Summary
Här presenterar vi en standardiserad metod för mätning av armbåge passiv kinesthesia med hjälp av tröskeln till detektering av passiv rörelse (TDPM) som är lämplig för en forskning inställning.
Abstract
Proprioception är en viktig komponent i kontrollerad rörelse. Tröskeln till detektion av passiv rörelse (TDPM) är en vanligt förekommande metod för att kvantifiera kinestesiens proprioceptiva submodalitet i forskningsinställningar. TDPM-paradigmet har visat sig vara giltigt och tillförlitligt; men den utrustning och de metoder som används för TDPM varierar mellan studierna. I synnerhet är forskningslaboratoriets apparater för att producera passiv rörelse av en extremitet ofta anpassade som utformas av enskilda laboratorier eller otillgängliga på grund av höga kostnader. Det finns ett behov av en standardiserad, giltig, och tillförlitlig metod för att mäta TDPM med hjälp av lättillgänglig utrustning. Syftet med detta protokoll är att ge en standardiserad metod för mätning av TDPM vid armbågen som är ekonomisk, lätt att administrera, och som ger kvantitativa resultat för mätändamål i forskningsbaserade inställningar. Denna metod testades på 20 friska vuxna utan neurologiska funktionsnedsättning, och åtta vuxna med kronisk stroke. De resultat som erhållits tyder på denna metod är ett tillförlitligt sätt att kvantifiera armbåge TDPM hos friska vuxna, och ger initialt stöd för giltighet. Forskare som söker en balans mellan utrustning överkomliga priser och mätning precision är mest benägna att hitta detta protokoll till nytta.
Introduction
Proprioceptiv information är en viktig bidragsgivare till kontrollen av mänsklig rörelse. Proprioceptiva underskott åtföljer ett brett spektrum av neurologiska tillstånd såsom stroke1,2,3,4,5,6, Parkinsons sjukdom7, och sensoriska neuropatier8. Ortopediska skador som ligament och muskel tårar har också visat sig minska proprioceptive funktion9. Konstruera av proprioception testas ofta i kliniska resultat åtgärder via detektion av provider-applied små förändringar i finger eller tå position10,11,12,13,14. Sådana åtgärder ger relativt grova mätningar: "frånvarande", "nedsatt", "normal"12. Medan tillräcklig för detektering av brutto proprioceptiva nedskrivningar, laboratoriets mekaniska testmetoder krävs för att exakt mäta subtila proprioceptiva nedskrivningar14,15,16.
Forskare och kliniker delar ofta proprioception i submodaliteter för mätning. De mest undersökta submodaliteterna av proprioception är gemensamma ståndpunkten känsla (JPS) och kinesthesia, typiskt definieras som känslan av rörelse3,16,17. Gemensam position känsla testas ofta via aktiva matchande uppgifter, där individer replikera en referens ledvinkel18,19. Kinesthesia mäts vanligen med hjälp av tröskeln till detektering av passiv rörelse (TDPM), varvid en deltagares lem passivt flyttas långsamt, med deltagaren som anger den punkt vid vilken rörelse först upptäcks16,17,19. Mätning av TDPM kräver normalt användning av specialiserad utrustning för att ge den långsamma passiva rörelsen och beteckna detekteringspunkten17.
Giltiga och tillförlitliga resultat har hittats vid olika leder med hjälp av TDPM-metoderna9,16,19,20,21,22. Det finns dock en betydande variation i TDPM utrustning och metoder, vilket skapar en utmaning för jämförelse av resultatenöver studier 16,17. Laboratorier utvecklar ofta sina egna lem rörelse och mätanordningar, eller använda dyra kommersiella enheter och programvara16. Även de passiva rörelsehastigheterna varierar; förflyttningshastigheten är känd för att påverkadetektionströsklarna 7,,16,23. En standardiserad, lätt reproducerbar metod som kan kvantifiera TDPM över en rad nedskrivningsnivåer behövs. Eftersom anatomi och fysiologi varje led skiljer sig, protokoll bör vara gemensamma specifika19. Protokollet som beskrivs här är specifikt för armbågsleden. Metoderna i detta protokoll kan dock vara användbara för att upprätta protokoll för andra leder.
För att öka generaliserbarheten över sensorimotoriska forskningslaboratorier, den föredragna apparaten för att ge den passiva rörelsen för armbåge TDPM testning skulle vara kommersiellt tillgängliga till en överkomlig kostnad. För detta ändamål valdes en armbågs kontinuerlig passiv rörelse (CPM) maskin (tillgängligt hastighetsområde 0.23°/s – 2.83°/s) för att producera den motoriserade, konsekventa rörelsen. CPM-maskiner är vanligt förekommande i rehabilitering sjukhus och medicinsk leverans butiker och kan hyras eller lånas för att minska forskningskostnaderna. Ytterligare krav på utrustning omfattar objekt som vanligen finns i sensorimotoriska laboratorier (dvs. elektrogoniometer och elektromyografi (EMG) sensorer), och järnaffärer (t.ex. PVC-rör, sträng och tejp).
