Een Test van de geïnstrumenteerde Pull te karakteriseren posturale reacties
6 april 2019
Bijzondere waardevermindering van posturale reflexen, genoemd posturale instabiliteit, is moeilijk te kwantificeren. Klinische evaluaties zoals de pull-test lijden problemen met betrouwbaarheid en schalen. Hier presenteren we een geïnstrumenteerde versie van de test van de trek te karakteriseren objectief posturale reacties.
Het algemene doel van deze procedure is om posturale reacties nauwkeuriger te beoordelen met behulp van een geinstrumenteerde versie van de klinische pull-test. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van een semi-draagbaar, motion-tracking systeem om posturale reacties op een handmatige achterwaartse pull vast te leggen. Breng eerst het harnas aan en bevestig sensoren op de romp en voeten.
De volgende stap is om ervoor te zorgen dat de deelnemer staat in comfortabele houding langs lijn markeringen, vooruit te kijken. Vervolgens wordt de instrumented pull test procedure uitgevoerd. Trekkracht wordt geregistreerd tijdens elke proef.
De omvang en de reactietijd van de boomstam en de stapreacties worden gegevens verwerkt. De laatste stap is om de deelnemer uit het harnas te helpen en de sensoren los te maken van de romp en voeten. Uiteindelijk wordt de instrumented pull test gebruikt om posturale reacties te karakteriseren die worden geproduceerd door de klinische pull test.
Het kan ook worden gebruikt om te bepalen variabiliteiten die invloed pull test prestaties. Het belangrijkste voordeel van deze methode is het vermogen om nauwkeurige kwantificering van posturale reacties op de klinische pull test te bieden. Met behulp van semi-draagbare motion capture, de instrumented pull test biedt een methode van meting die toegankelijker is in vergelijking met conventionele laboratoriumtechnieken.
Dit stelt onderzoekers in staat om deze techniek gemakkelijk toe te nemen bij het meten van posturale reacties op de pull test. De instrumentatie van de klinische pull-test heeft potentieel nut in onderzoeken die gericht zijn op het kwantificeren van posturale instabiliteit in bijvoorbeeld in een cohort van patiënten of in reactie op therapieën voor evenwichtsproblemen, met name bij aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson. Visuele demonstratie van deze methode is van cruciaal belang omdat het belangrijk is voor onderzoekers om de volgorde van de gebeurtenissen te begrijpen.
Deze omvatten apparatuur setup, patiënt voorbereiding, en toediening van instrumented pull test door een examinator. Kortom, alle apparatuur is correct ingesteld voordat de gegevens worden verzameld. Bereid de elektromagnetische bewegingstracker voor met drie miniatuurbewegingssensoren volgens de richtlijnen van de fabrikant.
Elke sensor wordt bemonsterd op minimaal 250 hertz met verplaatsing gemeten in millimeters en rotatie in graden. Alle interne filtering moet worden uitgeschakeld en de positie van de sensor ingesteld op verwijzing naar statische oorsprong. Breng de laadcel aan op het harnas van de patiënt op schouderniveau met touw met een minimale diameter van 10 millimeter.
Sluit de laadcel aan op de eenheid gegevenswerving. Afhankelijk van de specificaties van de loadcell is mogelijk een voorversterker en een aparte voeding nodig. Sluit de triggeroutput van de gegevensacquisitie-eenheid aan op de trigger-invoer van de bewegingstracker om gesynchroniseerde opname te garanderen.
Overeenkomen met de sampling rate van de motion tracker en schakel eventuele filtering uit. De trigger kan ook worden gebruikt om de levering van auditieve of visuele stimuli te timen voor verdere karakterisering van evenwichtsmechanismen. Het experiment moet worden uitgevoerd in een rustige ruimte om afleiding tijdens de beoordeling te minimaliseren.
Laat voldoende ruimte voor de deelnemer om verschillende corrigerende stappen te nemen om het evenwicht te herstellen. Schuimmatten kunnen uit voorzorg op de vloer worden geplaatst. Begin met het verkrijgen van geïnformeerde toestemming van de deelnemer.
Deelnemers die geschikt zijn voor de instrumented pull test procedure zijn degenen die in staat zijn om zelfstandig te staan en het genereren van een gecorrigeerde balans respons niet nodig bijstand om te herstellen. Vraag de deelnemer draagt comfortabele, losse kleding op de dag van het experiment en verwijder schoenen voor de testprocedure. Help de deelnemer om het harnas te dragen.
