Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Метод Количественная верхней конечности производительности в повседневной жизни при помощи акселерометров

Published: April 21, 2017 doi: 10.3791/55673
Automatic Translation
1,2,3, 1, 1,4,5, 1,2,3
1Program in Physical Therapy, Washington University School of Medicine, 2Program in Occupational Therapy, Washington University School of Medicine, 3Department of Neurology, Washington University School of Medicine, 4Mallinckrodt Institute of Radiology, Washington University School of Medicine, 5Department of Biomedical Engineering, Washington University

Summary

Этот протокол описывает метод количественной оценки верхней конечности производительности в повседневной жизни с помощью наручных поношенных акселерометров.

Abstract

Одной из основных причин для направления в реабилитационные услуги после инсульта и других неврологических заболеваний являются улучшить свою способность функционировать в повседневной жизни. Это стало важным для оценки деятельности человека в повседневной жизни, а не только измерить их способность к деятельности в структурированной среде клиники или лаборатории. Носимый датчик, который теперь позволяет измерять ежедневное движение является акселерометром. Акселерометры являются коммерчески доступные устройства, напоминающие большие наручные часы, которые можно носить в течение всего дня. Данные акселерометра можно количественно, как конечности заняты, чтобы осуществлять деятельность в домах и общинах народов. Этот отчет описывает методологию сбора акселерометрии данных и превратить его в клинически значимой информации. Во-первых, данные собираются, имея участник носить два акселерометра (по одному на каждом запястье) в течение 24 ч или дольше. Данные акселерометрии затем загружаются и обрабатываются для получения четырех дифферет переменных, которые описывают ключевые аспекты верхней конечности активности в повседневной жизни: часы использования, коэффициент использования, отношение величины и двусторонние величины. Плотность участки могут быть построены, которые визуально представляют данные из 24 ч носить период. Переменные и их участки результирующих плотностей весьма последовательны в неврологический-интактных, общественных обитающие взрослых. Это поразительное постоянство делает их полезным инструментом для определения того, верхних конечностей ежедневно производительность отличается от нормального. Эта методика подходит для исследований, расследующих верхних конечностей дисфункции и мероприятий, направленных на повышение производительности верхней конечности в повседневной жизни у людей, перенесших инсульт и других групп пациентов. Из-за своей относительной простоте, она не может быть задолго до того, она также включена в клинической практике нейрореабилитации.

Introduction

За последние два десятилетия наблюдается взрыв интереса к носимых датчиков для измерения движения. Носимый датчик, который вызвал большой интерес в области нейрореабилитации является акселерометром. 1, 2, 3 акселерометров, как следует из названия, измерение ускорения в гравитационных единицах (1 г = 9,8 м / с 2) или в произвольных единицах , называемых отсчетами активности (1 кол активность = производитель заданных гравитационного значение). Ускорения, как человеческие движения, как правило, измерены и записаны в трех измерениях, соответствующих различным осям устройства. Устройства коммерчески доступны и похожи на большие наручные часы; их можно носить во время повседневной деятельности с минимальным ущербом. Из-за разумную стоимость и их доступности, использование акселерометров (называется акселерометрия) интегрируются в neurorehabilitation исследования.

Значение акселерометрии в области нейрореабилитации является то, что он предлагает неинвазивную, объективную, количественную меру верхних конечностей двигательной активности за пределами клиники или лаборатории. 3 Основная цель реабилитационных услуг для людей с инсультом и другими неврологическими состояниями, чтобы улучшить свою способность функционировать в повседневной жизни, а не только в клинике или лаборатории. Международная классификация Всемирной организации здравоохранения функции различает способность к активности, как измерена в структурированной среде с клиническими испытаниями, а также осуществлением деятельности, как измерено в неструктурированной среде. 4 акселерометрии позволяет измерять производительность верхней конечности в неструктурированной среде, то есть то , что кто - то на самом деле происходит , когда они не находятся в клинике или лаборатории, а не только то , что они могли бы сделать. Включение в акселерометрии хода Rehabilitation исследование теперь бросает вызов давнее предположение о том, что функциональные улучшения в структурированном клинических условиях перевода на улучшение производительности в неструктурированной, повседневной жизни. 5, 6, 7, 8

Наша группа 9, 10, 11, 12, 13, 14 и другие 7, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 имеют бееп потратил много времени и усилий по разработке акселерометрии методологии для использования в научных исследованиях и клинической практике. Акселерометрии уже хорошо зарекомендовали себя в качестве действительного и надежного инструмента для измерения верхней конечности производительности после инсульта. 1, 2, 15, 16, 17, 25 Самый последний вызов был превращая необработанные данные акселерометра в клинически значимой информации (см ссылку 3 для резюме этого процесса разработки). Методология , описанная здесь , может использоваться для различения верхних конечностей производительности в повседневной жизни у здоровых участников контроля 10, 12 из что у участников , которые пострадали от инсульта 6, 9, 11 14 Методология акселерометра подходит для исследований , расследующих верхние конечности дисфункции и мероприятия , направленных на повышение производительности верхней конечности в повседневной жизни у людей с инсультом и другим неврологическим населением. Из-за своей относительной простоте, она не может быть задолго до того, она также включена в клинической практике нейрореабилитации.