Två olika grupper testades för att utforska mätegenskaperna hos detta TDPM-protokoll: friska vuxna och vuxna med kronisk stroke. För de vuxna med kronisk stroke testades den ipsilesionala (dvs. mindre påverkade) armen. Kinestetiskt förnuft i den ipsilesionella armbågen hos vuxna med kronisk stroke kan verka normalt med klinisk testning, men nedsatt vid utvärdering med kvantitativa laboratoriemetoder5,15. Detta exempel illustrerar vikten av att utveckla och använda känsliga och exakta mått på somatosensorisk försämring och gör detta till en användbar population för teständamål. För validering av detta protokoll använde vi metoden kända grupper24. Vi jämförde TDPM med ett annat kvantitativt mått på kinestesi, Brief Kinesthesia Test (BKT). BKT har visat sig vara känslig för ipsilesional övre extremitet nedskrivningar efter stroke25. Den tablettbaserade versionen (tBKT) användes i denna studie eftersom det är samma test som BKT, administreras på en tablett med fler prövningar. TBKT har visat sig vara stabil i en veckas test-retest mätning och känslig för proprioceptive knockdown26. Det var en hypotes om att armbågen TDPM och tBKT resultat skulle korreleras som sensorimotor kontroll av armbågen bidrar till BKT prestanda26.
Syftet med detta papper är att skissera en standardiserad metod för att mäta armbåge TDPM som är reproducerbara med hjälp av gemensam utrustning. Data presenteras avseende tillförlitlighet och initial validity testning av metoden, samt genomförbarhet av användning för personer med ingen känd patologi, och de som var hypotetiska att ha mild somatosensory nedskrivningar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Den institutionella granskningsnämnden vid kollegiet i St Scholastica har godkänt den studie enligt vilken detta protokoll utvecklades och testades.
1. Tillverkning av den visuella skärmen
- Skär 3/4 tum (1,9 cm) diameter PVC-rör i olika längder: två 30 tum (76,2 cm) bitar (skärm bas); två 8 tum (20,3 cm) stycken (skärmbas); en 44 tum (111,8 cm) bit (vertikal skärm stöd); och en 32 tum (81,3 cm) bit (skärm tyghållare).
- Placera en ändlock på ena änden av varje 30 tum (76,2 cm) bit, och en 90 ° PVC armbåge på den andra änden. Sätt in 8 tum (20,3 cm) bitar i de återstående öppna ändarna av båda armbågarna. Anslut öppna ändar av de två 8 tum (20,3 cm) bitar med PVC tee för att skapa en skärm bas.
- Sätt in PVC-pjäsen på 44 tum (111,8 cm) i den vertikala delen av PVC-tee för att skapa ett vertikalt stöd för skärmen. Placera 45° PVC-armbågen på den öppna änden av den 44 tum (111,8 cm) bit. Sätt in 32 tums (81,3 cm) bit i den öppna änden av 45 ° PVC armbåge för att skapa en skärm tyg hållare. Placera en ändlock på den öppna änden av den 32 tum (81,3 cm) bit.
- Placera dishtowels ovanpå varandra för att säkerställa tyg opacitet. Säkra till 32 tum (81,3 cm) bit med atletisk tejp. Den färdigmonterade skärmen kan ses i figur 1.
2. Förberedelse av provningsutrustningen
- Kalibrera elektrogoniometer- och elektromyografisensorer (EMG) enligt tillverkarnas anvisningar.
- Slå på kontinuerlig passiv rörelse (CPM) maskin och aktivera Extension/ Flexion läge. Programmera CPM-maskinen att gå igenom 90° till 130° av armbågsförlängningen med en hastighet av 0,23°/s.
3. Förberedelse av deltagaren för TDPM-testning
- Sittplats deltagaren i en standardhöjd stol (18 tum/45,7 cm), säkerställa sittande med en rak rygg och fötter platt på golvet.
- Verbalt förbereda deltagaren för EMG-sensorn och elektrogoniometern placering med hjälp av ett standardiserat skript: "Till att börja med kommer jag att förbereda din hud för att fästa sensorer. De kommer att hjälpa registrera rörelse och se till att dina muskler är avslappnade under testet. Jag ska markera landmärken på din arm och börja fästa sensorerna, så att du bara kan koppla av i den position jag placerar dig i."
- Fäst biceps-brachii och triceps brachii EMG-sensorerna.
