Name: 精密握把空间稳定性的测量 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: 学习使用高分辨率传感器片测量精密握把的中心压力分布，评估手指力量方向与空间稳定性。该方法适用于神经科学与生物力学研究，可提升临床抓握功能评估的精确度。

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感谢日本大阪市日田有限公司设备性能材料部销售部技术员西田先生（T. Nishida）提供的技术支持。

本论文中的一系列研究均获得了群马大学涉及人类受试者医学研究伦理审查委员会的批准。
注意：参与者的纳入标准为能够理解最小力度的使用，并能够用拇指和食指完成任务。排除标准根据实验目的确定。
1. 仪器设备准备
<ol>
	<li>将两个传感器连接线插入计算机的 USB 接口。抬起传感器连接器上的卡扣，将传感器的插片插入插槽中，然后将卡扣恢复至原始位置。</li>
	<li>在计算机上打开传感器软件。确保当传感器片正确连接后，显示器上会自动显示实时压力分布图。</li>
	<li>压力调整
	<ol>
		<li>将传感器片的感应区域逐个插入压缩装置中。</li>
		<li>打开压缩机控制器的气阀并开始施加压力。操作调节器，将负载值调整至适当数值（即 172 kPa），并观察控制器上的指示。确保在显示器上，传感器片的整个区域受压均匀。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在对传感器片施加压力的同时，进行平衡与校准。 
	注意：平衡是指使传感器各单元的响应性达到一致的操作；校准是指将传感器片上的压力（原始总和）转换为重量单位（克或牛顿）并进行显示的操作。在每位受试者开始数据采集前，必须对传感器片完成这两项操作。
	<ol>
		<li>在软件主窗口中选择 工具 | 平衡。在弹出的平衡对话框中点击 平衡-1 | 开始。查看对话框中的平衡结果，并确认平衡窗口变为灰色。</li>
		<li>点击平衡对话框中的 保存平衡文件 以保存平衡设置。在“另存为”对话框中输入平衡文件名称，然后点击 保存。</li>
		<li>接下来进行校准，选择 工具 | 校准。点击 添加，并在 施加力 框中输入负载值（134.33 N）。</li>
		<li>点击对话框中的 开始 按钮。在校准对话框中查看校准结果，并确认校准正确完成：若校准无误，则 牛顿 值应显示为 134.33，且 已加载单元数 应与所用传感器片的单元数一致。</li>
		<li>随后，点击 保存校准文件 以保存校准设置。在“另存为”对话框中输入校准文件名称，然后点击 保存。完成平衡与校准后，关闭控制器上的气阀，并将传感器片从压缩装置中取出。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 测量
<ol>
	<li>准备
	<ol>
		<li>按照步骤1.1和1.2连接各设备并启动软件。确保两个传感器片通过电缆同时连接时，每个传感器片均显示两幅实时压力分布图。 
		注意：本实验需要两个传感器片，分别用于测量拇指和食指。每个传感器片均需按照第1.4节所述步骤进行平衡和校准。</li>
		<li>回忆在步骤 1.4.2 和 1.4.5 中创建的平衡与校准文件。在实时压力分布图激活状态下，选择 工具 | 加载平衡文件选择平衡文件并单击 打开然后，选择 工具 | 加载校准文件选择校准文件并点击打开。加载校准文件后，确保实时压力分布图以牛顿（N）为单位显示。对两张图均执行上述操作。</li>
		<li>使用双面胶带将两个传感器片的压力敏感部分贴附在铁立方体的两侧。为防止传感器片受损，裁剪3−5 mm长的胶带，将其粘贴在铁立方体外侧的四个角上。确保传感器片的表面朝向外侧。</li>
		<li>将铁立方体放置在桌面上的支架上，再进行测量。</li>
		<li>在布置好测量环境后，固定视频帧的记录设置，包括时间间隔和频率。选择 选项 | 采集参数 命令。在数据采集参数对话框中，输入 36000 在电影画面中， 0.01 在周期中，以及 100 频率。点击 好的 并关闭对话框。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>开始测量 
	注意： 图1 演示抓握和提起任务。
	<ol>
		<li>让受试者坐在桌前，调节桌面高度至受试者肩关节屈曲0°、肘关节屈曲90°的位置。将铁立方体及其支架置于桌面上，位于受试者正中矢状面方向，距离受试者30 cm处。用酒精棉签或酒精湿巾擦拭受试者的指腹。</li>
		<li>向受试者发出如下口头指示：“用拇指和食指以最小的力量捏住附有传感器片的铁块两侧，随后将其提起至起始支架上方约5 cm处，保持5−7秒，然后将其放回起始支架上。”</li>
		<li>如果参与者已准备就绪，给予其开始任务的提示，并通过点击开始录制 记录 在工具栏上。单击 力中心轨迹 记录时监控 COP。任务结束后，单击 停止 在工具栏上。录制完成后，通过选择保存电影数据 文件 | 保存视频为输入电影文件名，然后点击 保存 在对话框中。 
		注意：铁立方体的重量、举升次数以及任务之间的间隔应根据实验目的和任务难度来确定。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>根据实验目的调整测量条件。例如，为了研究抓握和提起任务中双重任务干扰的影响，应根据干扰类型对测量条件进行如下调整。
	<ol>
		<li>对于姿势干扰测试，让受试者站在桌子前方，并调整桌子的高度。向受试者口头指示如下：“单腿站立，用拇指和食指以最小的力量将铁块从支架上提起约5 cm，保持5−7秒，然后将其放回支架上。”</li>
		<li>对于视觉干扰实验，让受试者坐在桌子前并调整桌高。向受试者发出如下口头指令：“闭上眼睛。用拇指和食指以最小的力量将铁立方体从支架上提起约5 cm，保持5−7秒，然后将其放回支架上。” 在闭眼之前，允许受试者触碰传感器，但施加的力不得超过0.5 N。</li>
		<li>进行认知干扰任务时，让受试者坐在桌前，并调节桌面高度。向受试者口头说明如下：“作为一项计算任务，请从100开始连续减去7，尽可能准确地进行计算。在执行计算的同时，用拇指和食指以最小的力量将铁块从放置支架上抬起约5厘米，保持5−7秒后，再将其放回支架上。”</li>
