Kinematische Analyse mit 3D Motion Capture trinken Aufgabe bei Menschen mit und ohne Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten

Das übergeordnete Ziel dieser Motion-Capture-Methodik ist es, eine objektive Methode zur Bewertung der Bewegungsleistung, der Qualität und der sensomotorischen Funktion der oberen Extremität bei Personen mit Schlaganfall und bei gesunden Kontrollpersonen bereitzustellen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der neuronalen Rehabilitation zu beantworten, z. B. wie ein Schlaganfall die Bewegungen und die Genesung der oberen Extremitäten beeinflusst und wie diese Informationen für die Auswahl wirksamer Behandlungen genutzt werden können. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass spezifische Bewegungsdefizite und Erholungen, die mit herkömmlichen klinischen Skalen möglicherweise nicht entdeckt werden, detailliert quantifiziert werden können.

der heutigen Demonstration des Verfahrens wird uns Ulla-Britt Bergstrom assistieren, die als Ergotherapeutin in der Klinik für neurale Rehabilitation am Sahlgrenska-Universitätskrankenhaus arbeitet. Um das Motion-Capture-System einzustellen, montieren Sie vier Kameras an der Wand in einem Abstand von etwa ein bis drei Metern zum Messbereich in einer Höhe von 1,5 bis 2,5 Metern, die dem Messbereich zugewandt sind. Montieren Sie eine Kamera an der Decke direkt über dem Messbereich.

Entscheidend für die Datenerfassung war die Platzierung einer der Kameras an der Decke mit Betrachtungswinkel über den gesamten Messbereich. Dies führte zu einer fast 100%igen erfolgreichen Datenerfassung. Starten Sie das Kamerasystem.

Platzieren Sie anschließend den L-förmigen Kalibrierrahmen auf dem Tisch, wobei die kurze Achse mit der Tischkante übereinstimmt und die lange Achse nach vorne zeigt. Öffnen Sie dann die 3D-Verfolgung in der Datenerfassungssoftware. Starten Sie die Kalibrierung, indem Sie "Erfassen" und dann "Kalibrieren" auswählen.

Geben Sie die Kalibrierungszeit von 30 Sekunden ein und klicken Sie auf OK. Bewegen Sie den Stab in alle Richtungen über den gesamten Messbereich über dem Stuhl und dem Tisch, um sicherzustellen, dass alle fünf Kameras den Stab in so vielen Ausrichtungen wie möglich erfassen. Akzeptieren Sie Kalibrierresiduen unter 0,5 Millimetern.

Weisen Sie nun die Versuchsperson, die ein ärmelloses Oberteil trägt, an, sich auf einen höhenverstellbaren Stuhl zu setzen, mit dem Rücken gegen die Rückenlehne des Stuhls. Der Oberarm sollte sich in neutraler Adduktionsposition befinden. Legen Sie den Arm auf den Tisch und richten Sie das Handgelenk an der Tischkante aus.

Die Knie-, Hüft- und Ellbogenwinkel sollten etwa 90 Grad betragen. Platzieren Sie anschließend die retroreflektierenden passiven Marker mit doppeltem Klebeband auf den skelettartigen Orientierungspunkten der getesteten Hand, des Handgelenks, des Ellbogens, der rechten und linken Schulter, des Brustkorbs und der Stirn. Danach legst du zwei Marker auf die Tasse.

Stellen Sie bei diesem Verfahren einen Hartplastikbecher mit 100 Millilitern Wasser 30 Zentimeter von der Tischkante entfernt in die Mittellinie des Motivs. Bitten Sie den Probanden, die Trinkaufgabe in einem angenehmen, selbstgesteuerten Tempo auszuführen, indem Sie die Tasse greifen und greifen. Zwei, sie hob die Tasse vom Tisch in Richtung ihres Mundes.

Drei, als Schluck nehmen. Vier, indem du die Tasse hinter einer markierten Linie wieder auf den Tisch stellst. Und fünftens, indem er mit der Hand auf der Tischkante in die Ausgangsposition zurückkehrt.

Es ist wichtig, den Patienten zu ermutigen, die Aufgabe so natürlich wie möglich zu erledigen, und daher werden nur die drei mittleren Versuche für die Berechnung der Kinematik verwendet, um sicherzustellen, dass der Patient mit der Untersuchung vertraut ist. Stellen Sie sicher, dass der Proband die Anweisungen versteht und die Tasse bequem mit dem weniger betroffenen Arm erreichen kann, ohne sich nach vorne zu beugen. Vergewissern Sie sich vor jeder Aufnahme, dass die Startposition korrekt ist, und bitten Sie den Probanden, sich bereit zu halten.