- Motstå manuellt armbåge flexion att lokalisera biceps brachii muskel mage och markera den centrala punkten i muskeln magen med en liten prick av tvättbar markör för att beteckna platsen för EMG sensorn placering. Förbered huden genom att ta bort de döda hudcellerna följt av skrubbning med en spritsudd och fäst sedan EMG-sensorn.
- Motstå manuellt armbågsförlängning för att lokalisera muskelmagen av det laterala huvudet av triceps brachii och markera centralen pekar i det bulk av muskeln buken med en liten prick av washable markör för att beteckna läget för DEN EMG-sensorn placering. Förbered huden genom att ta bort döda hudceller följt av skrubbning med en spritsudd och fäst sedan EMG-sensorn.
- Testa EMG-funktionen genom att framkalla en isometrisk biceps brachii-kontraktion, följt av en isometrisk triceps brachii-kontraktion, och observera för EMG-aktivering.
- Fäst elektrogoniometern på deltagaren.
- Bestäm mittpunkten för den dorsala aspekten av handleden och markera med en tvättbar markör.
- Palpare den mest framträdande aspekten av laterala epicondyle och markera med en tvättbar markör.
- Palpare större tuberkel av överarmsmussla och markera med en tvättbar markör. Verifiera större rörstödsplats genom att passivt föra provningsarmen genom invändig och extern rotation av överarmsmusen efter behov.
- Fäst ena änden av strängen i det laterala epicondyle-märket med hjälp av papperstejp. Dra strängen spänd, ansluter den med dorsala handleden mittpunkt märke.
- Spåra en linje längs den proximala underarmen i linje med strängen med hjälp av en tvättbar markör.
- Flytta den fria änden av strängen till större tubercle varumärket och dra strängen spänd.
- Spåra en linje längs den distala överarmsmusen i linje med strängen med hjälp av en tvättbar markör, och ta sedan bort strängen.
- Placera den distala paddeln av elektrogoniometern längs banan för den spårade linjen, 1,5 inches (3,8 cm) distalt från den laterala epicondyle varumärket.
- Placera den proximala paddeln av elektrogoniometer längs vägen för den spårade linjen, 1,5 inches (3,8 cm) proximally från den laterala epicondyle varumärket. Säkra de återstående komponenterna i elektrogoniometern till huden med hjälp av papperstejp.
- Placera deltagarens övre extremitet bekvämt i CPM-maskinen.
- Justera höjden och orienteringen av CPM-maskinen för att uppnå en position på 90° sagittal plan axelflexion, 90° armbågsflexion och en neutral underarm. Rikta in deltagarens laterala epikondyle mot CPM-maskinens rotationsaxel.
- Justera CPM-maskinens handstöd så att det passar bekvämt med handflatan på deltagarens hand och säkra underarmen via en handledsrem. I bild 1 visas den slutliga deltagarinställningen för TDPM-testning.
4. Administration av TDPM-testet
- Informera deltagaren av testförfarandet med följande standardiserade verbala information: "Under detta test, maskinen kommer att röra sig mycket långsamt för att antingen räta eller böja armbågen. Vi kommer att säga "börja" i början av varje rättegång, kommer det att finnas åtta prövningar. När jag säger börja, maskinen kan eller inte kan flytta din arm. Tryck på knappen så fort du känner hur armen rör sig, men bara när du känner rörelse. Om du inte känner rörelse, kommer vi att stoppa rättegången efter en tid; försöka vara uppmärksam tills vi stoppar rättegången. Det här är knappen du kommer att använda. Tryck på knappen just nu för att testa den."
- Hand deltagaren den elektrogoniometer händelsemärkningens utlösningsbrytare och testa brytaren.
- Informera deltagaren om ytterligare aspekter av förfarandet: "Mellan varje försök, oavsett om din arm flyttas eller inte, kommer vi att ta din arm ur maskinen och räta ut den, och sedan placera den tillbaka i maskinen. Var snälla och förblir avslappnade. Har du några frågor om testet? Vi kommer att använda denna ridå för att blockera din syn under detta test och placera detta hörselskydd över öronen för att minimera eventuella ljud du kan höra under testningen."
- Occlude visuell ingång genom att blockera vyn av armen som testas och CPM-maskinen med hjälp av en visuell skärm. Drape skärmmaterial vid deltagarens axel för att undvika sensorisk ingång under armrörelser. Minska hörselinmatningen genom att placera brusreducerande hörlurar på deltagaren (se bild 1).
