Objektivizační metody ?? Stabilometrie ??

1. Objektivizační metody ?? Stabilometrie ?? Jakub Otáhal Katedra Anatomie a Biomechaniky FTVS UK

2. 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“

3. Objektivizační metody • Elektrické veličiny: • EMG • EEG • EKG • Měření úhlů, polohy a vzdáleností • Goniometr • Antropometrie • Měření síly a tlaku • Dynamometrie • Váhy • Krevní tlak

4. Objektivizační metody • Elektromagnetické záření: • Kinematická analýza • Mikroskopie • Vše co se hodnotí pouhým okem • Rentgenologické metody - CT • SPECT • MRI

5. Objektivizační metody • Biochemické metody • Hladina glukózy • Hladina ATP • Hladina Laktátu • Hladina Na+ • Hladina K+ • atd……………… • A mnoho dalších ……

6. ??? Stabilometrie ??? • Co tedy sleduje stabilometrie? • Stoprocentně ne stabilitu, protože: STABILITA • je 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

7. Stabilní versus Labilní

8. ??? Stabilometrie ??? • Takže dle všeho labilometrie ??? • Co že to stabilometrie měří – stabilitu, tlak, sílu ??????? • Nejprve si objasníme o co jde a název si vymyslete sami …….

9. Základní pojmy: STABILITA • je 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

10. Stabilní soustava • Jako stabilní soustavu si můžeme představit kyvadlo hodin nebo kuličku v misce

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

12. Stabilisace nestability

13. 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!

14. 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.

15. 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.

16. Jak COP vzniká ??? • …… bohužel, výpočtem.

17. … 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.

18. 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.

19. Na čem pohyby COP u člověka závisí ? • Člověk = soustava inverzních kyvadel • Poloha COP tedy závisí na poloze jednotlivých kyvadel • Tedy když člověka vzpřímeného zjednodušíme …..

20. složité řízení rovnováhy…

21. Stabilizace nestability

22. Řízení rovnováhy… • U člověka musí být aktivní udržování vzpřímeného stoje pomocí svalů. • Řízení tedy obstarává nervový systém. • Jak ?

23. … nervovým systémem • Vestibulární aparát • Zrychlení (0,1°/s2) • Nucleus vestibularis lateralis – Deiters • Aferentace z mozečku • Tractus vestibulo - spinalis • Zrakový aparát • Proprioceptory • Oligo a Polysynaptické reflexy (latence pod 100ms) • Kompenzační reakce (dopředná a zpštná vazba)

24. Kontaktní charakteristiky • Neméně důležité je, jak a čím se síla přenáší do podložky • Deformity skeletu • Onemocnění kloubů • Atd…

25. Historie neuškodí Teorie statické rovnováhy • Je pro interpretaci stability vzpřímeného stoje zcela nevyhovující • Stabilitní kriteria pracují pouze s průmětem těžiště a jeho polohy ke „klopným hranám“

26. Historie neuškodí Teorie 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.

27. Historie neuškodí Teorie 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

28. Historie neuškodí Teorie 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.

29. Hodncení COP • Tento graf představuje pohyb COP v čase, osy x a y představují pohyb předozadní a boční. • Jak je vidět nic zajímavého.

30. Rozložení do jednotlivých směrů • Na horním grafu vidíme pohyb předozadní • Na dolním boční • Dále je vhodné vypočítat rychlost pohybů do obou směrů

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

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

33. Zátěžová stabilometrie • Nucená poloha • Zavřené x otevřené oči • Změna charakteru podložky (molitan, klín, atd…) • Vibrační blokáda jednotlivých svalů • Transmastoidální el.stimulace n.vestibulocochlearis • Impakt x náklony x rotace podložky • Pohyby horních končetin • Atd….

34. Stabilometry na FTVS • Běžný stabilometr • Kistler – measurement of ground reaction forces • Tetrax – dvě desky s dvěma váhami • XXXX – naše kombinované digitální pedobarografické zařízení

35. 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).

36. Kistler • Pevná 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

37. 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

38. XXXX - naše

39. 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

40. Hodnocení

41. Hodnocení průběhu

42. Co a jak použít ??? • Toť téma k volné diskuzi.

43. Vhodné informační zdroje • http://biomech.ftvs.cuni.cz/kab/ • http://biomech.ftvs.cuni.cz/pbpk/ • http://biomech.ftvs.cuni.cz/bm_search/ • www.kistler.ch • www.humankinetics.com • Latash: Neurophysiological Basis of Movement • Guyton: Medical Physiology • Winters: Biomechanics and Neural Control of Posture and Movement

44. 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 2068 • Jotahal@ftvs.cuni.cz • Těšíme se na odbornou spolupráci. 