坐着的姿势稳定性的影响和躯干和上肢力量对性能在手动轮椅推进测试脊髓损伤患者:一个探索性研究

文摘

目标。量化绩效之间的关联手动轮椅推进测试(20 m推进试验、障碍滑雪试验6分钟推进测试),躯干和上肢(U / E)的力量,和坐在达到功能和建立的这些变量在这些测试表现最好的预测。方法。15个人与脊髓损伤(SCI)三个轮椅推进执行测试之前住院SCI康复出院。躯干和U / E力量和坐在与单边手支持达成能力也被测量。双变量的相关性和多元线性回归分析可以确定最好的决定因素和预测,分别。结果。三个测试的性能是中等或强烈与前和横向弯曲躯干力量,前坐着到达的距离,和肩,肘,握力的措施。肩内收肌strength-weakest一边解释方差的53%高推进test-maximum速度。肩内收肌strength-strongest向前,到达距离71%的方差解释坐在障碍滑雪赛测试。握力解释方差的52%在6分钟推进测试。结论。手动轮椅推进性能测试是由多种因素综合作用的结果,应考虑在康复。

1。介绍

许多人持续感觉运动障碍,挑战他们的行走能力将使用一个手动轮椅作为他们的主要联系方式流动。因此,他们的上肢(U / E),尤其是他们的肩膀,暴露于重复动作加上要求可能导致高发病率的升高二次U / E肌肉骨骼损伤在这个人口。在手动轮椅推进,大量的动能(1- - - - - -5,肌6- - - - - -10),和肌肉骨骼模型(11]研究已经证实实质性要求肩部肌肉(也就是关键。,flexor, adductor, and internal and external rotators), especially of the shoulder flexors found to be the greatest contributor, and of elbow muscles (i.e., flexor and extensor), to generate the propulsive force. The solicitation of these muscle groups increases when accelerating the wheelchair from a complete resting position (i.e., start-up) [12)或增加速度(13,14]。也感兴趣的,很少有研究指出自愿干线控制的重要性在手动轮椅推进的背景下9,10,15- - - - - -17]。对于大型肩部肌肉(例如,胸大肌和背阔肌),源自主干最大限度为手动轮椅推进,躯干力量(即。,核心稳定性)似乎至关重要因为没有更多的力量可以对远端段(即。,U / E)比,可以中和步骤(即。、躯干)确保坐姿势稳定16]。多向坐姿势稳定,特别是在矢状面(即。,anteroposterior stability), is also challenged during manual wheelchair propulsion given the cyclical acceleration and deceleration to which the head, neck, and trunk segments are exposed (i.e., inertial forces) [16]。然而,U / E和树干之间的关联强度以及坐姿势稳定性与轮椅推进性能(即没有被评估。预测效度)。此外,手动轮椅推进性能是很少在住院康复评估,即使简单廉价的基于绩效的手动轮椅推进测试(MWPTs)是可用的18- - - - - -23]。

上肢和躯干的力量以及坐姿势稳定性,同时修改个人特征通过有针对性的康复干预,通常在住院康复训练。预计增加强度和姿势稳定性优化手动轮椅推进和其他wheelchair-related功能性的能力(即。,绝对肌肉或机械需求)的概念。此外,它也将减少外围肌肉疲劳和二次U / E肌肉骨骼损伤的风险在手动轮椅推进(即。、概念相对肌肉或机械的需求)1]。尽管U / E和躯干力量和坐着的姿势稳定功能重要的贡献者,只有有限的科学证据是可用的特定肌肉群或树干上控制倾向/摄动方向,大多数轮椅推进性能密切相关。关于这些贡献者可能获得额外的知识指导康复专业人员,特别是物理和职业治疗师,用于选择和优先轮椅选择和配置以及治疗干预旨在改善手动轮椅的表现,除了那些专注于开发最佳的推进技术(24,25]。同样,监控手动轮椅推进性能可能通知U / E和躯干的力量和坐着的姿势稳定能力。此外,手动轮椅推进性能(即。,speed) may also be a strong predictor of wheelchair skills [26,27]。

