Objektivizační metody ?? Stabilometrie ??

Jakub OtáhalKatedra Anatomie a Biomechaniky

FTVS UK

Objektivizační metody

Co to je?

Lidově: „soubor metodik, které umožňují objektivně popsat nepopsatelné.“

Vědecky: „popsat sledovaný děj pomocí fyzikálních veličin, které se při tomto ději mění“

Objektivizační metody

Elektrické veličiny: EMG EEG EKG

Měření úhlů, polohy a vzdáleností Goniometr Antropometrie

Měření síly a tlaku Dynamometrie Váhy Krevní tlak

Objektivizační metody

Elektromagnetické záření:Kinematická analýzaMikroskopieVše co se hodnotí pouhým okemRentgenologické metody - CTSPECTMRI

Objektivizační metody

Biochemické metodyHladina glukózyHladina ATPHladina LaktátuHladina Na+Hladina K+atd………………

A mnoho dalších ……

??? Stabilometrie ???

Co tedy sleduje stabilometrie? Stoprocentně ne stabilitu, protože:

STABILITAje schopnost soustavy, systému při působení podnětu, se ustálit v rovnovážném stavu ( v mezích stability) a po odeznění podnětu se vrátit do původního, výchozího stavuv mechanické variantě svoji formu statickou a dynamickou

Stabilní versus Labilní

??? Stabilometrie ???

Takže dle všeho labilometrie ???

Co že to stabilometrie měří – stabilitu, tlak, sílu ???????

Nejprve si objasníme o co jde a název si vymyslete sami …….

Základní pojmy:

STABILITAje schopnost soustavy, systému při působení podnětu, se ustálit v rovnovážném stavu ( v mezích stability) a po odeznění podnětu se vrátit do původního, výchozího stavu

v mechanické variantě svoji formu statickou a dynamickou

Stabilní soustava

Jako stabilní soustavu si můžeme představit kyvadlo hodin nebo kuličku v misce

Labilní soustava

Jako labilní soustavu si na rozdíl od předešlého příkladu můžeme představit kuličku na balónu nebo jako inverzní (obrácené) kyvadlo.

Stabilisace nestability

Homo erectus

Jak můžete vidět, je tento případ inverzního kyvadla velice podobný nám, respektive stoji člověka.V anglické literatuře se používá termín: „Equilibrium (balance) of vertical posture“ či nesprávně pouze „Stability of posture.Zde asi nastala ta chyba ……, jedná se o rovnováhu nikoliv stabilitu stoje, protože pokud člověk přestane stabilizovat labilní stoj padá na podlahu do polohy stabilní!

Jak tedy měříme rovnováhu ?

Jednoduše: pevnou čtvercovou desku připevníme v každém rohu na přesnou váhu. Když na ní položíme těleso měříme tíhu působící na každou váhu, tedy měříme mini-náklon desky. Z těchto hodnot vypočítáme působiště výsledné kontaktní síly – COP.

Pozor COP a ne těžiště!

Stabilometr u pohybujícího se tělesa nedetekuje vertikální průmět těžiště těla, ale působiště výsledné kontaktní síly - COP.

COP = Centre Of Pressure

Představme si jej jako bod na desce, na který kdybychom působili celou váhou tělesa, naměřili bychom stejnou polohu jako u tělesa samého.

Jak COP vzniká ???

…… bohužel, výpočtem.

… raději srozumitelně

Na obrázku vidíme soustředné kruhy, které představují kontaktní plochu tělesa s podložkou – správně, COP je pro všechny kruhy ve společném středu.Druhý případ (dvojité inverzní kyvadlo) je podobný – COP taktéž ve stejném místě.

a u člověka ….

COP je vypočítaná hodnota pouze z působících sil na podložku.

Z pohybu COP v čase se pohyby udržující stoj zpravidla určit nedají.

Na čem pohyby COP u člověka závisí ?

Člověk = soustava inverzních kyvadel

Poloha COP tedy závisí na poloze jednotlivých kyvadel

Tedy když člověka vzpřímeného zjednodušíme …..

složité řízení rovnováhy…

Stabilizace nestability

Řízení rovnováhy…

U člověka musí být aktivní udržování vzpřímeného stoje pomocí svalů.

Řízení tedy obstarává nervový systém.

Jak ?