Protocol

Этот протокол был одобрен Управлением по охране исследований человеческих Вашингтонского университета.
Примечание: Инструкции были написаны специфичны для коммерчески доступные акселерометры и их соответствующее программное обеспечение для сбора данных (см таблицу материалов).

1. Подготовка Акселерометры для сбора данных

  1. Подключите два акселерометра к компьютеру (через док - станцию) , чтобы зарядить свои батареи; это обеспечит запись в течение всего времени ношения.
  2. С акселерометрами подключены к компьютеру, откройте соответствующее программное обеспечение для их инициализации.
  3. В программном обеспечении, выберите «Инициализация», чтобы синхронизировать акселерометр часы друг с другом и на локальный компьютер, и установить параметры сбора данных следующим образом.
    1. Enter (или выберите из календаря и часов) начала и окончания даты и времени. Выберите начало сбора данных на основе, когда согласноelerometers будет размещен на участнике и конечное время, по крайней мере, через 24 часа.
      ПРИМЕЧАНИЕ: один день носить период дает хорошее представление о повседневной деятельности в неработающих взрослых. 12 Longer носить периоды могут быть более подходящими для взрослых и детей с различными суточными графиками. 3, 18, 26
    2. Выберите '30 Hz»из выпадающего меню для„Sampling Rate“.
    3. Оставьте 'LED Options' и 'Wireless Options' непроверенные.
    4. Чтобы продлить срок службы батареи, включить «Idle режим сна».
  4. Для завершения процесса инициализации, выберите «Enter Subject Info».
    1. Введите тему конкретной информации для расположения акселерометра (запястье) и сторону тела ( «Вправо» или «Влево»).
    2. Выберите, чтобы заполнить другой предмет конкретной информации, как Дезикрасный; вход будет только для идентификации и не будет влиять на данные анализов, описанные здесь.
    3. Когда все будет готово, выберите «Initialize Devices», чтобы завершить процесс. После инициализации подтвердится, акселерометры можно безопасно отсоединить от компьютера.

2. Размещение и ношение акселерометров для сбора данных от участников

  1. Поместите один акселерометр на каждом запястье участника.
    Примечание: Акселерометры должны соответствовать ожидающим, но не слишком плотно прилегает к запястью, как большие наручные часы. Разнообразие полос может быть использовано в зависимости от размера, предпочтения, и уровня комфорта участника.
  2. Попросите участник , как следует, и ответить на любые вопросы , участник может иметь о изнашивающемся периоде и деятельности в течение этого времени.
    1. Попросите участников сделать свои регулярные мероприятия в течение дня; акселерометры могут чувствовать себя странно на первый, ноодин скоро привыкает к ним.
    2. Попросите их, что акселерометры являются водонепроницаемыми и можно носить во время принятия душа или моют посуду. Попросите их, чтобы не носить акселерометры в течение длительных периодов времени плавания.
    3. Попросите их держать акселерометров во время дневного сна и на ночь.
      Примечание: Акселерометры маркированы, чтобы определить левые и правые датчики. Если акселерометры должны быть удалены в течение периода ношения, метки помогают определить правильную сторону, помещая их обратно. Попросите пользователей записать на изнашивающейся журнал, когда они были сняты и положил обратно на again.The акселерометров носятся по ночам, потому что, когда мы позволяем людям принимать их, они часто не ставятся обратно, или положить обратно на противоположные конечности.
  3. Отправьте участник домой с воодушевлением заниматься нормальной повседневной деятельностью и инструкции о том, когда принимать два акселерометр прочь, и как принести или отправить обратно акселерометры и weariнг журнал.

3. Загрузите данные для визуального контроля

  1. Когда акселерометры были возвращены после того, как износостойкий течение 24 ч или более, подключите акселерометры к компьютеру для загрузки записанных данных.
  2. Выберите «Загрузить» в соответствующем программном обеспечении , а затем выберите место для хранения данных на компьютере с помощью кнопки «Изменить местоположение».
    1. Выберите опцию "Создать файл AGD.
    2. Для файлов, которые легко просматривать, выбирать '10 S'из „выпадающего списка эпохи“. Используйте эти файлы на шаге 3.3.
    3. Выберите "Загрузить все устройства.
  3. Визуально проверьте данные , чтобы подтвердить акселерометры были изношены на плановый период времени и / или о том , что данные соответствует носить журнал.
    1. В верхнем меню нажмите «Файл | Open АГД File», а затем выбрать файлы для открытия.
    2. Посмотрите на '; Daily Графы, чтобы увидеть собранные данные.
    3. Убедитесь, что активность имела место в ходе типичных бодрствования, и что не длительные периоды отсутствия активности, за исключением в ночное время. Графики можно масштабировать фокусироваться на небольших приращений времени и прокручиваются при желании.

