Summary
Bu protokol, kronik inme kurtulanlarında görev koşullarının hareket stratejileri üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Ayrıca, bu protokol, nöromüsküler elektriksel stimülasyonun neden olduğu dirsek uzatma kısıtlamasının, engelli olmayan yetişkinlerde hedefe yönelik kol uzanması sırasında gövde tazminatına neden olup olmadığını incelemek için kullanılabilir.
Abstract
Gövde kompanzasyonu, kronik inme kurtulanlarında üst ekstremite (UE) motor açıklarının yerine geçmek için en yaygın hareket stratejisidir. Görev koşullarının gövde tazminatını ve kinematiklere ulaşan hedefe yönelik kolu nasıl etkilediğini inceleyen bir kanıt eksikliği vardır. Bu protokol, görev zorluğu ve karmaşıklık da dahil olmak üzere görev koşullarının kinematiklere ulaşan hedefe yönelik kol üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Protokolün test için iki engelli olmayan genç yetişkin ve hafif UE motor bozukluğu olan iki kronik inme kurtulanı işe alındı. Her katılımcı dört farklı görev koşuluyla (2 görev zorluğu [büyük ve küçük hedefler] X 2 görev karmaşıklığı [işaret etme ve toplama] ) hedefe yönelik kol erişimleri gerçekleştirdi. Görev amacı, işitsel bir işarete yanıt olarak sırasıyla bir kalem veya bir çift çubukla ev konumunun 20 cm önünde bulunan bir nesneye ulaşmak ve işaret etmek veya mümkün olan en kısa sürede almaktı. Katılımcılar görev başına on erişim koşulu gerçekleştirdi. Gövde ve kol kinematiklerini kaydetmek için 3 boyutlu hareket yakalama kamera sistemi kullanıldı. Temsili sonuçlar, görev karmaşıklığının bir işlevi olarak hareket süresinde, hareket sarsıntısında ve gövde telafisinde önemli bir artış olduğunu, ancak tüm katılımcılarda görev zorluğu olmadığını göstermiştir. Kronik inmeden kurtulanlar, engelli olmayan yetişkinlere göre önemli ölçüde daha yavaş, daha sarsıntılı ve geri bildirime bağımlı kol uzanması ve önemli ölçüde daha telafi edici gövde hareketleri gösterdi. Temsili sonuçlarımız, bu protokolün hafif UE motor bozukluğu olan kronik inme kurtulanlarında görev koşullarının motor kontrol stratejileri üzerindeki etkisini araştırmak için kullanılabileceğini desteklemez.
Introduction
Gövde hareketi, inme sonrası üst ekstremite (UE) motor eksikliği olan bireylerde dirsek ve omuzdaki sınırlı serbestlik derecelerini telafi etmek için en yaygın stratejidir1,2. Önceki çalışmalar, inme sonrası bireylerin farklı motor görev ortamlarında farklı hareket stratejileri kullanarak3,4,5. Dinamik sistemler motor kontrol teorisi, hareketlerin görev koşulları ve çevre gibi iç bireysel faktörlerden ve dış faktörlerden ortaya çıktığını açıklar6. Ayrıca, Fitt yasası, daha yavaş hızlarla daha zor görevleri yerine getirme eğilimi ile görev zorluğu ve hareket hızı arasındaki ilişkiyi açıklar7. Hedefe yönelik kolların görevlere ulaşması açısından Gentilucci, insanların daha büyük bir nesneye kıyasla daha küçük bir nesneye ulaştıklarında ve kavradıklarında ulaşma hareketlerini yavaşladıklarını bildirdi8. Bununla birlikte, kronik inme kurtulanlarında görev karmaşıklığının hedefe yönelik kolun kinematik ve telafi edici hareket stratejilerine ulaşması üzerindeki etkisi iyi anlaşılamamıştır. Kronik inme kurtulanlarında işaret etme ve kavrama görevlerini inceleyen önceki bir çalışma, iki farklı görev arasındaki kinematik değişkenlerdeki farklılıkların, Fugl-Meyer Üst Ekstremite Puanı9ile ölçülen UE motor bozukluğundaki farklılıkları açıkladığı gösterilmiştir. Bununla birlikte, bu çalışma hareket stratejilerinin işaret etme ve kavrama görevleri arasındaki kinematik değişkenler açısından nasıl farklı olduğunu doğrudan karşılaştırmadı. Bireysel motor bozukluğu düzeyi göz önünde bulundurularak görev koşullarının telafi edici hareket stratejileri üzerindeki etkisinin daha iyi anlaşılması, telafi edici hareketleri en aza indirmek ve motor bozukluğunun geri tedavisini en üst düzeye çıkarmak için etkili tedavi seansları tasarlamak için çok önemlidir. Bu nedenle, görev koşullarının, özellikle görev karmaşıklığının, inme sonrası motor bozukluğu olan bireylerde hareket stratejilerini nasıl etkilediğini araştırmak zorunludur. Önerilen bu çalışma protokolü, görev koşullarının engelli olmayan yetişkinlerde ve felçten kurtulanlarda kinematiklere ulaşan hedefe yönelik kol üzerindeki etkisini araştıracaktır. Bu protokolün amaçları iki katıdır: 1) görev karmaşıklığının kronik inme kurtulanlarında kinematiklere ulaşan gövde tazminatını ve hedefe yönelik kolu etkileyip etkilemediğini araştırmak; 2) Bu protokolün, engelli olmayan yetişkinler ve kronik inme kurtulanları arasında hedefe yönelik kol uzanma kinematiğine farklılaşıp farklılaşamayacağına karar vermek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
SUNY Upstate Tıp Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) bu protokolü onayladı.
1. Katılımcı taraması
- Helsinki Bildirgesi'nin IRB onayı ile tüm araştırma yöntemlerini gerçekleştirin.
