Трёхмерная кинематическая характеристика задачи на подбор объекта с помощью захвата движения

В данном исследовании мы стремимся расшифровать задачу захвата объекта с помощью системы захвата движений и представить детальное описание ее кинематических элементов. Существующим методам не хватает четкого понимания быстрого выполнения задачи в нормальных условиях, и данный протокол устанавливает базовые показатели эффективности, что улучшает интерпретацию и клиническую применимость. Для начала попросите участника надеть майку и легкие шорты.

Убедитесь, что участник находится босиком. Попросите участника пройти небольшое расстояние от исследователя в комфортном, самостоятельно выбранном темпе. Затем попросите участника развернуться и вернуться к исследователю с тем же темпом.

Попросите участника вытянуть шею, глядя вверх; согнуть шею, глядя вниз; повернуть голову влево и вправо, а также наклонить голову в обе стороны. Дайте указание участнику наклонить туловище вперед и назад, повернуть туловище влево и вправо, а также выполнить боковые наклоны в обе стороны.

После того как все движения будут выполнены с комфортом и в полной безопасности, попросите участника оставаться в положении стоя для последующего размещения маркеров. Убедитесь, что участник стоит в расслабленной вертикальной позе, естественно опустив руки вдоль туловища. Пальпируйте задние анатомические ориентиры и последовательно установите магнитные основания над остистыми отростками T4, T8, T10, а также над левой и правой задними верхними подвздошными остями.

Затем поместите магнитное основание на заднюю поверхность гребня подвздошной кости, примерно в двух-трех дюймах superolateral от задней верхней подвздошной ости. После размещения задних магнитных оснований зафиксируйте их лентой. Затем попросите участника повернуться лицом к исследователю, стоя прямо.

Пропальпируйте левую и правую передние верхние подвздошные ости и закрепите магнитное основание над этим ориентиром. Найдите мечевидный отросток и поместите над ним магнитное основание. Затем зафиксируйте передние магнитные основания с помощью ленты.

Попросите участника надеть верхнюю одежду и вернуться в вертикальное положение стоя. Пальпаторно определите положение ранее установленных магнитных оснований через одежду и последовательно прикрепите к ним светоотражающие маркеры. Дайте указание участнику отвернуться от исследователя и наклонить шею вперед.

Затем найдите седьмой шейный позвонок и поместите на этот ориентир светоотражающий маркер. Попросите участника вернуть голову в нейтральное положение и повернуться лицом к исследователю. Определите положение грудины и закрепите на ней светоотражающий маркер.

Затем пропальпируйте левый и правый акромиальные отростки и закрепите светоотражающий маркер на определенном ориентире. Попросите участника удобно сесть и положить правую ладонь на левое колено. Найдите медиальный и латеральный надмыщелки правого плечевого сустава и закрепите на них светоотражающие маркеры.

Затем повторите процедуру для левого локтя. Далее попросите участника удобно положить обе руки на бедра. Определите лучезапястный и локтевой отростки и поместите отражающий маркер на эти ориентиры.

Аналогично повторите процедуру для противоположного запястья. Затем пальпаторно определите положение головчатой кости одной руки, прикрепите над ней светоотражающий маркер и повторите действие для другой руки. Разместите по одному светоотражающему маркеру на ногте большого пальца и на среднем пальце каждой руки.

Когда участник удобно сядет, пропальпируйте медиальный и латеральный мыщелки бедренной кости правого колена и закрепите в этой области светоотражающий маркер. Повторите процедуру для левого колена. Затем найдите медиальную и латеральную лодыжки правой голени и установите светоотражающий маркер.

Далее определите положение средней клиновидной кости, а также головок первой, второй и пятой плюсневых костей правой стопы и нанесите светоотражающий маркер на каждую из этих точек. Затем пальпируйте пяточный бугор правой стопы. Закрепите светоотражающий маркер в этой области и повторите расстановку маркеров для левой стопы.

Закрепите кластеры маркеров на сегментах предплечья, кисти, плеча, бедра и голени с обеих сторон. Плотно зафиксируйте каждый кластер с помощью ремней или ленты. Затем расположите светоотражающие маркеры симметрично на лобной кости чуть выше бровей, после чего разместите их на височных костях.