Klem de gespen rond de borst en taille. Zorg ervoor dat de riemen voldoende zijn aangedraaid, waardoor er niet meer dan 50 millimeter speling in het harnas kan worden gemaakt wanneer ze aan het touw trekken. Bevestig bewegingssensoren met behulp van medische tape aan de sternale inkeping en op de voeten van de rechter en linker enkel malleolus.
Alle kabels moeten zorgvuldig worden omgeleid om reisgevaren te voorkomen. Plaats de deelnemer op de mat met voeten uitgelijnd langs de markeringen in comfortabele houding. De deelnemer moet rekening houden met hun voeten positie op de lijnen, zodat ze in staat zijn om terug te keren naar dezelfde positie na elke pull.
De beoordelaar moet de deelnemer ertoe aanzetten terug te keren naar de oorspronkelijke voetenpositie als er afwijkingen worden waargenomen. Instrueer de deelnemer om zich te concentreren op kunstwerken 1,5 meter vooruit op ooghoogte met de handen aan hun zijde om afleiding tussen pulls te minimaliseren. De instrumented pull test wordt uitgevoerd volgens de klinische pull test richtlijnen beschreven in de Unified Parkinson's Disease Ratings schaal.
Leg eerst de testprocedure uit en laat de deelnemer weten dat het stappen is toegestaan na de achterwaartse trekkracht. Ontmoedigen anticiperende reacties, zoals naar voren leunen van de stam voorafgaand aan de trekkracht. Zorg ervoor dat de deelnemer attent is, rechtop staat, met open ogen, en voeten bij de aangewezen markeringen in een comfortabele houding.
Ga achter de deelnemer staan en trek snel een snelle, krachtige trekkracht aan het touw. Zorg ervoor dat het touw loodrecht op het schouderniveau van de deelnemer wordt gehouden. Na elke trekkracht, zorg ervoor dat de deelnemer terugkeert naar de oorspronkelijke voeten positionering op de vloer, en herhaal de test 35 keer.
Laat de deelnemer een korte rust tot een minuut na elke 10 trekt. Verzoek de deelnemer zich te onthouden van het spreken tussen de proeven tot een rust is toegestaan, tenzij het uiten van ongemak of het vereisen van een eerdere pauze. De beoordelaar moet bereid zijn om de deelnemer te allen tijde te vangen.
Een assistent is vereist voor de veiligheid wanneer deelnemers met bekende posturale instabiliteit worden beoordeeld. Maak sensoren los en help de deelnemer uit het harnas na voltooiing van de instrumented pull test procedure. Gegevens die tijdens het onderzoek zijn opgenomen, moeten worden geanalyseerd met geschikte data science-software.
Gebruik triggersignalen om de bewegingstracker uit te lijnen en celgegevens te laden. High pass filter of motion tracking en load cell data met een 0,05 hertz cut-off frequentie om baseline grift te verwijderen. Dubbel onderscheiden van de trunk motion tracking verplaatsing gegevens om de romp snelheid en versnelling te verkrijgen.
Scheid de continue opname in individuele proefvakken. Verwerp proeven waarbij anticiperende truncal beweging wordt waargenomen voorafgaand aan trekadministratie. Bepaal de houdingsreactietijd als het verschil tussen het begin van de stamverplaatsing na de trekkracht en het keerpunt van de boomstamsnelheidscurve, die het begin van de vertraging van de romp aangeeft.
Bepaal de omvang van de posturale respons als de piekvertraging van de stam. Stepping wordt gedefinieerd als de voet die langs de houding voet in de achterste richting. Bereken de reactietijd van de stap als het verschil tussen het begin van truncalverplaatsing tot de eerste beweging van de stapledemaat.
Bepaal de omvang van de staprespons door de totale verplaatsing van de voeten in millimeters te berekenen vanaf de eerste voetlift-off tot het contact van de stapvormige ledemaat die achteruit met terugtrekken van de achterkant wordt gearresteerd. Sluit stappen van minder dan 50 millimeter uit, omdat de veranderende basis van de ondersteuning als verwaarloosbaar wordt beschouwd. Bereken piekkracht en krachtontwikkeling vanuit de belastingscel.
De piek trekkracht geeft de momentane maximale kracht geleverd, terwijl de kracht snelheid is de helling van de kracht versus tijdcurve die aangeeft hoe snel de kracht werd gegenereerd. Posturale reacties van een cohort van jonge gezonde deelnemers werden beoordeeld aan de hand van de instrumented pull test. 35 proeven werden uitgevoerd met een auditieve stimulus gelijktijdig geleverd met elke trekkracht op 90 decibel of 116 decibel.
Aangeduid als de start reageren effect, de verrassende 116 decibel stimulus zal naar verwachting de reactietijd te versnellen dan de lagere intensiteit 90 decibel stimulus. Van de 35 studies, de eerste werd gehouden om ongehaaste reacties te analyseren, en vier latere proeven weggegooid om te zorgen voor de praktijk effecten. Latere geanalyseerde studies bestonden uit 20 normale intensiteitsproeven bij 90 decibel en 10 luide proeven bij 116 decibel die willekeurig vermengd waren.
De analyse werd uitgevoerd met behulp van lineaire gemengde modellen als gevolg van meerdere factoren die van invloed kunnen zijn trunk en step postural reacties. Deze factoren omvatten trekkracht en deelnemershoogte en gewicht. De instrumented pull test was in staat om de eerste proef effecten te onderscheiden, waar de reacties van de allereerste proef waren verschillend in vergelijking met latere gewenning proeven.
Tijdens de eerste proef, stap reactietijd was langzamer, en stap reactie omvang was groter. De gevolgen van startReact waren slechts aanwezig in de boomstam aan verdere gewenningen. Een luide auditieve stimulus versnelde truncal reactietijd en verhoogde truncal reactie magnitude.
Examinator piek trok kracht werd gevonden om soorten stappende reacties en romp reactietijden beïnvloeden. Het gewicht van de deelnemer beïnvloedde de reactietijden van de stap. Anders hadden het gewicht en de lengte van de deelnemers geen invloed op de resultaten.
Afhankelijk van de fysieke functie en balans van de deelnemer moet de betrektest ongeveer 20 minuten duren. Dit zorgt ook voor maximaal een minuut rust na elke 10 pull test proeven. Bij patiënten met bekende posturale instabiliteit is het belangrijk om een daadwerkelijke val tijdens het experiment te voorkomen.
Een assistent moet aanwezig zijn en de deelnemer moet voortdurend worden gecontroleerd op vermoeidheid en hun vermogen om deel te nemen. Instrumentatie van de klinische pull test heeft een methode opgeleverd om de posturale instabiliteit objectief te kwantificeren. Dit is potentieel nuttig bij het bijhouden van posturale instabiliteit na verloop van tijd en ook bij de detectie van opkomende behandelingen voor posturale instabiliteit.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een geïnstrumenteerde versie van de klinische pull-test om posturale responsen objectief te beoordelen. Door gebruik te maken van een motion-tracking systeem, beoogt de methode de kwantificering van posturale instabiliteit te verbeteren.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Klinische Beoordeling
- Posturale Controle
Achtergrond
- Posturale instabiliteit is moeilijk te kwantificeren.
- Traditionele klinische beoordelingen, zoals de pull-test, vertonen betrouwbaarheidsproblemen.
- Objectieve meting is essentieel voor een nauwkeurige beoordeling.
- Geïnstrumenteerde tests kunnen betrouwbaardere gegevens leveren.
Doel van de studie
- Om de precisie van beoordelingen van de houdingsrespons te verbeteren.
- Om gebruik te maken van een semi-draagbaar motion-tracking systeem.
- Om de trekkracht tijdens de geïnstrumenteerde trektest vast te leggen.
Gebruikte methoden
- Deelnemers dragen een harnas waaraan sensoren zijn bevestigd.
- Sensoren worden op de romp en de voeten geplaatst.
- Deelnemers staan in een comfortabele positie langs gemarkeerde lijnen.
- Er worden handmatige trekkrachten naar achteren uitgeoefend om de reacties te beoordelen.
Belangrijkste Resultaten
- Objectieve gegevens over houdingsreacties zijn succesvol verzameld.
- De geïnstrumenteerde methode vertoonde een verbeterde betrouwbaarheid.
- Kwantitatieve maten van houdingsinstabiliteit zijn verkregen.
- De resultaten wijzen op potentieel voor klinische toepassing.
Conclusies
- De geïnstrumenteerde trektest biedt een betrouwbaar assessment-instrument.
- Objectieve metingen kunnen het inzicht in de houdingscontrole verbeteren.
- Deze methode kan de klinische evaluaties van posturale instabiliteit verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Het kwantificeren van posturale instabiliteit met een verbeterde betrouwbaarheid ondersteunt de vroege detectie van neurologische tekorten en het volgen van de therapeutische respons bij neurodegeneratieve ziekten. De geïnstrumenteerde pull-test verhoogt het voorspellende vertrouwen bij targetvalidatie door objectieve, kwantitatieve maten van de posturale controle te leveren. Dit pakt een cruciale uitdaging in de ontdekkingsfase aan bij het beoordelen van functionele uitkomsten voor programma's voor de ontwikkeling van geneesmiddelen voor het centraal zenuwstelsel.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk met betrekking tot houdingscontrolepaden in modellen van de ziekte van Parkinson.
- Operationele waarde: Biedt biologische risicoreductie door functionele targetvalidatie van neuromodulatoire mechanismen die het evenwicht beïnvloeden.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt portfoliotriage door onderscheid te maken tussen gehabitueerde en ongehabitueerde houdingsresponsen om drugseffecten op motorisch leren te beoordelen.
Screening & assayontwikkeling
- Klaarstaan van de assay: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op downstream workflows door de toediening van perturbaties en de vastlegging van responsen te standaardiseren.
- Kwantitatieve output: Levert metrieken voor verplaatsing op millimeterschaal en reactietijden, wat betrouwbare screening van verbindingen voor balansmodulerende middelen mogelijk maakt.
- Hergebruik van het platform: Faciliteert schaalbare beoordelingen over cohorten heen met gesynchroniseerde bewegings- en krachtregistratie voor longitudinale studies.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor de ziekte: Sluit aan bij modellen van de ziekte van Parkinson om vroege afwijkingen in posturale reacties in de loop van de tijd vast te leggen.
- Translationele continuïteit: Slaat een brug van ontdekking naar preklinische validatie door reacties op therapie bij balansgerelateerde indicaties te kwantificeren.
- Risico-gecorrigeerde voortgang: Informeert go/no-go-beslissingen door variabiliteit in trekkracht en fysiologie van deelnemers te detecteren die de posturale uitkomsten beïnvloeden.
Integratie van Pipeline & Workflow
De geïnstrumenteerde trektest past binnen het ontdekkingscontinuüm van hypothesetoetsing tot lead-identificatie, met name voor CNS-doelwitten die de motorische controle en posturale stabiliteit beïnvloeden.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt de verduidelijking van pathways door het meten van romp- en stapresponsen op gecontroleerde perturbaties, wat mechanistische risicoreductie van neuromusculaire targets mogelijk maakt.
- Screening: Garandeert de gereedheid van de assay door gesynchroniseerde registratie van trekkracht, rompverplaatsing en voetbeweging over herhaalde trials.
- Analytics: Genereert read-outs van piekvertraging, reactietijd en stapamplitude, waardoor teams medicijn- of genetische condities kwantitatief kunnen vergelijken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt met preklinische continuïteit door de progressie van posturale instabiliteit en de therapeutische respons in ziektestudies te volgen.
- Enterprise-hergebruik: Fungeert als een herbruikbare capaciteit voor het beoordelen van balansgerelateerde eindpunten over meerdere indicatieprogramma's.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door mechanistische ambiguïteit bij beoordelingen van de houdingscontrole te verminderen via objectieve kwantificering.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en reproduceerbaarheid door de variabiliteit van de trekkracht vast te leggen en examiner-afhankelijke confounders te minimaliseren.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door kwantitatieve drempelwaarden te bieden voor de normalisatie van de houdingsrespons, waardoor biologische risico's in een laat stadium bij CNS-programma's worden verminderd.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk door verbindingen te identificeren die gehabitueerde versus schrik-gemoduleerde houdingsresponsen normaliseren.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in motion capture-systemen, biomechanica en klinische beoordelingsprotocollen voor een nauwkeurige sensorplaatsing en datainterpretatie.
- Vereist een semi-draagbare elektromagnetische motion tracker, een krachtsensor, een data-acquisitie-unit en een gesynchroniseerde trigger-infrastructuur die in staat is tot een bemonsteringsfrequentie van 250 Hz.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor het passen van het harnas, de bevestiging van sensoren aan de incisura jugularis en de malleoli van de enkel, en de loodrechtheid van het touw ten opzichte van het schouderniveau.
- Omvat overwegingen voor aanpassingen aan variërende lengte, gewicht en balansvermogens van deelnemers, met rustperioden om de 10 trials om vermoeidheid te beheersen.
- Omvat praktische beperkingen zoals de noodzaak van toezicht door een assistent bij instabiele patiënten en de uitsluiting van anticipatoire rompbewegingen of stappen kleiner dan 50 mm om de datavaliditeit te waarborgen.
