गाढ़ापन के साथ और ऊपरी-अतिवादी विकलांगता के बिना लोगों में पीने के कार्य का 3d प्रस्ताव कैप्चर का उपयोग कर विश्लेषण

Neuroscience

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Summary

इस प्रोटोकॉल एक उद्देश्य के लिए आंदोलन के प्रदर्शन और ऊपरी चरम स्ट्रोक और स्वस्थ नियंत्रण के साथ व्यक्तियों के लिए लागू की ज्ञानेंद्रिय समारोह का मूल्यांकन विधि का वर्णन । एक मानकीकृत परीक्षण प्रक्रिया, गाढ़ापन विश्लेषण और तीन पीने के कार्य के आयामी गति पकड़ने के लिए परिणाम चर प्रदान की जाती हैं ।

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Alt Murphy, M., Murphy, S., Persson, H. C., Bergström, U. B., 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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Abstract

गाढ़ापन विश्लेषण एक तीन आयामी (3 डी) अंतरिक्ष में ऊपरी उग्रवाद आंदोलनों के उद्देश्य आकलन के लिए एक शक्तिशाली तरीका है । एक optoelectronic कैमरा प्रणाली के साथ तीन आयामी गति पर कब्जा गाढ़ापन आंदोलन विश्लेषण के लिए स्वर्ण मानक के रूप में माना जाता है और तेजी से एक चोट या रोग के बाद आंदोलन के प्रदर्शन और गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए परिणाम उपाय के रूप में प्रयोग किया जाता है ऊपरी उग्रवाद आंदोलनों को शामिल. यह लेख पीने के गाढ़ापन विश्लेषण के लिए एक मानकीकृत प्रोटोकॉल का वर्णन करता है स्ट्रोक के बाद ऊपरी अतिवादी विकलांगता के साथ व्यक्तियों में लागू किया । पीने के काम तक पहुंचने, लोभी और एक मेज से एक कप उठाने के लिए एक ड्रिंक ले, कप वापस रखने, और हाथ मेज के किनारे पर वापस ले जाने को शामिल है । बैठे स्थिति व्यक्ति के शरीर के आकार को मानकीकृत है और काम एक आरामदायक आत्म गति में किया जाता है और क्षतिपूरक आंदोलनों विवश नहीं कर रहे हैं । इरादा कार्य प्राकृतिक और एक वास्तविक जीवन की स्थिति के करीब रखने के लिए प्रोटोकॉल की पारिस्थितिकी वैधता में सुधार है । एक 5 कैमरे का प्रस्ताव कब्जा प्रणाली 9 retroreflective हाथ, ट्रंक, और चेहरे की संरचनात्मक स्थलों पर तैनात मार्करों से 3 डी समंवय पदों इकट्ठा किया जाता है । एक सरल एकल मार्कर प्लेसमेंट नैदानिक सेटिंग्स में प्रोटोकॉल की व्यवहार्यता सुनिश्चित करने के लिए प्रयोग किया जाता है । कस्टम निर्मित Matlab सॉफ्टवेयर आंदोलन डेटा के स्वचालित और तेजी से विश्लेषण प्रदान करता है । आंदोलन के समय, वेग, पीक वेग, पीक वेग का समय, और चिकनाई (आंदोलन इकाइयों की संख्या) के लौकिक कीनेमेटीक्स कंधे और कोहनी संयुक्त के साथ ही ट्रंक आंदोलनों के स्थानिक कोणीय कीनेमेटीक्स के साथ गणना कर रहे हैं । पीने का कार्य मध्यम और हल्के ऊपरी अतिवादी हानि के साथ व्यक्तियों के लिए एक वैध मूल्यांकन है । पीने के कार्य से प्राप्त गाढ़ापन चर की जवाबदेही (बदलने के लिए संवेदनशीलता) के साथ निर्माण, भेदभावपूर्ण और समवर्ती वैधता की स्थापना की गई है ।