这个探索性研究旨在量化绩效MWPTs之间的关系(即。20米propulsion test, slalom test, and 6 min propulsion test), trunk and U/E strength, and seated reaching capability in individuals with a spinal cord injury (SCI) and to establish the best predictors of performance during MWPTs completed at discharge from inpatient rehabilitation. Shoulder flexor strength (i.e., greatest contributor to moment generation during wheelchair propulsion) along with forward reaching distance (i.e., best predictor of multidirectional seated postural stability) [28]将与绩效MWPTs密切相关,是最好的预测性能。

2。方法

2.1。参与者

十五个人与创伤性完成电动机SCI招募在放电从加拿大公立住院SCI康复计划(表1)。个人与一个完整的汽车科学都有资格参与如果他们使用手动推动轮椅作为流动性的主要来源,如果他们的物理治疗或职业治疗师确认他们有能力维持一个不受支持的坐姿至少30秒,有一个活动的宽容当多个至少45分钟休息时间是可能的。潜在参与者排除如果他们提出临床证据的衰弱疼痛或二次肌肉骨骼损伤涉及他们的树干或U / E,戴着树干术后矫正法或颈椎撑,或任何其他条件限制他们的能力来执行MWPTs。伦理研究伦理委员会的批准了跨学科研究中心的大蒙特利尔的康复。参与者审核并签署知情同意书之前进入研究。

2.2。干预

他们的公共资金资助的住院病人康复期间,参与者从事大约一个小时的物理治疗,职业治疗一个小时直接治疗时间在工作日每天。在这段时间里,参与者收到可比传统的治疗干预措施(例如,躯干和U / E伸展和加强练习,准静态和动态平衡练习)铰接在个性化治疗方案。参与者还提供短期贷款手动轮椅nonpneumatic实心橡胶轮胎优化调整根据特定的轮椅和座位由多学科康复团队的建议。他们的短期贷款手动轮椅将提供类似功能的长期使用住院康复出院。只有基本的手动轮椅建议被教导的技能培训和推进技术与职业治疗师和审阅,分别。所有测试完成并记录描述和措施,分别在72小时内放电前临床研究物理治疗师。同时,人口(即。,age, sex, weight, height, and body mass index), clinical (i.e., American Spinal Injury Association (ASIA) impairment scale), and administrative outcome measures (i.e., time-to-admission and rehabilitation length of stay) were documented by the medical and rehabilitation professionals to characterize participants at discharge from inpatient rehabilitation.

2.3。基于绩效的手动轮椅推进测试

经过短暂的熟悉阶段,参与者完成了三个不同的测试在一个随机的顺序在一个畅通无阻的室内光滑和夷为平地平铺的走廊。五分钟休息期间提供之间的三个测试试验之间的而一个两分钟的休息期间得到了每个测试,除了自我选择的自然速度(即执行的测试。试验)之间,30秒的休息时间。

2.3.1。米推进测试(图1(一))

参与者被指示推动轮椅在自我选择的自然(20 m)和最大速度(20 m从开始行),直到他们越过终点线集20米。完成所需的平均时间两个20米试验和两个20米用秒表示,试验主要结果的措施。20米和20米被发现是可靠的(可靠性指标≥0.981)和精确的(相对最小可检测变化= 8.5%)29日]。

2.3.2。障碍滑雪赛测试(图1 (b))

参与者被指示推动他们的轮椅在自我选择的最大速度沿着障碍滑雪赛轨迹定义7锥排成一条直线,3米,2米,除了另一个1米。完成所需的平均时间用秒表示,主要的测量结果。的被发现是可靠的(可靠性指标≥0.978)和精确的(相对最小可检测变化= 8.9%)22]。

2.3.3。得知推进测试(图1 (c))

参与者被指示推动轮椅沿着轨迹图8。当这样做时,他们不得不把自己推向锥,转身,回到轨迹的中心,他们必须迅速停止重复这个序列在另一个方向。这个序列重复尽可能在一个自我选择的最大速度没推进时期。参与者被告知剩余时间的2,4,6分钟。米,表达的总距离,记录到最近的米,是主要的测量结果。的被发现是高度可靠的(可靠性指数= 0.98)和精确(相对最小可检测变化= 7.5%)21]。

