Kladno, Czech Republic, 30 th 31 th May, 2019 FOOT CLEARANCE PARAMETERS AS NEW INDICATORS OF FALL RISK IN OLDER PERSONS FOOT CLEARANCE PARAMETRY JAKO NOVÝ INDIKÁTOR RIZIKA PÁDU U STARŠÍCH OSOB
Představení Dovolte mi Vás provést studií, která byla provedena na Polytechnické federální škole v laboratoři analýzy a měření pohybu, Lausanne 1 a na oddělení geriatrické medicíny a geriatrické rehabilitace v Lausanne. Osobně jsem se této studie nezůčastnil, ale byl jsem požádán abych v zastoupení prof. Büla jejich studii ve stručnosti přednesl, a současně jsem byl požádán, abych omluvil jejich neúčast na tomto kongresu. 1 Laboratory of Movement Analysis and Measurement, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) 2 Service of Geriatric Medicine and Geriatric Rehabilitation, University of Lausanne Medical Center
Abstrakt Aby bylo možné rozlišit dysfunkci chůze, kliničtí lékaři vyžadují parametry chůze pro každou populaci. Tato studie poskytuje normativní hodnoty chůze pro nejvíce používané parametry u více než 1400 zdravých (able-bodies) dospělých osob starších 65 let. rozdělených do 2 skupin (66 71 a 73 77) Normativní hodnoty se týkají foot clearance parametrů (tj. parametry výšky paty a špičky nohy nad zemí během švihové fáze), které jsou klíčové pro pochopení komplexu vztahu mezi chůzí a pády, jakož i strategie pro prevenci pádů přes překážky (obstacle negotiation strategy). Na každou nohu byl použit inerciální senzor (IMU) umístěný na botě a dříve ověřené algoritmy pro extrahování parametrů chůze během 20 m chůze v chodbě a ve vlastním tempu. Extrakce trajektorie pomocí sensoru závisí na 2D nebo 3D kinematickém modelu, který bere v úvahu pracovní prostor končetiny. Zkoumán byl take rozdíl v parametrech chůze mezi účastníky mužského a ženského pohlaví při zvážování vlivu faktorů věku a výšky. Byl zkoumán i vzájemmný vztah mezi foot clearance parametry a rychlostí chůze. Klíčová slova: Chůze, starší populace, foot clearance parametry, ambulační systém, sensorová fůze, referenční data
Úvod Jak velký je to problém? - stárnoucí populace 80+ se zvýší o 65% v r. 2030-1/3 dospělých starších 65 let zaznamená pád - náklady na léčbu přesahují 15 mld korun ve Švýcarsku Obr. 1 Prof. Büla: Naše geriatrické oddělení měří 10 12 pacientů denně standartním měření pomocí sensorů umístěných na nohách, abychom u nich identifikovali zvýšené riziko pádu. Stárnoucí populace vyžaduje léčebnou a / nebo rehabilitační péči související s mobilitou, která se týká podstatné části zdrojů v každém systému zdravotní péče. Systém zachycení pohybu je klíčovou složkou moderních terapeutických a rehabilitačních programů V kinematické analýze pohybu převažuje použití systémů pro optické snímání pohybu MOCAP. Tyto systémy jsou obecně omezeny na laboratorní podmínky, které jsou výrazně odlišné od podmínek volné denní ambulance. Pokroky v miniaturizovaných měřicích systémech nositelných na těle umožňují dlouhodobé zaznamenávání kinematiky nejen během laboratorních, tak každodenních činností
2. Experimentální část 2. 1 Sběr dat pomocí IMU obr. 2 a) 2 ks sensorů Physilog III 3D akcelerometr + 3D gyroskop b) sensory připevněné k obuvi elastickým páskem c) Ilustrace orientace sensoru d) trial 20 m chůze v koridoru podle vlastního tempa, 26 + kroků aktuálně: sensor Physilog 5
2. 2. Protokol o měření zahrnuje dva reprezentativní vzorky obyvatelstva města Lausanne z fraily studie Lc65 Záznam fyzikálních parametrů chůze pomocí Physilog byl zaveden v roce 2010 (účastníci byli ve věku 66 až 71 let, n = 554,). Physilog byl také použit v roce 2011 pro celý vzorek zařazený v roce 2004 (účastníci ve věku 73 až 78 let, n 879) obr. 3 Demografické rozdělení účastníků
2. 3. určení clearance parametrů pro patu a prsty obr. 4 - Ilustrace trajektorie paty (čárkovaná čára) a prstů (tečkovaná čára) během švihové fáze a odpovídajících clearance parametrů. Umístění IMU vzhledem k patě a prstům lze určit pomocí tří parametrů a, b, c. Kromě toho je definován úhel náklonu paty během stojné fáze. Parametry clearance představují extrémy trajektorie paty a špičky během fáze otáčení. 2D kinematický model navržený Mariani a spolupracovníky [1] byl přijat k odhadu polohy IMU vzhledem k noze, aby se vypočítala trajektorie paty a prstů. Šest clearance parametrů je definováno tak, aby představovaly celkové foot clearance. 1. úhel náklonu paty (). 2. maximální zdvih paty (MaxHC), 3. první lokální maximum zdvihu prstů (MaxTC1) 4. druhé lokální maximum zdvihu prstů (MaxTC2) 5. minimum zdvihu prstů (MinTC) 6. rychlost nohou při minimálním zdvihu prstů (VMinTC). [1] Mariani, B. at al, 2012
2.4. Analýza dat parametry clearance (,, MaxHC, MaxTC1, MaxTC2, MinTC, VMinTC) pro každého účastníka jsou reprezentovány průměrem (mean a median, 10. a 90. percentily) a směrodatnou odchylkou ve všech cyklech měření. Vliv pohlaví a věku na tři sady parametrů byl hodnocen analýzou rozptylu (ANOVA) Použit byl Wilcoxonův hodnotový test k detekci významného rozdílu mezi mediány parametru u žen a mužů (hladina významnosti p <0,05). Byla zkoumána Pearsonova korelace r mezi časovými a clearance parametry, jakož i mezi prostorovými a clearance parametry.
