Kinematika a kinetika pohybu
Pochopení fyziologické lokomoce a chůze psů je nezbytné pro diagnostiku mnoha muskuloskeletálních a neurologických onemocnění. Před jakýmkoli ortopedickým, neurologickým nebo fyzioterapeutickým vyšetřením by mělo být provedeno hodnocení chůze.
Hodnocení chůze obvykle zahrnuje vizuální tedy subjektivní pozorování psa z několika úhlů při jeho chůzi i klusu na rovném povrchu. Kulhání lze často zjistit již při hodnocení chůze trénovaným okem. Subtilnější kulhání však nemusí být při subjektivním hodnocení chůze patrné a může být obtížně odhalitelné. V poslední době jsou k dispozici nové ověřené technologie objektivní analýzy chůze, které veterinárním lékařům a fyzioterapeutům pomáhají kvantifikovat charakteristiky chůze, což může výrazně pomoci při odhalování jemného kulhání i reakce na různá ošetření (Carr B.J., 2016).
Je nezbytné mít k dispozici prostředky pro objektivní analýzu chůze, protože subjektivní hodnocení chůze je obtížné a nespolehlivé. Objektivní analýza je důležitá zejména při vytváření plánů léčby a sledování pokroku pacienta. Bylo vyvinuto mnoho metod analýzy chůze (Tab.1.).
Tab 1.: Metody analýzy chůze psů
|
Subjektivní |
|
Vizuální pozorování chůze (např. číselná hodnotící stupnice, vizuální analogová stupnice) |
|
Objektivní |
|
Kinematická analýza chůze |
|
Kinetická analýza chůze (analýza silové desky) |
|
Časoprostorová analýza chůze (chodníky se snímáním tlaku) |
Kinematika
Kinematická analýza chůze kvantifikuje polohy, rychlosti, zrychlení/zpomalení a úhly různých anatomických struktur v prostoru. Většina systémů kinematické analýzy chůze používá barevné, retroreflexní nebo světelně emitující diodové (LED) značky, které identifikují specifické anatomické orientační body.
Mezi nejběžnější místa, kam se markery umísťují, patří dorzální okraj lopatky, akromion/velký tuberkulus, laterální epikondyl humeru, loketní styloidní výběžek, hřeben kosti kyčelní, velký trochanter femuru, femorotibiální kloub, laterální malleolus distální tibie a spinální výběžek na obratli T13.
Obvykle se markery připevňují po oholení a očištění kůže alkoholem; poté se marker s lepidlem přitiskne přímo na kůži. V případě potřeby lze marker dále upevnit pomocí pásky.
Při chůzi psa sleduje pohyb markerů řada kamer. Umístění markerů v průběhu času se pak použije k vytvoření dvou- nebo trojrozměrného modelu chůze psa s výpočty výkyvů kostí a kloubů. Kinematické parametry zahrnují posuny, úhlové rychlosti a rozsah pohybu:
· Posun je vzdálenost zaznamenaná při změně polohy markeru.
· Úhlová rychlost je rychlost, s jakou k této změně dochází.
· Rozsah pohybu se vypočítá z posunu v konkrétním kloubu.
Ačkoli lze z této formy analýzy chůze získat množství informací, jedním z hlavních omezení je rozdílnost anatomických struktur mezi jednotlivými plemeny i v rámci plemen. Mezi další omezení patří možnost pohybu kůže a přesnost a opakovatelnost přesného umístění značky.
Kinetika
Kinetická analýza chůze měří síly reakce na zem, které jsou výsledkem kroku jednotlivce. Nejčastěji používanou metodou kinetické analýzy chůze je analýza na silové desce, při níž se na podlahu nebo chodník připevní kovové desky, které měří síly reakce země. Síly se měří ve třech rozměrech: vertikálním, kraniokaudálním a mediolaterálním.
Tab. 2.: Typy sil působících na zem (GRF – Ground Reaction Forces)
|
· Největší (vrcholová) svislá síla – Peak vertical force – PVF · Vertikální impuls – Vertical impulse – VI · Stoupající a klesající sklon – Rising and falling slope · Brzdná síla – Braking force · Brzdný impuls – Braking impulse · Hnací síla – Propulsive force · Hnací impuls – Propulsive impulse · Mediolaterální síla – Mediolateral force |
Tyto síly jsou často prezentovány graficky, přičemž vrcholové síly jsou maximální síly generované v popisované fázi chůze, znázorněné křivkou síla-čas. Impuls je pak znázorněn jako plocha pod křivkou síla-čas.
