Summary

Analyse cinématique 3D Motion Capture de tâche de consommation d’alcool chez les personnes avec et sans handicap de haut-extrémité

Published: March 28, 2018
doi:

Summary

Ce protocole décrit une méthode objective pour évaluer la performance de mouvement et la fonction sensori-motrice du membre supérieur appliqué aux personnes atteintes d’accidents vasculaires cérébraux et les témoins sains. Une méthode d’essai normalisée cinématiques variables analyse et résultat pour la capture de mouvement tridimensionnel de boisson spéciale sont fournis.

Abstract

Analyse cinématique est une méthode puissante pour une évaluation objective des mouvements du membre supérieur dans un espace à trois dimensions (3D). Capture de mouvement en trois dimensions avec un système de caméra optoélectronique est considérée comme méthode de référence pour l’analyse du mouvement cinématique et est plus utilisée comme critère d’évaluation pour évaluer la performance de mouvement et de la qualité après un accident ou une maladie impliquant des mouvements du membre supérieur. Cet article décrit un protocole standardisé pour l’analyse cinématique de boisson spéciale appliquée chez les personnes atteintes de déficiences du membre supérieur après un AVC. La tâche de boire incorpore pour atteindre, en saisissant et en levant une coupe d’une table pour prendre un verre, plaçant la coupe retour et en déplaçant la main en arrière vers le bord de la table. La position assise est normalisée à la taille corporelle de l’individu et les tâches sont exécutées à une vitesse confortable à progression autocontrôlée et mouvements compensatoires ne sont pas contraints. L’intention est de garder la tâche naturelle et à proximité d’une situation de vie réelle d’améliorer la validité écologique du protocole. Un système de capture de mouvement de caméra-5 est utilisé pour recueillir des positions coordonnées 3D de 9 marqueurs rétroréfléchissants positionnés sur des repères anatomiques du bras, tronc et du visage. Un placement simple marqueur unique est utilisé pour garantir la faisabilité du protocole en milieu clinique. Sur mesure logiciel Matlab contient une analyse automatisée et rapide des données de mouvement. Cinématique temporelle des temps de mouvement, vitesse, vitesse maximale, temps de vitesse maximale et la douceur (nombre d’unités de mouvement) ainsi que la cinématique angulaire spatiale de l’épaule et coude mixte ainsi que les mouvements du tronc sont calculés. La tâche de boire est une évaluation valable pour les personnes ayant une déficience modérée et légère des membres supérieurs. La construction, la validité discriminative et simultanée avec réactivité (sensibilité au changement) des cinématiques variables provenant de la consommation d’alcool tâche ont été établis.

Introduction

Analyse cinématique décrit les mouvements du corps dans l’espace et le temps, y compris les déplacements linéaires et angulaires, vitesses et accélérations. Les systèmes de capture de mouvement optoélectroniques utilisent plusieurs caméras haute vitesse qui soit envoyer des signaux lumineux infrarouge pour saisir les reflets des marqueurs passifs placé sur le corps ou transmettent les données de mouvement des marqueurs actifs contenant infrarouge diodes électroluminescentes. Ces systèmes sont considérés comme « gold standard » pour l’acquisition de données cinématiques1. Ces systèmes sont appréciées pour leur grande précision et flexibilité dans les mesures de tâches diverses. Qualité qui peut-être être détectée avec traditionnel clinique échelles2,3et mesures cinématiques ont montré pour être efficace dans la capture de petits changements dans la performance du mouvement. Il a été suggéré que cinématique doit être utilisée pour la distinction entre le vrai recouvrement (restauration des caractéristiques du mouvement prémorbide) et l’utilisation des modes de compensation de mouvement (alternative) au cours de l’accomplissement d’une tâche4, 5.

Mouvements du membre supérieur peuvent être quantifiées à l’aide de la cinématique du point final, généralement obtenus d’un repère de la main et la cinématique angulaire de joints et segments (i.e., tronc). Cinématique du point final fournissent des informations sur les trajectoires, vitesse, stratégies de mouvement temporel, précision, rectitude et lissage, alors que la cinématique angulaire caractériser les mouvements migratoires en termes d’articulation temporelle et spatiale et les angles de segment, vitesses angulaires et la coordination interjoint. La cinématique de fin, tels que, le temps de mouvement, la vitesse et finesse sont efficaces pour capturer les déficits et l’amélioration des performances du mouvement après la course6,7,8 et voir la cinématique angulaire si le les mouvements des articulations et des segments corporels sont optimales pour une tâche spécifique. Cinématique de personnes ayant une déficience sont souvent comparé avec mouvement chez les personnes sans handicap8,9. Point final et la cinématique angulaire sont corrélés de manière qu’un mouvement exécuté avec la vitesse effective, douceur, et précision il faudra bon mouvement contrôle, coordination et utilisation des modèles de mouvement efficace et optimale. Par exemple, un patient avec une course qui se déplace lentement habituellement spectacles ont aussi diminué de douceur (augmentation du nombre d’unités de mouvement), abaisser la vitesse maximale et augmenter de déplacement tronc8. En revanche, des améliorations dans la cinématique du point de terminaison, tels que la vitesse de déplacement et de la douceur pourraient se produire indépendamment des changements de stratégies compensatoires mouvement du tronc et bras10. Il a été établi que l’analyse cinématique peut fournir des informations supplémentaires et plus précises sur comment la tâche est exécutée après une blessure ou une maladie, qui à son tour est essentielle pour un traitement efficace individualisé atteindre une récupération optimale moteur 11. analyse cinématique est plus utilisé dans les études cliniques pour décrire les mouvements chez les personnes atteintes de déficiences du membre supérieur après AVC8,9, afin d’évaluer la récupération moteur7, 12,13 ou pour déterminer l’efficacité des interventions thérapeutiques10,14.

Tâches de mouvement souvent étudiés dans les accidents vasculaires cérébraux sont pointant et atteint, bien que l’utilisation des tâches fonctionnelles qui incorporent la manipulation des objets du quotidien réel augmente de1. Cinématique d’atteindre dépendent des contraintes expérimentales telles que la sélection d’objets et l’objectif de la tâche à15, il est essentiel d’évaluer les mouvements lors de tâches tenace et fonctionnels dans lequel les difficultés réelles en particulier vie quotidienne se reflétera plus étroitement.

Ainsi, le but du présent document est de fournir une description détaillée d’un simple protocole normalisé utilisé pour l’analyse cinématique d’une tâche tenace et fonctionnelle, boire la tâche, appliqué aux personnes ayant une déficience des membres supérieurs dans les phases aiguës et chroniques après un AVC. Les résultats de la validation du présent protocole, pour les personnes ayant une déficience modérée et légère la course seront résumées.

Protocol

Toutes les méthodes décrites ici ont fait partie des études approuvées par le Conseil de révision éthique régional à Göteborg, en Suède (318-04, 225-08). 1. mise en place le système de Capture de mouvement Monter 4 caméras sur le mur d’environ 1,5 à 3 m loin de la zone de mesure à la hauteur de 1,5 à 2,5 m, face à la zone de mesure. Monter une caméra sur le plafond juste au-dessus de la zone de mesure (Figure 1). Démarrer le système …

Representative Results

Le protocole décrit dans cet article a été appliqué aux personnes atteintes d’accidents vasculaires cérébraux et les témoins sains2,6,8,19,20,21. Au total, les données cinématiques de 111 individus avec les accidents vasculaires cérébraux et 55 témoins sains ont été analysées …

Discussion

Le protocole peut être utilisé avec succès pour quantifier la performance du mouvement et la qualité chez les personnes ayant une déficience sensori-motrice modéré et doux membre supérieur à tous les stades après accident vasculaire cérébral. La faisabilité de ce protocole a été prouvée dans un contexte clinique, dès 3 jours après l’accident vasculaire cérébral et a montré que le système peut être utilisé par le professionnel de la santé formés sans les qualifications techniques particulières…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Merci à Bo Johnels, Nasser Hosseini, Roy Tranberg et Patrik Almström de l’aide avec le lancement de ce projet. Les données de recherche présentées dans le présent protocole ont été recueillies à l’hôpital universitaire Sahlgrenska.

Materials

5 camera optoelectronic ProReflex Motion capture system (MCU 240 Hz) Qualisys AB, Gthenburg, Sweden N/A Movement analysis system with passive retroreflective markers
Markers  Qualisys AB, Gthenburg, Sweden N/A Retroleflective passive circular markers, diameter of 12 mm
Calibration frame and wand Qualisys AB, Gthenburg, Sweden N/A L-shape calibration frame (defines the origin and orientation of the coordinate system); T-shape wand (300 mm)
Qualisys Track Manager Qualisys AB, Gthenburg, Sweden N/A 3D Tracking software
Matlab Mathworks, Inc, Natick, Ca N/A Data analysis software

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Cite This Article
Alt Murphy, M., Murphy, S., Persson, H. C., Bergström, U., Sunnerhagen, K. S. Kinematic Analysis Using 3D Motion Capture of Drinking Task in People With and Without Upper-extremity Impairments. J. Vis. Exp. (133), e57228, doi:10.3791/57228 (2018).

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