… nervovým systémem

Vestibulární aparát Zrychlení (0,1°/s2) Nucleus vestibularis lateralis – Deiters

Aferentace z mozečku Tractus vestibulo - spinalis

Zrakový aparátProprioceptoryOligo a Polysynaptické reflexy (latence pod 100ms)Kompenzační reakce (dopředná a zpštná vazba)

Kontaktní charakteristiky

Neméně důležité je, jak a čím se síla přenáší do podložky

Deformity skeletu

Onemocnění kloubů

Atd…

Historie neuškodíTeorie statické rovnováhy

Je pro interpretaci stability vzpřímeného stoje zcela nevyhovující

Stabilitní kriteria pracují pouze s průmětem těžiště a jeho polohy ke „klopným hranám“

Historie neuškodíTeorie oscilační

Předpokládá „řiditelný“ pasivní typ stabilisace v kloubech

Stabilitní kriteria se opírají o analýzu periodicity, o analýzu tvaru x(t) a y(t) Fourierovou frekvenční analýzou.

Do výsledku se silně promítá geometrie hmot (J).

Bez definovaného podnětu nevypovídá bezpečně o strategii stabilizace.

Historie neuškodíTeorie stochastická

Předpokládá aperiodický pohyb, který je vyvolán aktivní stabilisací („pulsní motorky“), jejichž koordinace je stochastická

Stabilitní kriteria vychází ze spektrální (statistické) analýzy odezvy x(t), y(t) (četnost, histogram apod.)

Strategie řízení stabilizace je neidentifikovatelná

Historie neuškodíTeorie determinovaného chaosu

Předpokládá výrazné změny tvaru odezvy na základě dílčích stabilizačních manévrů.Stabilitní kriteria nejsou zatím spolehlivě známá. Vycházejí „charakteristické dimense“ funkce. Analýza odezvy pracuje z principy fraktální geometrie – zatím ve vývoji.Je velmi citlivá na charakter dílčích komponent manévrů.

Hodncení COP

Tento graf představuje pohyb COP v čase, osy x a y představují pohyb předozadní a boční.

Jak je vidět nic zajímavého.

COP

Rozložení do jednotlivých směrů

Na horním grafu vidíme pohyb předozadní

Na dolním boční

Dále je vhodné vypočítat rychlost pohybů do obou směrů

čas

čas

0

0

X

Y

Frekvenční analýza

Pro určení frekvenčního spektra se většinou používá Fourierova transformace.Modernější a lepší je Vlnková transformace – Wavelet.

Frekvenční pásma

Stejně jako u elektrofyziologických metod jako je např. EEG, EMG je možné frekvence hodnotit pomocí pásem.

Zátěžová stabilometrieNucená polohaZavřené x otevřené očiZměna charakteru podložky (molitan, klín, atd…)Vibrační blokáda jednotlivých svalůTransmastoidální el.stimulace n.vestibulocochlearis Impakt x náklony x rotace podložkyPohyby horních končetinAtd….

Stabilometry na FTVS

Běžný stabilometr

Kistler – measurement of ground reaction forces

Tetrax – dvě desky s dvěma váhami

XXXX – naše kombinované digitální pedobarografické zařízení

Běžný stabilometr

Jak bylo řečeno: pevná čtvercová deska připevněná v rozích na čtyři přesné elektronické váhy

V současné době není na FTVS v provozu

Nevýhoda: umí měřit pouze vertikální složku síly (tíha).

KistlerPevná čtvercová deska připevněná v rozích na čtyři piezoelektrické triaxiální snímače

Na rozdíl od ostatních stabilometrů umí přímo změřit trojrozměrný vektor působící síly

Vysoce citlivý a rychlý

Není kombinován s pedobarografem

Lze koupit skleněnou desku a kinematicky analyzovat

Velmi drahý

Tetrax

Dvě desky s dvěma váhami – pata / špička

Závisí na sevřeném úhlu

Neměří COP, ale COG.

Vhodný pro měření: dysbalancí v zatížení pata x špička – L x P

Hodnocení založené na frekvenční analýze

XXXX - naše

Popis „našeho snímače“

snímací deska je poddajná (ohebná ve všech směrech) o velikosti 550 x 450 mm matice elementárních snímačů v rozložení 100 (sloupců) x 75 (řádků) samotný senzor má velikost 3 x 3 mm převodník tlak – elektrický signál elastomer Yokohama Rubber

Hodnocení

Hodnocení průběhu

Co a jak použít ???

Toť téma k volné diskuzi.

Vhodné informační zdroje

http://biomech.ftvs.cuni.cz/kab/http://biomech.ftvs.cuni.cz/pbpk/http://biomech.ftvs.cuni.cz/bm_search/www.kistler.chwww.humankinetics.com Latash: Neurophysiological Basis of MovementGuyton: Medical PhysiologyWinters: Biomechanics and Neural Control of Posture and Movement

Hezky den

Neztrácejte hlavu může být i hůř.Rady porady v oblasti objektivizačních metodik (Stabilometrie, MOIRE, EMG, Dynamometrie, Kinematická analýza, atd…) - v laboratoři Katedry anatomie a biomechaniky č.d. 213 linka 2068Jotahal@ftvs.cuni.cz Těšíme se na odbornou spolupráci.