Análise cinemática usando 3D Motion Capture da tarefa bebendo em pessoas com e sem deficiências extremidade superior
Summary
Este protocolo descreve um método objetivo para avaliar o desempenho de movimento e função sensório-motor da extremidade superior, aplicada a indivíduos com acidente vascular cerebral e controles saudáveis. Um procedimento de teste padronizado, cinemáticas variáveis de análise e resultado para captura de movimento tridimensional de beber tarefa são fornecidas.
Abstract
Análise cinemática é um poderoso método para a avaliação objectiva dos movimentos da extremidade superior num espaço tridimensional (3D). Captura de movimento tridimensional com um sistema de câmera optoelectronic é considerada como padrão ouro para a análise cinemática do movimento e é cada vez mais usada como medida de resultado para avaliar o desempenho de movimento e qualidade após uma lesão ou doença envolvendo movimentos da extremidade superior. Este artigo descreve um protocolo padronizado para análise cinemática de beber tarefa aplicada em indivíduos com deficiências de extremidade superior após acidente vascular cerebral. A tarefa de beber incorpora alcançando, agarrar e levantar um copo de uma tabela para tomar uma bebida, colocando o copo de volta e voltar a mão para a borda da mesa. A posição sentada é padronizada para o tamanho do corpo do indivíduo e a tarefa é executada em uma velocidade confortável individualizada e movimentos compensatórios não são restringidos. A intenção é manter a tarefa natural e perto de uma situação de vida real para melhorar a validade ecológica do protocolo. Um sistema de captura de movimento 5-câmera é usado para reunir posições coordenadas 3D de 9 retroreflective marcadores posicionados em pontos anatômicos do braço, tronco e rosto. Uma colocação simples marcador único é usada para garantir a viabilidade do protocolo em situações clínicas. Feito por software Matlab fornece análises automatizadas e rápidas dos dados de movimento. Cinemática temporal do tempo de movimento, velocidade, velocidade de pico, tempo de pico de velocidade e suavidade (número de unidades de movimento), juntamente com a cinemática angular espacial de ombro e cotovelo conjunta, bem como os movimentos do tronco são calculados. A tarefa de beber é uma avaliação válida para indivíduos com comprometimento moderado e suave da extremidade superior. A construção, validade discriminativa e simultânea, juntamente com a capacidade de resposta (sensibilidade para mudar) das variáveis cinemáticas obtidas a partir da tarefa de beber se estabeleceram.
Introduction
Análise cinemática descreve os movimentos do corpo através do espaço e tempo, incluindo acelerações, velocidades e deslocamentos lineares e angulares. Os sistemas de captura de movimento optoelectronic usam múltiplas câmeras de alta velocidade que também enviar sinais de luz infra-vermelho para capturar as reflexões de marcadores passivos colocado sobre o corpo ou transmitem os dados de movimento de marcadores ativos contendo infravermelho emitindo-se diodos. Estes sistemas são considerados como “padrão ouro” para a aquisição dos dados cinemáticos1. Estes sistemas são avaliados pela sua alta precisão e flexibilidade nas medições de diversas tarefas. Qualidade que pode ser detectada com tradicional clínica escalas2,3e cinemáticas medidas têm demonstrado para ser eficazes na captura de pequenas alterações no desempenho do movimento. Tem sido sugerido que cinemática deve ser utilizada para distinção entre recuperação verdadeira (restauração de características pré-mórbido movimento) e o uso de padrões de movimento compensatório (alternativo) durante a realização de uma tarefa4, 5.
Os movimentos da extremidade superior podem ser quantificados usando cinemática de ponto de extremidade, geralmente obtidos de um marcador de mão e cinemática angular das articulações e segmentos (i. e., porta-malas). Cinemática do ponto de extremidade fornecem informações sobre trajetórias, velocidade, estratégias de movimento temporal, precisão, linearidade e suavidade, enquanto cinemática angular caracterizar os padrões de movimento em termos de articulação temporal e espacial e ângulos de segmento, velocidades angulares e coordenação de interjoint. Cinemática do ponto de extremidade, tais como, tempo de movimento, velocidade e suavidade são eficazes para capturar os défices e melhorias no desempenho do movimento após acidente vascular cerebral6,7,8 e mostrar cinemática angular se o movimentos das articulações e segmentos corporais são ideais para uma tarefa específica. Cinemática de pessoas com deficiências são muitas vezes comparado com o desempenho de movimento em indivíduos sem deficiências8,9. Ponto de extremidade e cinemática angular são correlacionadas de forma que um movimento realizado com velocidade efetiva, suavidade, e precisão exigirá controle bom movimento, coordenação e utilização de padrões de movimento eficaz e ideal. Por exemplo, um paciente com acidente vascular cerebral, que se move lentamente geralmente também mostra diminuição da suavidade (aumento do número de unidades de movimento), diminuir a velocidade máxima e aumentou de deslocamento de tronco8. Por outro lado, melhorias na cinemática de ponto de extremidade, tais como a velocidade de movimento e suavidade podem ocorrer independentemente das mudanças de estratégias compensatórias movimento do tronco e braço10. Estabeleceu que a análise cinemática pode fornecer informações adicionais e mais precisas sobre como a tarefa é realizada após uma lesão ou doença, que por sua vez é essencial para um tratamento eficaz alcançar a recuperação motor ideal individualizado 11. análise cinemática é cada vez mais utilizado em estudos clínicos para descrever os movimentos de pessoas com deficiências de extremidade superior após acidente vascular cerebral8,9, para avaliar a recuperação motor7, 12,13 ou para determinar a eficácia das intervenções terapêuticas10,14.
As tarefas de movimento frequentemente estudadas em curso são apontando e atingindo, embora o uso de tarefas funcionais que incorporam a manipulação de objectos do quotidiano real é aumentar1. Desde cinemática de alcançar dependem as restrições experimentais como a seleção de objetos e o objetivo da tarefa15, é essencial para avaliar os movimentos durante tarefas propositais e funcionais, no qual as reais dificuldades do indivíduo vida diária será refletida mais de perto.
Assim, o objetivo deste trabalho é fornecer uma descrição detalhada de um simples protocolo padronizado usado para análise cinemática de uma tarefa significativa e funcional, bebendo a tarefa, aplicada a indivíduos com deficiências de extremidade superior nas fases agudas e crônicas após acidente vascular cerebral. Resultados da validação do presente protocolo para indivíduos com comprometimento moderado e suave curso irão ser resumidos.
Protocol
Representative Results
Discussion
O protocolo pode ser usado com sucesso para quantificar o movimento de desempenho e qualidade em indivíduos com deficiências sensório-motor da extremidade superior moderada e suave em todas as fases, após acidente vascular cerebral. A viabilidade deste protocolo foi provada em um ambiente clínico, já que 3 dias pós acidente vascular cerebral e mostrou que o sistema pode ser usado por profissionais de saúde treinados sem qualificações técnicas específicas. Conhecimento técnico é, no entanto, necessário para…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecimento especial a Bo Johnels, Nasser Hosseini, Roy Tranberg e Patrik Almström para ajudar com o início deste projeto. Os dados da pesquisa apresentados neste protocolo foi recolhidos do Hospital Universitário 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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