- Högt tillstånd "börja", och vänta motsvarande tid per rättegång innan du påbörjar förflyttning av CPM-maskinen för att minska deltagaren gissa när rörelsen kommer att börja19. Standardiserade fördröjningstider visas i tabell 1.
| Rättegång nummer | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Fördröjning (s) | 1 | Fånga | 3 | 1 | 2 | Fånga | 3 | 1 |
Tabell 1: Standardiserade tidsfördröjningar och fångstförsöksplatser. Varierade provstarttidsfördröjningar ingår för att förhindra deltagarens försök att gissa när förflyttning kommer att börja. Fångstförsök ingår för att testa om deltagaren faktiskt upptäcker rörelse19,31.
- Observera för aktivering av biceps brachii och triceps brachii muskler genom att övervaka EMG sensor feedback avläsningar för att säkerställa att deltagaren inte försöker använda aktiv rörelse för att bistå i rörelse upptäckt.
- Om muskelaktivering noteras, stoppa rättegången och använda följande standardiserade skript: "Dina muskler aktiveras. Försök gärna hålla armen avslappnad under provet." Denna studie bör noteras för uteslutning från dataanalys, med forskaren fortsätter med att återställa deltagaren och CPM att starta nästa rättegång (protokoll steg 4.7).
- Mellan varje försök, ta bort deltagarens testarm från CPM-maskinen och återförA CPM-maskinen till ett 90° startläge. Passivt flytta deltagarens armbåge genom full förlängning och sedan tillbaka till 90 ° flexion att standardisera muskelspindeln rörelse historia27,28. Placera tillbaka armen i CPM-maskinen för nästa försök.
- Slutföra åtta försök, inklusive två "fånga" prövningar där deltagarens arm inte flyttas19. Avsluta varje försök (catch och non-catch) när deltagaren trycker ned avtryckarbrytaren, eller efter 15 sekunder om avtryckarbrytaren inte är nedtryckt.
- Om en deltagare under en fångststudie muntligen rapporterar att de inte kan känna rörelse, eller trycker ned avtryckarbrytaren, använder du följande standardiserade svar: "Din arm rör sig faktiskt inte under den rättegången. Jag vet att det är svårt att känna, maskinen rör sig mycket långsamt; försöka koncentrera dig och trycka på knappen så fort du känner armen röra sig eller att din armposition har ändrats."
5. Beräkning av deltagarens TDPM-poäng
- Med hjälp av elektrogoniometerns spårning, identifiera mätningen av elektrogoniometervinkeln för den punkt där CPM-maskinrörelsen startade, och för den punkt där deltagaren deprimerade avtryckarbrytaren som indikerar rörelse kändes. Se figur 2 för ett representativt exempel.
Bild 2: Exempel på elektrogoniometerspårning med detektionspunkt. Elektrogoniometerlinjen tracing (grön linje), startpunkt för den kontinuerliga passiva rörelse (CPM) maskin rörelse rörelse, och den punkt där deltagaren indikerade rörelse upptäcktes (första blå topp) visas. Skillnaden mellan elektrogoniometeravläsningar vid prövningens början (rosa cirkel) och vid detektionspunkten (orange cirkel) bestämmer TDPM-värdet för den prövningen. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
- Subtrahera startvinkeln från slutvinkeln och på så sätt identifiera antalet grader som CPM:en flyttat; detta är deltagarens armbåge TDPM värde för den prövningen.
- Om du vill bestämma deltagarens övergripande TDPM-poäng tar du bort de minsta och största TDPM-värdena från de sex försöken med icke-fångst och i genomsnitt sedan de återstående fyraprovpoängen 29.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Deltagare:
Med hjälp av protokollet som presenteras här, armbåge TDPM mättes i en akademisk forskning laboratorium för två olika grupper av individer: 20 friska vuxna och åtta vuxna med kronisk stroke. Deltagare för båda grupperna rekryterades från samhället med hjälp av flygblad, e-post och word-of-mouth. De friska vuxna (14 honor, sex hanar; medelåldern (SD) = 28 (7,9) år; 19 höger- och en vänsterhänt) testades för att generera representativa resultat för en felfri population. Inklusionskriterier var: 18 till 85 års ålder; förmåga att följa tvåstegsriktningar som bestäms genom screening vid första mötet. Uteslutningskriterier var: sjukdomshistoria eller tillstånd som påverkar neuromuskulär funktion hos de övre extremiteterna baserat på självrapport; rapporterad allergi mot metall eller latex. Handedness bedömdes med hjälp av Edinburgh Handedness Inventory30. Hälften av de friska vuxna deltagarna hade TDPM av deras högra armbåge testas, och hälften hade sin vänstra armbåge testas (block randomisering). För att fastställa test-retest tillförlitligheten i detta protokoll, friska vuxna deltagare armbåge TDPM mättes två gånger, en veckas mellanrum. Den tBKT slutfördes på dag 1 efter TDPM testning. Inga biverkningar inträffade för någon deltagare i gruppen friska deltagare.