Introduction

गाढ़ापन विश्लेषण स्थान और समय के माध्यम से शरीर के आंदोलनों, रैखिक और कोणीय विस्थापनों, वेग, और त्वरणों सहित का वर्णन करता है । optoelectronic मोशन कैप्चर सिस्टम एकाधिक उच्च गति कैमरे का उपयोग करें कि या तो बाहर इंफ्रा-रेड लाइट संकेतों को भेजने के लिए शरीर पर रखा निष्क्रिय मार्करों से प्रतिबिंब पर कब्जा या सक्रिय मार्करों अवरक्त युक्त से आंदोलन डेटा संचारित डायोड उत्सर्जक. ये सिस्टम गाढ़ापन डेटा1के अधिग्रहण के लिए ' गोल्ड स्टैंडर्ड ' के रूप में माना जाता है । इन प्रणालियों उनके उच्च सटीकता और विविध कार्यों की माप में लचीलापन के लिए मूल्यवान हैं । गाढ़ापन उपायों के आंदोलन के प्रदर्शन और गुणवत्ता है कि पारंपरिक नैदानिक तराजू2,3के साथ नहीं पाया जा सकता है में छोटे परिवर्तन पर कब्जा करने में प्रभावी होना करने के लिए दिखाया गया है । यह सुझाव दिया गया है कि कीनेमेटीक्स सच वसूली के बीच भेद के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए (वीभत्स आंदोलन विशेषताओं की बहाली) और क्षतिपूरक का उपयोग करें (वैकल्पिक) एक कार्य की सिद्धि के दौरान आंदोलन पैटर्न4, 5.

ऊपरी उग्रवाद आंदोलनों अंत बिंदु कीनेमेटीक्स, आम तौर पर एक हाथ मार्कर से प्राप्त का उपयोग कर quantified जा सकता है, और जोड़ों और क्षेत्रों (यानी, ट्रंक) से कोणीय कीनेमेटीक्स । अंत बिंदु कीनेमेटीक्स पथ, गति, लौकिक आंदोलन रणनीतियों, परिशुद्धता, सीधे, और चिकनाई के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं, जबकि कोणीय कीनेमेटीक्स लौकिक और स्थानिक संयुक्त और खंड कोणों के संदर्भ में आंदोलन पैटर्न की विशेषता, कोणीय वेग, और संयुक्त समंवय । अंत बिंदु कीनेमेटीक्स, जैसे, आंदोलन समय, गति, और चिकनाई के घाटे और स्ट्रोक के बाद आंदोलन के प्रदर्शन में सुधार पर कब्जा करने के लिए प्रभावी रहे हैं6,7,8 और कोणीय कीनेमेटीक्स दिखाएँ कि क्या जोड़ों और शरीर खंडों के आंदोलनों एक विशिष्ट कार्य के लिए इष्टतम हैं । कीनेमेटीक्स के साथ लोगों से अक्सर दोष8,9के बिना व्यक्तियों में आंदोलन के प्रदर्शन के साथ तुलना कर रहे हैं । अंत बिंदु और कोणीय कीनेमेटीक्स एक तरह से है कि एक आंदोलन प्रभावी गति, चिकनाई के साथ प्रदर्शन, और परिशुद्धता अच्छा आंदोलन नियंत्रण, समंवय, और प्रभावी और इष्टतम आंदोलन पैटर्न के उपयोग की आवश्यकता होगी में संबंधित हैं । उदाहरण के लिए, स्ट्रोक के साथ एक रोगी है जो धीरे से चलता है आमतौर पर भी कम चिकनाई (आंदोलन इकाइयों की संख्या में वृद्धि) से पता चलता है, कम अधिकतम वेग, और बढ़ ट्रंक विस्थापन8। दूसरी ओर, इस तरह के आंदोलन की गति और चिकनाई के रूप में समापन बिंदु कीनेमेटीक्स में सुधार, स्वतंत्र रूप से ट्रंक और एआरएम के क्षतिपूरक आंदोलन रणनीतियों के परिवर्तन से हो सकता है10। यह स्थापित किया गया है कि गाढ़ापन विश्लेषण कैसे कार्य एक चोट या रोग है, जो बदले में व्यक्तिगत प्रभावी उपचार इष्टतम मोटर वसूली तक पहुंचने के लिए आवश्यक है के बाद पूरा हो गया है के बारे में अतिरिक्त और अधिक सटीक जानकारी प्रदान कर सकते है 11. गाढ़ापन विश्लेषण तेजी से नैदानिक अध्ययनों में उपयोग किया जाता है के लिए स्ट्रोक के बाद ऊपरी अतिवादी विकलांगता के साथ लोगों में आंदोलनों का वर्णन8,9, मोटर वसूली7का मूल्यांकन करने के लिए, 12,13 या चिकित्सकीय हस्तक्षेप की प्रभावशीलता को निर्धारित करने के लिए10,14.

