精确抓握中空间稳定性的测量

为了全面理解抓握过程中握力的控制机制，评估手指受力方向至关重要。我们提出了一种新的、更简便的技术，用于在临床环境中测量精细抓握时的空间稳定性，以评估手指受力方向。本次操作演示由本实验室的博士生 Ryoto Teshima 进行。

开始分析之前，将两个传感器连接线插入计算机的 USB 接口，并抬起其中一个传感器连接器上的杠杆，以便将传感器标签插入插槽中。将杠杆恢复至原始位置，然后在计算机上打开传感器软件。如果传感器片正确连接，实时压力分布图将显示在显示器上。

为调节压力，需将传感器片的感应区域逐一插入压缩机装置中，并打开压缩机控制器的气阀。开始施加压力，并调节调压阀至适当的负载值。在施加压力的同时，在平衡对话框中选择“工具”和“平衡”，然后单击“平衡1”和“开始”。

平衡窗口的颜色应变为灰色。平衡结束后，选择“保存平衡文件”（Save Eq.File），输入文件名后点击“保存”（Save）以保存平衡文件，然后点击“确定”（Okay）。

选择“工具”和“校准”，然后点击“添加”，在“施加力”框中输入以牛顿为单位的载荷值。点击“开始”并检查校准结果，以确认校准已正确完成。此处，牛顿值为134.33，加载的单元格数值与所用传感器片的数值相匹配。

然后点击“SaveCal. File”，输入文件名后点击“Save”以保存校准。将长3至5毫米的双面胶带分别贴在铁立方体的四个角上。

使用胶带将两个传感器片的压力敏感部分分别固定在铁立方体的两侧，并将铁立方体放置在桌面上的支架上。设置好测量设备，然后在软件中打开平衡和校准文件。

设置好测量环境后，在软件中选择“选项”和“采集参数”。在“数据采集参数”对话框中，“电影帧数”框输入 36,000，“周期”框输入 0.01，“频率”框输入 100，然后点击“确定”。开始测量时，让受试者坐在桌子前方，调节桌高，使受试者的肩关节处于 0 度屈曲位置，肘关节处于 90 度屈曲位置。

将铁立方体和放置支架置于受试者前方30厘米处，位于桌面的正中矢状面上，并用酒精棉签或消毒湿巾擦拭受试者的指腹。指导受试者用拇指和食指以最小力度捏住附有传感器片的铁立方体两侧，将立方体从放置支架上提起约5厘米，保持5至7秒，然后将其放回放置支架上。

当受试者准备就绪后，点击“记录”和“着力点轨迹”，在软件中监测压力中心，并提示受试者开始执行任务。任务完成后，点击“停止”，并保存所记录的视频数据。为了评估在视觉干扰条件下任务的执行情况，首先让受试者触碰传感器，但施加的压力不得超过0.5牛顿；随后指导受试者闭上眼睛，用拇指和食指以最小的力量将铁块从底座上提起约五厘米。

然后将铁块握住5到7秒，再将其放回放置架上。为了评估在认知干扰条件下的任务表现，指导受试者在使用拇指和食指以尽可能小的力度将铁块从放置架上提起约5厘米并保持5到7秒的同时，执行一项计算任务，即从100开始连续减去7。为了评估在对侧手部运动干扰条件下的任务表现，将一个插针板放置在受试者前方30厘米处，位于铁块旁边，处于正中矢状面位置，并根据任务难度放置相应尺寸和数量的插针。

然后指导受试者用拇指和食指以最小的力量操控铁块，用一只手将铁块提起并保持在底座上方约五厘米处，同时用另一只手翻转销钉。为分析握力，可在对话框中打开视频文件进行分析。当记录的压力分布图出现后，点击“多窗口视图”，以打开图表窗口。

确定每次提起过程中载荷开始施加的时间点，并参照图表记录该时间。将握力数据以 ASCII 格式保存，并打开视频文件。在电子表格中找到每次提起过程中载荷开始施加的帧编号，并根据载荷施加的时间点记录对应的帧编号。

然后计算某一范围内使用的总握力，即所施加单元格数值的总和。要分析压力中心，请打开用于分析的视频文件，以在压力分布图上显示压力中心轨迹。在录制的压力分布图处于激活状态时，单击“向前播放”以播放视频。

单击“停止”，然后逐帧前进，直到在压力分布图上每次抬升时压力中心开始出现的帧。记录该帧编号，并以 ASCII 格式保存压力中心数据，确保已选中“力中心”和“整段视频”。打开视频文件，参考所记录的帧编号，在电子表格中定位每次抬升时压力中心开始出现的帧编号。

然后计算帧与帧之间的压力中心轨迹长度。此处展示了代表性青年和老年成人在单任务和双任务中，优势手食指的压力中心轨迹和握力变化曲线。在此代表性分析中，对侧手运动干扰导致握力增加，而压力中心轨迹则倾向于减小。

务必告知参与者在执行任务时应使用最小的力量。否则，他们往往会施加相对较大的握力，以避免空间不稳定性。