מדידת יציבות מרחבית באחיזה מדויקת
4 ביוני 2020
מטרת פרוטוקול זה היא למדוד את מרכז הלחץ (COP) החלפת באמצעות גיליון חיישן ברזולוציה מרחבית גבוהה כדי לשקף את היציבות המרחבית באחיזה מדויקת. השימוש בפרוטוקול זה יכול לתרום להבנה גדולה יותר של הפיזיולוגיה והפתופיזיולוגיה של ההתפיסה.
כדי לקבל הבנה מקיפה של שליטת כוח האחיזה של אחיזה, חשוב להעריך כיוון כוח אצבע. אנו מציעים טכניקה פשוטה יותר למדידת יציבות מרחבית בתפיסת דיוק, כדי להעריך את כיוון כוח האצבע בסביבה קלינית. הדגמת ההליך, יהיה Ryoto Teshima, דוקטורנט מהמעבדה שלנו.
לפני תחילת ניתוח, חבר שני כבלי מחבר חיישן ליציאות ה- USB של מחשב והוסף את הידית המחוברת למחבר חיישן אחד, כדי לאפשר הכנסת לשונית החיישן לחריץ הכניסה. החזר את הידית המחוברת למיקום המקורי שלה, ופתח את תוכנת החיישן במחשב. אם גליונות החיישנים מחוברים כראוי, מפות חלוקת לחץ בזמן אמת יופיעו על הצג.
כדי להתאים את הלחץ, הכנס את אזורי החישה של יריעת החיישן בזה אחר זה לתוך אסדת מדחס והפעיל את שסתום האוויר של בקר המדחס. התחל להפעיל את הלחץ ולהתאים את הרגולטור לערך העומס המתאים. בעת הפעלת הלחץ, בחר כלים ושווי משקל ולחץ על שיווי משקל1 והתחל, בתיבת הדו-שיח שיווי משקל.
צבע שיווי המשקל של החלון, צריך להשתנות לאפור. בסוף האקוויוויבלציה, בחר שמור Eq.File, הזן את שם הקובץ ולחץ על שמור, כדי לשמור את האקוויוויאליות. לחץ על אישור.
בחרו 'כלים וכיול' ולחצו על 'הוסף', כדי להזין את ערך הטעינה ב'ניוטון' בתיבה 'כוח מוחל'. לחץ על התחל ובדוק את תוצאת הכיול, כדי לוודא שהכיול בוצע כראוי. כאן, הערך ניוטון הוא 134.33 והערך של התאים שנטענו תואם לזה של גליונות החיישנים בהם נעשה שימוש.
לאחר מכן לחץ על שמורCal. קובץ, הזן את שם הקובץ ולחץ על שמור, כדי לשמור את הכיול. מניחים חתיכות באורך 3-5 מ"מ, של סרט הדבקה דו-צדדי, על כל אחת מארבע הפינות של קוביית הברזל.
השתמש בקלטת כדי לחבר את החלקים הרגישים ללחץ של שני גיליונות החיישן, לשני צידי קוביית הברזל ולהמקם את קוביית הברזל על גבי מעמד הגדרה, על שולחן. הגדר את ההתקנים למדידה. לאחר מכן פתח את קבצי האקוויוויזציה והכיול בתוכנה.
לאחר סידור סביבת המדידה, בחר אפשרויות ופרמטרי רכישה בתוכנה. בתיבת הדו-שיח פרמטר רכישת נתונים, הזן 36, 000 בתיבה מסגרות סרטים, 0.01 בתיבה תקופה ו- 100 בתיבה תדירות ולחץ על אישור. כדי לבצע מדידה, יש למשתתף לשבת מול שולחן ולהתאים את גובה השולחן לתהפוכת מפרק הכתף של המשתתף של אפס מעלות, ותהפוכת מפרק מרפק 90 מעלות.
מניחים את קוביית הברזל וקביעת מעמד 30 ס"מ מהמשתתף, במישור הסגיטל המיד על השולחן, ומנגבים את עיסת האצבע של המשתתף עם ספוגית אלכוהול או מגבת. הורה למשתתף להשתמש בכוח מינימלי עם האגודל והאצבע המורה, לתפוס את שני צידי קוביית הברזל שאליה מחוברים יריעות החיישן, ולהרים את הקובייה כחמישה סנטימטרים מעל מעמד התפאורה. מחזיק אותו במשך חמש עד שבע שניות, לפני הצבתו בחזרה על מעמד התפאורה.
כאשר המשתתף מוכן, לחץ על הקלט ומסלול מרכז הכוח, כדי לפקח על מרכז הלחץ בתוכנה ולתת להם רמז להתחיל את המשימה. לאחר השלמת המשימה, לחץ על עצור ושמור את נתוני הסרט המוקלטים. כדי להעריך את ביצועי המשימה בנוכחות הפרעה חזותית, תחילה לאפשר למשתתף לגעת בחיישנים מבלי לחרוג מ-0.5 ניוטון של לחץ, לפני שהוא מורה למשתתף לעצום את עיניו ולהשתמש בכוח מינימלי עם האגודל והאצבע המורה, כדי להרים את קוביית הברזל כחמישה סנטימטרים מעל מעמד התפאורה.
