1Улсын клиникийн төв эмнэлэг, Нөхөн сэргээхийн тасаг, 2ЭМШУИС, Эрүүл мэндийн технологийн сургууль, Хөдөлгөөн заслын тэнхим
A kinematic comparison of overground and treadmill walking
Introduction: Gait evaluation and training using treadmill will be increasingly used in near future. However it is controversial whether the treadmill replicates the overground environment.
Goal: Aim of this study was to compare overground and treadmill ambulation for possible differences in gait temporal variables and leg joint kinematics.
Materials and Methods: A total of 10 participants walked on overground and treadmill. Participants walked at their preferred velocity on overground. The treadmill velocity was adjusted average velocity obtained in overground walking. Walking in two conditions was captured by high speed camera and analyzed by motion analyses software.
Results: The maximum hip flexion angle (P=0.046), maximum hip extension (P=0.0001), maximum knee extension (P=0.0001) and maximum ankle dorsiflexion (P=0.022) were significantly different in the two conditions.
Conclusions: The present study suggest that statistically significant differences exist between overground and treadmill walking in healthy subjects for some joint kinematic and temporal variables.
Оршил
Өнөөгийн нийгэмд гүйлтийн замыг эмчилгээ болон клиникт тестийн зорилгоор ихээр ашиглах болжээ. Гэвч гүйлтийн зам нь үнэхээр зөв хөдөлгөөнөөр чийрэгжүүлж тестийг үнэн зөвөөр үнэлж буй эсэх нь тодорхойгүй байна. Дэлхий нийтэд гүйлтийн зам болон газар дээрхи алхааны үеийн ялгааг харьцуулсан кинематикийн болон кинетикийн олон судалгаа хийгдсэн байна. Зарим судалгаа нь гүйлтийн зам дээр алхах үед түнхний далайцаар илүү хөдөлгөөн хийгдэж буйг харуулсан байна [1]. Кинетикийн судалгаанд газраас эсэргүүцэх эсэргүүцлийн хүч нь гүйлтийн зам дээр алхах үед бага гэсэн үр дүн үзүүлсэн [4]. Гүйлтийн зам дээр алхах үед богино алхаа хийгдэж байна гэж дүгнэсэн байна. Гүйлтийн зам дээрхи түнхний тэнийлгэх хөдөлгөөн хамгийн их далайцаар хийгддэг гэсэн үр дүн гарчээ. Мөн шагайн үений ээтийлгэх хөдөлгөөн хамгийн багаар хийгдэж байна гэж үзсэн байна [3]. Иймээс гүйлтийн зам болон газар дээрхи кинематикийн ялгааг тогтоох шаардлага гарч ирж байна. Үүнээс үндэслэн монголд энэхүү судалгааг анх удаа хийж гүйлтийн зам дээр алхах болон газар дээр алхах алхааны кинематикийн ялгааг тодорхойлохыг зорилоо.
Материал, арга зүй
Судалгаанд 19-22 насны 10 эмэгтэй эрүүл оролцогчийг хамруулсан. Оролцогчдыг судалгаанд оролцохын өмнө судалгааны талаар тайлбарлан тусгай эмнэл зүйн таниулсан зөвшөөрлийн хуудсыг бөглүүлэн судалгаанд оролцуулав. Судалгаанд оролцогчид нь доод мөчний болон нурууны ямар нэгэн өвдөлтгүй, тавхайн эмгэг өөрчлөлтгүй байна. Хэрэв судалгааны явцад оролцогчидод процедурыг гүйцэтгэхэд бэрхшээлтэй тохиолдолд судалгаанд оролцохоос татгалзаж болно. Судалгаанд оролцогчдоос судалгаанд оролцохын өмнө судалгааны талаар танилцуулж зөвшөөрөл авсан. Судалгаанд оролцогчид богино өмд, ханцуйгүй футболка өмсөж үйлдлийг хөл нүцгэн гүйцэтгэсэн. Үүний дараагаар оролцогчдыг газар дээр болон гүйлтийн зам дээр өөрийн тохиромжтой хурдаар алхуулж өндөр хурдны камер ашиглаж видео бичлэг хийж хөдөлгөөний анализ хийсэн.