- Üst ekstremite motor görev performansını engelleyen nörolojik veya kas-iskelet sistemi sorunları olmayan engelli olmayan yetişkinleri işe alın.
- İnme başlangıcı çalışmaya katılmadan en az altı ay önce olan ve fugl-Meyer'in 66 üzerinden 19 ila 60 üst ekstremite puanının değerlendirilmesi ile belirtilen hafif-orta üst ekstremite motor bozukluğu olan ve hemiparetik bilek ve parmakları gönüllü olarak en az 10 derece uzatabilen kronik inme kurtulanlarını işe alın.
- Potansiyel katılımcıları veri toplama oturumuna katılacak şekilde zamanlayın.
- Deneysel prosedürler başlatmadan önce tüm araştırma katılımcılarından yazılı bilgilendirilmiş onay alın.
- Demografileri, önceki kol yaralanması geçmişi, el hakimiyeti ve belirli ince el motoru beceri görevlerine duyulan güven ile ilgili anketleri kullanarak tüm katılımcıları çalışmaya katılım uygunluğu açısından tarayın.
2. Üst Ekstremite Motor Sonuç Önlemleri
- Perdue Pegboard Testini standart prosedür10ile gerçekleştirin.
- 11,12standart prosedürünü kullanarak Üst EkstremiteMotorunun (FMA-UE) Fugl-Meyer Değerlendirmesini gerçekleştirin.
3. Psikososyal ve bilişsel-davranışçı değerlendirmeler
- Katılımcıların çevrimiçi anket platformunu kullanarak aşağıdaki anketleri doldurmalarını sağla: Edinburg Handedness Inventory; çubukların kullanımıyla ilgili önceki deneyim için bir anket.; ve çubukların kullanımı için kendi kendine etkinlik anketi.
4. Hedefe Yönelik Kol Erişim Görevlerinin Hazırlanması
- Hareket yakalama kamera sistemini kinematik kayıt için hazırlayın.
- Hareket yakalama iş istasyonu yazılımını kullanarak hareket yakalama kamerasını kalibre edin.
- Hareket yakalama iş istasyonu yazılımını kullanarak dünya koordinatının kaynağını ayarlayın.
- Tüm işaret üçlüsüleri hareket yakalama kameralarının görüş alanındaki bir tabloya yerleştirin ve tüm işaret üçlüsünün görüş alanı içinde olup olmadığını kontrol edin.
- İskelet modelini oluşturmak için hareket yakalama veri toplama yazılımını hazırlayın.
- İşaretleyici kümelerini hareket yakalama iş istasyonu yazılımından hareket yakalama veri toplama yazılımına aktarın.
- Sanal sensörleri (işaret üçlüsü) etkinleştirin.
- Dünya eksenlerini ayarlayın.
- İskelet modelinin gövde parçalarına sanal sensörler atayın.
- Görev koşullarına ulaşan hedefe yönelik kol kurun.
- Hareket yakalama kameraları görüş alanının ortasına bir tablo yerleştirin.
- Lamine hedefe yönelik kolu, belirlenen alana ulaşan şablon kağıdı masaya koyun.
- Masaya bir çift çubuk hazırlayın.
- İşitsel işaret ses dosyasını oynatmaya hazırlanın.
- Görev yönerge komut dosyalarını hazırlayın.
- Hareket yakalama sistemini test derek uygun şekilde çalıştığından emin olun.
- Katılımcıyı ayarlayın.
- Yansıtıcı işaretleyici triadlarını katılımcının kollarının, ellerinin ve gövdesinin derisine takın. İşaretçi üçlü konumları için aşağıdaki açıklamayı kullanın:
Gövde için bir işaret üçlüsü: kürek kemiğinin medial sınırları arasında
Her üst kol için bir işaret triad: üst kolun yanal yüzeyinin ortasında
Her bir kol için bir işaret üçlüsü: kolun dorsal yüzeyinin ortasında
Her el için bir işaret üçlüsü: 3rd metakarpal kemiğin dorsal yüzeyinin ortasında - İşaretçi üçlüsü ile bir çubuk hazırlayın.
- Hareket yakalama kameralarının görüş alanının ortasında bulunan bir tabloya işaret üçlüsü yerleştirin.
- Hareket yakalama veri toplama yazılımını kullanarak aşağıdaki yer işaretlerini içeren bir üst ekstremite eklemleri ve gövde iskeleti modeli kullanarak katılımcının vücut segmentlerini dijitalleştirin:
Üst gövde: C7 ve T1 omurları arasında bir nokta
Alt gövde: T12 ve L1 omurları arasında bir nokta
Omuz (glenohumeral eklem), humerus başının merkezinden iki nokta equidistance
Dirsek: Medial ve lateral dirsekte eklem merkezinden eşitlikçi iki nokta
Bilek: Medial ve lateral bilekte eklem merkezinden eşitlikçi iki nokta
El: her elin üçüncü falanksının ucu - Hareket yakalama veri toplama yazılımını kullanarak çubuk ucunu bir işaret üçlüsüyle dijitalleştirin.
- Hareket yakalama veri toplama yazılımını kullanarak masada bulunan işaretçi üçlüsüni kullanarak ev konumunu ve hedef konumu dijitalleştirin.
- Yansıtıcı işaretleyici triadlarını katılımcının kollarının, ellerinin ve gövdesinin derisine takın. İşaretçi üçlü konumları için aşağıdaki açıklamayı kullanın:
5. Hedefe Yönelik Kol Erişim Görevlerinin Performansı
- Katılımcıyı oturma pozisyonuna getirin.