4. Загрузите данные для обработки

  1. Повторите процесс загрузки (шаг 3.2), но на этот раз выберите «1 с» из выпадающего поля «Epoch». Это будет бен данные в 1 с эпохами, 10, 11, 12 и генерировать файлы , которые будут использоваться для расчетов.
    Примечание: Акселерометры и программное обеспечение , используемое здесь (см таблицы материалов) использовать собственное программное обеспечение для фильтрации высоких частот, не-человеческой деятельности (например , ускорений от того , в машине ездить). Фильтрации может потребоваться сделать с заказным программным обеспечением написано при использованииразличные устройства и программное обеспечение. Специально писаться программное обеспечение также может быть использовано для идентификации и удаления верхнего тремора конечностей, например, у человека с болезнью Паркинсона.
  2. Из 1 с файлов , сохраненных на шаге 4.1, рассчитать временной ряд вектор величины 3-мерных данных как квадратный корень из (х 2 + у 2 + Z 2) из данных от каждого акселерометра. На этот раз серия может быть использована для вычисления числа переменных для количественного верхней активности конечностей во время повседневной жизни.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Инструкции по обработке предполагают один день носить период. Если носить период длиннее, данные может быть обработаны в виде отдельных кусков один дня, или в виде одного временного ряда с расчетным переменными регулируются по длине износа периода, когда это необходимо.

5. Переменные и графические представления, созданные из акселерометрии данных

Примечание: Верхние движения конечностей, связанные с ходьбой, включены в анализируемых данных. Предыдущая работа имеет Установлено, что ходьба не влияет на переменное соотношение акселерометра. 15 Несмотря на то, включение ходьбы не изменяет переменное не-отношение для неврологический-интактных взрослых, 27, возможно , что включение ходьбы может привести к небольшому завышению переменных не-отношения для участников с инсультом.

  1. Расчет часов использования каждой конечности пути суммирования всех секунд в течение периода записи, когда счетчик активности был отличен от нуля, а затем преобразования до нескольких часов. 12, 17
    Примечание: Этот расчет дает одно значение для каждой конечности.
  2. Рассчитывают коэффициент использования (также называется коэффициентом активности) путем деления часов использования непреобладающего конечности (или пораженной конечности) по часов использования доминирующего (или не подвержены) конечности.
    Примечание: Коэффициент использования квантифицирует общую продолжительность деятельности одной конечности по отношению к другим.эф "> 12, 15 Этот расчет дает одно значение, как правило , в диапазоне от 0 до 1. Значение 1 указывает на то, что две конечности используются для равных длительностей в течение всего периода ношения. Нулевое значение означает , что непреобладающего или пораженной конечности не используется вообще.
  3. Рассчитывают отношение амплитуд следующим образом .
    1. Для каждого второго из данных временного ряда, вычислить натуральный логарифм вектора величины непреобладающего конечности (или пораженной конечности), деленное на величину вектора доминантного (или не пораженной) конечности.
    2. Заменить значения больше 7 и меньше, чем -7, с 7 и -7, соответственно, для категоризации одного движения конечностей. 11
      Примечание: Отношение величины квантифицирует вклад каждой конечности в повседневную деятельность на вторую-на-второй основе. 10, 11 Это концептуально похоже на соотношение пользы, но принимает во внимание Intensity движения (ускорение) величина каждой конечности во время каждой секунды. Этот расчет дает временной ряд значений, где нулевые значения указывают на обе конечности имеют равные интенсивности движения в течение этого момент времени. Положительные значения указывают на большую интенсивность движения от непреобладающий (или затрагиваемым) конечности и отрицательные значения указывают на большую интенсивность движения от доминирующего (или непораженной) конечности.
  4. Рассчитывает величину двусторонний в виде суммы вектора величины из двух конечностей.
    Примечание: Двустороннее величина квантифицирует интенсивность движения в обоих верхних конечностей на второй-на-вторых основе. 10, 11 Этот расчет дает временной ряд значений, где значение указывает интенсивность движения, с более высокими значениями указывает на высокую интенсивность.
  5. Построить графики плотности для графического представления данных акселерометрии с обеих конечностей 11 как ВОЛПминимумы.
    1. Участок каждую секунду данных в виде двухмерного гистограммы с частотой, представленной в цвете. Установите шкалу цвета таким образом, что более холодные цвета (блюз) указывают реже активность и теплые цвета (желтый через красный) указывают на более частое деятельность.
    2. Сюжет Отношение величины, что указывает на вклад одну конечность против другого, по оси х.
    3. Участок двустороннего величину, что указывает на интенсивность движения, на оси у.
    4. Участок отдельные значения конечностей в виде отдельных стержней на дальней левой панели (-7), что указывает на активность только доминирующей (или непораженной) конечности, а на крайнем правом (7), что указывает на активность только непреобладающий (или пострадавших ) конечности.
      Примечание: Участки обеспечивают контекст для ученых, врачей и участников интерпретировать две переменные вместе, отношение амплитуд и двухстороннее величину. Возможность создания графиков плотности с использованием акселерометрии данных доступна здесь. 44 </ SUP>