आंदोलन कार्य अक्सर स्ट्रोक में अध्ययन इशारा कर रहे है और पहुंच रहा है, हालांकि कार्यात्मक कार्य है कि असली रोजमर्रा की वस्तुओं के हेरफेर शामिल का उपयोग1बढ़ रही है । के बाद से कीनेमेटीक्स की वस्तुओं के चयन और कार्य15के लक्ष्य के रूप में प्रयोगात्मक बाधाओं पर निर्भर करते हैं, यह आवश्यक है कि उद्देश्यपूर्ण और कार्यात्मक कार्यों में वास्तविक कठिनाइयों के दौरान आंदोलनों का आकलन करने के लिए व्यक्ति की दैनिक जीवन अधिक निकटता से परिलक्षित होगा ।

इस प्रकार, इस पत्र का उद्देश्य एक सरल मानकीकृत एक उद्देश्यपूर्ण और कार्यात्मक कार्य, पीने का काम, तीव्र और जीर्ण चरणों में ऊपरी अतिवादी विकलांगता के साथ व्यक्तियों के लिए लागू की गाढ़ापन विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया प्रोटोकॉल का एक विस्तृत वर्णन प्रदान करना है स्ट्रोक के बाद । मध्यम और हल्के स्ट्रोक हानि के साथ व्यक्तियों के लिए इस प्रोटोकॉल के सत्यापन से परिणाम संक्षेप किया जाएगा ।

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Protocol

यहां वर्णित सभी तरीके गोथनबर्ग, स्वीडन (318-04, 225-08) में क्षेत्रीय नैतिक समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित अध्ययनों का हिस्सा रहे हैं ।