- Katılımcıdan gövde hareketi olmadan öne doğru uzanmasını isteyin, ardından hedefi katılımcının maksimum kolunun mesafeye ulaşma mesafesinin yaklaşık% 80'ine yerleştirmek için tabloyu bulun.
- Katılımcıya her görev performansının başında dik gövde duruşunu korumasını söyleyin. Görev performansı sırasında gövde hareketlerinde kısıtlama olmayacaktır.
- Yemek çubuklarını kullanmanın yolunu standartlaştırmak için katılımcıya youtube videosu (https://youtu.be/2Bns2m5Bg4M) kullanarak yemek çubuklarının nasıl kullanılacağını öğretin.
- Görev koşulu 1 - Büyük bir hedefe ulaşma ve işaret etme.
- Katılımcıya baskın el (engelli olmayan yetişkinler) veya paretik el (strok katılımcıları) ile bir çubuk tutmasını söyleyin. Katılımcı, ev pozisyonunun ortasına dokunan bir çubuk ucunu yerleştirilecektir. Katılımcıya başlangıçta dik gövde duruşunu korumasını söyleyin.
- Görev koşulu şablon kağıdını tablodaki belirtilen alana sabitleyin. Şablon kağıdı, her karenin merkezinde bir haç olan iki kare içerir: biri ev konumu için, diğeri hedef alan için. Bu görev için hedef kare boyutu 1 x 1 cm2 'dir. Hedef konum, ev pozisyonunun 20 önünde yer alıyor.
- Görev yönergelerini açıklayın.
- Aşağıdakileri belirtmek: "Bu görevin amacı, yemek çubuğunun ucuyla hedef alana mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde ulaşmak ve dokunmaktır. Sağ (veya sol) [performans elini göster] ile bir çubuk tutacaksınız. Yemek çubuğunun ucunu ev konumuna yerleştirin [ev konumunu belirtin]. Bir 'GO' sinyali duyduğunuzda, çubuk ucuyla hedefe mümkün olan en kısa sürede ulaşın ve dokunun [hedefi belirtin]. Mümkün olduğunca hedefin merkezine dokunmaya çalışın. Hedefe dokunmak için üç saniyeniz olacak. 'GO' sinyalinden 3 saniye sonra size bir 'DUR' sinyali vereceğim. Hedefe 3 saniye içinde dokunmadıysanız, yemek çubuğunun ucunu ev konumuna getirin ve bir sonraki denemeyi bekleyin. Denemeler arasında 10 saniyelik bir ara ile on deneme yapacaksınız. Herhangi bir sorunuz var mı? [Katılımcının tüm sorularını ele alın, ardından tanıma denemesine geçin] Pratik olarak üç denemeniz olacak. [Deneme denemeleri sonrasında, gerçek denemelere devam edin] Şimdi, gerçek denemeler yapacağız. Olabildiğinler kadar hızlı bir şekilde ulaşmaya ve dokunmaya çalışın."
- Katılımcıyı ipucuna alıştırmak için işitsel işaret sinyali ses dosyasını bir bilgisayarla çalın.
- Üç tanıma denemesi gerçekleştirin.
- Katılımcıya görev performansına hazır olmasını söyleyin. Katılımcının görev performansı yordamını tam olarak anladığından emin olun.
- Hareket yakalama veri toplama yazılımıyla hareket yakalama kaydını başlatın.
- İşitsel işaret ses dosyasını bir bilgisayarla yürütesiniz.
- 10 deneme gerçekleştirin.
- Hareket yakalama kaydını durdurun.
- 2 dakika ara verin.
- Görev koşulu 2 - Küçük bir hedefe ulaşma ve işaret etme.
- Katılımcıya baskın el (engelli olmayan yetişkinler) veya paretik el (strok katılımcıları) ile bir çubuk tutmasını söyleyin. Katılımcı, ev pozisyonunun ortasına dokunan bir çubuk ucunu yerleştirilecektir. Katılımcıdan başlangıçta dik gövde duruşunu korumasını isteyin.
- Görev koşulu şablon kağıdını tablodaki belirtilen alana sabitleyin. Bu görev için hedef kare boyutu 0,3 X 0,3 cm2 'dir. Hedef konum, ev pozisyonunun 20 önünde yer alıyor.
- Görev yönergesini açıklayın.
- Aşağıdakileri belirtmek: "Bu görevin amacı önceki görevle aynıdır: çubuk ucuyla hedefe olabildiğince hızlı ve doğru bir şekilde ulaşın ve dokunun. Daha küçük bir hedef kullanacağız [hedefi belirtin]. Yönerge önceki görevle aynıdır. Bir 'GO' sinyali duyduğunuzda, çubuk ucuyla hedefe mümkün olan en kısa sürede ulaşın ve dokunun [hedefi belirtin]. Mümkün olduğunca hedefin merkezine dokunmaya çalışın. Herhangi bir sorunuz var mı? [Katılımcının tüm sorularını ele alın, ardından tanıma denemesine geçin] Pratik olarak üç denemeniz olacak. [Alışma denemeleri sonrasında, gerçek denemelere geçin] Şimdi, gerçek denemeler yapacağız. Olabildiğinler kadar hızlı bir şekilde ulaşmaya ve dokunmaya çalışın."
- Katılımcıyı ipucuna alıştırmak için işitsel işaret sinyali ses dosyasını bir bilgisayarla çalın.
- Üç tanıma denemesi gerçekleştirin.
- Katılımcıya görev performansına hazır olmasını söyleyin. Katılımcının görev performansı yordamını tam olarak anladığından emin olun.
- Hareket yakalama veri toplama yazılımıyla hareket yakalama kaydını başlatın.
- İşitsel işaret ses dosyasını bir bilgisayarla yürütesiniz.
- 10 deneme gerçekleştirin.
- Hareket yakalama kaydını durdurun.