Armbågen i ipsilesional (dvs. mindre drabbade) övre delen av individerna med kronisk stroke (fem hanar, tre honor; medelåldern (SD) = 69 (11,3) år; fem höger hjärnhalva stroke, tre vänstra hjärnhalvan stroke) testades för att representera protokollets förmåga att upptäcka och kvantitativt diskriminera TDPM hos personer med misstänkta milda propriocept nedskrivningar. Inklusionskriterier för denna grupp var desamma som för den friska vuxna gruppen, med tillägg av: historia av stroke inträffar mer än sex månader före som påverkade övre änden funktion. Uteslutningskriterier var: någon historia av ipsilesional övre änden smärta eller muskuloskeletal skada; rapporterad allergi mot metall eller latex. Deltagare med kronisk stroke avslutade en armbåge TDPM testning session. TBKT slutfördes efter armbåge TDPM testning. En deltagare med stroke rapporterade mild irritation från EMG-sensorns lim; inga andra negativa händelser inträffade.
Resultat:
Ingen statistisk skillnad hittades mellan höger och vänster armbåge TDPM poäng för friska vuxna (p = 0,86, två-tailed); data kombinerades för efterföljande analyser. Den genomsnittliga armbågen TDPM för friska vuxna deltagare (n = 20) var 1,19 (±1,02) grader. Spearmankorrelationen och intraklasskorrelationskoefficienten (ICC) beräknades för att utvärdera test-retest tillförlitlighet av TDPM; ett positivt och statistiskt signifikant samband konstaterades (rs = 0,72, p < 0,001), (ICC 2,4 = 0,84), vilket tyder på måttlig till god tillförlitlighet av måttet bland friska vuxna deltagare24 (Figur 3).
Den genomsnittliga ipsilesional armbågen TDPM för deltagare med kronisk stroke (n = 8) var 8,24 (±4,53) grader (Tabell 2). Deltagare med kronisk stroke var mer varierande än friska vuxna deltagare (Figur 4A). Med hjälp av en två-tailed t-test, TDPM av de friska vuxna och kroniska stroke grupper befanns vara statistiskt olika, med de vuxna med kronisk stroke kräver en större armbåge förlängning utflykt innan rörelse upptäcks (t = 4,4, p = 0,003, två-tailed) (Tabell 2). Spearman korrelation mellan armbåge TDPM och fel i riktade nå mätt med tBKT visade en måttlig relation mellan dessa två åtgärder (rs = 0,63, p < 0,001) (Figur 5). Deltagare tBKT poäng visas i figur 4B.
Bild 1: Deltagarinställning för armbågströskel till detektering av testning av passiv rörelse (TDPM). Den kontinuerliga passiva rörelse (CPM) maskinen förlängde deltagarens armbåge med en konstant hastighet av 0,23 °/s. Observera den visuella skärmen placeras för att occlude vision av testning arm. Inte synliga är hörsel ocklusion hörlurar, och en utlösarbrytare för deltagarens indikation på rörelsedetektering. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 3: Test-retest tillförlitlighet av armbågen tröskeln till detektering av passiv rörelse (TDPM) metod hos friska vuxna. Spearman korrelation och intraklasskorrelationskoefficient (ICC) av dag 1 och dag 2 (testas en veckas mellanrum) användes för att jämföra TDPM poäng. Siffror visar linje av passform med 95% konfidensintervall (skuggad yta) och en densitet ellips. Ett positivt och statistiskt signifikant samband hittades (rs = 0,72, p < 0,001). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 4: Representativa resultat för armbågströskel till detektion av passiv rörelse (TDPM) (A) och tablettversionen av Brief Kinesthesia Test (B) för friska vuxna kontrollpersoner kontra deltagare med kronisk stroke. Observera att en individ med kronisk stroke inte kunde upptäcka rörelse på någon prövning; tilldelades det högsta angivna TDPM-värdet på 15°. Samma individ hade den största mängden fel under tBKT testning. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 5: Armbågströskel till detektion av passiv rörelse (TDPM) poäng jämfört med tablettversionen av kort kinesthesia test (tBKT) poäng hos friska vuxna och vuxna med kronisk stroke. Spearman korrelation mellan armbåge TDPM och fel i riktade nå mätt med tablettversionen av Brief Kinesthesia Test (tBKT) visas. det fanns en måttlig positiv relation (rs = 0,63, p < 0,001). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
| Ålder | Sex | Stroke Chronicity | Handedness | Fugl-Meyer | TDPM | tBKT Fel | |
| Medelvärde(SD) i år | Medelvärde(SD) i månader | Medelvärde (SD) för delpoäng för axel-armbåge/36 | Medelvärde (SD) i grader | Medelvärde (SD) i cm | |||