1. गति कैप्चर सिस्टम की स्थापना

  1. माप क्षेत्र का सामना करना पड़ 1.5-2.5 मीटर की ऊंचाई पर माप क्षेत्र से दूर लगभग 1.5-3 मीटर की दीवार पर 4 कैमरों माउंट । माप क्षेत्र (चित्र 1) से ऊपर की छत पर एक कैमरा माउंट. कैमरा सिस्टम प्रारंभ करें ।
  2. तालिका के किनारे के साथ पंक्ति में लघु अक्ष के साथ एल-आकार अंशांकन फ़्रेम को रखें और आगे की ओर इंगित करते हुए लंबा अक्ष ।
    नोट: निर्देशांक प्रणाली एक्स के साथ परिभाषित किया गया है-अक्षों आगे निर्देशित (पूर्वकाल में sagittal विमान), वाई-अक्ष बाद में निर्देशित (ललाट विमान में), और जेड धुरी ऊपर की ओर निर्देशित (बेहतर, सीधा आड़ा विमान के लिए).
  3. 3 डी ट्रैकिंग और डेटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर (ट्रैक प्रबंधक) खोलें, कब्जा का चयन करके अंशांकन शुरू | जांचना, 30 एस का अंशांकन समय दर्ज करें और ठीकक्लिक करे ।
  4. पूरे माप क्षेत्र में सभी दिशाओं में छड़ी ले जाएँ (75 × 75 × 65 सेमी) कुर्सी और मेज के ऊपर यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी 5 कैमरों में छड़ी के रूप में कई झुकाव को पकड़ने के लिए संभव16,17. अंशांकन के बाद, परिणाम स्क्रीन पर दिखाई । 0.5 mm नीचे अंशांकन अवशिष्ट स्वीकार करते हैं ।
  5. विषय है, एक बिना आस्तीन का शीर्ष पहने हुए, कुर्सी ´ वापस एस के खिलाफ उनकी पीठ के साथ एक ऊंचाई समायोज्य कुर्सी में बैठते हैं, तटस्थ adducted स्थिति में ऊपरी हाथ, मेज पर आराम कर हाथ की हथेली और मेज के किनारे करने के लिए गठबंधन कलाई । जांच करें कि घुटने, कूल्हे, और कोहनी के कोण लगभग 90 ° हैं ।
  6. कंकाल स्थलों पर डबल चिपकने वाला टेप के साथ retroreflective निष्क्रिय मार्करों प्लेस18 परीक्षण हाथ पर (तीसरा metacarpophalangeal संयुक्त), कलाई (ulna की styloid प्रक्रिया), कोहनी (पार्श्व epicondyle), दाएँ और बाएँ कंधे (मध्य भाग of acromion), छाती (उरोस्थि के ऊपरी भाग), और माथे (भौंहों के बीच पायदान).
  7. कप (ऊपरी और निचले किनारे) पर दो मार्करों प्लेस ।

2. पीने के कार्य की गति पकड़ने के लिए प्रक्रिया

  1. हार्ड-प्लास्टिक कप (व्यास 7 सेमी, 9.5 सेमी की ऊंचाई) की 100 मिलीलीटर पानी के साथ मेज किनारे से 30 सेमी, शरीर के midline में रखें । टेबल पर कप की स्थिति को जानबूझकर कार्य प्रदर्शन प्राकृतिक और वास्तविक जीवन की स्थिति के करीब रखने के लिए चुना जाता है ।
  2. विषय पूछने के लिए एक आरामदायक आत्म में पीने का कार्य करने के लिए मैं ने गति स्पीड) तक पहुंचने और कप लोभी, द्वितीय) मुंह की ओर मेज से कप उठाने, iii) एक पेय (एक घूंट) ले, iv) कप वापस मेज पर एक चिह्नित लाइन के पीछे रखने (टैब से 30 सेमी le एज), और वी) मेज के किनारे पर हाथ से प्रारंभिक स्थिति के लिए लौट रहे हैं ।
  3. सुनिश्चित करें कि विषय निर्देशों को समझता है और आगे झुकाव के बिना कम प्रभावित हाथ के साथ आराम से कप तक पहुंच सकते हैं ।
  4. पहले प्रत्येक रिकॉर्डिंग, सुनिश्चित करें कि शुरू की स्थिति (प्रारंभिक स्थिति) सही है, विषय को पूछने के लिए तैयार हो, मैंयुअल रूप से कब्जा शुरू करने और मौखिक अनुदेश दे "आप अब शुरू कर सकते हैं."
  5. जब विषय कार्य पूर्ण हो जाता है, तो रिकॉर्डिंग मैंयुअली रोकें ।
  6. प्रत्येक परीक्षण के बीच कम ठहराव के साथ पांच परीक्षणों रिकॉर्ड (लगभग 30 एस), कम प्रभावित हाथ से शुरू ।
  7. जांच करें कि डेटा अर्जन सफल रहा है (प्रत्येक पहचाने गए मार्कर के लिए 95-100% डेटा) ।
    नोट: डेटा प्राप्ति सॉफ़्टवेयर (ट्रैक प्रबंधक) पर मार्कर डेटा स्वचालित रूप से रीयल-टाइम में स्थानांतरित हो जाता है. एक पूर्व निर्धारित स्वचालित मार्कर पहचान (AIM) मॉडल मार्करों की स्वचालित पहचान के लिए प्रयोग किया जाता है ।
  8. जब अधूरा डेटा का पता चला रहे हैं, समस्या की पहचान करने और बैठे या मार्कर के पदों को समायोजित करने के लिए मार्करों की पूर्ण दृश्यता सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त परीक्षणों के प्रदर्शन के क्रम में कम 3 सफल परीक्षण प्राप्त करने के लिए ।
    नोट: संभव समस्याओं हो सकती है कि मार्करों गिर सकता है या वे कोण, जो अपूर्ण डेटा में परिणाम को देखने के कैमरों से occluded हैं । हालांकि, कैमरा और मार्कर सेट अप, इस प्रोटोकॉल में इस्तेमाल के रूप में, केवल बहुत दुर्लभ अवसरों में अंतराल के कारण डेटा हानि का उत्पादन । कुल में, प्रस्ताव पर कब्जा सत्र पूरा करने के लिए लगभग 10-15 मिनट लगते हैं ।