2.4。上肢和躯干障碍的措施

2.4.1。上肢力量

最大的双边静强度U / E肌肉群(也就是关键。,shoulder flexors, extensors, abductors, adductors, and internal and external rotators; elbow flexors and extensors; wrist flexors and extensors), expressed in Nm, was assessed in a supine position in a gravity-free plane by a single clinical research physical therapist for all participants with a microFET2 digital hand-held dynamometer (Hoggan Scientific LLC, Salt Lake City, UT) according to a standardised protocol (e.g., testing position, external stabilization, dynamometer position, and lever arm measurements) [30.]。肩强度的措施,肩部是90°弯曲肘部充分扩展测试屈肌和两种时,肩膀在中立的立场与U / E与主干和手肘完全扩展测试绑架者时,肩膀被绑架到90°与肘部充分扩展测试合并时,肩膀在中立的立场与U / E与主干肘部弯曲到90°时测试的内部和外部的强大。最后一个位置也被用来测量肘关节屈肌和伸肌的力量。用千克表示,最大的双边握力是评估与JAMAR电子手测功器(帕特森医疗、总部、IL)坐姿肩膀加合物和中立旋转,在90°手肘弯曲,前臂和手腕在中立位置。对U / E和握力评估,参与者有5秒钟时间逐步达到最大收缩和执行两个试验,除非两个试验之间的差异超过10%,在这种情况下,第三个试验进行。只有最强的U / E和每个肌肉群握力值被用于分析。的使用(即量化措施。,hand-held dynamometry) represents a better option to classify a group of individuals (i.e., discriminant construct validity) based on their U/E strength in comparison to categorical measures obtained via manual muscle testing (MMT) or the use of aggregate categorical measures (e.g., U/E score obtained with the American Spinal Injury Association (ASIA)). The ASIA U/E motor score also did not quantify handgrip strength. Hence, a change in quantitative strength measures (i.e., hand-held dynamometer), particularly for muscle groups having the ability to move their distal segments against gravity (i.e., MMT score ≥ 3/5), may not necessarily translate into a change in categorical strength (i.e., MMT) or aggregate categorical measures. Inversely, a change in categorical strength measures (i.e., MMT) or aggregate categorical measures (e.g., ASIA U/E motor score) confirms a change in quantitative strength measures (i.e., hand-held dynamometer) and related measures. Hence, the use of hand-held dynamometer is strongly encouraged in clinical practice and research protocols to measure muscle strength.

2.4.2。躯干力量

最大静态主干力量,表达了在海里,测试在多个运动方向(即。,forward flexion, lateral flexion, and extension) while sitting by a single clinical research physical therapist with a hand-held dynamometer according to a standardised protocol (e.g., testing position, external stabilization, dynamometer position, and lever arm measurement) [31日]。手持式测功器是安装在一个定制的刚性结构,位置略低于肩峰测试横向弯曲和第三胸椎测试横向弯曲和扩展(图2)。测试向前弯曲,手持测功器定位在胸骨上方和持有的临床研究物理治疗师。参与者逐步执行最大自愿在5秒内(即肌肉收缩。,make test) and performed two trials, unless the difference between the two trials exceeded 10%, in which case a third trial was performed. The strongest strength values (i.e., moment) of each muscle group reached with each movement direction were used for all analyses. The use of a hand-held dynamometer is essential to obtain quantitative strength measures, especially since the ASIA motor score currently does not take into account the trunk strength.

2.4.3。坐到能力

最大坐在到达距离在五个方向(即。,forward, right and left lateral, and right and left anterolateral) were measured by a single clinical research physical therapist using a telemetric laser distance meter [31日]。最大坐在到达距离被用作替代措施坐在动态姿势稳定。参与者坐在在基座的边缘用脚在地板上休息约有90°膝盖弯曲。坐着的时候,参与者尽可能与他们喜欢的手朝着一个目标设定在肩膀高度在每个测试方向,歇息的时候另一只手在大腿上。受试者被要求达到尽可能向目标在一个自我选择的速度没有失去平衡和不稳定他们的树干用手放在大腿前回到其初始位置。最初的区别和最远的位置达成的被动标记放在第一胸椎达到在每个方向代表了最大距离。进行了两个试验在每个方向,到达最遥远的距离反映了最大坐在达到能力。