| Friska vuxna (kontroll) n = 20 | 28(7.9) | 14 F; 6 M | Na | 19 - R 1- L | Na | 1.19 (1.02) | 1.12 (0.26) |
| Vuxna med kronisk stroke n = 8 | 69(11.3) | 3 F; 5 M | 33(19) | 7 - R 1- L | 23.9(8.5) 5 - R CVA 3 - L CVA | 8.24 (4.53) | 2.85 (1.16) |
| SD = Standardavvikelse; F = Kvinna; M = Man; R = Höger; L = Vänster; CVA = Cerebrovaskulär olycka; NA = Ej tillämpligt; cm = centimeter | t = 4,4, p = 0,003 (tvåstjärtad) | t = 4,15, p = 0,004 | |||||
Tabell 2: Deltagarbeskrivning, genomsnittlig armbågströskel till detektion av passiv rörelse (TDPM) poäng (grader) och genomsnittlig tablettversion av kort kinesthesia test (tBKT) poäng. En signifikant skillnad hittades i genomsnittliga armbåge TDPM mellan friska kontroller och vuxna med kronisk stroke, samt i den genomsnittliga tBKT poäng.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det presenterade protokollet beskriver hur man mäter armbåge TDPM på ett standardiserat sätt med hjälp av en gemensam CPM-maskin för att ge den passiva rörelsen. Över 20 friska deltagare den genomsnittliga armbågen TDPM mätning befanns vara liknande det genomsnittliga värdet som identifierats i tidigare studier med hjälp av andra TDPMmätuppställningar 7,19,32, och producerade tillförlitliga resultat över testsessioner. TDPM av ipsilesional armbågen bland de åtta deltagarna med kronisk stroke i genomsnitt skilde sig avsevärt, och kanske kliniskt meningsfullt, från den friska vuxna befolkningen som tidigare harvisats 5,15. Det är sannolikt en del av skillnaden i TDPM mellan grupper kan hänföras till åldersskillnader21,33,34,35 och till potentiella reaktionstidsskillnader1. Oavsett, resultaten visar denna metod kan diskriminera mellan grupper som har subtila skillnader i prestanda.
Att välja CPM-maskinens förflyttningshastighet är ett kritiskt protokollsteg som kommer att påverka TDPM-poäng (protokollsteg 2.2). Tidigare studier har visat att TDPM ökar med minskande passiv rörelsehastighet7,16,23. Den hastighet som valts för detta protokoll, 0,23°/s, liknar värden som testats i tidigarestudier 7,22,28, och ligger nära böjningspunkten där TDPM exponentiellt ökar i svårigheter för friska försökspersoner7. Som noterats i de representativa resultaten, en deltagare med kronisk stroke kunde inte känna rörelse i någon rättegång, vilket tyder på CPM maskinens rörelsehastighet på 0,23 ° / s har en potentiell golveffekt och kan behöva ökas för testning av personer med allvarligare kinesthetic nedskrivningar. Utbudet av tillgängliga hastigheter skiljer sig åt mellan CPM-maskintillverkare; forskare bör välja ut en modell som kommer att uppfylla deras studiebehov. Att ge tydlig deltagarinstruktion med verifiering av förståelse är också ett kritiskt protokollelement för att stödja korrekt prestanda för TDPM-uppgiften.
Alla deltagare med kronisk stroke kunde trycka på avtryckaren switch med sina mer drabbade övre änden; alternativa metoder för att ange när rörelse känns kan behövas för deltagare som inte kan göra det. Det är möjligt en större stil av switch skulle kunna användas. Ytterligare ändringar av protokollet kan omfatta eliminering av givarna biceps och triceps EMG. EMG användning införlivades i protokollet för att bekräfta muskelkontraktion inte skett under försök, som aktiv muskel kontraktion och muskel kontraktion historia har visats påverka proprioceptiva tröskelvärden på grund av de tixotropa egenskaperna hos muskelfibrer och spindlar27,28. Muskelaktivering noterades dock inte under någon prövning för någon deltagare, vilket tyder på att EMG-övervakning kan vara onödig.
En möjlig begränsning av detta protokoll är testpositionen för 90° av axel- och armbågsflexion, eftersom vissa individer kanske inte kan uppnå eller tolerera denna position. Ändring av testpositionen är känd för att ändra kinestesi36. En aspekt av TDPM paradigm som inte är unik för detta protokoll är den höga attentional efterfrågan av uppgiften, som begränsar lämpligheten av denna mätningsmetod för individer med uppmärksamhet underskott. För att minska fel på grund av ouppmärksamheteller trötthet 19, vi avsiktligt utformat detta protokoll för att ta högst 15 minuter per lem. Detta protokoll kontrollerar inte för potentiella skillnader i reaktionstid mellan deltagarna, vilket är en potentiell begränsning. Den långsamma passiva rörelsehastigheten som används i detta protokoll minskar det proportionella bidraget av reaktionstidsfel till en deltagares TDPM-poäng.