- 2 dakika ara verin.
- Görev koşulu 3 - Büyük bir hedef nesneye ulaşma ve alma.
- Katılımcıya baskın el (engelli olmayan yetişkinler) veya paretik el (strok katılımcıları) ile bir çift çubuk tutmasını söyleyin. Katılımcı, dokunan çubukların uçlarını ev pozisyonunun ortasına yerleştirilecektir. Katılımcıdan başlangıçta dik gövde duruşunu korumasını isteyin.
- Görev koşulu şablon kağıdını tablodaki belirtilen alana sabitleyin. Bu görev için hedef nesne, kenarda 1 cm uzunluğunda plastik bir küptür. Hedef nesne, ev konumunun 20 önünde bulunur.
- Hedef nesneyi hedef alana yerleştirin.
- Görev yönergelerini açıklayın.
- Aşağıdakileri belirtin: "Bu görevin amacı, bir plastik küpü [küpü belirtmek] mümkün olduğunca çabuk, düşmeden yaklaşık bir inç yüksekliğinde bir çubukla almaktır. Sağ (veya sol) [performans elini gösteren] bir çift çubuk tutacaksınız. Yemek çubuklarının uçlarını ev konumuna yerleştirin [ev konumunu belirtin]. Bir 'GO' sinyali duyduğunuzda, küpü [hedefi belirtin] yemek çubuklarıyla mümkün olduğunca çabuk, yaklaşık bir inç yüksekliğinde uzatın ve alın. Hedefi almak için üç saniyeniz olacak. 'GO' sinyalinden 3 saniye sonra size bir 'DUR' sinyali vereceğim. Hedefi 3 saniye içinde almadıysanız, yemek çubuklarının ipuçlarını ev konumuna getirin ve bir sonraki denemeyi bekleyin. Denemeler arasında 10 saniyelik bir ara ile on deneme yapacaksınız. Herhangi bir sorunuz var mı? [Katılımcının tüm sorularını ele alın, ardından tanıma denemesine geçin] Pratik olarak üç denemeniz olacak. [Alışma denemeleri sonrasında, gerçek denemelere geçin] Şimdi, gerçek denemeler yapacağız. Olabildiğinler kadar hızlı bir şekilde ulaşmaya ve almaya çalışın."
- Katılımcıyı ipucuna alıştırmak için işitsel işaret sinyali ses dosyasını bir bilgisayarla çalın.
- Üç tanıma denemesi gerçekleştirin.
- Katılımcıya görev performansına hazır olmasını söyleyin. Katılımcının görev performansı yordamını tam olarak anladığından emin olun.
- Hareket yakalama veri toplama yazılımıyla hareket yakalama kaydını başlatın.
- İşitsel işaret ses dosyasını bir bilgisayarla yürütesiniz.
- 10 deneme gerçekleştirin.
- Hareket yakalama kaydını durdurun.
- 2 dakika ara verin.
- Görev koşulu 4 - Küçük bir hedef nesneye ulaşma ve alma.
- Katılımcıya baskın el (engelli olmayan yetişkinler) veya paretik el (strok katılımcıları) ile bir çift çubuk tutmasını söyleyin. Katılımcı, dokunan çubukların uçlarını ev pozisyonunun ortasına yerleştirilecektir. Katılımcıdan başlangıçta dik gövde duruşunu korumasını isteyin.
- Görev koşulu şablon kağıdını tablodaki belirtilen alana sabitleyin. Bu görev için hedef nesne, kenarda 0,3 cm uzunluğunda plastik bir küptür. Hedef nesne, ev konumunun 20 önünde bulunur.
- Hedef nesneyi hedef alana yerleştirin.
- Görev yönergelerini açıklayın.
- Aşağıdakileri belirtme: "Bu görevin amacı önceki görevle aynıdır: bir çift çubukla plastik bir küpü olabildiğindiğiniz kadar hızlı bir şekilde erişin ve alın. Daha küçük bir plastik küp kullanacağız [hedefi belirtin]. Yönerge önceki görevle aynıdır. Bir 'GO' sinyali duyduğunuzda, küpü mümkün olduğunca çabuk çubuklarla [hedefi belirtin] alın ve alın. Herhangi bir sorunuz var mı? [Katılımcının tüm sorularını ele alın, ardından tanıma denemesine geçin] Pratik olarak üç denemeniz olacak. [Alışma denemeleri sonrasında, gerçek denemelere geçin] Şimdi, gerçek denemeler yapacağız. Olabildiğinler kadar hızlı bir şekilde ulaşmaya ve dokunmaya çalışın."
- Katılımcıyı ipucuna alıştırmak için işitsel işaret sinyali ses dosyasını bir bilgisayarla çalın.
- Üç tanıma denemesi gerçekleştirin.
- Katılımcıdan görev performansına hazır olmasını isteyin. Katılımcının görev performansı yordamını tam olarak anladığından emin olun.
- Hareket yakalama veri toplama yazılımıyla hareket yakalama kaydını başlatın.
- İşitsel işaret ses dosyasını bir bilgisayarla yürütesiniz.
- Gerçek 10 denemeyi gerçekleştirin.
- Hareket yakalama kaydını durdurun.
- 2 dakika ara verin.
- Çevrimiçi anket platformunu kullanarak çubukların kullanımı için İç motivasyon envanterini (IMI) gerçekleştirin.
6. Kinematik veri analizi
- Hareket yakalama veri toplama yazılımından aşağıdaki yer işaretlerinin verilerini dışa aktarın. x,y ve z eksenlerindeki konum verilerini her görev koşulu için bir metin dosyası olarak dışa aktarma.
Yemek çubuğunun ucu
Masadaki ev pozisyonu
Masadaki hedef konum
Eller
Dirsek eklemleri
Omuz eklemleri (glenohumeral eklemler)
Bagaj (C7'de) - Kinematik verileri önceden işle.