2.5。统计数据

描述性统计(即。,continuous data = mean ± 1 standard deviation (SD), minimum and maximum values; categorical data = proportion) were calculated for the demographic and clinical characteristics of the participants. Pearson’s product-moment correlation coefficients measured the strength and direction of the proportional relationship between each MWPT separately (i.e., 20 m propulsion test, slalom test, and 6 min propulsion test) and selected clinically relevant modifiable determinants of physical impairments in the context of the present study (i.e., trunk and U/E strength as well as seated reaching capability). After inspecting each bivariate scatterplot diagram generated for potential outliers, the absolute correlation coefficient values ()被解释根据提出的指导方针奥特曼(32:可怜的(),公平(0.21 - -0.40),中等(0.41 - -0.60),(0.61 - -0.80),-1.00(0.81)或非常良好的关系。之后,分别为每个MWPT,符合条件的可修改的决定因素(即。,相关的变量或的显著性水平)进入一个单独的逐步线性多元回归分析,向前和向后选择技术相结合,表现为每个MWPT开发最好的预测方程。分析选择最大化预测精度的最小数量的预测。一个单独的调整值为每个MWPT报道的保守估计回归得到的强度因素考虑每个模型的数量。每当发现两个或两个以上的预测,预测之间的共线性程度评估使用方差膨胀因子(VIF)值大于2.5对应诊断共线性问题大于0.60 (s)和其他变量。所有统计分析计算了SPSS 21.0版Windows (SPSS, Inc .,芝加哥,IL)。

3所示。结果

均值(SD)的静态的主干力量,U / E的力量,和坐在距离达到结果的措施以及总结了MWPT结果措施表2。静态箱强度之间的相关系数,U / E的力量,和阀座达到测试结果措施,总结了基于绩效的定时MWPTs表3。strength-generating能力的个人的躯干肌肉群,前左右侧屈肌呈现一个好的协会20米,而只有左边侧屈肌呈现一个好的协会的。至于strength-generating能力的贡献个人的U / E肌肉群评估最强和最弱的,5、6和7个最强的肌肉组织,六,八,和六个肌肉组织最弱的一面被发现是很好或很好地预测20米,,,分别。然而,只有贫穷,公平,或温和协会公布各种U / E之间的肌肉组织评估和20米。至于坐在达到测试,只有向前到达测试显示很好的协会20米,,。选择的最佳预测回归模型为每个MWPT表进行了总结4。总共14、16和14个因素(即。,possible predictor variables) were entered into the predictive modelling process for the 20 m,,,分别。strength-generating能力最弱的一边肩膀合并的主要预测20米,而strength-generating能力最强的一边肩膀合并以及远期阀座达到测试的主要预测因子。虽然这两个预测并不完全独立,没有发现严重的共线性问题(VIF = 1.9)。至于,最好的预测是手柄力量最强的一面。

4所示。讨论

最初探索性研究考察了关联的strength-generating功能9两国双边U / E肌肉群,四个躯干肌肉群,和五个坐在到达方向能力的性能MWPTs住院康复出院后个体SCI而使用测试范式,那里是最好的潜在住院康复期间检测变化。肩膀的strength-generating能力合并手柄向前肌肉组织以及坐在达到容量被发现最好的解释MWPT性能自我选择的最大安全速度(即。20米,,)。达到最高水平的方差解释相比,20米和。具体来说,肩膀的strength-generating能力合并向前坐在距离达到最强的贡献者,占71.3%的方差期间观察到的。20米性能预测仍然是具有挑战性的,因为这个测试之间的关联强度和每一个决定因素研究只是低或公平,证实了预测模型可能不允许一个确定临床实践的重要预测因子建立优先级。因此,它可能很难预测性能测试期间完成了一个自我选择的自然速度仅仅基于坐姿势稳定或躯干和U / E的力量。在这个速度,似是而非,U / E力量和姿势稳定仍要求相对较低,而在短的距离(即推动。,有限的疲劳效应),这使得它很难查明关键的决定因素。此外,手动轮椅推进(33和步行34)发现了自我选择的最大速度比这样更适应变化在SCI患者的自我选择的自然速度。虽然不是本探索性研究的焦点目标只可修改的因素在康复期间,相关的年龄被发现在不同的程度上MWPT级别的性能,特别是在20米和。事实上,年龄或许有调制作用姿势稳定性以及坐在树干上,U / E力量,反过来,可能导致无法解释的方差在调查轮椅推进性能。

