Badania stabilograficzne

2. BADANIA STABILOGRAFCZNE

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą wyznaczania podstawowych parametrów stabilografi.

WSTĘP TEORETYCZNY

Jedną z najważniejszych funkcji realizowanych przez układ ruchu jest utrzymywanie stojącej pozycji ciała człowieka. Równowaga umożliwia czucie położenia i ruchów ciała w przestrzeni. Kontrola stabilnej postawy ciała jest możliwa dzięki pracy dwóch odrębnych jednak zależnie współpracujących układów. Pierwszym układem jest układ stabilizujący postawę który utrzymuje ciało w równowadze, w spoczynku i w ruchu. Polega na statycznym i dynamicznym równoważeniu ( zachodzącym poza świadomością ) destabilizujących sił grawitacji i bezwładności. Wymaga to również współpracy układu stabilizującego spojrzenie, na który składa się kontrola kierunku i ostrości widzenia (prawidłowe widzenie jest jednym z podstawowych zmysłów umożliwiających kontrolę i stabilizację postawy). Sposób utrzymania równowagi może świadczyć o zdolnościach koordynacyjnych. Istotnym elementem koordynacji (czyli procesu sterowania układem ruchu człowieka) jest propriocepcja, zmysł orientacji ułożenia części własnego ciała (bez patrzenia), umożliwiający czucie z receptorów aparatu ruchu oraz błędnika. Układ równowagi przyjmując bodźce z otaczającego środowiska poprzez, proprioreceptory oraz narząd wzroku, umożliwia spełnienie podstawowych zadań, tj: natychmiastowa, zapobiegająca upadkowi reakcja, dostarczenie aktualnych danych o pozycji ciała w przestrzeni oraz kontrola ruchu gałek ocznych. Oba układy, stabilizujący spojrzenie i stabilizujący postawę ciała, różnią się źródłem informacji. Zebrane informacje są przekazywane i przetwarzane przez ośrodkowy układ nerwowy. Następnie impulsy nerwowe docierają do mięśni tułowia i kończyn oraz gałek ocznych, wywołując ich odruchowe reakcje koordynujące postawę ciała.

Jedną z najczęściej stosowana i najdokładniejszych metod pomiarowych oceny stabilności układu równowagi jest stabilografia - analiza położenia wypadkowej sił nacisku stóp na podłoże w czasie stania. Badania stabilograficzne opierają się na teście Romberga tj. oceniającym równowagę podczas spokojnego stania na dwóch kończynach dolnych z oczami otwartymi i zamkniętymi. Nogi rozstawiona na szerokość miednicy ramiona ułożone swobodnie wzdłuż ciała. Istnieje wiele urządzeń przy pomocy których można dokonać badań stabilograficznych, należy tu wymienić takie koncerny jak: Kistler, Amti, Semperdyn, Takei and Comp.

OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO

Stanowisko pomiarowe składa się z platformy AMTI [Rys.1], zasilacza, komputera w tym oprogramowania NetForce oraz BioAnalysis.

OPROGRAMOWANIE NetForce

Oprogramowanie AMTI NetForce jest systemem pozyskiwania danych ułatwiającym korzystanie z wieloosiowych platform siłowych AMTI w biomechanice oraz pomiarach sił w przemyśle. Umożliwia między innymi pomiar składowych sił reakcji podłoża, punktu kontaktu stopy z podłożem oraz COP w czasie rzeczywistym.

Obraz wyświetlacza

Rys.1 Obraz wyświetlacza

Obraz wyświetlacza w czasie rzeczywistym

Rys.2 Obraz wyświetlacza w czasie rzeczywistym

Na wyświetlaczy pojawiają się wykresy, jeden po drugim obrazujące wartości sił oraz czas ich rejestracji w czasie rzeczywistym.

Wyświetlacz graficzny COP

Rys.3 Wyświetlacz graficzny COP

Na wyświetlaczu pojawia się COP środek nacisku wyliczony z momentów Mx i My oraz siły Fz w czasie rzeczywistym.

Grupa przycisków sekwencyjnych

Rys.4 Grupa przycisków sekwencyjnych.

