡量经理和MAS(图8和表2)。在所有情况下,至少有85%的测量从经理和MAS ()(表解释道2)。

4所示。讨论

在这项研究中,设计开发了一个新的经理,这是简单的和负担得起的。下提供最大的直接读出关节角可刻录在散步。下简单的操作,只有快10分钟需要培训操作员掌握下的附件主题节中描述2.5.1测量和数据采集卡下节中描述2.5.2。平均而言,运营商只花了大约8分钟测量4试验的最大弯曲,扩展,和关节的运动范围,包括穿上和脱下。因此新经理也更少的时间消耗和更有效的运作。

当使用这个新经理,可能的出平面运动(即。,abduction, adduction, and rotation) of the joints measured could be accommodated by the universal joint on the measurement unit of the MGR. Additional out-of-plane motion would also be accommodated by a parallelogram mechanism in the measurement (Figures1(一),1(b)1(c))。下,从而证明是能够允许6度的自由运动,包括弯曲、扩展,绑架、内收,和旋转,除了其操作简单和成本效益。

降低维护成本的经理可通过推力轴承(图的使用1(e))的铰链关节测量单元,大大减少磨损,提高接头的寿命。通过使用尼龙搭扣带固定的经理在患者的下肢,穿上和脱过程可以简化,大大缩短操作时间(8分钟4试验测量包括穿上和脱下)。

此外,我们的设计经理的成本大约是66美元,一个非常低的图相比,一个灵活的相位指示器(31日]和MAS [32]。尽管使用灵活的相位指示器(16- - - - - -19]和MAS [33- - - - - -36为IGA)是很常见的,他们是昂贵的14,20.,31日,37,38]。例如,一个灵活的相位指示器将耗资约700美元(31日与额外成本仅为传感器,随行电缆、传感器放大器。同样,一个MAS (Vicon MX)将伴随着高成本约为420000美元(32]。因此,这个新设计经理的负担得起的价格将大大促进其临床应用,特别是在发展中国家就像那些在非洲。更重要的是,一个灵活的相位指示器可以很容易地通过使用不当(如损坏。,nondurable) while the maintenance fee for a MAS is expensive, not to mention operation of MAS definitely requires trained and skillful operators (with average 30 hrs training) before accurate analysis of results made possible. Therefore, this newly designed MGR may be a cost effective alternative for clinical use in both the developed and developing countries.

虽然只提供信息最大弯曲、扩展和关节的运动范围,新经理为临床医生在获得足够的信息,例如,医生,理疗师,和prosthetist-orthotists轻松评估病例和临床决策和成本效益。

信度和效度的新经理通过刑事法庭证实,该量化变量的再现性和措施相关的重复测量的同质性群体内部之间的总变差组。据统计,国际刑事法庭的值从1.0到0.81被认为是优秀的可靠性;从0.80到0.61很好;从0.60到0.41好;从0.40到0.21合理;从0.20到0.00,差(39]。可靠性也应该超过0.90,确保合理的许多临床有效性测量39]。在这项研究中,所有国际刑事法庭的测量对于国米,intrarater超过0.90(表1),这意味着良好的可靠性和合理的有效性。因此,这个新设计的经理是适合临床使用的测量关节角具有良好的可靠性和合理的有效性在一般情况下,在病人和病人之间。

新经理的准确性也测试通过使用Bland-Altman情节,显示几乎所有数据点坐落在±2个标准差范围内(图7)。具体地说,没有点在±2标准差行可观察到的在膝盖扩展(图7 (e))。一个30(3.3%)点是坐落在±2标准偏差线如髋关节屈曲(图7(一)(图),臀部扩展7 (b)从(图),膝盖7 (f)从(图),和脚踝7(我))。两个30(6.7%)点在±2标准差线(图的臀部7 (c)),膝盖弯曲(图7 (d)),踝关节跖屈(图7 (g)),和踝关节背屈(图7 (h))。基于Bland-Altman地块(图7),测量由经理和MAS是令人愉快的和可重复的。因此,这表明低成本下可以代替昂贵的MAS,临床黄金标准仪器、下肢关节角度测量的矢状面在临床步态分析。

进一步确认的信度和效度下的线性相关性研究(表所示2),一个非常高度的线性相关性(对于所有的关节角测量)和统计学意义(之间的所有关节角测量)被发现下肢关节角度衡量经理和MAS(图8)。所示的R²(即。,coefficient of determination) column of Table2,至少85%的下肢关节角度,衡量下和MAS,可以解释道。的基础上,建立了回归模型的统计意义,结果可以预测变量的统计意义。MAS贡献显著(为所有)回归模型对所有关节角的测量,但(常数)只有回归模型的一个重要原因几个关节角的测量(见值列在系数表2)。通过分析B列下Unstandardized系数表2,回归方程可以建立如图8。考虑在所有前所述,它可以因此得出结论,设计经理是准确测量关节角的下肢行走。因此,这进一步表明,经理可以替代的MAS下肢关节角度测量在矢状面临床步态分析。由于经理是准确的,负担得起的,耐用,它将极大地促进其临床应用,尤其是在非洲等发展中国家。

潜在的临床应用设计经理可以从步态病理学评估治疗干预措施的设计。例如,物理治疗师可以使用它来调查病人之前和之后的一系列运动肌腱拉伸(如腱跟骨)和/或监测治疗进展。临床医生可以用它简单的功能状态和经济量化一个病人经历了髋关节置换作为常规临床实践的一部分。同样,prosthetist-orthotists和物理治疗师可以用它来训练一个截肢实现对称的步态模式使用假肢。此外,prosthetist-orthotists可以用它来评估隅撑的有效性控制膝过伸,以及调查中风病人的步态模式配备一个ankle-foot控制足下垂矫正法。

我们的目标是进一步评估其应用程序的设计下患者的步态分析卒中后,脑瘫,或任何其他更严重的运动障碍。

5。结论

一个新的机械测角仪6度自由,对下肢关节角的动态评估,设计和开发和报道。新经理很简单,可靠,用户友好,和负担得起的,许多潜在的临床应用。它可以提供直接的读出最大关节角度和功能范围的关节运动行走没有计算。简单的操作使操作员,只有10分钟训练,完成4测量8分钟。此外,材料成本的一套设计经理(包括臀部、膝盖和脚踝单元为两国边)大约是66美元,一个非常低的图相比,目前的商用工具和类似的功能。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的部分资金(105 - 2221 - e - 005 - 089)的科技、台湾。