Процедур: 1. Гүйлтийн зам дээрхи алхаа. Судалгаанд оролцогчдыг алхах үед анатомийн онцлох цэгүүд болох ландмаркууд дээр 2 см-ийн диаметртэй маркеруудыг акромион [acromion midpoint] дунд чөмөгний их эргүүлэг [midpoint of the greater trochanter], дунд чөмөгний гадна ёрвон [lateral epicondyle of the femur], гадна шагай [lateral malleolus], 5р өлмий ясны толгой [head of the metatarsal] хэсгүүдэд тус тус байрлуулсан. Алхах үед 140 см-ийн өндөрт тэмдэгт байрлуулж тэмдэгт рүү харуулан цэх алхуулсан. Гүйлтийн зам дээр хэвийн алхааны хурдтай ижил хурдаар алхуулж 3м 20 см-ийн зайнаас өндөр хурдны камераар 6 сек-ийн хугацаанд бичлэг хийсэн. Бичлэгийг сагитал хавтгайгаас хийв. Алхааны замын төв хэсэгт ирэх үеийн бичлэгт анализ хийсэн.
Хийгдсэн видео бичлэгийг хөдөлгөөний дүн шинжилгээ хийх чадвар бүхий Silicon Coach 7 программаар боловруулж хөдөлгөөний дүн шинжилгээ хийсэн.
Процедур: 2. Газар дээрхи алхаа. Судалгаанд орлцогчдыг дээрхийн адил хэвийн алхаагаар газар дээрхи 3 алхамыг 3 удаагийн давталттайгаар хийлгэж сагитал хавтгайгаас 3 м 20 см-ийн зайнаас өндөр хурдны камер ашиглан бичлэг хийж хөдөлгөөниий дүн шинжилгээ хийлээ.
Судалгаанд үений далайцыг дараах байдлаар боловруулж дүн шинжилгээ хийв.
Түнхний үений далайцыг акромион, дунд чөмөгний их эргүүлэг, дунд чөмөгний гадна ёрвон зэрэг маркеруудыг холбон хэмжсэн. Өвдөгний үений далайцыг дунд чөмөгний их эргүүлэг , дунд чөмөгний гадна ёрвон, гадна шагай зэргээр
-Шагайн үений далайцыг дунд чөмөгний гадна ёрвон , гадна шагай, 5р өлмий ясны толгой зэргийг холбон тодорхойлов.
Түнхний нугалах болон өвдөгний нугалах үений далайцыг алхааны mid swing фазад , түнхний тэнийлгэх өвдөгний тэнийлгэх үений далайцыг terminal stance фазад, шагайн үений ээтийлгэх үений далайцыг terminal stance шатанд ,шагайн үений жийх үений далайцыг pre swing шатанд тус тус хэмжигдсэн. Дээрхи үений далайцуудыг 3 удаагийн туршилтын үений далайцын дунджаар тодорхойлсон. Статистик боловсруултанд бүх үений далайцын максимум хэмжээг авч ашигласан.
Статистик боловсруулалт: Газар дээрхи болон гүйлтийн зам дээрхи үений далайцын кинематикийн харьцуулалтыг Т-тест (t-test) ашиглан SPSS v.17 программыг ашиглан статистикийн боловсруулалт хийсэн. Боловсруулалтанд статистик ач холбогдол бүхий үнэн магадлалыг P<0.05 гэж тооцсон.
Үр дүн
Гүйлтийн зам болон газар дээр алхуулахад түнхний максимум нугалах (P=0.046) болон тэнийлгэх (P=0.0001) үений далайц, өвдөгний тэнийлгэх (P=0.0001) үений далайц, шагайн үений максимум ээтийлгэх (P=0.022) үений далайц нь статистик ач холбогдол бүхий зөрүүтэй байна (Хүснэгт 1).