Representative Results

Данные из образца референтного общественных обитающие, неврологический-интактных взрослых может быть использованы для интерпретации данных от участников с инсультом или другими условиями, влияющих на верхнюю конечность производительность. 10, 11, 12 В таблице 1 приведены сводные статистические данные в течение нескольких часов использования и коэффициента использования от здорового образца референтной. В целом, большинство людей активны с их доминирующими и не являющиеся доминирующими руками примерно за то же количество времени, в течение всего дня. В среднем составляет около 9 часов, но есть широкий диапазон, захватывая более активные и менее активные люди. Среднее соотношение пользы чуть меньше 1,0 и имеет небольшое стандартное отклонение. Таким образом, независимо от того, насколько активен один, доминирующие и не доминирующие конечности используются для аналогичных длительностей в течение дня. Кроме того, возраст не влияет на верхние конечности показателей эффективности при наличии хорошего здоровья.Lass = «XREF»> 12 Рассчитанные значения , по существу , за пределами этих значений референтных (± 3-4 ДСН) должны быть тщательно проверены , чтобы гарантировать , что они реальны, как это было предложено Uswatte и коллегами. 16

В среднем Стандартное отклонение минимальный максимальная
Часы доминирующего использования конечностей 9,1 1,9 4,4 14,2
Часы недоминантного использования конечностей 8,6 2 4,1 15,5
Используйте соотношение 0,95 0,06 0,79 1,1

Таблица: Сводная статистика акселерометрии от Neurologically-нетронутые, общее жилища Взрослых. Значения от референтного образца из 74 общин жилища взрослых (средний возраст 54 ± 11, 53% женщин, 84% правая рука доминирует) из ссылки 12.

Графики плотности позволяют более внимательно посмотреть на данные. Рисунок 1 является представителем плотности участка от здорового взрослого человека, с данными , собирают и обрабатывают , как описано выше. Сюжеты, как это предоставить важную информацию о верхней производительности конечностей в повседневной жизни. Есть три ключевых особенностей этого участка, которые очень последовательно через взрослые все возрасты. 3, 11 Во- первых, картина симметрична. Это указывает на то, что верхние конечности активны вместе в течение дня, с доминантных и не-доминантных конечностей, используемых аналогичным образом. Сходство движения не может представить быть в конкретном случае во время, с каждым Такином конечностеяг его очередь ведущий или запаздывает во время различных мероприятий, но их можно увидеть в течение дня. Даже бары с обеих сторон при -7 и 7 (с указанием только доминирующей и исключительно непреобладающий активность) сходны по цвету. Симметрия противоречит распространенному мнению о руке доминированию. Во-вторых, сюжет дерево-образную форму с широкой части нижней и закругленными краями. В «» обода или закругленные края нижней части представляют собой деятельность, где одна ветвь движется, а другой является относительно еще. Примером этого может быть размещение объектов в контейнере, с одной стороны, держа контейнер с другой. 10 Симметрия в закругленными краями указывает на то, что обе руки активны , чтобы выполнить и стабилизировать аналогично в течение дня. Верхний пик представляет собой менее частую, более высокую интенсивности деятельности, такие как размещение больших объектов на высокой полке с обеими руками. 10 И третье, есть теплый свет в центре. Это указывает на то, что наиболее частые верхние движения конечностей являются низкая интенсивность с приблизительно равными взносами обеих конечностей. Примеры этого могут быть печатая или резки с ножом и вилкой. 10

Рисунок 1
Рисунок 1: представитель Пример из Неврологический-интактных взрослых. Участок плотности показывает 24 ч верхней конечности использования в повседневной жизни, нанесенные на второй-на-вторых основе. Ось х (отношение величины) указывает на вклад каждой конечности к активности. Ось у (двусторонняя величина) указывает на интенсивность движения. Цвет представляет частоту, с большой цветовой полосы шкалы на правой стороне фигуры, где яркие цвета указывают на более высокую частоту. Небольшие стержни при -7 и 7 представляют собой одностороннее доминирующую и недоминирующую активность, соответственно.«> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Через этот образец взрослых, графики плотности удивительно похожи по форме и цвету. 11 Людей , которые относительно неактивны , как правило, короче, шире изображение с более прохладными цветами. Люди, которые очень активны, как правило, имеют более высокие изображения с более теплыми цветами. Поразительная согласованность взрослых позволяет легко идентифицировать участник с верхней конечностью производительностью, которая отличается от этих норм.

На рисунке 2 приведен пример плотности участка в человека с инсультом. Этот человек является правшой мужчина, который был ишемический инсульт, затрагивающим его мозг на правой стороне 11 месяцев до этих собираемого данных. Правая часть мозга контролирует левую сторону тела, а его левая верхняя конечность имела умеренные парезы и дисфункцию, как указана в Motricитй Index 28 баллов 60/100 и Test Action Research Arm 29 баллов 38/57. В течение 24 ч носить период паретическая, левая конечность была активна в течение 1,5 ч и не-паретичного, правая конечность была активна в течение 5,8 ч. Его использование было соотношение 0,47, примерно половина нормального значения. По сравнению с плотностью участка на фиг.1, эта плотность участок является явно асимметричен, что указует на паретической верхней конечности редко активна в течение повседневной жизни. Холодные цвета средней части участка по сравнению с темно-красными цветами одного бара при -7 указывают на высокую частоту движения с помощью только не-паретической конечности. Общий пик является низкой, что указывает на низкую активность только интенсивности. В целом, сюжет плотности указывает на то, что паретический конечность участвует лишь в минимальной степени в повседневной деятельности.