С помощью смываемого кожного маркера обведите все маркеры и кластеры, размещенные на коже, чтобы обеспечить их точное повторное позиционирование при необходимости. Проверьте наличие незакрепленных маркеров, смещение кластеров и возникновение окклюзии в положении стоя. При необходимости исправьте ошибки размещения и надежно закрепите все неплотно прилегающие элементы.

Если проблем не выявлено, переходите к задаче по захвату объекта. Расположите камеры захвата движения вокруг объема захвата таким образом, чтобы обеспечить полную видимость тела во время наклона вперед, взаимодействия с объектом и возвращения в вертикальное положение. Определите объем захвата, достаточно большой, чтобы вместить все движение при захвате без возникновения окклюзий.

Откалибруйте систему захвата движений в соответствии с инструкциями производителя для установления глобальной системы координат. Убедитесь, что все камеры четко фиксируют светоотражающие маркеры, и удостоверьтесь в отсутствии в зоне захвата посторонних отражающих объектов. Запустите запись захвата движений перед тем, как дать команду участнику начать движение.

Остановите запись только после того, как участник завершит задание. Просмотрите запись, чтобы убедиться в наличии всех маркеров, прежде чем переходить к следующей записи. Убедитесь, что участник стоит прямо в пределах объема захвата.

Попросите участника отвести обе руки в сторону примерно на 45 градусов относительно туловища, полностью выпрямив локти и направив ладони вперед. Попросите участника оставаться неподвижным в течение двух секунд, считая вслух: 1000, 2000. Затем проинструктируйте участника отвести обе руки дальше, примерно на 90 градусов относительно туловища, при этом локти должны быть выпрямлены, а ладони направлены вниз.

Попросите участника оставаться неподвижным в течение двух секунд и громко отсчитать: 1000, 2000. Дайте указание участнику опустить обе руки по швам и встать в расслабленную нейтральную позу. Поместите стандартный объект на пол в заранее определенном месте внутри объема захвата.

Попросите участника встать прямо в удобную, выбранную им самостоятельно позу лицом к объекту. Дайте указание участнику поднять объект с пола в комфортном темпе, вернуться в вертикальное положение и передать его. Во время извлечения и перемещения объекта между попытками сохраняйте удобное положение сидя или на коленях на полу, чтобы обеспечить единообразное расположение объекта.

Попросите участника выполнить три повторения одной рукой. Затем повторите задание в три повторения другой рукой. Участники были разделены на три группы по стратегии движения: с доминированием приседания, с доминированием наклона (hinge) и гибридную группу.

Значимых различий по возрасту, распределению по полу, росту или весу между группами выявлено не было. Углы сгибания колена значительно различались между группами как при использовании доминирующей, так и недоминирующей руки, при этом наблюдались большие величины эффекта. Кинематика голеностопного сустава также продемонстрировала значимые групповые различия при использовании доминирующей и недоминирующей руки с большими величинами эффекта.

Сгибание торса существенно различалось между группами как при использовании доминирующей, так и недоминирующей руки, с умеренным размером эффекта. Кинематика тазобедренного сустава не имела значимых различий между группами ни при использовании доминирующей, ни при использовании недоминирующей руки. При захвате объекта недоминирующей рукой наблюдалось большее сгибание в левом голеностопном и левом коленном суставах по сравнению с захватом объекта доминирующей рукой, с большим размером эффекта.

Значительные различия с большими значениями размера эффекта также наблюдались в области правого голеностопного сустава и левого тазобедренного сустава при сравнении условий с доминирующей и недоминирующей рукой. Значимых различий в области правого коленного сустава, правого тазобедренного сустава или торса между условиями с доминирующей и недоминирующей рукой выявлено не было. Данный протокол позволяет исследователям количественно оценить и охарактеризовать различные стратегии движения, используемые при выполнении задачи по поднятию объекта, включая паттерны с доминированием приседаний, доминированием наклона в тазобедренном суставе и гибридные паттерны.

Дополнительный анализ, который может быть проведен после выполнения данной процедуры, включает определение скоростей в суставах, динамики центра масс и сил реакции опоры, что обеспечит более комплексное понимание выполнения задачи. Будущие исследования могут расширить наш протокол захвата движений для изучения компенсаторных механизмов, особенно в условиях, связанных с заболеваниями опорно-двигательного аппарата.