		<li>对侧手部运动干扰（图2），让受试者坐在桌前，并调节桌子高度。将 peg board 置于受试者前方中矢状面，距离其30 cm，紧邻铁块，并根据 peg 的大小和数量调整任务难度。向受试者给出如下口头指令：“使用拇指和食指以最小力量操控铁块。用一只手将铁块从放置台抬起并悬停约5 cm高，同时用另一只手翻转 peg。重复操作后换另一只手进行。”</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 数据分析
<ol>
	<li>握力分析
	<ol>
		<li>在计算机上启动软件。点击 文件 | 打开视频，选择用于分析的视频文件并点击 打开。</li>
		<li>当记录的压力分布图出现后，点击分布图上的 多窗口视图，并参考图1窗口。找到每次抓握开始施加负载（握力）的时间点，并根据该图记录相应时间。</li>
		<li>随后，将握力数据保存为ASCII格式。激活图1窗口后，选择 文件 | 保存为ASCII。在“对象-图1”对话框中，选择 窗格 并输入文件名，然后点击 保存为ASCII。在弹出的对话框中，选择 保存力、压力和面积值。在Y轴框中选择 力，在X轴框中选择 时间，在Y模式中选择 绝对值。点击属性对话框中的 确定，输入ASCII文件名，然后在对话框中点击 保存。</li>
		<li>如果需要获取指尖与传感器片接触面积的信息，在Y轴框中选择 接触面积，然后点击 确定。输入ASCII文件名并点击 保存。</li>
		<li>接下来，打开视频文件。确认文件以电子表格格式打开，并显示帧数、时间、绝对时间、原始总和和力值。根据步骤3.1.2中记录的时间，找到力值行中负载开始施加的单元格；此时力值开始上升并超过0.5 N。</li>
		<li>计算某一范围内使用的总握力，即力值行中从开始施加负载的单元格起所有数值的总和。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>压力中心分析
	<ol>
		<li>启动软件。点击 文件 | 打开视频，选择用于分析的视频文件并点击 打开。</li>
		<li>激活压力分布图后，点击 向前播放 播放视频。确保压力分布图上显示压力中心（COP）轨迹。使用“下一帧”或“上一帧”命令（用于前后移动帧）找到每次抓握中COP首次出现的帧，并记录该帧编号。</li>
		<li>随后，将COP数据保存为ASCII格式。在激活分布图的情况下，选择 文件 | 保存为ASCII。在数据类型对话框中选择 压力中心，在视频范围对话框中选择 整段视频。点击属性对话框中的 确定，输入ASCII文件名并点击 保存。</li>
		<li>接下来，打开视频文件。确认文件以电子表格格式打开，并显示 COMMENTS 帧、时间、绝对时间、行、列和原始总和。根据步骤3.2.2中记录的帧号，找到COP首次出现的单元格（1）。</li>
		<li>计算帧之间的COP轨迹长度。选择包含COP首次出现帧的行之后的一个单元格（2），插入以下计算公式：(=SQRT((行单元格(2)-行单元格(1))^2+(列单元格(2)-列单元格(1))^2)。某一范围内各帧间COP轨迹长度的总和即为该范围内的总COP轨迹长度。 
		注：&#160;在图1窗口中，纵轴表示负载值（N），横轴表示时间（s）。该负载值对应于握力。以ASCII格式保存的数据可用于电子表格或文本编辑器等应用程序。本实验中，受试者被要求在任务中持握立方体5−7秒，因此从COP首次出现起计算并记录4秒内的握力和COP轨迹。在COP数据的电子表格中，COP在X轴和Y轴坐标上的位置以数值形式显示。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Johansson, R. S., Flanagan, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coding+and+use+of+tactile+signals+from+the+fingertips+in+object+manipulation+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Coding and use of tactile signals from the fingertips in object manipulation tasks.</a> Nature Reviews Neuroscience. 10 (5), 345-359 (2009).</li>
<li>Cole, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Grasp+force+control+in+older+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Motor+Behavior%22%5BJournal%5D)">Grasp force control in older adults.</a> Journal of Motor Behavior. 23 (4), 251-258 (1991).</li>
<li>Lang, C. E., Schieber, M. H. Stroke. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLang%2C+CE+%22Sensorimotor+control+of+grasping%22">Sensorimotor control of grasping</a>. Nowak, D. A., Hermsdörfer, J. , Cambridge University Press. New York, NY. 296-310 (2009).</li>
