A new method to calculate external mechanical work using force-platform data in ecological situations in humans: Application to Parkinson's disease

Autor: Vincent Gigot, Thomas Mouillot, Laurent Brondel, Davy Laroche, Matthieu Rosse, Agnès Jacquin-Piques, Virginie Van Wymelbeke, Michel Tavan
Přispěvatelé: Centre des Sciences du Goût et de l'Alimentation [Dijon] (CSGA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bourgogne (UB), Service de médecine gériatrique (CHU de Dijon - Centre gériatrique de Champmaillot - EHPAD), Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand (CHU Dijon), Cognition, Action, et Plasticité Sensorimotrice [Dijon - U1093] (CAPS), Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Plateforme d’Investigation Technologique [Centre d’Investigation Clinique 1432 module Plurithématique - Dijon] (PIT), Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre d'Investigation Clinique 1432 (Dijon) - Module Plurithématique : Périnatalité Cancérologie Handicap et Ophtalmologie (CIC-P803), Université de Bourgogne (UB)-Direction Générale de l'Organisation des Soins (DGOS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Direction Générale de l'Organisation des Soins (DGOS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Service de Neurophysiologie Clinique (CHU Dijon), Laboratoire Electronique, Informatique et Image [UMR6306] (Le2i), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, Service d'Hépato-Gastro-Entérologie (CHU de Dijon), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Direction Générale de l'Organisation des Soins (DGOS)-Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Direction Générale de l'Organisation des Soins (DGOS), Université de Bourgogne (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre des Sciences du Goût et de l'Alimentation [Dijon] ( CSGA ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université de Bourgogne ( UB ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), UR Service de Médecine Gériatrique, Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand ( CHU Dijon ), Cognition, Action, et Plasticité Sensorimotrice [Dijon - U1093] ( CAPS ), Université de Bourgogne ( UB ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Plateforme d’Investigation Technologique [Centre d’Investigation Clinique 1432 module Plurithématique - Dijon] ( PIT ), Université de Bourgogne ( UB ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université de Bourgogne ( UB ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre d'Investigation Clinique 1432 (Dijon) - Module Plurithématique : Périnatalité Cancérologie Handicap et Ophtalmologie ( CIC-P803 ), Université de Bourgogne ( UB ) -Direction Générale de l'Organisation des Soins (DGOS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Direction Générale de l'Organisation des Soins (DGOS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Laboratoire Electronique, Informatique et Image ( Le2i ), Université de Bourgogne ( UB ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Brondel, Laurent
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Adult
Male
External mechanical work
Piezoelectric sensor
Computer science
Parkinson's disease
Biophysics
Médecine humaine et pathologie
Models
Biological
Signal
Displacement (vector)
Human physical activity
03 medical and health sciences
0302 clinical medicine
[SDV.MHEP.PHY]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Tissues and Organs [q-bio.TO]
Humans
Orthopedics and Sports Medicine
Force platform
Physiologie
Simulation
energy expenditure
external mechanical work
human physical activity
parkinson's disease
work efficiency
Signal processing
[ SDV.MHEP.PHY ] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Tissues and Organs [q-bio.TO]
[SCCO.NEUR]Cognitive science/Neuroscience
Rehabilitation
Work (physics)
Pendulum
Parkinson Disease
Work efficiency
030229 sport sciences
Filter (signal processing)
Biomechanical Phenomena
Case-Control Studies
physiology
[ SCCO.NEUR ] Cognitive science/Neuroscience
Exercise Test
Human health and pathology
Energy expenditure
Energy Metabolism
030217 neurology & neurosurgery
Zdroj: Gait and Posture
Gait and Posture, Elsevier, 2016, 48, pp.202-208. ⟨10.1016/j.gaitpost.2016.04.013⟩
Gait and Posture, Elsevier, 2016, 48, pp.202-208. 〈http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0966636216300285〉. 〈10.1016/j.gaitpost.2016.04.013〉
Gait and Posture (48), 202-208. (2016)
ISSN: 0966-6362
DOI: 10.1016/j.gaitpost.2016.04.013⟩
Popis: Background and aim To accurately quantify the cost of physical activity and to evaluate the different components of energy expenditure in humans, it is necessary to evaluate external mechanical work ( W EXT ). Large platform systems surpass other currently used techniques. Here, we describe a calculation method for force-platforms to calculate long-term W EXT . Methods Each force-platform (2.46 × 1.60 m and 3.80 × 2.48 m) rests on 4 piezoelectric sensors. During long periods of recording, a drift in the speed of displacement of the center of mass (necessary to calculate W EXT ) is generated. To suppress this drift, wavelet decomposition is used to low-pass filter the source signal. By using wavelet decomposition coefficients, the source signal can be recovered. To check the validity of W EXT calculations after signal processing, an oscillating pendulum system was first used; then, 10 healthy subjects performed a standardized exercise (squatting exercise). A medical application is also reported in eight Parkinsonian patients during the timed “get-up and go” test and compared with the same test in ten healthy subjects. Results Values of W EXT with the oscillating pendulum showed that the system was accurate and reliable. During the squatting exercise, the average measured W EXT was 0.4% lower than theoretical work. W EXT and mechanical work efficiency during the “get-up and go” test in Parkinson's disease patients in comparison with that of healthy subjects were very coherent. Conclusions This method has numerous applications for studying physical activity and mechanical work efficiency in physiological and pathological conditions.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: