Objektivizační metody ?? Stabilometrie ?? Jakub Otáhal Katedra 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 analýza Mikroskopie Vše co se hodnotí pouhým okem Rentgenologické metody - CT SPECT MRI

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

??? Stabilometrie ??? Co tedy sleduje stabilometrie? STABILITA 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

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: 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

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! COP = Centre Of Pressure 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 Zrakový aparát Proprioceptory 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)

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

Teorie statické rovnováhy 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“

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.

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

Teorie determinovaného chaosu 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.

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

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

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 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….

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).

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

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.ch www.humankinetics.com Latash: Neurophysiological Basis of Movement Guyton: Medical Physiology Winters: 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 2068 Jotahal@ftvs.cuni.cz Těšíme se na odbornou spolupráci. 