<li>Johansson, R. S., Westling, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Roles+of+glabrous+skin+receptors+and+sensorimotor+memory+in+automatic+control+of+precision+grip+when+lifting+rougher+or+more+slippery+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Roles of glabrous skin receptors and sensorimotor memory in automatic control of precision grip when lifting rougher or more slippery objects.</a> Experimental Brain Research. 56 (3), 550-564 (1984).</li>
<li>Parikh, P. J., Cole, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handling+objects+in+old+age%3A+forces+and+moments+acting+on+the+object%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Handling objects in old age: forces and moments acting on the object.</a> Journal of Applied Physiology. 112 (7), 1095-1104 (2012).</li>
<li>Augurelle, A. S., Smith, A. M., Lejeune, T., Thonnard, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Importance+of+cutaneous+feedback+in+maintaining+a+secure+grip+during+manipulation+of+hand-held+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Importance of cutaneous feedback in maintaining a secure grip during manipulation of hand-held objects.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (2), 665-671 (2003).</li>
<li>Monzée, J., Lamarre, Y., Smith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+digital+anesthesia+on+force+control+using+a+precision+grip%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">The effects of digital anesthesia on force control using a precision grip.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (2), 672-683 (2003).</li>
<li>Fortier-Poisson, P., Langlais, J. S., Smith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+fingertip+shear+force+direction+with+somatosensory+cortical+activity+in+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Correlation of fingertip shear force direction with somatosensory cortical activity in monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 115 (1), 100-111 (2016).</li>
<li>Kurihara, J., Lee, B., Hara, D., Noguchi, N., Yamazaki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+center+of+pressure+trajectory+of+the+finger+during+precision+grip+task+in+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Increased center of pressure trajectory of the finger during precision grip task in stroke patients.</a> Experimental Brain Research. 237 (2), 327-333 (2018).</li>
<li>Noguchi, N., et al. Grip force control during object manipulation in cervical myelopathy. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNoguchi%2C+N+%22Spinal+Cord%22">Spinal Cord</a>. , (2020).</li>
<li>Lee, B., Miyanjo, R., Tozato, F., Shiihara, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-task+interference+in+a+grip+and+lift+task%5BTitle%5D)+AND+%22The+Kitakanto+Medical+Journal%22%5BJournal%5D)">Dual-task interference in a grip and lift task.</a> The Kitakanto Medical Journal. 64 (4), 309-312 (2014).</li>
</ol>