Denna detaljerade armbåge TDPM protokoll ger sensorimotor forskare ett känsligt och exakt mått på kinesthesia. Uppgifterna tyder på att TDPM: s upplösning är hög ger möjlighet att upptäcka mild försämring eller kanske är känslig för förändring om de används i en studie av återvinning av funktion. Framtida forskning skulle kunna bedrivas för att fastställa den minimala kliniskt viktiga skillnaden i TDPM. Anpassning av detta protokoll till andra leder kan också vara lämplig.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande ekonomiska intressen.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Dr Jon Nelson för tekniskt stöd av EMG och elektrogoniometer utrustning som används här.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3/4 inch diameter PVC pipe | Charlotte Pipe | Pipe to be cut into lengths of: 30 inches/76.2 cm (x2); 8 inches/20.3 cm (x2); 44 inches/111.8 cm (x1); 32 inches/81.3 cm (x1). | |
| 3/4 inch diameter PVC pipe end caps (x3) | Charlotte Pipe | ||
| 3/4 inch diameter PVC tee (x1) | Charlotte Pipe | ||
| 45° PVC elbow (x1) | Charlotte Pipe | ||
| 90° PVC elbows (x2) | Charlotte Pipe | ||
| Athletic tape | 3M | ||
| Delsys acquisition software (EMGworks) | Delsys | ||
| Double-sided tape | 3M | ||
| Duct tape | 3M | Used to assist in removal of dead skin cells on participant's skin prior to EMG sensor placement. | |
| Elbow Continuous Passive Motion (CPM) Machine | Artromot | Chattanooga Artromot E2 Compact Elbow CPM; Model 2038 | |
| Electrogoniometer | Biometrics, Ltd | ||
| Flour sack dishcloths (x2) | Room Essentials | Fabric used for creation of visual screen. | |
| Handheld external trigger switch | Qualisys | Trigger switch used for electrogoniometer event marking. | |
| Hearing occlusion headphones | Coby | ||
| Isopropyl alcohol | Mountain Falls | ||
| Paper tape | 3M | ||
| Ruler with inch markings | Westcott | ||
| Standard height chair | KI | ||
| String | Quality Park | Approximately 15 inches of string needed. String used for standardization of electrogoniometer placement. | |
| Trigno Goniometer Adapter | Delsys | ||
| Trigno Wireless Electromyography Sensors | Delsys | ||
| Washable marker | Crayola | ||
| Washcloth | Aramark | Used in combination with isopropyl alcohol for cleaning participant's skin prior to EMG sensor placement. |
References
- Coderre, A. M., et al. Assessment of upper-limb sensorimotor function of subacute stroke patients using visually guided reaching. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (6), 528-541 (2010).
- Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (2), 178-187 (2010).
- Semrau, J. A., Herter, T. M., Scott, S. H., Dukelow, S. P. Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke. Stroke. 44 (12), 3414-3421 (2013).
- Meyer, S., Karttunen, A. H., Thijs, V., Feys, H., Verheyden, G. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic review. Physical Therapy. 94 (9), 1220-1231 (2014).
- Desrosiers, J., Bourbonnais, D., Bravo, G., Roy, P. M., Guay, M. Performance of the 'unaffected' upper extremity of elderly stroke patients. Stroke. 27 (9), 1564-1570 (1996).
- Carey, L. M., Matyas, T. A. Frequency of discriminative sensory loss in the hand after stroke in a rehabilitation setting. Journal of Rehabilitation Medicine. 43 (3), 257-263 (2011).
- Konczak, J., Krawczewski, K., Tuite, P., Maschke, M. The perception of passive motion in Parkinson's disease. Journal of Neurology. 254 (5), 655 (2007).
- Van Deursen, R. W. M., Simoneau, G. G. Foot and ankle sensory neuropathy, proprioception, and postural stability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 29 (12), 718-726 (1999).
- Reider, B., et al. Proprioception of the knee before and after anterior cruciate ligament reconstruction. Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic & Related Surgery. 19 (1), 2-12 (2003).
- Hizli Sayar, G., Unubol, H. Assessing Proprioception. The Journal of Neurobehavioral Sciences. 4 (1), 31-35 (2017).
- Fugl-Meyer, A. R., Jääskö, L., Leyman, I., Olsson, S., Steglind, S. The post-stroke hemiplegic patient. 1. a method for evaluation of physical performance. Scandinavian journal of Rehabilitation Medicine. 7 (1), 13-31 (1975).