фигура 2
Рисунок 2: Представитель Пример из Персын с инсультом. Участок плотности показывает 24 ч верхней конечности использования в повседневной жизни, нанесенные на второй-на-вторых основе. Ось х (отношение величины) указывает на вклад каждой конечности к активности. Ось у (двусторонняя величина) указывает на интенсивность движения. Цвет представляет частоту, с большой цветовой полосы шкалы на правой стороне фигуры, где яркие цвета указывают на более высокую частоту. Небольшие стержни при -7 и 7 представляют собой одностороннее доминирующую и недоминирующую активность, соответственно. Сравните симметрию, высота пика, и цвет Рисунок 1. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Хотя методология акселерометрии была разработана для использования у лиц с инсультом, полезность этой методологии распространяется на другие группы населения. Это может быть полезным для оценки результатов в VARIщества популяций пациентов. На фиг.3 приведен пример плотности участка в человеке с верхней ампутацией конечностей ниже локтя. Этот человек был 75-летний мужчина, получили ранения в результате аварии около 8 лет назад. Его право, ранее доминирующая, рука была ампутирована в момент аварии. Он владеет верхний протез конечности, но носит его только 1-2 раза в месяц, чтобы поднимать тяжелые предметы. Большую часть времени, так как на этом рисунке, он не носит его. В течение 24 ч периода ношения, интактная, левая конечность была активна в течение 6,9 ч и остаточная, правая конечность была активна в течение 4,7 ч (акселерометр надевал дистально на остаточной конечности). Его использование было соотношение 0,68, что указывает на предпочтение зацепления интактной конечности по остаточной конечности. Эта плотность участок менее симметричен и имеет более холодные цвета , чем у контрольного субъекта (рисунок 1), но является более симметричным и показывает большую активность , чем люди с инсультом , показанных на фиг.2. Таким образом, этот человек еavors неповрежденной конечности, но по-прежнему входит в зацепление с культю в деятельности во время повседневной жизни.

Рисунок 3
Рисунок 3: Представитель Пример из Верхних Людей с ампутацией конечностей. Участок плотности показывает 24 ч верхней конечности активности в повседневной жизни, нанесенные на второй-на-вторых основе. Ось х (отношение величины) указывает на вклад каждой конечности к активности в данный момент времени. Ось у (двусторонняя величина) указывает на интенсивность движения. Цвет представляет частоту, с большой цветовой полосы шкалы на правой стороне фигуры, где яркие цвета указывают на более высокую частоту. Небольшие стержни при -7 и 7 представляют собой одностороннее доминирующую и недоминирующую активность, соответственно. Сравните симметрию, высота пика, и цвет на рисунках 1 и 2. Пожалуйста , нажмите здесь для просмотра большего версия этой фигуры.

Другой пример того, как можно использовать эту методику у лиц с ограниченной подвижностью, которым необходимо повысить активность. На фиг.4 приведен пример плотности участка от пожилого, правой руки индивидуального пребывания в учреждениях квалифицированного медицинского ухода. Этот человек был ослаблен после острой болезни и приема сестринских и реабилитационных услуг для того, чтобы восстановить независимость и вернуться домой. Доминирующая конечность была активна в течение 2,4 ч и непреобладающий конечности был активен в течение 2,0 ч. Соотношение использования было 0.84, который находится на нижнем конце нормативного диапазона (таблица 1). Эта плотность участок почти симметричен, как можно было бы ожидать от общего состояния здоровья, но пик является очень низким, и цвет, в основном прохладно, указывая на низкую активность во время ношения периода.

ДОА / 55673 / 55673fig4.jpg»/>
Рисунок 4: Пример Представитель от лица Восстановление после соматического заболевания в учреждениях квалифицированного медицинского ухода (ОЯТ). Участок плотности показывает 22 Н верхней конечности активности в повседневной жизни, построенные на второй-на-вторых основе. Ось х (отношение величины) указывает на вклад каждой конечности к активности в данный момент времени. Ось у (двусторонняя величина) указывает на интенсивность движения. Цвет представляет частоту, с большой цветовой полосы шкалы на правой стороне фигуры, где яркие цвета указывают на более высокую частоту. Небольшие стержни при -7 и 7 представляют собой одностороннее доминирующую и недоминирующую активность, соответственно. Сравните симметрию, высота пика, и цвет Рисунок 1. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Наконец, эта методика не может бе только для взрослых. Протокол подходит для детей, с незначительными изменениями , чтобы поощрять ношение (например , цветные полоски, предложения , что устройства «заставить вас выглядеть как супергерой»). Плотность участки от типично развивающихся детей показывают те же самые общие формы, как и взрослые, дерево-форму будучи более узким и пик существенно выше. Детские формы в соответствии с их более высоким уровнем активности; пример графиков плотности от типично развивающегося ребенка и ребенка с церебральным параличом hemiparetic можно увидеть на р. 25, фиг 5В и 5С в ссылке 3. Дальнейшие исследования необходимы для применения в педиатрической клинической практике. Следует отметить , что отношение использования имеет постоянное умеренное отношение к самоотчетности верхней активности конечностей у взрослых с инсультом, 1 , но у детей с церебральным параличом, коэффициент использования не имеет отношение к родительскому отчету верхнего Итб активность. 30 ли измененное соотношение между датчиками измеряются и значениями лежит в восприятии репортеров или в каком - то количественном или качественном различии , как дети двигаться неизвестно. Будущие исследования крайне необходимы для определения нормативных значений для типично развивающихся детей и исследовать интерпретации ценностей у детей с ограниченными возможностями.

