本文介绍了一种在研究环境中适用的、基于被动运动觉阈值(TDPM)测量肘关节被动本体感觉的标准化方法。
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本文介绍了一种在研究环境中适用的、基于被动运动觉阈值(TDPM)测量肘关节被动本体感觉的标准化方法。
本体感觉是受控运动的重要组成部分。被动运动觉察阈值(TDPM)是一种常用于研究环境中量化运动觉这一本体感觉亚模态的方法。研究表明,TDPM范式具有良好的效度和可靠性;然而,不同研究中用于TDPM的设备和方法存在差异。特别是,用于产生肢体被动运动的实验室装置通常由各个实验室自行设计,或因成本高昂而难以获取。因此,亟需一种使用 readily available 设备、标准化、有效且可靠的TDPM测量方法。本实验方案旨在提供一种经济、易于实施、可产生定量结果的标准化肘关节TDPM测量方法,适用于基于研究的测量需求。该方法已在20名无神经功能障碍的健康成人以及8名慢性卒中成人中进行测试。所得结果表明,该方法在健康成人中量化肘关节TDPM具有良好的可靠性,并初步验证了其效度。对于希望在设备成本与测量精度之间取得平衡的研究人员而言,本方案尤为适用。
本体感觉信息对人类运动控制具有重要作用。本体感觉功能障碍常见于多种神经系统疾病,如脑卒中1,2,3,4,5,6、帕金森病7以及感觉性神经病8。骨科损伤,如韧带和肌肉撕裂,也被证实会降低本体感觉功能9。临床上常通过检测操作者施加的手指或脚趾微小位置变化来评估本体感觉功能10,11,12,13,14。此类评估方法所得结果相对粗略,通常分为“缺失”、“受损”和“正常”12。尽管这些方法足以检测明显的本体感觉障碍,但要精确测量细微的本体感觉功能障碍,仍需依赖实验室中的机械测试方法14,15,16。
研究人员和临床医生通常将本体感觉划分为不同的亚模态来进行测量。其中研究最为广泛的本体感觉亚模态是关节位置觉(JPS)和运动觉(kinesthesia),通常将后者定义为对运动的感知3,16,17。关节位置觉常通过主动匹配任务进行测试,即个体主动复制一个参考关节角度18,19。运动觉则通常采用被动运动觉察阈值(TDPM)进行测量,即在受试者的肢体被缓慢被动移动时,由其报告首次察觉到运动的时刻16,17,19。TDPM的测量通常需要使用专业设备,以实现缓慢的被动运动并准确标记觉察发生的时点17。
使用TDPM方法在不同关节处已获得有效且可靠的结果9,16,19,20,21,22。然而,TDPM设备和方法存在较大差异,导致不同研究之间的结果难以比较16,17。各实验室通常自行开发肢体运动与测量装置,或使用昂贵的商用设备和软件16。被动运动速度也各不相同,而运动速度已被证实会影响觉察阈值7,16,23。因此,亟需一种标准化且易于重复的方法,以量化不同损伤程度下的TDPM。由于每个关节的解剖结构和生理特性各不相同,相关方案应针对特定关节制定19。本文所述方案专用于肘关节,但其中所采用的方法可能有助于为其他关节建立相应方案。
为了提高在不同感觉运动研究实验室之间的普适性,用于提供肘关节被动运动(TDPM)测试的理想设备应价格合理且易于在市场上获得。为此,选用了一种肘关节持续被动运动(CPM)仪(可调速度范围为 0.23°/s – 2.83°/s)来实现由电机驱动的、稳定的运动。CPM 仪在康复医院和医疗器械商店中较为常见,可通过租赁或借用方式获取,以降低研究成本。其他所需设备包括感觉运动实验室中常见的仪器(如电子测角计和肌电图(EMG)传感器),以及五金店中可购得的材料(例如 PVC 管、绳子和胶带)。
为探讨该TDPM方案的测量特性,测试了两个不同群体:健康成年人和慢性卒中后成年人。对于慢性卒中后成年人,测试其同侧(即较少受累)上肢。尽管临床检查可能显示慢性卒中后成年人同侧肘关节的运动觉正常,但使用定量实验室方法评估时可能发现存在功能障碍5,15。此例说明了开发并使用敏感且精确的躯体感觉障碍测量方法的重要性,也表明该人群适用于测试目的。为验证本方案,我们采用了已知组别法24,将TDPM与另一种运动觉定量测量方法——简式运动觉测试(Brief Kinesthesia Test, BKT)进行比较。已有研究显示,BKT对卒中后同侧上肢功能障碍具有敏感性25。本研究采用基于平板电脑的版本(tBKT),因其与BKT内容相同,仅在平板电脑上实施且试验次数更多。tBKT已被证实在一周期间重测中具有良好的稳定性,并对本体感觉功能抑制具有敏感性26。我们假设肘关节TDPM结果与tBKT结果之间存在相关性,因为肘关节的感觉运动控制会影响tBKT的表现26。
本文旨在概述一种使用常规设备即可重复测量肘部TDPM的标准化方法。文中提供了该方法的可靠性及初步效度检验数据,以及针对无已知病理人群和疑似存在轻度躯体感觉障碍人群的应用可行性。
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圣施洛斯蒂卡学院的机构审查委员会已批准本研究方案的开发与测试所依据的研究项目。
1. 视觉屏幕的制备
2. 测试设备的准备
3. TDPM 测试前受试者的准备
4. TDPM 测试的实施
| 试验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 延迟时间(秒) | 1 | Catch | 3 | 1 | 2 | Catch | 3 | 1 |
表1:标准化的时间延迟和捕获试验位置。 设置不同的试验开始时间延迟,以防止参与者试图猜测运动何时开始。设置捕获试验用于检验参与者是否真正检测到了运动19,31。
5. 参与者TDPM评分的计算

图2:带有检测点的电子测角仪记录示例。图中显示了电子测角仪的轨迹线(绿线)、连续被动运动(CPM)机器运动的起始点,以及受试者报告感知到运动的检测点(第一个蓝色峰值)。试验开始时(粉红色圆圈)与检测点(橙色圆圈)处电子测角仪读数之间的差值,即为该次试验的运动感知阈值(TDPM)数值。请点击此处查看该图的放大版本。
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参与者:
采用本方案,在一个学术研究实验室中对两组不同个体进行了肘关节位置觉测量:20名健康成人和8名慢性卒中成人。两组参与者均通过传单、电子邮件和口口相传的方式从社区招募。健康成人(14名女性,6名男性;平均年龄(标准差)= 28(7.9)岁;19名右利手,1名左利手)用于获取未受损人群的代表性结果。纳入标准为:年龄18至85岁;能够在初次会面时通过筛查确认具备遵循两步指令的能力。排除标准为:根据自我报告,有影响上肢神经肌肉功能的疾病或病史;报告对金属或乳胶过敏。利手性通过爱丁堡利手问卷30进行评估。一半健康成年参与者接受其右肘关节的位置觉测量,另一半接受左肘关节测量(区组随机化)。为评估本方案的重测信度,对健康成年参与者的肘关节位置觉在相隔一周的时间内测量两次。在第1天完成位置觉测量后,随即进行tBKT测试。健康参与者组中未发生任何不良事件。
对慢性卒中个体(5名男性,3名女性;平均年龄(标准差)= 69(11.3)岁;5例为右半球卒中,3例为左半球卒中)的同侧(即受累较轻)上肢肘关节进行...
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本方案介绍了一种使用常见的CPM仪器提供被动运动,以标准化方式测量肘关节TDPM的方法。在20名健康受试者中,测得的肘关节TDPM平均值与其他研究中使用不同TDPM测量装置所获得的平均值相似7,19,32,且在多次测试中结果具有良好的可重复性。在8名慢性卒中受试者中,患侧肘关节的TDPM平均值与健康成人群体相比存在显著差异,可能具有临床意义,这与既往研究结果一致5,15。组间TDPM差异的一部分可能归因于年龄差异21,33,34,35以及潜在的反应时间差异
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作者声明不存在任何竞争性财务利益。
作者谨此感谢 Jon Nelson 博士为本研究所使用的肌电图和电子测角仪设备提供的技术支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3/4 英寸直径 PVC 管 | Charlotte Pipe | PVC 管需切割为以下长度:30 英寸/76.2 厘米(x2);8 英寸/20.3 厘米(x2);44 英寸/111.8 厘米(x1);32 英寸/81.3 厘米(x1)。 | |
| 3/4 英寸直径 PVC 管端盖(x3) | Charlotte Pipe | ||
| 3/4 英寸直径 PVC 三通接头(x1) | Charlotte Pipe | ||
| 45° PVC 弯头(x1) | Charlotte Pipe | ||
| 90° PVC 弯头(x2) | Charlotte Pipe | ||
| 运动胶带 | 3M | ||
| Delsys 信号采集软件(EMGworks) | Delsys | ||
| 双面胶带 | 3M | ||
| 管道胶带 | 3M | 用于在放置肌电图传感器前协助去除受试者皮肤上的死皮细胞。 | |
| 肘关节连续被动运动(CPM)仪 | Artromot | Chattanooga Artromot E2 Compact 肘关节 CPM 仪;型号 2038 | |
| 电子测角计 | Biometrics, Ltd | ||
| 面粉袋布巾(x2) | Room Essentials | 用于制作视觉遮挡屏的织物。 | |
| 手持式外部触发开关 | Qualisys | 用于电子测角计事件标记的触发开关。 | |
| 隔音耳机 | Coby | ||
| 异丙醇 | Mountain Falls | ||
| 纸质胶带 | 3M | ||
| 带英寸刻度的直尺 | Westcott | ||
| 标准高度椅子 | KI | ||
| 绳子 | Quality Park | 约需 15 英寸长的绳子。用于标准化电子测角计的放置位置。 | |
| Trigno 测角计适配器 | Delsys | ||
| Trigno 无线肌电图传感器 | Delsys | ||
| 可水洗记号笔 | Crayola | ||
| 洗脸巾 | Aramark | 与异丙醇配合使用,在放置肌电图传感器前清洁受试者皮肤。 |
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