- Stolk-Hornsveld, F., Crow, J. L., Hendriks, E., Van Der Baan, R., Harmeling-van Der Wel, B. The Erasmus MC modifications to the (revised) Nottingham Sensory Assessment: a reliable somatosensory assessment measure for patients with intracranial disorders. Clinical Rehabilitation. 20 (2), 160-172 (2006).
- Winward, C. E., Halligan, P. W., Wade, D. T. The Rivermead Assessment of Somatosensory Performance (RASP): standardization and reliability data. Clinical Rehabilitation. 16 (5), 523-533 (2002).
- Lincoln, N. B., et al. The unreliability of sensory assessments. Clinical rehabilitation. 5 (4), 273-282 (1991).
- Sartor-Glittenberg, C. Quantitative measurement of kinesthesia following cerebral vascular accident. Physiotherapy Canada. 45, 179-186 (1993).
- Hillier, S., Immink, M., Thewlis, D. Assessing proprioception: a systematic review of possibilities. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (10), 933-949 (2015).
- Han, J., Waddington, G., Adams, R., Anson, J., Liu, Y. Assessing proprioception: a critical review of methods. Journal of Sport and Health Science. 5 (1), 80-90 (2016).
- Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical Therapy. 90 (8), 1176-1184 (2010).
- Juul-Kristensen, B., et al. Test-retest reliability of joint position and kinesthetic sense in the elbow of healthy subjects. Physiotherapy Theory and Practice. 24 (1), 65-72 (2008).
- Deshpande, N., Connelly, D. M., Culham, E. G., Costigan, P. A. Reliability and validity of ankle proprioceptive measures. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (6), 883-889 (2003).
- Boerboom, A., et al. Validation of a method to measure the proprioception of the knee. Gait & Posture. 28 (4), 610-614 (2008).
- Nagai, T., Sell, T. C., Abt, J. P., Lephart, S. M. Reliability, precision, and gender differences in knee internal/external rotation proprioception measurements. Physical Therapy in Sport. 13 (4), 233-237 (2012).
- Refshauge, K. M., Chan, R., Taylor, J. L., McCloskey, D. Detection of movements imposed on human hip, knee, ankle and toe joints. The Journal of Physiology. 488 (1), 231-241 (1995).
- Portney, L. G., Watkins, M. P. Foundations of Clinical Research: Applications to Practice. 892, Pearson/Prentice Hall. Upper Saddle River, NJ. (2009).
- Borstad, A., Nichols-Larsen, D. S. The Brief Kinesthesia test is feasible and sensitive: a study in stroke. Brazilian Journal of Physical Therapy. 20 (1), 81-86 (2016).
- Vernoski, J. L. J., Bjorkland, J. R., Kramer, T. J., Oczak, S. T., Borstad, A. L. A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception. Journal of Visualized Experiments. (133), e57218 (2018).
- Proske, U., Tsay, A., Allen, T. Muscle thixotropy as a tool in the study of proprioception. Experimental Brain Research. 232 (11), 3397-3412 (2014).
- Wise, A. K., Gregory, J. E., Proske, U. Detection of movements of the human forearm during and after co-contractions of muscles acting at the elbow joint. The Journal of Physiology. 508, Pt 1 325 (1998).
- Wilcox, R. R., Granger, D. A., Clark, F. Modern robust statistical methods: Basics with illustrations using psychobiological data. Universal Journal of Psychology. 1 (2), 21-31 (2013).
- Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9 (1), 97-113 (1971).
- Piriyaprasarth, P., Morris, M. E., Delany, C., Winter, A., Finch, S. Trials needed to assess knee proprioception following stroke. Physiotherapy Research International. 14 (1), 6-16 (2009).
- Juul-Kristensen, B., et al. Poorer elbow proprioception in patients with lateral epicondylitis than in healthy controls: a cross-sectional study. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 17 (1), 72-81 (2008).
- Skinner, H. B., Barrack, R. L., Cook, S. D. Age-related decline in proprioception. Clinical Orthopaedics and Related Research. (184), 208-211 (1984).
- Pai, Y. C., Rymer, W. Z., Chang, R. W., Sharma, L. Effect of age and osteoarthritis on knee proprioception. Arthritis & Rheumatism. 40 (12), 2260-2265 (1997).
- Dunn, W., et al. Measuring change in somatosensation across the lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69 (3), (2015).
- Alghadir, A., Zafar, H., Iqbal, Z., Al-Eisa, E. Effect of sitting postures and shoulder position on the cervicocephalic kinesthesia in healthy young males. Somatosensory & Motor Research. 33 (2), 93-98 (2016).