Discussion

В настоящем докладе подробно методика измерения верхней конечности производительности в повседневной жизни с помощью акселерометров, надеваемых на запястьях. Использование этой методики в реабилитации исследований и клинической практике дает значительное продвижение , на существующие методы, то есть возможность узнать , как экспериментальные или типичные последствия лечения функциональной эффективность в повседневной жизни, а не только возможность в клинике или лаборатории. Акселерометрии могут быть использованы в сочетании с, или в месте, самоотчеты мер ежедневного исполнения, 31, 32, 33 , которые могут быть более восприимчивы к когнитивный нарушениям или бессознательному смещению. 34, 35, 36, 37 Раннее применение этой методики дало данные вопреки ожиданиям, 5 , которые могли бы сила Тон поле пересмотреть содержание и доставку услуг по реабилитации.

Критические шаги в протоколе обеспечение были собраны точные и реальные данные в течение периода ношения (протокол шаги 2.2, 2.3 и 3.3). Несоблюдение этих мер может привести к расчетным значениям, которые не имеют никакого значения. Это сравнительно легко убедиться, что акселерометры на назначенных запястьях, как человек покидает клинику или лабораторию. Визуальный осмотр данных после того, как акселерометры возвращаются необходимо, так как участники часто ведут себя иначе, чем указание или предполагалось. Хотя относительно редко, участники были известны, чтобы удалить акселерометры вскоре после выхода из следственной группы, поставив их обратно снова на неправильные стороны, или пытается поощрять других в своей семье, чтобы носить их. Многое из этого можно избежать, если акселерометры четко обозначены для каждой из сторон, ношение журнала завершается, и данные проверяются вскоре Afteг возвращение, то есть в случае , если последующий телефонный звонок необходимо для уточнения носить сторону и раз.

Хотя методология акселерометрии квантифицирует общую верхнюю конечность производительность, он не дает информации о качестве движения или о конкретных мероприятиях, которые были выполнены в течение периода ношения, например, зная, что участник ел; см ссылки 3 для обсуждения этого вопроса. В качестве инструмента то, акселерометрия будет наиболее полезной в качестве меры исхода, когда научный вопрос или вмешательство реабилитации фокусируются на изменение общей верхней конечности производительности в повседневной жизни, такие как количество деятельности и участие двусторонних конечностей в повседневной деятельности. Акселерометрии будут менее полезными в качестве меры исхода, когда научный вопрос или вмешательство реабилитации направлены на изменение качества движения или изменений лишь несколько конкретных движений в повседневной жизни. Мы ожидаем, что computatметоды Рациональные будут улучшаться с течением времени и будущие поколения этой методики может быть в состоянии преодолеть эти ограничения.

В заключении акселерометрия предоставляет возможность количественной оценки верхней конечности производительности в повседневной жизни. Методология, описанная здесь, может рассматриваться как верхняя версия конечности из наиболее распространенных методик мобильности, где шагов в день или минут умеренной физической активности, записанных на носимых устройствах. 38, 39, 40, 41, 42, 43 В то время как разработаны для лиц с инсультом, универсальность методики позволит в будущем применение в различных других групп населения. Дополнительные методические разработки необходимы, отличных от инсульта у взрослого и педиатрическое neurorehabiliation населения, чтобы помочь ответить на клиническую и научно-исследовательскую Questions, связанные с двусторонней активности верхних конечностей.

Disclosures

Авторы заявляют, что у них нет никаких финансовых интересов конфликтующих.