作者声明不存在任何竞争性经济利益。

本实验方法提供了证据，表明柔性压力传感器片可用于评估精细抓握过程中的空间稳定性。抓握力方向的改变代表了抓握空间不稳定，例如手指打滑。然而，现有的基于测力计类型的力方向测量仪器在确保自然的伸手抓握动作方面存在局限性。为解决这一技术问题，本研究基于生物力学关系，监测了手指指腹与接触表面之间区域的 COP（压力中心）轨迹。结果表明，COP 位移是由偏离的&#160;力方向所引起的。因此，该研究发现，COP 轨迹长度是评估精细抓握空间稳定性的有效动力学参数。
影响实验结果的一个关键因素是每位参与者对实验方案的理解程度。如果参与者不了解实验目的，他们往往会施加较大的握力（GF），以避免空间不稳定性。故意增大的握力会干扰对精确握持的评估。另一个影响实验结果的因素是指尖与物体接触面之间的接触区域。如果指尖未能与物体表面充分接触，则无法准确估算压力中心（COP）。在实际试验过程中，检查者必须调整立方体的位置和方向。当立方体放置不当时，指尖会超出立方体边缘，或参与者倾向于增加躯干和肩部的运动，以补偿手部抓握时的方向偏差。
该方案的一个局限性在于...

力控制是精细抓握的基本基础。与强力抓握相比，精细抓握评估的是反映操作物体能力的最小输出力。多种感觉运动系统参与精细抓握过程。例如，在抓握和提起任务中，视觉信息有助于感知物体的大小和形状。当指尖接触物体后，触觉信号被传递至躯体感觉皮层，以调节精细抓握力。当指尖与物体接触时产生抓握力（GF），并在提起阶段逐渐增加1。当物体在空中接近目标高度时，健康的年轻成人会施加最小的抓握力，以优化来自指尖指腹的皮肤输入并节省能量。而老年人则倾向于使用较大的抓握力，以防止物体从手中滑脱2。在中风患者中，由于感觉和运动功能缺损，抓握力的启动延迟，且调节安全裕度的能力受损。过度增强的抓握力被认为是一种代偿感觉和运动功能缺损的策略性反应3。
20世纪80年代，Johansson和Westling提出了测量精确握力中抓握力（GF）控制的标准方案4。他们开发了一种可同时监测负载力和抓握力的装置。自此以后，抓握力的幅度及其时间调节特征被广泛用作精确握力研究中的典型动力学参数。另一个动力学参数是力的方向5。力的方向由抓握力和提升力共同作用形成。为了维持稳定的精确握持，拇指与食指之间必须产生方向适当的抓握力和提升力，而偏离的力方向可能导致空间不稳定性。尽管在抓握研究中已使用多种基于测力传感器的力方向测量仪器，但这些仪器在监测日常生活中使用不同大小和形状物体时的抓握力控制方面存在局限性。因此，一种柔性且可附着的传感器对于探究抓握力控制与日常功能之间的关系至关重要。
本实验方案旨在通过生物力学关系间接评估手指在操作物体时的受力方向，该关系表明：受力方向的偏移会导致压力中心（COP）位置的移动。COP是所有作用力的合力作用点，反映力在传感器片上的分布平衡情况。利用COP评估抓握力控制的方法最早由Augurelle等人提出。6他们通过监测压力中心（COP）位移来研究皮肤反馈的作用，发现指部麻醉后会出现COP偏移。然而，该研究仅垂直方向监测了COP位移，因此对三维空间中的COP位移尚未得到充分评估。为克服这一局限性，采用了一种薄而柔韧且具有高空间分辨率的压力传感器薄膜来测量COP。这类传感器具有相对较高的空间分辨率（约每平方厘米60–100个传感点）2) 用于测量抓握力控制的方法已被采用7,8，但空间分辨率的最新进展（每厘米248个点）2）可用于测量COP轨迹，作为量化空间稳定性的参数。本文描述了实验步骤，并探讨了手指COP在理解抓握生理学与病理生理学机制中的作用。