· Vrcholová vertikální síla (PVF) je jediná největší síla během fáze stoje a představuje pouze jeden datový bod na křivce síla-čas.
· Vertikální impuls (VI) lze odvodit výpočtem plochy pod křivkou vertikální síly pomocí času.
· PVF a VI jsou dva nejčastěji používané ukazatele pro zjišťování kulhání a obecně platí, že pes s kulháním má nižší PVF a VI na dané končetině
Zatímco brzdné, hnací a mediolaterální síly mohou být užitečné při hodnocení mechanismů lokomoce, běžně se nepoužívají pro diagnostické účely nebo pro hodnocení výsledků. Měření na silových deskách je dosud nejrozšířenější a nejvalidovanější kvantitativní aplikací chůze ve veterinární medicíně. Proto se analýza na silových deskách považuje za optimální přístup ke kvantifikaci charakteristik chůze pomocí objektivní analýzy chůze. Analýza na silových deskách má však i své nevýhody. Mezi omezení patří např:
· Neschopnost měřit délku kroku (stride) nebo kroku (step)
· Potřeba konzistentní rychlosti, dlouhého vyhrazeného chodníku a více pokusů
· Obtížné sestavování, rozkládání a přemísťování
· Složitost softwaru a analýzy dat
· Náklady a nepraktičnost pro klinickou praxi
Časoprostorová analýza chůze pomocí koberců snímajících tlak
Koberce snímající tlak byly ověřeny pro analýzu normální a abnormální chůze u psů. Tyto informace pomáhají při diagnostice ortopedických, svalových a neurologických poruch, které ovlivňují chůzi. Tato měření poskytují nové informace o časových a prostorových charakteristikách chůze.
Tab. 3.: Popis měření vypočítaných při časoprostorové analýze chůze
|
termín |
definice |
|
Čas stoje – Stance time |
Fáze stoje v cyklu chůze a doba kontaktu tlapky se zemí |
|
Čas švihu – Swing time |
Švihová fáze cyklu chůze a doba, po kterou je tlapka ve vzduchu. |
|
Stride délka – Stride length |
Vzdálenost od jednoho došlapu k dalšímu došlapu stejné končetiny |
|
Step délka – Step lenght |
Vzdálenost mezi kaudálním bodem jednoho chodidla a kaudálním bodem protilehlého chodidla |
|
Index celkového tlaku – Total pressure index |
Součet maximálních hodnot tlaku zaznamenaných z každého aktivovaného senzoru tlapou při kontaktu s podložkou; souvisí, ale nerovná se maximální vertikální síle. |
Přenosný systém tlakových chodníků byl původně vyvinut pro použití v humánní medicíně a následně byl upraven a ověřen pro použití ve veterinární medicíně. Předchozí studie stanovily protokol pro časoprostorovou analýzu a určily referenční hodnoty a poměry symetrie pro různá plemena. Časoprostorová analýza chůze využívá podložku snímající tlak a počítačový softwarový systém k výpočtu rychlosti, doby stoje, doby švihu, stride délky, step délky a celkového indexu tlaku.
Síly vynaložené na změnu rychlosti, změnu směru nebo udržení rovnováhy mohou rušit a komplikovat interpretaci měření. Chodník snímající tlak neměří sílu přímo, ale měří vliv těchto sil. Omezením nadměrných vnějších vlivů proto mohou být měření reprezentativnější pro skutečnou chůzi psa.
Stejně jako u jiných systémů analýzy chůze má i použití chodníku se snímačem tlaku své výhody a nevýhody. Mezi výhody patří:
· Žádná omezení velikosti
· Více měření z jednoho průchodu
· Stanovení stride délky a step délky
· Informace o umístění končetin
· Uživatelsky přívětivý software
· Přenosnost.
Stejně jako u každého jiného systému však existují i nevýhody, mezi které patří:
· Možnost měřit pouze celkovou reakci na zem síly
· Nemožnost oddělit 3 rozměry jako u analýzy silových desek.
· Náklady.
Vzhledem k tomu, že se stále více psů účastní aktivit se svými majiteli, psích sportů nebo mají různé pracovní role, je pro majitele a veterinární lékaře nezbytné porozumět chůzi psů. Časné příznaky kulhání mohou být tak nenápadné, jako je zkrácený krok nebo kratší doba stoje na poraněné noze. Subjektivní i objektivní analýzy chůze je důležité nejen pro stanovení diagnózy, ale také pro sledování postupu léčby.
Carr B.J., Dycus D.L.. Canine Gait Analysis. Today´s Veterinary Practice, www.tvpjournal. com, March/April 2016, 93 – 100