Acknowledgments

Мы благодарим Бриттани Хилл, Райан Бейли и Майк Урбин за их вклад в методологию акселерометрии и данных. Финансирование этого проекта происходит от NIH R01 HD068290.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Accelerometers (2) Actigraph LLC wGT3X-BT This is the most common device on the market.  Similar products are available from other vendors.  http://actigraphcorp.com/products-showcase/activity-monitors/actigraph-wgt3x-bt/
Hub Actigraph LLC 7 Port USB Hub This device connects the accelerometers to the computer allowing for charging and communication. Includes hub, usb cables, power connector. http://actigraphcorp.com/products/7-port-usb-hub-2016/
Straps  Actigraph LLC Woven Nylon Wrist Band  Other straps that are velcro or disposable are also available.  http://actigraphcorp.com/product-category/accessories/
Actilife Software Actigraph LLC It is best to purchase the software from the same vendor as the accelerometers.  Similar products are available from other vendors. http://actigraphcorp.com/products-showcase/software/actilife/
Computational software The most common software is MATLAB, but computation could also be done in Excel or other similar products.  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lang, C. E., Bland, M. D., Bailey, R. R., Schaefer, S. Y., Birkenmeier, R. L. Assessment of upper extremity impairment, function, and activity after stroke: foundations for clinical decision making. J Hand Ther. 26 (2), 104-115 (2013).
  2. Gebruers, N., Vanroy, C., Truijen, S., Engelborghs, S., De Deyn, P. P. Monitoring of physical activity after stroke: a systematic review of accelerometry-based measures. Arch Phys Med Rehabil. 91 (2), 288-297 (2010).
  3. Hayward, K. S., et al. Exploring the role of accelerometers in the measurement of real world upper limb use after stroke. Brain Impairment. 17 (1), 16-33 (2016).
  4. Towards a common language for Functioning, Disability, and Health: ICF. , World Health Organization. Geneva. (2002).
  5. Waddell, K. J., et al. Does task-specific training improve upper limb performance in daily life post stroke? Neurorehabil Neural Repair. , (2016).
  6. Doman, C. A., Waddell, K. J., Bailey, R. R., Moore, J. L., Lang, C. E. Changes in Upper-Extremity Functional Capacity and Daily Performance During Outpatient Occupational Therapy for People With Stroke. Am J Occup Ther. 70 (3), (2016).
  7. Rand, D., Eng, J. J. Predicting daily use of the affected upper extremity 1 year after stroke. J Stroke Cerebrovasc Dis. 24 (2), 274-283 (2015).
  8. Lemmens, R. J., et al. Accelerometry measuring the outcome of robot-supported upper limb training in chronic stroke: a randomized controlled trial. PLoS One. 9 (5), 96414 (2014).
  9. Bailey, R. R., Birkenmeier, R. L., Lang, C. E. Real-world affected upper limb activity in chronic stroke: an examination of potential modifying factors. Top Stroke Rehabil. 22 (1), 26-33 (2015).
  10. Bailey, R. R., Klaesner, J. W., Lang, C. E. An accelerometry-based methodology for assessment of real-world bilateral upper extremity activity. PLoS One. 9 (7), 103135 (2014).
  11. Bailey, R. R., Klaesner, J. W., Lang, C. E. Quantifying Real-World Upper-Limb Activity in Nondisabled Adults and Adults With Chronic Stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (10), 969-978 (2015).
  12. Bailey, R. R., Lang, C. E. Upper-limb activity in adults: referent values using accelerometry. J Rehabil Res Dev. 50 (9), 1213-1222 (2013).
  13. Urbin, M. A., Bailey, R. R., Lang, C. E. Validity of body-worn sensor acceleration metrics to index upper extremity function in hemiparetic stroke. J Neurol Phys Ther. 39 (2), 111-118 (2015).
  14. Urbin, M. A., Waddell, K. J., Lang, C. E. Acceleration Metrics Are Responsive to Change in Upper Extremity Function of Stroke Survivors. Arch Phys Med Rehabil. , (2014).
  15. Uswatte, G., et al. Ambulatory monitoring of arm movement using accelerometry: an objective measure of upper-extremity rehabilitation in persons with chronic stroke. Arch Phys Med Rehabil. 86 (7), 1498-1501 (2005).
  16. Uswatte, G., et al. Validity of accelerometry for monitoring real-world arm activity in patients with subacute stroke: evidence from the extremity constraint-induced therapy evaluation trial. Arch Phys Med Rehabil. 87 (10), 1340-1345 (2006).
  17. Uswatte, G., et al. Objective measurement of functional upper-extremity movement using accelerometer recordings transformed with a threshold filter. Stroke. 31 (3), 662-667 (2000).
  18. Rand, D., Eng, J. J., Tang, P. F., Jeng, J. S., Hung, C. How active are people with stroke?: use of accelerometers to assess physical activity. Stroke. 40 (1), 163-168 (2009).
  19. Rand, D., Givon, N., Weingarden, H., Nota, A., Zeilig, G. Eliciting upper extremity purposeful movements using video games: a comparison with traditional therapy for stroke rehabilitation. Neurorehabil Neural Repair. 28 (8), 733-739 (2014).
  20. Connell, L. A., McMahon, N. E., Simpson, L. A., Watkins, C. L., Eng, J. J. Investigating measures of intensity during a structured upper limb exercise program in stroke rehabilitation: an exploratory study. Arch Phys Med Rehabil. 95 (12), 2410-2419 (2014).