Хэлцэмж
Энэхүү судалгааны үр дүнгээс харахад гүйлтийн зам болон газар дээрхи алхааны кинематикийн ялгаатай болох нь харагдаж байна. Иймээс гүйлтийн зам дээрхи хөдөлгөөн нь газарт алхах хөдөлгөөнийг орлож чадахгүй учираас ямар нэгэн үйл ажиллагааны тестийг гүйлтийн замыг ашиглан хийх нь кинематикийн зөрүүг гаргах эрсдлийг үүсгэж байна. Үүний зэрэгцээ зарим гадаадын судлаачид газар дээр алхах болон гүйлтийн зам дээр алхах алхааны кинематикийн зөрүүтэйг тодорхойлсон байна [2, 5, 6, 7, 8]. Нөгөө талаас үзэхэд бидний гаргасан үр дүн зарим нэгэн гадаадын судлаачдын үр дүнтэй нийцэж байна. Үүнд түнхний нугалах хөдөлгөөн нь гүйлтийн замыг ашиглахад их байгаа нь F.Alton болон түүний багийн хийсэн судалгааны үр дүнтэй нийцэж байна. [1] Гүйлтийн зам дээр алхах үед түнхний нугалах хөдөлгөөний хөдөлгөөн судлалын үүднээс авч үзвэл алхааны stance фазын үед хөл хойш татагдсаны улмаас түнхний үеэр нугалах хөдөлгөөн эсрэг талд илүү хэмжээтэй хийгдэж байна.[5] Үүний зэрэгцээ түнхний тэнийлгэх үений далайцыг алхаанд сайжруулахын тулд газар дээрхи алхаа нь илүү үр дүнтэй болохыг бидний судалгаа харуулж байна.
Иймээс цаашид газар дээрхи алхаа болон гүйлтийн зам дээрхи алхааны кинетикийн судалгааг хийх шаардлага гарч ирж байна.
Мөн Murray болон түүний багийн гишүүд гүйлтийн зам дээр алхах үед түнхний тэнийлгэх хөдөлгөөн газар дээрхи алхаатай харьцуулахад бага хийгдэж байна [3] гэж үзсэн нь бидний судалгаатай мөн нийцэж байна.
Энэхүү судалгааны үр дүн дахин авч үзвэл түнхний нугалах хөдөлгөөн гүйлтийн зам дээр их далайцаар хийгдэж байгаа нь клиникийн практикт гүйлтийн замыг түнхний нугалах хэлбэрийн контрактур бүхий өвчтөнд ашиглах нь нугалах хэлбэрийн үений далайцыг сайжруулах ач холбогдолтой гэж үзэж байна. Нөгөө талаас түнхний артропласти буюу үе солих хагалгаа хийгдсэн өвчтөнд гүйлтийн замыг ашиглах нь түнхний мултрах эрсдэл үүсгэх аюултайг энэхүү судалгаа харуулж байна. Зарим нэг судалгаа нь гүйлтийн замыг ашиглах нь газраас эсэргүүцэх эсэргүүцлийн хүчийг бууруулж байна гэж үзжээ [4].
Судалгааны дутагдалтай болон давуу тал: Судалгаанд оролцогчдын тоо цөөхөн болон хөдөлгөөн заслын мэргэжлийн лабораторт судалгаа хийгдээгүй бидний судалгааны дутагдалтай тал болно. Судалгааны ажлын давуу тал нь олон улсад хэрэглэгдэж буй орчин үеийн хөдөлгөөн заслын судалгааны арга, аргачлалыг монголд анх удаа хэрэгжүүлсэнд оршино.
Дүгнэлт
Гүйлтийн зам болон газар дээрхи алхаа нь кинематикийн статистик ач холбогдол бүхий зөрүү байна. Иймээс гүйлтийн зам нь газар дээрхи алхааны зөв кинематикийг хуулбарлаж чадахгүй байна.
2. Angelo Matsas. Knee joint kinematics from familiarised treadmill walking can be generalized to overground walking in young unimpaired subjects Gait and Posture [2000] 46-53
3. Murray MP et al. Treadmill vs floor walking; kinematics electromyogram and heart rate. J Appl Physiol. 1985; 87-91
4. Parrick O.Riley et al. A kinematic and kinetic comparison of overground and treadmill walking in healthy subjects Gait and Posture 26 [2007] 17-24
5. Tateo Warabi et al. Treadmill walking and overground walking of human subjects compared by recording sole floor reaction force Neuroscience Research 53 [2005] 343-348
6. Kirsten Tulchin et al. A comparison of multi-segment foot kinematics during level overground and treadmill walking Gait and Posture 31 [2010] 104-108
7. Kate L. Willoughby et al. Efficacy of partial body weight-suppoted treadmill training compared with overground walking practice for children with cerebral palsy ; A Randomized controlled trial Arch Phys Med Reh Vol 91 March 2010
8. J.A. Zeni Jr. et al. Two simple methods for determining gait events during treadmill and over¬ground walking using kinematic data Gait and Posture 27 [2008] 710-714