- Kinematik verileri işlemek için özel programlama komut dosyası kullanın.
- 3 Hz kesmeli 3rd sipariş Butterworth düşük geçiş filtresi kullanarak ham konum verilerini filtreleyin ve pürüzsüzleştirin.
- Performans elinin x, y ve z yönlü konumunun sonucunu hesaplayın.
- Hedefe yönelik her kol erişiminin hareket başlangıcını ve uzaklığını belirleyin.
- Ulaşan hareketin başlangıcını ve ofsetini belirlemek için, performans elinin 3 boyutlu konumunun sonucundaki teğetsel hızı (konum verilerinin ilk türevi) kullanın.
- Hareket başlangıcını, teğetsel hızın 0,01 m/sn'nin üzerinde olduğu erişimin ilk karesi olarak tanımlayın.
- Hareket uzaklığını, teğetsel hızın 0,01 m/sn'nin üzerinde olduğu erişimin son karesi olarak tanımlayın.
- Başlangıç ve ofsetin doğru etiketli olduğundan emin olmak için tek tek ulaşan hareket başlangıcını inceleyin ve görsel olarak dengeyi sağlayın.
- Tepe hızını belirleyin. Tepe hızı, denemenin 0,2 m/s'lik genliği aşan maksimum teğetsel hız genliği olarak tanımlanır ve 2 tepe arasındaki zaman aralığı en az 2 saniye13olmalıdır.
- Hareketlere ulaşmanın kinematik değişkenlerini hesaplayın.
- Taşıma süresini (MD) hesaplayın. Hareket başlangıcı ile ofset13arasındaki zaman farkını hesaplayın.
- En yüksek hızı (BD) hesaplayın. Erişimlerin her biri sırasında en yüksek hızı hesaplayın.
- En yüksek hıza mutlak ve göreli süreyi hesaplayın (hareket süresinin TTPV ve TTPV %'si) 13.
- Hareket başlangıcı ile tepe hızı (mutlak TTPV) arasındaki zaman farkını hesaplayın.
- Hareket süresine göre TTPV yüzdesini hesaplayın (göreli TTPV).
- Günlük boyutsuz hesapla.
- Üçüncü türevi, performans gösteren elin 3 boyutlu konumunun sonucundan hesaplayın, ardından harekete ulaşan her kolun kütük boyutsuz sarsıntısını hesaplayın.
- Hedefe yönlendirilen kol hareketi9,14'e ulaşırken gövde deplasmanını hesaplayın.
- Gövde ötelemesini hesaplayın.
- Gövde işaretinin hareket başlangıcı ve ofset arasındaki mesafe farkını hesaplayın. Aşağıdaki denklemi kullanın.
Burada X, Y ve Z sırasıyla x, y ve z eksenindeki gövde dönüm noktası konumlarıdır; 1, ulaşan hareketin başlangıcındaki zaman dilimidir; k, ulaşan hareket uzaklığındaki zaman dilimidir.
- Gövde işaretinin hareket başlangıcı ve ofset arasındaki mesafe farkını hesaplayın. Aşağıdaki denklemi kullanın.
- Omuz yörünge uzunluğunu hesaplayın.
- Omuz simgesinin kol arasındaki hareket başlangıcı ve ofset arasındaki hareket mesafesini hesaplayın. Omuz simgesi, üst ekstremite iskelet modeli kullanılarak hareket yakalama veri toplama yazılımından dijitalleştirilmiş sanal bir dönüm noktasıdır. Omuz yörünge uzunluğu hesaplaması için aşağıdaki denklemi kullanın.
Burada X, Y ve Z sırasıyla x, y ve z ekseninde omuz dönüm noktasının konumlarıdır; t zaman dilimidir; t=1, ulaşan hareket başlangıcındaki zaman dilimidir; t=k, ulaşan hareket uzaklığındaki zaman dilimidir
- Omuz simgesinin kol arasındaki hareket başlangıcı ve ofset arasındaki hareket mesafesini hesaplayın. Omuz simgesi, üst ekstremite iskelet modeli kullanılarak hareket yakalama veri toplama yazılımından dijitalleştirilmiş sanal bir dönüm noktasıdır. Omuz yörünge uzunluğu hesaplaması için aşağıdaki denklemi kullanın.
- Gövde ötelemesini hesaplayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu sonuçlar, iki engelli olmayan genç yetişkinin ve hafif motor bozukluğu olan iki kronik inme kurtulanının ön verileridir (Bu iki katılımcının Fugl-Meyer Puanları 66 üzerinden 60'ın üzerindeydi). Engelli olmayan katılımcılar sağ elini kullanarak görevleri yerine getirmişler. İnme katılımcıları da inmeden önce sağ elini kullanıyorlardı ve her ikisinin de sağ hemiparezi vardı. Onlar da görevi sağ elleriyle yerine getirmişler. Popülasyonlar arasındaki ve hedef koşullar arasındaki bu kinematik değişkenler Wilcoxon imzalı derece testi kullanılarak karşılaştırıldı.
Omuz yörünge uzunluğu, hedefe yönelik kol uzanmaları sırasında gövde telafisinin daha hassas bir ölçüsüdür (Şekil 1). Gövde deplasmanı ve omuz yörünge uzunluğu, hedefe yönelik kol uzanmaları sırasında hangi değişkenin gövde telafisini temsil etmek için daha uygun olacağını belirlemek için karşılaştırıldı. Dört görev koşulunda da engelli olmayan yetişkinler ile kronik inmeden kurtulanlar arasında gövde yer değiştirmede anlamlı bir fark yoktu. Bununla birlikte, kronik inme kurtulanları için, görevlere ulaşmak ve almak için engelli olmayan yetişkinlere göre önemli ölçüde daha fazla omuz yörünge uzunluğu vardı.
Kronik inme kurtulanları, farklı görev koşullarında engelli olmayan genç yetişkinlerden farklı kinematik özelliklere sahipti (Şekil 2). Kronik inmeden kurtulanlar önemli ölçüde daha yavaş (Şekil 2A ve B), daha geri bildirime bağımlı ( Şekil2C) ve jerkier (Şekil 2D) hedefe yönelik kol, engelli olmayan yetişkinlere kıyasla dört farklı görev koşuluna ulaştı. Ayrıca, kronik inme kurtulanları, hedefe yönelik kol erişimleri sırasında engelli olmayan yetişkinlere göre önemli ölçüde daha fazla gövde telafisi göstermiştir (Şekil 2E).
Görev karmaşıklığı, hedefe yönlendirilmiş kolun kinematik değişkenlerini etkileyerek harekete ulaştı(Şekil 2 ve 3). Hem engelli olmayan yetişkinler hem de kronik inmeden kurtulanlar, basit işaret etme görevinden daha fazla el becerisi gerektiren daha karmaşık görev için daha yavaş, geri bildirime bağımlı ve daha sarsıntılı hedefe yönelik kol uzanır gösterdi (Şekil 2). İşaret görevleri için iki popülasyon arasında omuz yörünge uzunluğunda bir fark yoktur, inme kurtulanları ise toplama görevleri için engelli olmayan genç yetişkinlere göre önemli ölçüde daha fazla omuz yörünge uzunluğu göstermiştir (Şekil 2). Ayrıca, motor performansı simper görevine kıyasla daha karmaşık görev için denemelerde daha fazla değişkenliğe sahipti (Şekil 3).
Şekil 1. Hedefe yönelik kol uzanması sırasında iki farklı kinematik gövde telafisi ölçüsünün karşılaştırılması. Yeşil keman arazileri Omuz Yörünge Uzunluğunu, kırmızı keman arazileri ise Gövde Yer Değiştirme'yi gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2. Engelli olmayan yetişkinler ve kronik inme kurtulanları arasında farklı görev koşullarında kinematiklere ulaşan hedefe yönelik kolun karşılaştırılması. (A) Hareket süresi. Kırmızı boxplots kronik inme katılımcılarının verileridir ve mavi boxplots engelli olmayan yetişkinlerin verileridir. (B) Tepe hızı genliği. (C) Tepe hızına göre göreli süre. Bu değişken, hareket süresinin yüzdesi olarak hızın en yüksek olduğu zamandır. (D) Boyutsuz günlüğe kaydet. Bu değişken hareketin pürüzsüzlüğünü gösterir. Bu değişkende daha yüksek bir negatif değer, daha sarsıntılı bir hareket anlamına gelir. (E) Omuz yörünge uzunluğu. Bu değişken, hedefe yönelik kol tüm x, y ve z-yönlerinde ulaştığında gövde telafisi miktarını gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3. Kinematiklere ulaşan hedefe yönelik kolun görselleştirilmesi. (A) Hedefe yönelik kol, büyük bir hedefle erişim ve nokta görevi performansına ulaşır. (B) Hedefe yönelik kol, büyük bir nesneyle erişim ve teslim alma görevi performansına ulaşır. Bir çubuk yer işaretlerinin omuz, dirsek, el ve ucunun konumları, görev durumu için denemelere ulaşan on kolun tümü için renkli noktalarla görselleştirilir. Bu yer işaretlerinin, kolun ve elin hareket başlangıcındaki ve uzaklığındaki konumları sırasıyla mor ve turuncu renklerle vurgulanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
İlk sonuçlar, bu protokolün hem engelli olmayan yetişkinlerde hem de kronik inme kurtulanlarında görev karmaşıklığının gövde tazminatı ve hedefe yönelik kolun kinematiklere ulaşması üzerindeki etkisini araştırmak için uygun olabileceğini desteklememektedir.
Bu temsili sonuçlar, bu protokolün engelli olmayan yetişkinler ve kronik inme kurtulanları arasındaki hedefe yönelik kol erişimlerindeki kinematik farklılıkları belirlemek için uygun olabileceğini de desteklememektedir. Bu bulgular, kronik inme kurtulanlarının hedefe yönelik kol erişimini, engelli olmayan kontrollere kıyasla daha yavaş, daha sarsıntılı ve daha geri bildirime dayalı hareketler olarak karakterize eden önceki çalışmalarlatutarlıdır 9,13,14.
Bu ön çalışmada, bir çift çubuk kullanılarak ince bir el motoru görevi kullanılmıştır. Bir çift çubuk kullanarak küçük bir nesneyi almak, yüksek düzeyde el becerisi gerektirir15,16. Bu görev, ince el motoru görevlerinin performansı sırasında beyin fonksiyonlarını araştırmak için önceki çalışmalarda kullanılmıştır15,16,17. Ayrıca, bir çift çubuk kullanarak nesne toplama görevi, nörolojik popülasyonlarda ince el motoru becerilerini geliştirmek için bir müdahale olarak da kullanılabilir18,19,20. Bu ön sonuçlar, hafif üst ekstremite motor bozukluğu olan inme sonrası bireylerin bir çift çubuk kullanarak nesne toplama görevini gerçekleştirebileceğini destekler.
Bu temsili sonuçlar, görev karmaşıklığının hem engelli olmayan yetişkinlerde hem de inme sonrası bireylerde hareket stratejileri üzerindeki etkisini araştırmak için bu protokolün kullanımını desteklememektedir. Kronik inmeden kurtulanların daha karmaşık bir motor görev için daha fazla gövde tazminatı kullanacağına dair bir hipotez, iki engelli olmayan yetişkin ve iki kronik inme kurtulanı ile test edilmiştir. Ön veri analizi, motor görev performansının ulaşan kısmını (elin taşınması) inceledi. Bu sonuçlar, insanların farklı görevler için hareket stratejilerine ulaşan farklı hedefe yönelik kol kullanmalarını destekler. Özellikle, hem engelli olmayan bireyler hem de kronik inmeden kurtulanlar, farklı görev hedefleri olduğunda hareketi farklı şekilde planlamaz. Ulaşma ve işaret etme görevi için, son hedef bir çubuk ucuyla hedefe dokunmaktır. Öte yandan, nesne alma görevi bitiş hedefi, nesneyi doğru bir şekilde almak için çubukları işlemektir. Bu nedenle, nesne alma görevi çubuk ucunun daha doğru bir uç noktasını gerektirir. Uç nokta konumu doğruluğuna yönelik artan talepler, katılımcının uç nokta efektörunu daha hassas bir şekilde kontrol etmek için daha yavaş hareket etmesine neden oldu. Bu nedenle, katılımcıların işaret etme görevine kıyasla nesne alma görevi için hedefe yönelik kol uzanmalarının geri bildirime dayalı kontrolüne daha fazla güvendiği teorileştirilmiştir. Ayrıca, nesne teslim alma görevi için işaret etme görevinden daha fazla gövde telafisi kullanmak, üst ekstremitenin serbestlik derecelerini azaltarak uç nokta efektör kontrol doğruluğunu iyileştirmek için bir motor kontrol stratejisi olabilir. 1 Kompanze gövde hareketlerinin çalıştır edilmesi, omuz ve dirsek eklemlerinin daha karmaşık serbestlik derecelerini kontrol etme gerekliliğini azaltır. Başka bir deyişle, daha karmaşık motor görevlerin yerine getirilmesi sırasında artan gövde telafisi, görev hedefine ulaşılm olasılığını artıracaktır.
Bu ilk sonuçlar, omuz yörünge uzunluğunun kronik inme kurtulanlarında hedefe yönelik kol uzanması sırasında gövde telafisinin daha hassas bir ölçüsü olduğunu destekler. Gövde deplasmanı mevcut literatürde en yaygın kinematik değişken olmasına rağmen, hedefe yönelik kol9,14'e ulaştığında gövde telafisini temsil etmede önemli bir sınırlamaya sahiptir. Gövde deplasmanı gövde fleksiyonunu yakalarken, kol uzanması sırasında gövde telafisi gövde fleksiyonu, dönme ve yanal bükülme kombinasyonu ile gerçekleştirilebilir. Bu ilk sonuçlar, engelli olmayan yetişkinler ve kronik inme kurtulanları arasındaki omuz yörünge uzunluğunda gövde yer değiştirme ölçüsüne kıyasla daha fazla kontrast olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, bu protokol, omuz dönüm noktasının (köprücük kemiğinin yanal ucu) kol arasındaki hareket başlangıcı ve ofset arasındaki seyahat mesafesi olan omuz yörünge uzunluğunun, hedefe yönlendirilen kol performansa ulaşma sırasında telafi edici gövde hareketini karakterize ettiği bildirilmektedir. Bu yeni gövde tazminat ölçüsünün özelliklerini belirlemek için daha büyük örneklem boyutuna sahip gelecekteki çalışmalar yapılmalıdır.
Temsili sonuçlarımız bu protokolün yardımcı programını desteklemesine rağmen, araştırmacılar kronik inme kurtulanlarında görev koşulları ve kola ulaşma hareketi kinematik arasındaki ilişkiyi araştırmak için bu protokolü kullanma konusunda dikkatli olmalıdır. Çubukları kullanarak nesne toplama görevi, orta ila şiddetli üst ekstremite motor bozukluğu olan kronik inme kurtulanları için uygun olmayacaktır, çünkü el ince motor bozukluğunun daha fazla şiddetine sahip bireyler bu görevi yerine getirmekte çok fazla zorluk çekebilirler. Özellikle, bu çalışmada kullanılan daha küçük nesne, kenarda 3 mm'lik plastik bir küptü. Bu küçük nesneyi almak, parmaklarıyla bile ciddi el motoru bozukluğu olanlar için çok zor olabilir. Alternatif olarak, bu protokol daha ağır el motoru bozukluğu olan inme sonrası bireylerle yapılan bir araştırma çalışması için kullanılacaksa, nesne alma görevini yerine getirmek için çubuk yerine bir cımbız kullanmanızı öneririz. Cımbız kullanan nesne alma görevi önceki çalışmalarda kullanılmıştır. 18,19 Cımbız motoru görevi, çubuk motoru görevi için benzer düzeyde el becerisi gerektirir, ancak çubuk görevinden daha kolaydır ve şiddetli üst ekstremite motor bozukluğu olan inme sonrası bireyler için daha uygun olacaktır. 18
Çubuklar kullanılarak nesne toplama görevinde artan gövde telafisi, yeni bir görev için bir motor kontrol stratejisinin bazı serbestlik derecelerini dondurduğu ve bu ön çalışmaya katılanların hepsinin çubukların kullanımı hakkında hiçbir veya az deneyime sahip olmadığı göz önüne alındığında, katılımcılara görevin yeniliğinden etkilenebilir21. Gövde hareketlerinin kullanımı, omuz ve dirsek eklemlerindeki düşük serbestlik dereceleriyle ilişkilidir. Bu nedenle, nesne alma görevi sırasında telafi edici gövde hareketi, özgürlük derecelerini azaltmak ve görev hedefini gerçekleştirmek için ulaşan hareketi daha kontrol edilebilir hale getirmek için kullanılabilir. Bu nedenle, nesne teslim alma görevindeki artan gövde telafisi, işaret etme görevine kıyasla görevin katılımcılara olan yeniliğiyle ilgili olabilir.