  21. de Niet, M., Bussmann, J. B., Ribbers, G. M., Stam, H. J. The stroke upper-limb activity monitor: its sensitivity to measure hemiplegic upper-limb activity during daily life. Arch Phys Med Rehabil. 88 (9), 1121-1126 (2007).
  22. Vega-Gonzalez, A., Bain, B. J., Granat, M. H. Measuring continuous real-world upper-limb activity. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 4, 3542-3545 (2005).
  23. Vega-Gonzalez, A., Granat, M. H. Continuous monitoring of upper-limb activity in a free-living environment. Arch Phys Med Rehabil. 86 (3), 541-548 (2005).
  24. van der Pas, S. C., Verbunt, J. A., Breukelaar, D. E., van Woerden, R., Seelen, H. A. Assessment of arm activity using triaxial accelerometry in patients with a stroke. Arch Phys Med Rehabil. 92 (9), 1437-1442 (2011).
  25. Lang, C. E., Wagner, J. M., Edwards, D. F., Dromerick, A. W. Upper Extremity Use in People with Hemiparesis in the First Few Weeks After Stroke. J Neurol Phys Ther. 31 (2), 56-63 (2007).
  26. Rand, D., Eng, J. J. Disparity between functional recovery and daily use of the upper and lower extremities during subacute stroke rehabilitation. Neurorehabil Neural Repair. 26 (1), 76-84 (2012).
  27. Bailey, R. R. Assessment of Real-World Upper Limb Activity in Adults with Chronic Stroke. , Washington University. St. Louis, MO. Doctoral thesis (2015).
  28. Collin, C., Wade, D. Assessing motor impairment after stroke: a pilot reliability study. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 53 (7), 576-579 (1990).
  29. Yozbatiran, N., Der-Yeghiaian, L., Cramer, S. C. A standardized approach to performing the action research arm test. Neurorehabil Neural Repair. 22 (1), 78-90 (2008).
  30. Sokal, B., Uswatte, G., Vogtle, L., Byrom, E., Barman, J. Everyday movement and use of the arms: Relationship in children with hemiparesis differs from adults. J Pediatr Rehabil Med. 8 (3), 197-206 (2015).
  31. Uswatte, G., Taub, E., Morris, D., Light, K., Thompson, P. A. The Motor Activity Log-28: assessing daily use of the hemiparetic arm after stroke. Neurology. 67 (7), 1189-1194 (2006).
  32. Duncan, P. W., et al. The stroke impact scale version 2.0. Evaluation of reliability, validity, and sensitivity to change. Stroke. 30 (10), 2131-2140 (1999).
  33. Simpson, L. A., Eng, J. J., Backman, C. L., Miller, W. C. Rating of Everyday Arm-Use in the Community and Home (REACH) scale for capturing affected arm-use after stroke: development, reliability, and validity. PLoS One. 8 (12), 83405 (2013).
  34. Bradburn, N. M., Rips, L. J., Shevell, S. K. Answering autobiographical questions: the impact of memory and inference on surveys. Science. 236 (4798), 157-161 (1987).
  35. Tatemichi, T. K., et al. Cognitive impairment after stroke: frequency, patterns, and relationship to functional abilities. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 57 (2), 202-207 (1994).
  36. Adams, S. A., et al. The effect of social desirability and social approval on self-reports of physical activity. Am J Epidemiol. 161 (4), 389-398 (2005).
  37. Prince, S. A., et al. A comparison of direct versus self-report measures for assessing physical activity in adults: a systematic review. Int J Behav Nutr Phys Act. 5, 56 (2008).
  38. Cavanaugh, J. T., et al. Capturing ambulatory activity decline in Parkinson's disease. J Neurol Phys Ther. 36 (2), 51-57 (2012).
  39. Paul, S. S., et al. Obtaining Reliable Estimates of Ambulatory Physical Activity in People with Parkinson's Disease. J Parkinsons Dis. , (2016).
  40. Danks, K. A., Roos, M. A., McCoy, D., Reisman, D. S. A step activity monitoring program improves real world walking activity post stroke. Disabil Rehabil. 36 (26), 2233-2236 (2014).
  41. Roos, M. A., Rudolph, K. S., Reisman, D. S. The structure of walking activity in people after stroke compared with older adults without disability: a cross-sectional study. Phys Ther. 92 (9), 1141-1147 (2012).
  42. Mudge, S., Stott, N. S. Test--retest reliability of the StepWatch Activity Monitor outputs in individuals with chronic stroke. Clin Rehabil. 22 (10-11), 871-877 (2008).
  43. Mudge, S., Stott, N. S., Walt, S. E. Criterion validity of the StepWatch Activity Monitor as a measure of walking activity in patients after stroke. Arch Phys Med Rehabil. 88 (12), 1710-1715 (2007).
  44. Accelerometry - Program in Physical Therapy. , Available from: https://accelerometerchart.wusm.wustl.edu (2016).

Tags

Медицина человеческое движение рука рука измерение повседневной деятельности носимых датчиков результаты реабилитация акселерометрии
Метод Количественная верхней конечности производительности в повседневной жизни при помощи акселерометров
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lang, C. E., Waddell, K. J.,… More

Lang, C. E., Waddell, K. J., Klaesner, J. W., Bland, M. D. A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers. J. Vis. Exp. (122), e55673, doi:10.3791/55673 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter