Vibration-enhanced posture stabilization achieved by tactile supplementation: May blind individuals get extra benefits?

Diminished balance ability poses a serious health risk due to the increased likelihood of falling, and impaired postural stability is significantly associated with blindness and poor vision. Noise stimulation (by improving the detection of sub-threshold somatosensory information) and tactile supplementation (i.e. additional haptic information provided by an external contact surface) have been shown to improve the performance of the postural control system. Moreover, vibratory noise added to the source of tactile supplementation (e.g. applied to a surface that the fingertip touches) has been shown to enhance balance stability more effectively than tactile supplementation alone. In view of the above findings, in addition to the well established consensus that blind subjects show superior abilities in the use of tactile information, we hypothesized that blind subjects may take extra benefits from the vibratory noise added to the tactile supplementation and hence show greater improvements in postural stability than those observed for sighted subjects. If confirmed, this hypothesis may lay the foundation for the development of noise-based assistive devices (e.g. canes, walking sticks) for improving somatosensation and hence prevent falls in blind individuals. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Does anticipation of back pain predispose to back trouble?

Limb movement imparts a perturbation to the body. The impact of that perturbation is limited via anticipatory postural adjustments. The strategy by which the CNS controls anticipatory postural adjustments of the trunk muscles during limb movement is altered during acute back pain and in people with recurrent back pain, even when they are pain free. The altered postural strategy probably serves to protect the spine in the short term, but it is associated with a cost and is thought to predispose spinal structures to injury in the long term. It is not known why this protective strategy might occur even when people are pain free, but one possibility is that it is caused by the anticipation of back pain. In eight healthy subjects, recordings of intramuscular EMG were made from the trunk muscles during single and repetitive arm movements. Anticipation of experimental back pain and anticipation of experimental elbow pain were elicited by the threat of painful cutaneous stimulation. There was no effect of anticipated experimental elbow pain on postural adjustments. During anticipated experimental back pain, for single arm movements there was delayed activation of the deep trunk muscles and augmentation of at least one superficial trunk muscle. For repetitive arm movements, there was decreased activity and a shift from biphasic to monophasic activation of the deep trunk muscles and increased activity of superficial trunk muscles during anticipation of back pain. In both instances, the changes were consistent with adoption of an altered strategy for postural control and were similar to those observed in patients with recurrent back pain. We conclude that anticipation of experimental back pain evokes a protective postural strategy that stiffens the spine. This protective strategy is associated with compressive cost and is thought to predispose to spinal injury if maintained long term. © Guarantors of Brain 2004; all rights reserved

In vivo measurement of the effect of intra-abdominal pressure on the human spine

In humans, intra-abdominal pressure (IAP) is elevated during many everyday activities. This experiment aimed to investigate the extent to which increased IAP-without concurrent activity of the abdominal or back extensor muscles-produces an extensor torque. With subjects positioned in side lying on a swivel table with its axis at L3, moments about this vertebral level were measured when IAP was transiently increased by electrical stimulation of the diaphragm via the phrenic nerve. There was no electromyographic activity in abdominal and back extensor muscles. When IAP was increased artificially to similar to 15% of the maximum IAP amplitude that could be generated voluntarily with the trunk positioned in flexion, a trunk extensor moment (similar to6 Nm) was recorded. The size of the effect was proportional to the increase in pressure. The extensor moment was consistent with that predicted from a model based on measurements of abdominal cross-sectional area and IAP moment arm. When IAP was momentarily increased while the trunk was flexed passively at a constant velocity, the external torque required to maintain the velocity was increased. These results provide the first in vivo data of the amplitude of extensor moment that is produced by increased IAP. Although the net effect of this extensor torque in functional tasks would be dependent on the muscles used to increase the IAP and their associated flexion torque, the data do provide evidence that IAP contributes, at least in part, to spinal stability. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Effects of electrotactile vestibular substitution on rehabilitation of patients with bilateral vestibular loss