Temsili sonuçlar az sayıda katılımcıdan elde edilir. Bu nedenle, kronik inme kurtulanlarında motor görev koşulları ve hareket stratejileri arasındaki ilişkiyi araştırmak için bu protokolün etkinliğini ve yararını göstermek için daha büyük ölçekli klinik çalışmalar yapılmalıdır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Açıklama yok.
Acknowledgments
Yazarlar Christopher Neville, Girolamo Mammolito ve F. Jerome Pabulayan'ı bu protokolün ve veri toplamanın geliştirilmesine yaptıkları hayati katkılardan dolayı takdir etmek istememektedir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| A pair of chopsticks | NA | NA | 20 cm length, one chopstick had the passive motion capture markers (custom made) |
| Auditory cues for motor tasks | NA | NA | Custom made audio file are played on a smart phone |
| Matlab R2018b software | Mathworks | ||
| MotionMonitor v 8.52 Software | Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL | ||
| Perdue Pegboard Test | |||
| Plastic cubes (0.3 cm on edge) | NA | NA | Custom made plastic cubes with 0.3 cm on edge. These were made using 3D printer |
| Plastic cubes (1cm on edge) | NA | NA | Custom made plastic cubes with 1 cm on edge. These were made using 3D printer |
| Template print | NA | NA | Custom made templates of the motor tasks, including home position, outlines of target positions. |
| Vicon 512 Motion-analysis System and Work station v5.2 software | OMG plc, Oxford, UK |
References
- Spinazzola, L. Impairments of trunk movements following left or right hemisphere lesions: dissociation between apraxic errors and postural instability. Brain. 126 (12), 2656-2666 (2003).
- Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157 (2), 162-173 (2004).
- Saposnik, G., Levin, M. SORCan SORC. Virtual Reality in Stroke Rehabilitation A Meta-Analysis and Implications for Clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
- Levin, M. F., Snir, O., Liebermann, D. G., Weingarden, H., Weiss, P. L. Virtual Reality Versus Conventional Treatment of Reaching Ability in Chronic Stroke: Clinical Feasibility Study. Neurology and Therapy. 1 (1), 3 (2012).
- Knaut, L. A., Subramanian, S. K., McFadyen, B. J., Bourbonnais, D., Levin, M. F. Kinematics of pointing movements made in a virtual versus a physical 3-dimensional environment in healthy and stroke subjects. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (5), 793-802 (2009).
- Mastos, M., Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C., Mastos, M., Eliasson, A. C., Imms, C. M. K., Mastos Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C. M. Goal-directed training: linking theories of treatment to clinical practice for improved functional activities in daily life. Clinical Rehabilitation. 21 (1), 47-55 (2007).
- Harris, C. M., Wolpert, D. M. Signal-dependent noise determines motor planning. Nature. 394, 780-784 (1998).
- Gentilucci, M. Object motor representation and reaching-grasping control. Neuropsychologia. 40 (8), 1139-1153 (2002).
- Subramanian, S. K., Yamanaka, J., Chilingaryan, G., Levin, M. F. Validity of Movement Pattern Kinematics as Measures of Arm Motor Impairment Poststroke. Stroke. 41 (10), 2303-2308 (2010).
- Strenge, H., Niederberger, U., Seelhorst, U. Correlation between Tests of Attention and Performance on Grooved and Purdue Pegboards in Normal Subjects. Perceptual and Motor Skills. 95 (2), 507-514 (2002).
- Lin, J. -H., Hsu, M. -J., Sheu, C. -F., et al. Psychometric comparisons of 4 measures for assessing upper-extremity function in people with stroke. Physical Therapy. 89 (8), 840-850 (2009).
- See, J., Dodakian, L., Chou, C., et al. A standardized approach to the fugl-meyer assessment and its implications for clinical trials. Neurorehabilitation and Neural Repair. 27 (8), 732-741 (2013).
- Murphy, M. A., Willén, C., Sunnerhagen, K. S. Kinematic Variables Quantifying Upper-Extremity Performance After Stroke During Reaching and Drinking From a Glass. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (1), 71-80 (2011).
- Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157, 162-173 (2004).
- Järveläinen, J., Schürmann, M., Hari, R., Jarvelainen, J., Schurmann, M., Hari, R. Activation of the human primary motor cortex during observation of tool use. Neuroimage. 23 (1), 187-192 (2004).
- Imazu, S., Sugio, T., Tanaka, S., Inui, T. Differences between actual and imagined usage of chopsticks: An fMRI study. Cortex. 43 (3), 301-307 (2007).
- Ishii, R., Schulz, M., Xjang, J., et al. MEG study of lang-term cortical reoganization of senorimotor areas with respect to using chopsticks. Neuroreport. 13 (16), 2155-2159 (2002).
- Chen, H. M., Chang, J. J. The skill components of a therapeutic chopsticks task and their relationship with hand function tests. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 15 (12), 704-709 (1999).
- Shin, S., Demura, S., Aoki, H. Effects of prior use of chopsticks on two different types of dexterity tests: Moving Beans Test and Purdue Pegboard. Perceptual and Motor Skills. 108 (2), 392-398 (2009).
- Ma, H. -i, Trombly, C. A., Robinson-Podolski, C. The Effect of Context on Skill Acquisition and Transfer. American Journal of Occupational Therapy. 53 (2), 138-144 (1999).
- Rosenbaum, D. A., Engelbrecht, S. E., Bushe, M. M., Loukopoulos, L. D. Knowledge Model for Selecting and Producing Reaching Movements. Journal of Motor Behavior. 25 (3), 217-227 (1993).