Przyciski sekwencji testu to grupa przycisków kontrolnych umożliwiających kontrolę operacyjną nad procesem pozyskiwania, gromadzenia oraz zapisywania danych. Normalna sekwencja danych wygląda następująco:

Naciśnij przycisk subject aby wybrać lub wprowadzić nowego badanego.
Naciśnij przycisk Start aby rozpocząć proces gromadzenia danych w czasie rzeczywistym, oraz aby zainicjować sekwencje protokołu.
W czasie kiedy badany znajduje się poza platformą naciśnij Tare.
Jeśli zechcesz teraz zważyć badanego postaw go nieruchomo na platformie i naciśnij przycisk Weight
Badany schodzi z platformy i ustawia się w pozycji odpowiedniej do rozpoczęcia próby
Naciśnij przycisk Arm. To znaczy że system będzie czekał na pojawienie się zdarzenia spustowego.
Poproś badanego o przejście na platformę.
Spustowy układ logiczny wykryje zdarzenie spustowe i zatrzyma proces gromadzenia danych.(Naciśnij spacje)
Jeśli dane są do zaakceptowania naciśnij przycisk Save, jeśli nie powtórz procedurę rozpoczynając od kroku nr 2.
Możesz nacisnąć przycisk Analyze w celu zanalizowania zapisanych danych za pomocą oprogramowania AMTI BioAnalyze.
Naciśnij przycisk Next w celu wprowadzenia następnego kroku w ramach protokołu.

W każdej chwili, od momentu wybrania badanego możesz wybrać przycisk Notes i dodać notatki dotyczące zachowania się badanego. Aby prawidłowo przeprowadzić badanie należy pamiętać o następujących zasadach:

Rozpoczęcie nagrywania powinno nastąpić w momencie kiedy badany znajduje się na platformie i wszystkie składowe na ekranie (w czasie rzeczywistym) ustabilizują się.
Pacjent nie powinien wykonywać czynności mogących zakłócić odczyt
Badana osobo powinna skupić wzrok na jednym punkcie, skierowanym na przeciwko.

Zakończenie nagrywania powinno nastąpić w momencie kiedy pacjent jeszcze pozostaje w danej pozycji

Wczytywanie nowego badanego

Aby dodać badanego należy wybrać przycisk Subject, następnie nacisnąć przycisk Add Record otwierając w ten sposób okno dialogowe edycji informacji o badanym.

Rys.5 Wczytywanie badanego.

Okno dialogowe Subject Info Edit umożliwia dodawanie oraz edycje informacji o badanym. Okno to zawiera następujące pola edycji, służące do wprowadzenia informacji:

Pole edycji: First Name (pierwsze imię)

Pole edycji: Middle Name (drugie imię)

Pole edycji: Last Name (nazwisko)

Pole edycji: Identification No. (numer identyfikacyjny)

Pole edycji: Height (wysokość)

Pole edycji: Weight (waga)

Pole edycji: Date (data)

Pole edycji: Sex (płeć)

Pole edycji: Examiner's Name (nazwisko badającego)

Rys.6 Okno dialogowe Subject Info Edit

Zapisanie wyników

Przed każdym następnym pomiarem należy zapisać dane poprzedniego pacjenta.
Dane zapisywane są chronologicznie według czasu wykonywania pomiaru. Jeśli dane są do zaakceptowania naciśnij przycisk Save. W polu Saved to File pojawi się ścieżka oraz nazwa pliku, w którym ostatnio zapisano dane.

Rys.6 Zapisanie wyników

OPROGRAMOWANIE BioAnalysis

BioAnalysis jest oprogramowaniem analitycznym, w którego skład wchodzi moduł Chód (Gait), Równowaga (Balance) oraz Moc (Power). Oprogramowanie wyposażono również w rozbudowany moduł statyczny. Na podstawie zebranych danych rozmieszczonych w tabelach, program potrafi obliczyć wiele przydatnych parametrów.

Obraz wyświetlacza

Rys.7 Obraz wyświetlacza

Wczytywanie danych

Aby wczytać dane należy wybrać z menu Analysis „Balance”, następnie dodać właściwe pliki (max 50)

Rys.8 Wczytywanie danych.

Analiza procesu utrzymywania równowagi

Typy wykresów

W dolnej lewej części strony znajduje się lista wszystkich wykresów „Plot Type”

Średnia COP jako początek (COP Avg. as Origin)

Współrzędne COP FP (COP FP Coords)

Promień od czasu (Radius Vs. Time)

95% Elipsy (95% Elipse, pole przemieszczania się COP)

Czas od powierzchni (Time Vs. Area)

FFT-COPX

FFT- COPY

Fx od czasu (Fx vs. Time)

Fy od czasu (Fy vs. Time)

Fz od czasu (Fz vs. Time)

Mx od czasu (Mx vs. Time)

My od czasu (My vs. Time)

Mz od czasu (Mz vs. Time)

Rys.9 Typy wykresów.

Wyniki statystyczne

Aby przejść do modułu statystycznego należy wybrać „Menu” „View” następnie „Statistical Results”.

Rys.10 Wyniki statystyczne

Definicja parametrów statycznych

COP-x Average	Średnia pozycja współrzędnej x środka nacisku
COP-Y Average	Średnia pozycja współrzędnej y środka nacisku
COP-y minimum (cm)	Minimalna współrzędna COP wzdłuż osi x
COP-y minimum (cm)	Minimalna współrzędna COP wzdłuż osi x
COP-x maksimum (cm)	Maksymalna współrzędna COP wzdłuż osi x
COP-y maksimum (cm)	Maksymalna współrzędna COP wzdłuż osi y
Standard Deviation – x COP	Odchylenie standardowe COP wzdłuż osi x
Standard Deviation – y COP	Odchylenie standardowe COP wzdłuż osi y
Avg. Displacement along x (cm)	Średnie przemieszczenie współrzędnej x COP
Avg. Displacement along y (cm)	Średnie przemieszczenie współrzędnej y COP
95% Elipse area (cm²)	95% danych leży w obrębie pola elipsy
Average Velocity (cm/s)	Średnia szybkość COP. Im szybkość COP większa tym postawa mniej stabilna.
lenght (cm)	Całkowita długość ścieżki COP. Utrata stabilności wpływa na długość ścieżki.

Zarejestrowane w pamięci komputera sygnały sił, wykorzystuje się do obliczenia podstawowych parametrów stabilografi. Rys.11 przedstawia typowe wyniki przeprowadzonych badań oraz charakterystyczne parametry:

Rys.11 Przebieg położenia COP, podczas stania przez 30 sekund na dwóch kończynach dolnych z oczami a) otwartymi b) zamkniętymi. Widoczne zwiększenie się pola elipsy podczas badań z oczami zamkniętymi oraz zakres przemieszczania się składowych x i y.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Przygotować pacjenta

Poinformować badaną osobę w jakim celu przeprowadzone zostaje badanie i jak będzie wyglądać jego przebieg.
Uzyskać zgodę od badanej osoby na poddanie się badaniom oraz przetwarzanie uzyskanych wyników.

Przygotować sprzęt komputerowy

Uruchomić wzmacniacze platformy i komputer wraz z oprogramowaniem NetForce.
Wpisać dane pacjenta
Ustawić długość czasu pomiarowego na 30 [s]

Dokonać pomiaru stabilograficznego w następujących pozycjach:

Stanie obunóż z oczami otwartymi, stopy rozstawione na szerokość bioder, ramiona swobodnie opuszczone wzdłuż ciała. [KKDO]
Stanie obunóż z oczami zamkniętymi, stopy rozstawione na szerokość bioder, ramiona swobodnie opuszczone wzdłuż ciała. [KKDZ]
Stanie na lewej nodze z oczami otwartymi, noga prawa ustawiona w lekkim zgięciu , ramiona swobodnie opuszczone wzdłuż ciała. [KDO]
Stanie na lewej nodze z oczami zamkniętymi, noga prawa ustawiona w lekkim zgięciu, ramiona swobodnie opuszczone wzdłuż ciała. [KDZ]
Stanie na prawej nodze z oczami otwartymi, noga lewa ustawiona w lekkim zgięciu , ramiona swobodnie opuszczone wzdłuż ciała. [KDO]
Stanie na prawej nodze z oczami zamkniętymi, noga prawa ustawiona w lekkim zgięciu, ramiona swobodnie opuszczone wzdłuż ciała. [KDZ]

Odczytać z przebiegu charakterystyczne parametry dla wymienionych pozycji i zestawić je w tabeli pomiarowej.

ZAKRES SPRAWOZDANIA

Sprawozdanie powinno zawierać:

cel ćwiczenia,
krótki opis systemu AMTI
wyznaczenie sił składowych reakcji podłoża oraz COP (wykresy).
wyznaczenie charakterystycznych parametrów w poszczególnych pozycjach , i zestawienie ich w tabeli.
analiza otrzymanych wyników
wnioski

Data……………………….

PROTOKÓŁ POMIAROWY

Kierunek: ………………….

Grupa: ………………….

Rok stud.: …..………………

Semestr: ………………….

Próby

Parametry utrzymywania stabilnej postawy ciała

Średnia pozycja współrzędnej x środka nacisku

Średnia pozycja współrzędnej y środka nacisku

Średnie przemieszczenie współrzędnej x COP

Średnie przemieszczenie współrzędnej y COP

Pole elipsy (cm²)

Długość ścieżki (cm)