Starten Sie die Aufnahme, indem Sie auswählen, die Aufnahme starten und ihr verbale Anweisungen geben, um ihr zu sagen, dass sie beginnen soll. Wenn der Proband die Aufgabe beendet hat, stoppen Sie die Aufnahme, indem Sie Stopp auswählen. Zeichnen Sie fünf Versuche mit einer kurzen Pause zwischen den einzelnen Versuchen auf, beginnend mit dem weniger betroffenen Arm.

Überprüfen Sie, ob die Datenerfassung 95 bis 100 % für jeden identifizierten Marker erreicht. Wenn unvollständige Daten festgestellt werden, führen Sie zusätzliche Versuche durch, nachdem Sie das Problem identifiziert und die Sitz- oder Markerpositionen angepasst haben, um eine vollständige Sichtbarkeit der Marker zu gewährleisten, um mindestens drei erfolgreiche Versuche zu erhalten. Diese Abbildung zeigt das repräsentative Geschwindigkeitsprofil einer gesunden Kontrolle, die die Trinkaufgabe ausführt.

Für jede Bewegungsphase ist ein glattes, glockenförmiges Geschwindigkeitsprofil mit einer dominanten Spitze zu erkennen, das für normale Bewegungen typisch ist. Im Gegensatz dazu zeigt diese Abbildung, dass ein Geschwindigkeitsprofil einer Person mit mäßigem Hub ein weniger glattes Profil mit erhöhter Anzahl von Geschwindigkeitsspitzen zeigt. Außerdem ist die Spitzengeschwindigkeit in jeder Bewegungsphase geringer und die Gesamtbewegungszeit länger.

Dies ist die Animation der Trinkaufgabe, die von einer gesunden Kontrolle ausgeführt wird, die in Echtzeit aufgezeichnet wird. Angezeigt werden die Markierungen am Kopf, am Rumpf, am linken Arm und zwei Markierungen auf dem Trinkbecher sowie die Bewegungsverläufe. Dies ist die gleiche Animation einer Person mit Schlaganfall.

Achte auf die weniger gleichmäßigen Bewegungsbahnen und die erhöhte Vorwärtsbewegung des Rumpfes während der Trinkaufgabe. Dies ist ein Beispiel für die gleiche Aufgabe, die von einer Person mit schwererer motorischer Beeinträchtigung ausgeführt wird. Diese Person hatte auch eine Spastik.

Die sichtbaren Teilbewegungen deuten auf sich wiederholende Beschleunigungen und Verlangsamungen hin, die auf Defizite in der Bewegungsglätte hinweisen. Einmal gemeistert, kann diese Technik in 10 bis 15 Minuten von jedem ausgebildeten Fachmann ohne besondere technische Qualifikationen durchgeführt werden. Es ist jedoch technisches Know-how erforderlich, um ein Programm für die Datenanalyse zu erstellen und zu entwickeln.

Dieses Verfahren ist besonders relevant für klinische Studien, da es einen einfachen Aufbau mit unkomplizierter Datenerfassung und Analyse einer ökologisch validen Aufgabe ermöglicht. Mit dieser Methode erhalten wir valide, zuverlässige und reaktionsschnelle Kinematiken, die die Schlüsselelemente der Bewegungsanalyse bei Menschen mit Schlaganfall quantifizieren. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Methode den Weg für die Forscher auf dem Gebiet der neuronalen Rehabilitation, um die Kinematik der oberen Extremitäten im Allgemeinen, aber auch speziell bei zielgerichteten Aufgaben wie dem Trinken aus einem Glas zu erforschen.

Die Schlüsselvariablen, die in der Trinkaufgabe für Menschen mit Schlaganfall identifiziert wurden, wie z. B. Bewegungszeit, Laufruhe, Ellbogenwinkel, Geschwindigkeit und kompensatorische Rumpfverschiebung, werden auch bei anderen Aufgaben als zentral für den Schlaganfall erkannt. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine einfache und klinisch durchführbare kinematische Analyse einer Aufgabe der oberen Extremität mit einem optischen Motion-Capture-System einrichten und durchführen.