3. Výsledky a diskuse Tato studie je první, která obsahuje normativní referenční hodnoty pro parametry clearance. výsledky měření jsou k dispozici pro obě nohy. Kvůli stručnosti však výsledek je oznámen pro pravou nohu. Následující tabulky 1 a 2 ukazují typický rozsah průměrných hodnot clearance pro účastníky v letech 2011 a 2010. S výjimkou MinTC, které se neliší u mužů a žen (p> 0,05), měly všechny ostatní parametry clearance statisticky významně větší medián u mužů (p <0,001) u obou souborů dat.
3. 1. statistické vyhodnocení Clearance parametrů Zajímavým pozorováním je velikost VMinTC, která je přibližně třikrát větší než průměrná rychlost chůze v našich měřeních u žen i mužů, tab 1 Věk od 73 do 77 let (r. 2011)
tab 2 Věk od 66 do 71 let (r. 2010)
poznámky k prevenci před pádem přes překážku MaxTC1 proběhne brzy ve švihové fázi (20% 25%) po odlepení prstů. předpokládá se, že dorziflexe kotníku ovlivňuje zdvih nohy nad podložkou v místě v okamžiku odlepení prstů, která se pravděpodobně projeví. Moosabhoy and Gard [2] viz obrázek 5 MaxTC1. MaxTC2, ke kterému dochází během švihové fáze je považováno za řídicí parametr pro zdvih nad překážkou. Studie variability MaxTC1 a MaxTC2 proto může odhalit strategie, které starší dospělí používají pro kontrolu fáze odlepení prstů a k prevenci před pádem přes překážku. korelace mezi parametry Obr 5 - Model švihové nohy definující souřadnicový systém použitý pro analýzu citlivosti během překračování překážek a úhly kloubů. Boxy na levé straně: rovnice 1, 2 a 3 vypočítávají citlivost zdvihu prstů ke kyčli (TCSH), ke koleni (TCSK) a ke kotníku (TCSA). (2) Moosabhoy, M.A at al, 2006 Byla pozorována významná korelaci mezi MaxTC2 a MaxHC (r = 0,68). To může být pravděpodobně součástí plánování trajektorie nohy, kde je zapotřebí většího MaxHC pro dosažení většího MaxTC2 pro strategii pro prevenci pádů přes překážky. Významná korelace mezi mezi MinTC a MaxTC1 v této studii nebyla zaznamenána.
Inter-relace parametrů rychlosti chůze a clearance parametrů tab 3 - Korelační hodnoty mezi foot clearance parametry a rychlostí chůze pro muže (M), ženy (F) a všechny účastníky (All). Pearsonova korelace p <0,001. proč nás zajímá rychlost chůze? Rychlost chůze je cenným zdrojem informací u starších dospělých, což odráží jejich fyzický výkon, např. bylo zjištěno, že je prediktorem funkční závislosti a délky přežití (viz obr. 6) snížení rychlosti chůze o 10 cm/s souvisí s vyšším rizikem pádu ve stáří. Tabulka 3 ukazuje Pearsonův korelační koeficient r mezi průměrnými rychlostmi chůze a foot clearance parametry u obou skupin měřených v r. 2010 a 2011. Kromě rychlosti nohou na MinTC (VMinTC), která je silně korelována s rychlostí chůze, lze pozorovat slabé spojení mezi ostatními foot clearance parametry a rychlostí chůze. Toto pozorování ukazuje důležitost měření parametrů clearance jako nezávislých prediktorů rizika pádu. obr. 6 Medián délky přežití podle věku v závislosti na rychlosti chůze Studenski et al. 2011
4. Závěr Byl prezentován normativní datový soubor parametrů chůze u starších lidí žijících v komunitě. (normativní časoprostorová data chůze v počtu 10ti z časových důvodů nebyly v této přednášce prezentovány) Tento soubor je zdrojem pro výzkumné pracovníky a kliniky, kteří potřebují referenční hodnoty pro časové, prostorové a foot clearance parametry u starších jedinců. Zahrnutí foot clearance parametrů umožňuje charakterizovat rizikové vzorce chůze, které mohou vést k pádu. Posouzení parametrů chůze bylo dosaženo použitím dříve ověřeného systému na bázi 2 nositelných sensorů umístěných na obuvi Physilog. Soubor údajů je výchozím bodem pro navazující prospektivní kohortní studie. Změna variability chůze a zaznamenávané počty pádů v navazující studii pomůžou přesněji prozkoumat dynamiku, která způsobuje pády u starší populaci. Nositelné sensory umísťované na obuv mohou být použity pro další hodnotné studie za účelem zkoumání strategie pro prevenci pádů přes překážky u starších dospělých na základě měření parametrů clearance.
Prof. Büla, head of geriatrics in Sylvana (CH) E-mail: Christophe.Bula@chuv.ch. Phone: +41 21 314 3811 Thank you
Pilot měření Gait analysis standartní test 20 m_vyšetření pacienta s počínající artrózou pravého kyčelního kloubu, žena věk 66 let, Zlín, únor 2018
25 parametrů chůze
porovnání clearance parametrů normativní data
závěr: Clearance parametry u pacienta s lehkou artrózou pravého kloubu jsou lepší než srovnávací parametry skupiny 66-71 let (zlatý standard tělesně zdatných dospělých osob ). mborsky@proteching.cz