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https://hdl.handle.net/10216/166689| Author(s): | Marta Sofia Nicolau Gonçalves de Freitas |
| Title: | Neurobiomechanics Characterization of Postural Control in Chronic Stroke - A Linear and Non-linear Approach |
| Issue Date: | 2025-05-08 |
| Abstract: | Postural control reflects the dynamic balance between stability and adaptability, which is often compromised following a stroke. The Human Movement System theory highlights the need for advanced tools to capture the complexity of motor systems. However, non-linear analyses and culturally adapted instruments remain underutilised in clinical contexts. Main Objectives: To investigate non-linear methods for analysing motor variability in individuals' post-stroke, adapt and validate a culturally relevant clinical assessment tool, and characterise the complexity and adaptability of the feedforward phase of gait initiation using linear and non-linear approaches. Methods: Three studies were conducted. The first study consisted of a scoping review analysing non-linear measures applied to kinematic, kinetic, and electromyographic data in post-stroke populations across different motor tasks. The second, a cross-sectional study, involved the cross-cultural adaptation and validation of the Mini-BESTest for European Portuguese by evaluating its psychometric properties in 100 individuals with sensorimotor impairments. The third cross-sectional study analysed the feedforward phase of gait initiation in 17 individuals' post-stroke and 16 healthy controls, employing motion capture systems and force platforms to assess the dynamics of the CoP and joint angle variability using linear and non-linear measures. Results: The complexity of movement patterns was analysed in 14 studies, with entropy emerging as the most used non-linear measure across tasks such as reaching, arm tracking, elbow flexion, wrist and knee extension, and gait (Study I). The Mini-BESTest demonstrated excellent psychometric properties, confirming its suitability for clinical use in Portuguese-speaking contexts (Study II). Study III identified, post-stroke, greater CoP displacement, lower velocity, and reduced complexity in CoP dynamics, alongside increased displacement and amplitude of body segments (head, trunk, pelvis, and limbs) in all planes. Exacerbated rotational patterns in the transverse plane were also observed, reflecting reduced complexity in non-linear parameters and greater variation in linear measures. Conclusions: Postural control dysfunctions after stroke highlight the importance of non-linear approaches, which provide insights into the adaptability and complexity of motor control. The validated Mini-BESTest has proven to be an effective clinical assessment tool. These advancements underpin the development of more innovative and effective rehabilitation strategies, with significant potential to enhance stability and adaptability in post-stroke individuals. |
| Description: | O controlo postural reflete o equilíbrio dinâmico entre estabilidade e adaptabilidade, frequentemente comprometido após AVC. A teoria do Sistema de Movimento Humano enfatiza a necessidade de ferramentas avançadas para capturar a complexidade dos sistemas motores. Contudo, análises não lineares e instrumentos culturalmente adaptados ainda são pouco aplicados em contextos clínicos. Objetivos Principais: Investigar os métodos de análise não linear da variabilidade motora em indivíduos após AVC, adaptar e validar um instrumento de avaliação clínica culturalmente relevante, e caracterizar a complexidade e adaptabilidade da fase de feedforward do início da marcha, através de abordagens lineares e não lineares. Métodos: Foram realizados três estudos. O primeiro consistiu numa scoping review, na qual se analisaram as medidas não-lineares aplicadas a dados cinemáticos, cinéticos e eletromiográficos em populações pós-AVC, em diferentes tarefas motoras. O segundo estudo, de caráter transversal, envolveu a adaptação transcultural e a validação do Mini-BESTest para o Português Europeu, através da avaliação das propriedades psicométricas em 100 indivíduos com comprometimento sensoriomotor. O terceiro estudo transversal analisou a fase de feedfoward do início da marcha em 17 indivíduos após AVC e 16 controlos saudáveis, utilizando sistemas de captura de movimento e plataformas de força para avaliar a dinâmica do CoP e a variabilidade dos ângulos articulares, por meio de medidas lineares e não lineares. Resultados: A complexidade dos padrões de movimento foi analisada em 14 estudos, com a entropia sendo a medida não linear mais utilizada em tarefas como alcance, seguimento com o braço, flexão do cotovelo, extensão do punho e do joelho e marcha (estudo I). A Mini-BESTest demonstrou excelentes propriedades psicométricas, confirmando sua adequação para contextos clínicos em língua portuguesa (estudo II). O estudo III identificou, após o AVC, maior deslocamento, menor velocidade e menor complexidade na dinâmica do CoP, além de maior deslocamento e amplitude dos segmentos corporais (cabeça, tronco, pélvis e membros) em todos os planos, com padrões rotacionais exacerbados no plano transverso, refletindo redução da complexidade não linear e maior variação nas medidas lineares. Conclusões: As disfunções no controlo postural após AVC destacam a importância das abordagens não lineares, que fornecem insights sobre a adaptabilidade e complexidade do controlo motor. O Mini-BESTest, validado, confirma-se como uma ferramenta eficaz na avaliação clínica. Esses avanços fundamentam o desenvolvimento de estratégias de reabilitação mais inovadoras e eficazes, com potencial para melhorar significativamente a estabilidade e adaptabilidade em indivíduos pós-AVC. PALAVRAS-CHAVE: AVC; CONTROLO POSTURAL; AVALIAÇÃO; ANÁLISE NÃO LINEAR; INICIAÇÃO DA MARCHA; BIOMECÂNICA. |
| Subject: | Ciências da saúde Health sciences |
| Scientific areas: | Ciências médicas e da saúde::Ciências da saúde Medical and Health sciences::Health sciences |
| DOI: | 10.34626/68s7-s522 |
| TID identifier: | 101441290 |
| URI: | https://hdl.handle.net/10216/166689 |
| Document Type: | Tese |
| Rights: | openAccess |
| Appears in Collections: | FADEUP - Tese |
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| 723180.pdf | Neurobiomechanics Characterization of Postural Control in Chronic Stroke - A Linear and Nonlinear Approach | 5.37 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
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