4.1。上肢力量的最佳预测20米推进测试

当所有的肌肉群的strength-generating功能测试单独检查,很明显,大部分的U / E相关肌肉群在不同程度上的性能在20米MWPT(特别是在最大速度)和另外两个测试执行。肩膀屈肌、合并、内部旋转,肘部扩展时,手/手指屈肌都发现是好或非常好执行的测试的决定因素在最大速度。这一发现预计从生物力学研究已经证实实质性的肩膀弯曲,内收和内部旋转,肘部屈肌和伸肌的贡献,在手动轮椅推进(7,11]。其中,肩内收肌力量最弱的一侧仅被发现在20米表现最好的预测并解释观察到的差异的53%。这可能是解释这一事实肩膀合并(即的关键。,pectoralis major and latissimus dorsa muscles) originate from the trunk and attach to the humerus, allowing them to complement postural muscles and maximize trunk stability when the hands are in contact with the handrims (i.e., closed kinetic chain movements) [16]。这种协同允许应用在优化部队handrim推进期间因为没有可以施加更大的力远段(即。U / E)比,可以中和向近端(即。,树干),以确保稳定35,36]。为什么最弱的一侧肩膀合并被发现是一个更好的预测比最强的在将来的研究中仍有待澄清。一个合理的解释这可能涉及到20米的事实沿着一条线性执行轨迹在瓷砖表面。在这种情况下,应用程序handrims [quasisymmetrical推进部队的37)是至关重要的维持轨迹和最有可能受到最弱边(即。最高,最低的绝对力量和相对需求)。

4.2。上肢力量和坐在达到最好的预测能力障碍滑雪赛测试

添加大量的轨迹变化发生在最大速度施加了更大的需求用U / E强度和动态姿势控制相比,20米。事实上,肩膀外展肌的力量(强和弱面)现在变成了与性能有关,和协会的强度增加(U + 3.5 - -21.7%) / E肌肉组织以前20米。同样,前阀座达到测试也在更大程度上相关(+ 13.1%)和性能水平,相比之下,比在20米(与)。前坐着和肩内收肌的力量——最强的一面两个关键因素,解释观察到的差异的71.3%。这个结果表明最有可能是最具挑战性的测试从动态姿势控制和躯干和U / E的观点。轨迹的变化发生在最大速度产生升高多向惯性力作用于head-trunk-U / E段,特别是在额平面(即。、中侧的稳定性),由两个关键的补充主要中和行动。首先,前达到测试过程中,结合自愿偏心(向前位移)和同心(向后位移)的收缩树干两种(即。,erector spinae) and of compensatory nonpostural muscles (e.g., latissimus dorsi, trapezius pars ascendens, and pectoralis major) are needed to stabilize and to position the head, trunk, and U/E segments during the tests [38,39]。此外,前到达距离,可以迅速实施,需要很少的设备,还提供了一个很好的估计多向坐姿势稳定在SCI患者可能会进一步解释为什么它被发现是一个强有力的决定因素和预测(28]。第二,正如前面讨论的,鉴于肩膀合并(即。,pectoral major and latissimus dorsa muscles) originate from the trunk and attach to the humerus, this allows them to maximize trunk stability (i.e., closed kinetic chain movements). Theoretically, when making a rapid right turn, the inertia forces the head-trunk-U/E segments toward the left, and the right shoulder adductors counteract this effect to avoid a loss in balance. Similarly, the latissimus dorsa muscle, which also acts as a shoulder extensor, is further solicited to slow or block the right wheel to facilitate the right turn. Contrary to the 20 m,肩膀内收肌力量最强的一面被发现最好的预测性能。这一发现仍然是具有挑战性的确定性高的解释水平,将在未来的研究应该被澄清。这方面的一个合理的解释可能与身体的同侧的破坏力量,需要应用迅速和连续handrims从事不同(即。不对称需求),最有可能是成正比的速度测试被完成。

4.3。握力最佳预测6分钟推进测试

虽然U / E大部分肌肉组织强度评估和远期坐在到达距离在不同程度上与相关联像以前发现在20米和事实上,握力被选为最佳预测值(51.9%的总方差解释)是独一无二的。这一发现是合理的因为握力以前发现是一个不错的替代措施描述整体侧U / E强度(40,41)和功能性能的重要因素在日常生活活动(42)和移动的能力(43]。此外,这一事实包含频繁的停止和开始在高速度也会转化为肌肉增加需求和潜在的易疲劳性。在这些任务(即。,stop and go), the hands need to apply substantial forces at the rims when stopping the wheelchair after each loop and starting the subsequent loop until the end of the test. These hypotheses remain to be clarified in future studies along with other key elements. Among these, the effects of handgrip and functional hand tenodesis, which are severly impaired in many individuals with complete motor high-level tetraplegia, will deserve additional attention. It is anticipated that the performance on the可能会变得很难预测这些个体之间的自推进技术,尤其是应用推进handrims和破坏力量,可能不再需要一个有力的握手(如手掌技术,和handrim修改)。此外,改变自主反应影响患者四肢瘫痪在管理时也需要考虑。

4.4。研究的局限性

在这个探索性研究,证实了小样本大小的相关性构造(即调查。,trunk control via multidirectional seated reaching tests and trunk and U/E strength) but uncertainties about the best predictor(s) continue. A large confirmatory study with a sample size of about 150 participants is needed to strengthen the current results considering, for example, the 10 : 1 sample size estimation rule of thumb (i.e., an effective sample size of 10 participants per determinant examined). Because the study only included manual wheelchair users with recent SCI undergoing an initial intensive rehabilitation phase in a publicly funded healthcare system, the generalizability of the results beyond this reference population also requires caution. Nonetheless, and in spite of the variability observed across manual wheelchair users included in the present study, the results support the relevance to provide U/E and trunk strengthening and dynamic sitting balance training in rehabilitation programs. Moreover, the results support the need to gain additional insight into the most effective rehabilitation strategies to optimize U/E and trunk strength and dynamic sitting balance recovery and their effects on performance during manual wheelchair propulsion among a large cohort of manual wheelchair users with a recent SCI within an inpatient multidisciplinary SCI rehabilitation program. Other complementary rehabilitation strategies targeting wheelchair types and configurations (e.g., horizontal and vertical rear axle positions relative to the shoulder joint position, seat tilt, type of lateral supports, and backrest) as well as propulsion techniques (e.g., movement strategies and mechanical effectiveness of handrim force application) may also deserve additional attention in future studies, especially since a substantial proportion of the variance of the MWPTs still remained unexplained (i.e., ≥28.7%). Moreover, the fact that the determinants and predictors in the present study solely focused on some potentially modifiable personal physical factors during inpatient rehabilitation (e.g., U/E strength and seated postural stability) may also need consideration since other nonphysical or nonmodifiable factors may need to be considered in the future (e.g., sex, level of injury, and time since injury). Prudence is also suggested when inferring from the present results as no valid assumptions about causative factors can be made solely on the present results. Last, in terms of a comprehensive assessment of manual wheelchair performance, combining these performance-based tests with a manual wheelchair skill assessment will also be warranted in the future.

5。结论

主干和U / E strength-generating能力,尤其是肩膀的合并,向前坐达到能力是决定性能的关键在MWPTs出院后康复SCI的个体。康复干预措施针对这些因素应该被鼓励在临床实践中在手动轮椅推进优化性能。使用距离或时间的MWPTs进行自我选择的最大速度是建议在临床实践中或研究协议。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢所有临床医生在IRGLM SCI的康复计划。丹妮h . Gagnon联合主席主动发展的新技术和实践在康复(激励)LRH基金会资助的。所有作者是前Quebec-Ontario脊髓损伤的成员流动性(SCI-MOB)研究小组由魁北克康复研究网络(http://www.repar.ca/)和安大略创伤基金会(http://onf.org/)。丹妮h . Gagnon西里尔杜克洛,西尔维Nadeau是前多学科的成员感觉运动康复研究团队(http://www.errsm.ca/CIHR支持的)。该项目由c·h·尼尔森的基础。所需的设备和材料研究Pathokinesiology实验室完成的部分经费由加拿大创新基金会(CFI)。

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