The present study evaluated the effectiveness of electrotactile tongue biofeedback (BrainPort (R)) as a sensory substitute for the vestibular apparatus in patients with bilateral vestibular loss (BVL) who did not have a good response to conventional vestibular rehabilitation (VR). Seven patients with BVL were trained to use the device. Stimulation on the surface of the tongue was created by a dynamic pattern of electrical pulses and the patient was able to adjust the intensity of stimulation and spatially centralize the stimulus on the electrode array. Patients were directed to continuously adjust head orientation and to maintain the stimulus pattern at the center of the array. Postural tasks that present progressive difficulties were given during the use of the device. Pre- and post-treatment distribution of the sensory organization test (SOT) composite score showed an average value of 38.3 +/- 8.7 and 59.9 +/- 11.3, respectively, indicating a statistically significant improvement (p = 0.01). Electrotactile tongue biofeedback significantly improved the postural control of the study group, even if they had not improved with conventional VR. The electrotactile tongue biofeedback system was able to supply additional information about head position with respect to gravitational vertical orientation in the absence of vestibular input, improving postural control. Patients with BVL can integrate electrotactile information in their postural control in order to improve stability after conventional VR. These results were obtained and verified not only by the subjective questionnaire but also by the SOT composite score. The limitations of the study are the small sample size and short duration of the follow-up. The current findings show that the sensory substitution mediated by electrotactile tongue biofeedback may contribute to the improved balance experienced by these patients compared to VR. (C) 2010 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Immediate and lasting improvements in weight distribution seen in baropodometry following a high-velocity, low-amplitude thrust manipulation of the sacroiliac joint

The biomechanics of the sacroiliac joint makes the pelvic segment responsible for proper weight distribution between lower extremities; however, it is known to be susceptible to altered mobility. The objective of this study was to analyze baropodometric responses following thrust manipulation on subjects with sacroiliac joint restrictions. Twenty asymptomatic subjects were submitted to computerized baropodometric analysis before, after, and seven days following sacroiliac manipulation. The variables peak pressure and contact area were obtained at each of these periods as the average of absolute values of the difference between the right and left foot based on three trials. Data revealed significant reduction only in peak pressure immediately after manipulation and at follow-up when compared to pre-manipulative values (p < 0.05). Strong correlation was found between the dominant foot and the foot with greater contact area (r - 0.978), as well as between the side of joint restriction and the foot with greater contact area (r = 0.884). Weak correlation was observed between the dominant foot and the foot with greater peak pressure (r = 0.501), as well as between the side of joint restriction and the foot with greater peak pressure (r = 0.694). The results suggest that sacroiliac joint manipulation can influence peak pressure distribution between feet, but contact area does not seem to be related to the biomechanical aspects addressed in this study. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The association between osteoporosis and static balance in elderly women

This study aimed at answering the question: do people with high bone loss have greater postural instability? Groups were separated into group 1: women with normal bone mineral density, group 2: women with osteopenia, and group 3: women with osteoporosis. The balance was evaluated in four upright postural situations. Osteoporosis group had greater oscillation in the anteroposterior displacement in all situations compared to control group and the greatest mediolateral displacement in all situations compared to other groups. It is not known whether the presence of osteoporosis can be considered a factor aggravating the postural control. This study aimed at answering the question: do people with high bone loss have greater postural instability? This study was divided into three groups: group 1 (n = 20) consisting of women with normal bone mineral density, group 2 (n = 20) women with osteopenia, and group 3 (n = 20) women with osteoporosis. All the participants were submitted to evaluation of the balance using the Polhemus system in four upright postural situations. Osteoporosis group had greater oscillation in the anteroposterior displacement in all situations compared to control group. The osteoporosis group also showed the greatest mediolateral displacement in all situations compared to other groups. The results suggest that osteoporotic women had the worst balance, possibly due to the more pronounced body changes compared to non-osteoporotic women.

Additional sensory information reduces body sway of individuals with anterior cruciate ligament injury

The purpose of this study was to investigate whether the additional sensory information could improve postural control in individuals with unilateral anterior cruciate ligament (ACL) injury. Twenty-eight individuals with unilateral ACL injury (mean age 23.6, 26 males, 2 females) and 28 healthy young control subjects (mean age 22.1 years, 26 males, 2 females) participated in this study. Postural control was evaluated with subjects single-leg standing on a force platform with eyes closed under two sensory conditions: normal sensory information and light touch to a stationary bar (applied force below 1 N). Three trials of 30 5 were performed in each single-leg stance and in each sensory condition. Mean sway amplitude and predominant frequency of center of pressure were calculated for both anterior-posterior and medial-lateral directions. Individuals with ACL injury showed greater mean sway amplitude than healthy control individuals even though the predominant frequency was similar for both groups. Additional sensory information improved postural control performance in individuals with ACL injury and healthy control, with a greater effect observed for the ACL group. Based on these results, we suggest that reduction in postural control performance in individuals with ACL injury would be due to the reduction of sensory information provided by the ACL, but when sensory information is enhanced, postural control performance improves. These results have implications for novel approaches to improve stability in individuals with ACL injury. (c) 2008 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Effects of lower limb strengthening on balance and function in persons who suffered a stroke

Introduction - Cerebrovascular diseases, and among them, cerebral vascular accidents, are one of the main causes of morbidity and disability at European Union countries. Clinical framework resulting from these diseases include important limitations in functional ability of the these patients Postural control dysfunctions are one of the most common and devastating consequences of a stroke interfering with function and autonomy and affecting different aspects of people’s life and contributing to decrease quality of life. Neurological physiotherapy plays a central role in the recovery of movement and posture, however it is necessary to study the efficacy of techniques that physiotherapists use to treat these problems. Objectives - The aim of this study was to investigate the effects of a physiotherapy intervention program, based on oriented tasks and strengthening of the affected lower limb, on balance and functionality of individuals who have suffered a stroke. In addition our study aimed to investigate the effect of strength training of the affected lower limb on muscle tone.

Modalidades fisioterapêuticas pós-AVC: estudo comparativo das intervenções da fisioterapia relativamente a vários parâmetros evidenciados em indivíduos com AVC

As doenças cerebrovasculares, nomeadamente os acidentes vasculares cerebrais (AVC), encontram-se entre as principais causas de morbilidade e invalidez nos países da União Europeia, estando na origem de quadros clínicos que implicam limitações consideráveis na capacidade funcional dos indivíduos. As alterações no controlo postural constituem das consequências mais frequentes e devastadoras de um AVC, uma vez que interferem com a funcionalidade e autonomia, repercutindo-se em diversas dimensões da vida das pessoas e contribuindo de forma significativa para a diminuição da sua qualidade de vida. A fisioterapia neurológica desempenha um papel central na recuperação do movimento e da postura nestas situações, no entanto, existe a necessidade de investigar qual a eficácia das técnicas utilizadas pelos fisioterapeutas para resolver estas alterações.

Alterações do equilíbrio em indivíduos com ou sem síndrome de Down em repouso e durante a execução de uma tarefa

O equilíbrio é fundamental para o desempenho de Actividades de Vida Diária e de Vida Diária Instrumentais que permitem aos indivíduos com Síndrome de Down manter a sua autonomia. O objectivo principal deste estudo foi verificar as características do estado de equilíbrio em indivíduos com e sem Síndrome de Down, em repouso e durante a execução de uma tarefa, de modo a compreender as implicações da alteração do estado de equilíbrio no desempenho de actividades. Neste estudo, foram seleccionadas duas amostras, de forma probabilística por conveniência, com indivíduos de ambos os sexos. A amostra do grupo experimental foi constituída por oito indivíduos com diagnóstico de Síndrome de Down, com idades compreendidas entre os 17 e os 39 anos de idade. A amostra do grupo de controlo foi constituída por doze indivíduos sem patologia, com idades compreendidas entre os 21 e os 37 anos. O equilíbrio foi avaliado com recurso a uma Plataforma de Forças (Bertec Corporation FP4060-10) para medir a deslocação do centro de pressão (CP) dos indivíduos. A avaliação do equilíbrio decorreu em dois momentos, na posição de pé: em repouso e no desempenho da tarefa segurar um saco de compras. Os resultados diferem entre os dois grupos em repouso e durante a execução da tarefa (segurar no saco). Os valores das variáveis área e distância de deslocação do CP e oscilações corporais, antero-posterior e médio-lateralmente apresentam resultados significativos, o que sugere diferenças do estado de equilíbrio entre as amostras.

Ajustes posturais para o alcance funcional dos membros superiores - migração do centro de pressão na posição de sentado

Objetivos: Pretende-se verificar as modificações neuromotoras após uma intervenção baseada no conceito de Bobath ao nível dos ajustes posturais durante o alcance funcional dos membros superiores, em três crianças com paralisia cerebral. Pretende-se também, verificar o efeito desta abordagem nas atividades e participação, bem como destacar os aspetos individuais das mesmas crianças com a capacidade de mudança após a intervenção. Metodologia: A avaliação foi realizada antes e três meses após a intervenção em fisioterapia segundo o conceito de Bobath. Optou-se por um registo observacional com uma Máquina Fotográfica Digital, um sistemas de Câmaras de Vídeo, uma Plataforma de Forças e, utilizaram-se ainda instrumentos como o Gross Motor Functional Measure– versão 88 itens, o Gross Motor Function Classification System, o Teste de Alcance Funcional Modificado e a ferramenta, Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde – crianças e jovens. Resultados: Verificou-se um progresso nos ajustes posturais e na funcionalidade em geral, o que se repercutiu na restrição da participação e na limitação da actividade. A postura na posição de sentado, o deslocamento do centro de pressão, a capacidade de deslocamento no sentido anterior, bem como as capacidades motoras grosseiras modificaram-se em todas as crianças, tendo a criança B apresentado a maior e a criança A a menor capacidade de mudança após a intervenção. Conclusão: A intervenção segundo o Conceito de Bobath promoveu modificações neuromotoras, o que levaram a uma melhoria da funcionalidade geral, da mobilidade e do controlo postural da criança, refletindo-se nos ajustes posturais durante o alcance funcional dos membros superiores na posição de sentado. Verificou-se ainda, uma melhoria na restrição da participação e na limitação da actividade diária.

A influência da hipertonia biomecânica VS neuronal na selecção das estratégias de intervenção em sujeitos com sequelas de acidente vascular encefálico no território da artéria cerebral média

Introdução: Após lesão do SNC o músculo pode perder a sua variabilidade e flexibilidade, tal como se verifica em indivíduos após AVE. A caracterização do tónus muscular tem sido um indicador a ter em atenção para o diagnóstico clínico. As alterações do tónus podem resultar de uma combinação de alterações neurais, como consequência dos processos inerentes à neuroplasticidade e alterações biomecânicas. Objectivo: Verificar quais as modificações no tónus muscular, segundo a escala de Tardieu, após a aplicação de um programa de reabilitação neuromotora baseado no conceito de Bobath em dois indivíduos com sequelas de AVE. Pretendeu-se também verificar as repercussões nas actividades funcionais. Participantes e métodos: Foram seleccionados dois indivíduos e aplicado um programa de reabilitação, durante onze semanas, e avaliados em dois momentos, antes da intervenção (PRE) e após a intervenção (APÓS). Aplicaram-se vários instrumentos de avaliação, nomeadamente a escala de Tardieu. O programa de reabilitação realizado baseou-se no conceito de Bobath. Resultados: Na escala de Tardieu, foi comum aos dois indivíduos melhorias a nível da qualidade de reacção muscular. Ambos os indivíduos apresentaram melhorias no controlo postural e equilíbrio, que se evidenciaram na CIF. Conclusão: Foi possível observar modificações no tónus muscular após aplicação de um programa de reabilitação e, consequentemente modificações na distribuição da carga na base de suporte, no alinhamento das estruturas articulares e musculares e na marcha. Ao longo da intervenção, observaram-se repercussões positivas em ambos os indivíduos, permitindo a estes realizar as AVDs com menor dificuldade

Avaliação da posição ortostática em plataforma de forças de dois indivíduos com acidente vascular encefálico antes e após uma intervenção baseado no conceito Bobath

Introdução: O acidente vascular encefálico (AVE) é uma importante e frequente condição de saúde que se repercute na funcionalidade do indivíduo. No sentido de reabilitar a função perdida, é comum o recurso a intervenções de fisioterapia baseado o conceito de Bobath. Como tal, importa verificar, as modificações no âmbito do controlo postural, através da migração do centro de pressão na base de suporte, face à aplicação de uma intervenção segundo abordagem baseada no conceito de Bobath em dois indivíduos com AVE. Métodos e participantes: Foram recrutados dois indivíduos com diagnóstico de AVE num hospital da zona do grande Porto. Dados referentes ao equilíbrio estático na condição de medição “olhos abertos ou fechados” e “calçado ou descalço” foram obtidos através de plataforma de forças, antes e após uma intervenção baseado no conceito de Bobath durante 13 semanas (M0 e M1). Nestes dois momentos foram ainda avaliados a mobilidade, função cognitiva, participação, equilíbrio através do teste Timed Up & Go (TUG) e Timed Up & Go Modificado (TUGM), e das escalas Mini Mental State Examination (MMSE), Postural Assessment for Stroke Scale (PASS), Escala de Berg (EB) e Índice de Barthel Modificado (IBM). Resultados: Os participantes obtiveram em ambos os momentos pontuação máxima no MMSE. Ambos os indivíduos atingiram o valor máximo no IBM em M1 (Mo: A: 78; B: 65). Ambos os indivíduos aumentaram o score entre M0 e M1, relativamente ao PASS (A: M0:21; M1:33; B: M0: 26; M1:34) e EB (A: M0:48; M1:54; B: M0: 30; M1:50). O tempo de realização do TUG e do TUGM diminuíram entre momentos em ambos os indivíduos (respectivamente: A: 15''13'' a 13''27''; B: 24''13'' a 13''88'' e A: 19''08''' a 13''27''; B: 29''60''' a 17''64'''). A área de deslocação do centro de pressão (CP) variou entre momentos em todas as condições de avaliação, sendo menor na condição “olhos abertos e descalço” em ambos os participantes (“olhos abertos e calçado”: A: M0= 1,364, M1=2,796; B: M0=1,892, M1=2,979; “olhos abertos e descalço”: A: M0= 0,758, M1=0,727; B: M0=3,064, M1=1,952; “olhos fechados e calçado”: A: M0= 2,360, M1=2,998; B: M0=2,232, M1= 4,392; “olhos fechados e descalço”: A: M0= 1,347, M1=2,388; B: M0=1,652, M1= 1,016). O desvio padrão das deslocações anteroposteriores variou entre momentos, sendo tendencialmente maior em M1 e na condição “descalço e olhos abertos”(“olhos abertos e calçado”: A: M0= 0,201, M1=0,500; B: M0=0,252, M1=0,310; “olhos abertos e descalço”: A: M0= 0,118, M1=0,165; B: M0=0,282, M1=0,276; “olhos fechados e calçado”: A: M0= 0,308, M1=0,398; B: M0=0,274, M1= 0,471; “olhos fechados e descalço”: A: M0= 0,158 , M1=0,373; B: M0=0,230, M1= 0,172), o desvio padrão das deslocações médio-lateral seguem a mesma tendência (“olhos abertos e calçado”: A: M0= 0,370 , M1=0,473; B: M0=0,454, M1=0,517; “olhos abertos e descalço”: A: M0= 0,354, M1=0,236 ; B: M0=0,584, M1=0,381; “olhos fechados e calçado”: A: M0= 0,425, M1=0,463; B: M0=0,462, M1= 0,583; “olhos fechados e descalço”: A: M0= 0,475, M1=0,416; B: M0=0,389, M1= 0,342). A velocidade de oscilação na direcção antero – posterior variou entre momentos, sendo tendencialmente menor em M1, em ambos os participantes e em todas as condições de avaliação: “olhos abertos e calçado”: A: M0= 0,886 , M1=0,532; B: M0=2,507, M1=01,072; “olhos abertos e descalço”: A: M0= 2,562, M1=3,815 ; B: M0=4,367, M1=0,262; “olhos fechados e calçado”: A: M0= 2,689, M1=1,757; B: M0=2,821, M1= 0,769; “olhos fechados e descalço”: A: M0= 2,984, M1=2,525; B: M0=4,100, M1= 0,265), a velocidade de oscilação na direcção médio – lateral seguem a mesma tendência para as condições de “olhos abertos e calçado”: A: M0= 6,524 , M1=6,218; B: M0=0,467, M1=0,404; “olhos fechados e calçado”: A: M0= 6,387, M1=1,927; B: M0=0,351, M1= 0,505; mas a velocidade de oscilação aumenta para as condições de “olhos abertos e descalço”: A: M0= 3,108, M1=7,806 ; B: M0=1,150, M1=8,054; “olhos fechados e descalço”: A: M0= 3,444, M1=3,839; B: M0=1,434, M1= 7,891). Conclusão: Entre os dois momentos os indivíduos melhoraram a sua mobilidade, equilíbrio, participação e actividades, potencialmente devido à intervenção baseado no conceito de Bobath.

Activation timing of soleus and tibialis anterior muscles during sit-to-stand and stand to sit in post-stroke vs healthy subjects

O documento em anexo encontra-se na versão post-print (versão corrigida pelo editor).

Soleus activity in post-stroke subjects: movement sequence from standing to sitting

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