לאחר מכן החזק את הקובייה למשך חמש עד שבע שניות, לפני שתניח אותה בחזרה על מעמד התפאורה. כדי להעריך את ביצועי המשימה בנוכחות הפרעה קוגניטיבית, הורה למשתתף כמשימת חישוב, הפחת ברציפות שבעה מתוך 100 בצורה מדויקת ככל האפשר, תוך שימוש בכוח מינימלי עם האגודל והאצבע המורה, כדי להרים את קוביית הברזל כחמישה סנטימטרים מעל מעמד ההגדרה, למשך חמש עד שבע שניות, לפני שהוא מניח אותו בחזרה על מעמד התפאורה. כדי להעריך את ביצועי המשימה בנוכחות הפרעה תנועת יד מנוגדת, מניחים לוח יתדות במרחק של 30 ס"מ מהמשתתף, ליד קוביית הברזל במישור הסגיטל האמצעי, וממקמים את הגודל והמספר המתאימים של יתדות, בהתאם לקושי המשימה.
לאחר מכן להורות למשתתף לתפעל את קוביית הברזל בכוח מינימלי באמצעות האגודל והאצבע המורה, ולהרים ולהחזיק את קוביית הברזל כחמישה סנטימטרים מעל מעמד התפאורה ביד אחת, תוך היפוך היתדות ביד השנייה. כדי לנתח את כוח האחיזה, פתח את קובץ הסרט לניתוח בתיבת הדו-שיח. כאשר מופיעה מפת הפצת הלחץ המוקלטת, לחץ על תצוגת Windows מרובה כדי לפתוח את חלון הגרף.
אתר את נקודת הזמן שבה העומס מתחיל להיות מיושם בכל מעלית ושים לב לזמן עם הפניה לגרף. שמור את נתוני Grip Force בתבנית ASCII ופתח את קובץ הסרט. אתר את מספר המסגרת שבה החל העומס על כל הרמה בגיליון האלקטרוני, ושים לב למספר המסגרת בהפניה לנקודת הזמן שבה הוחל העומס.
לאחר מכן חשב את כוח האחיזה הכולל המשמש בטווח, שהוא סכום הערכים מהתא שהוחל. כדי לנתח את מרכז הלחץ, פתח את קובץ הסרט לניתוח, כדי להציג את מסלול מרכז הלחץ, על מפת התפלגות הלחץ. כאשר מפת הפצת הלחץ המוקלטת פעילה, לחץ על הפעל קדימה כדי להפעיל את הסרט.
לחץ על עצור וקדם מסגרת אחר מסגרת, עד שהמסגרת שבה מרכז הלחץ יתחיל להופיע בכל מעלית, במפת התפלגות הלחץ. שים לב למספר המסגרת ושמור את נתוני מרכז הלחץ בתבנית ASCII, וודא שמרכז הכוח והסרט כולו נבחרו. פתח את קובץ הסרט ואתר את מספר המסגרת שבה מרכז הלחץ מתחיל להופיע בכל הרמה בגיליון האלקטרוני, בהתייחס למספר המסגרת שצוין.
לאחר מכן לחשב את אורך מסלול מרכז הלחץ בין מסגרות. כאן מוצגים מסלולי מרכז הלחץ ועקבות כוח האחיזה של האצבע המורה הדומיננטית, במשימות בודדות וכהיות לצעירים ומבוגרים מייצגים. בניתוח מייצג זה, כוח האחיזה גדל בהפרעות תנועת היד ההפוך, בעוד מסלול מרכז הלחץ נוטה לרדת.
הקפד ליידע את המשתתפים להשתמש בכוח מינימלי בעת ביצוע המשימות. אחרת, הם נוטים להשתמש בכוח אחיזה חזק יחסית, כדי למנוע חוסר יציבות מרחבית.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה נועד למדוד את העתקת מרכז הלחץ (COP) באמצעות גילי חיישנים בעלי רזולוציה מרחבית גבוהה, המשקפים יציבות מרחבית באחיזת דיוק. הוא משפר את ההבנה של הפיזיולוגיה והפתופיזיולוגיה של פעולת האחיזה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביומכניקה
- הערכה קלינית
רקע
- בקרת כוח האחיזה חיונית לאחיזה יעילה.
- הערכת כיוון הכוח של האצבע היא חשובה במסגרות קליניות.
- ייתכן שחסרות פשטות ודיוק בטכניקות קיימות.
- מחקר זה מציע שיטה חדשה למדידת יציבות מרחבית.
מטרת המחקר
- פיתוח טכניקה פשוטה יותר למדידת יציבות מרחבית באחיזה מדויקת.
- הערכה יעילה של כיוון הכוח של האצבעות.
- שיפור הערכות קליניות של יכולות אחיזה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- חברו את כבלי החיישן למחשב.
- הכניסו את לשוניות החיישן לתוך החריצים המיועדים.
- השתמשו בתוכנת החיישן כדי להציג ויזואלית את התפלגות הלחץ.
- בצעו ניתוח בזמן אמת של כוח האחיזה.
תוצאות עיקריות
- מיפויים של התפלגות לחץ בזמן אמת מספקים תובנות לגבי יציבות האחיזה.
- השיטה מאפשרת הערכה מדויקת של כיוון הכוח המופעל על ידי האצבעות.
- הוכחה יעילות במסגרת קלינית.
- תורמת להבנת הפיזיולוגיה של התפיסה.
מסקנות
- הטכניקה המוצעת מפשטת את מדידת יציבות האחיזה.
- היא משפרת את הערכת האחיזה בסביבות קליניות.
- פרוטוקול זה עשוי להוביל להבנה משופרת של מכניקת האחיזה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך המנהלים
הערכת יציבות מרחבית באחיזת דיוק (precision grip) מספקת מדד ביו-מכני לאינטגרציה סנסורי-מוטורית הרלוונטית להפרעות נוירולוגיות. שיטה זו מאפשרת הערכה כמותית של כיוון הכוח של האצבעות ומסלול מרכז הלחץ, ומציעה ערך תרגומי לתיקוף מטרות בטיפולים לתפקוד מוטורי. גישה זו תומכת בהפחתת סיכונים מכניסטית על ידי קישור דינמיקת האחיזה למצבים פתופיזיולוגיים במודלים של הזדקנות ושבץ.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של השערות טיפוליות הקשורות למסלולי בקרה מוטורית באמצעות ניתוח כיוון הכוח.
- ערך תפעולי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי כימות אסטרטגיות אחיזה מפצות במודלים של מחלות.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: הכנת מערכות ביומכניות שעברו תיקוף לסריקת תרכובות בהמשך, באמצעות קביעת מדדי יציבות מרחבית בסיסיים.
- ערך תפעולי: שיפור הסטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות חישsensing לחץ ברזולוציה גבוהה ומדידות הדירות של מסלול מרכז הלחץ.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: מדגים את התועלת של המערכת בהקשר של מחלות על ידי הצגת מסלול COP שונה בקוהורטות של שבץ והזדקנות.
- ערך תפעולי: מקל על המשכיות פרה-קלינית באמצעות אספקת מדד הניתן לתרגום מפנוטיפים של אחיזה בבני אדם לתיקוף במודלים של בעלי חיים.
אינטגרציה של תהליכי עבודה וצנרת נתונים
השיטה משתלבת בתהליכי עבודה של ביולוגיה גילויית על ידי אספקת קריאה כמותית של ויסות כוח האחיזה ותפקוד סנסורי-מוטורי לפני שלבי זיהוי המולקולות המובילות (lead identification).
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת השערות לגבי מסלולים עצביים המעורבים באחיזה מדויקת באמצעות ניתוח מסלול מרכז הלחץ.
- סריקה: מאפשר מוכנות של הבדיקה באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים של כיול והשוואת חיישנים המבטיחים שחזוריות של הנתונים.
- אנליטיקה: מייצר מדידות כמותיות של משתנים תלויים, כולל אמפליטודת כוח אחיזה ואורך מסלול מרכז הלחץ, לצורך הערכה השוואתית של תנאים.
- מחקר תרגומי: מקשר לתיקוף פרה-קליני על ידי הדגמת שינויים ביציבות האחיזה המשקפים פתופיזיולוגיה קלינית.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה רב-פעמית להערכה ביומכנית שניתן ליישם בתוכניות שונות של תיקוף מטרות נוירולוגיות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מספק ביטחון חיזוי במעורבות המטרה על ידי הפחתת עמימות מכניסטית במודולציה של מעגלים מוטוריים.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה ויכולת הרחבה באמצעות הגדרות של פריסת חיישנים, כיול ופרמטרי רכישה.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות לגבי המשך או הפסקת הפיתוח (go/no-go) על ידי מתן אפשרות לגילוי מוקדם של גירעונות סנסורי-מוטוריים המנבאים תוצאות פונקציונליות.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון באמצעות ביומרקרים כמותיים של יציבות האחיזה במודלים שונים של מחלות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בביומכניקה ובפיזיולוגיה סנסורי-מוטורית לצורך הנחיה נכונה לביצוע המשימה ופירוש הנתונים.
- תלוי בגיליונות חיישני לחץ בעלי רזולוציה מרחבית גבוהה ובמערכות רכישת נתונים תואמות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של ההוראות לכוח האחיזה והגדרות התנוחה כדי למזער שונות בין נבדקים.
- כולל שיקולי התאמה בעת מעבר מאחיזת דיוק אנושית למודלים פרה-קליניים של אחיזת כף רגל.
- מוגבל בשל הצורך בהפעלת כוח מינימלי כדי למנוע ערבוב בין חוזק האחיזה למדדי יציבות מרחבית.
שאלות נפוצות בביופארמה
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:43
Sensor Cable Connection
1:18
Pressure Adjustment
2:45
Measurement Preparation
3:42
Performing a Measurement
6:28
Grip Force (GF) Analysis
7:27
Center of Pressure (COP) Analysis
8:34
Results: Representative Dominant Index Finger COP Trajectories and GF Traces
9:05
Conclusion