<table><tbody><tr><td>酒精棉片</td><td></td><td></td><td>擦拭受试者&amp;rsquo;指腹</td></tr><tr><td>压缩机</td><td>Nitta Corporation</td><td></td><td>对传感器座施加压力</td></tr><tr><td>计算机</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>压缩机控制器</td><td>Nitta Corporation</td><td></td><td>用于操控压缩机</td></tr><tr><td>双面胶带</td><td></td><td></td><td>用于将传感器座固定在铁块上</td></tr><tr><td>铁块</td><td></td><td></td><td>150–250 g，30&amp;times;30&amp;times;30 mm</td></tr><tr><td>传感器连接器</td><td></td><td></td><td>将传感器座连接至计算机</td></tr><tr><td>传感器片</td><td></td><td></td><td>Pressure Mapping Sensor 5027, Tekscan, South Boston, MA, 50 USA</td></tr><tr><td>测量支架</td><td></td><td></td><td>测量时用于放置铁块</td></tr><tr><td>软件；I-SCAN 5027，版本 7.51</td><td>Nitta Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>桌子</td><td></td><td></td><td>用于进行测量</td></tr></tbody></table>

精确抓握中空间稳定性的测量

Measurement of Spatial Stability in Precision Grip

本实验方案的目的是基于生物力学关系，间接评估手握物体操作过程中手指力的方向，其中力方向的偏移会导致压力中心（COP）的位移。为实现这一评估，采用了一种薄型、柔韧且具有高空间分辨率的压力传感器薄膜。该系统不仅可测量力的幅值及其时间调节特性，还可记录压力中心的运动轨迹。一系列实验发现，中风患者的压力中心轨迹长度增加，反映了其感觉运动功能的缺损；而在老年人中，压力中心轨迹缩短则体现了一种代偿性策略，用以避免物体从手中滑脱。此外，双重任务干扰也可导致压力中心轨迹缩短。本文描述了实验操作流程，并探讨了手指压力中心轨迹在理解抓握生理学及病理生理学机制中的作用。

多项研究已引入实验方案以及两个动力学参数（压力中心轨迹和握力）来测量操作物体时的手指力量。先前的研究发现，中风患者的压力中心轨迹增大9。在脊髓型颈椎病患者中，握力与皮肤压力阈值及上肢功能相关10。在健康的年轻受试者中，握力随着认知干扰的增加而升高11。类似的握力过度增强现象也出现在对侧手部运动干扰的情况下。图3展示了代表性年轻和老年成人执行单任务和双任务时优势手示指的压力中心轨迹和握力曲线。在对侧手部运动干扰下，握力增加；相反，压力中心轨迹则趋于减小（未发表数据）。
Kurihara 等人9研究了脑卒中患者抓握时的握力协调性。他们发现，尽管患侧手的握力（GFs）与非患侧手相比无显著差异，但其压力中心（COP）轨迹增大。出血性卒中患者的拇指和食指 COP 轨迹较缺血性卒中患者更长。他们还发现，动力学参数不仅与躯体感觉功能相关，也与认知功...

本实验方案的目的是利用高空间分辨率的传感器垫片测量精确抓握过程中的压力中心（COP）位移，以反映空间稳定性。该方案的应用有助于更深入地理解抓握动作的生理学及病理生理学机制。

本实验方案的目的是通过...间接评估手持物体操作过程中手指施力的方向。

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。

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精密握把空间稳定性的测量

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伴有慢性踝关节不稳（CAI）的个体表现出姿势控制能力下降以及下肢肌肉激活延迟。计算机化动态姿势图结合表面肌电图可揭示视觉、躯体感觉和前庭系统与肌肉激活调节之间的协调机制，从而帮助维持CAI个体的姿势稳定性。...

评估慢性踝关节不稳个体的姿势控制与下肢肌肉激活

本实验方法描述了一种利用三维手指运动追踪技术对针灸操作进行运动学分析的解决方案。...

针刺过程中三维手指运动追踪：针灸手法运动学分析的解决方案

本文介绍了用于研究步态起始姿势控制的材料与方法。该方法基于测力台记录，并利用力学直接原理计算重心和压力中心的运动学参数。...

利用测力台记录进行步态起始姿势控制的生物力学分析

当我们抓握物体时，手指和手掌的多个区域通常会与物体表面接触。重建这些接触区域具有挑战性。本文介绍了一种方法，通过结合基于标记的运动捕捉与现有的基于深度学习的手部网格重建技术，来近似估计接触区域。...

人类多指抓握过程中手与物体接触区域的估计

学习使用高分辨率传感器片测量精密握把的中心压力分布，评估手指力量方向与空间稳定性。该方法适用于神经科学与生物力学研究，可提升临床抓握功能评估的精确度。

精确抓握中空间稳定性的测量

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