3. डेटा विश्लेषण

  1. फ़ाइल क्लिक करके सीधे Matlab में ट्रैक प्रबंधक से रिकॉर्ड किए गए डेटा को स्थानांतरित करें | निर्यात । सीधे Matlab में
  2. कमांड प्रॉंप्ट पर Matlab आदेश का उपयोग करें: (> > कार्यक्षेत्र) Matlab चर के सेट को देखने के लिए ।
    नोट: प्रमुख Matlab चर डेटा युक्त निर्देशों में और विश्लेषण बनाने में इस्तेमाल किया जा करने के लिए कर रहे हैं:
    QTMmeasurements. फ्रेंस-फ्रेम की संख्या पर कब्जा कर लिया
    QTMmeasurements. FrameRate-(240) प्रति सेकंड कैप्चर किए गए फ़्रेम की संख्या
    QTMmeasurements... गणना-लेबल की संख्या (10)
    QTMmeasurements. लेबल-लेबल के रूप में ट्रैक प्रबंधक में परिभाषित
    QTMmeasurements । । डेटा-माप डेटा 10 x 3 की एक 3 डी सरणी फ्रेम में, जहां प्रत्येक फ्रेम के लिए और प्रत्येक लेबल 3 निर्देशांक दर्ज कर रहे हैं
  3. Matlab में, x, y, z मान का उपयोग कर (मक्खन) और (filtfilt) निर्देशों में एक 6Hz सेकंड-ऑर्डर Butterworth फ़िल्टर के साथ दोनों आगे और रिवर्स दिशाओं में, एक शूंय चरण विकृति और आगे आदेश फ़िल्टरिंग दे रही है ।
    नोट: उदाहरण
    [b, a] = मक्खन (2, 6/240/2); % Cutoff आवृत्ति 6Hz और ½ नमूना आवृत्ति के संबंध में
    xfiltered = filtfilt (b, a, QTMmeasurements. पथ. लेबल (1, 1,:));
  4. Matlab में, प्रत्येक फ़्रेम नमूने के लिए x, y, z मानों का उपयोग करने के लिए एक प्रोग्राम बनाएं और गाढ़ापन चर की गणना करने के लिए प्रत्येक लेबल जैसे कि हाथ के स्पर्श वेग, और संयुक्त कोण । गाढ़ापन चर तालिका 2में दिखाए जाते हैं ।
  5. Matlab में, 5 तार्किक चरणों में नमूनों के अनुक्रम को तोड़ने के लिए एक कार्यक्रम बनाने: तक पहुँचने, आगे परिवहन, पीने, वापस परिवहन, और प्रारंभिक स्थिति (चित्रा 2) के लिए हाथ लौट. प्रत्येक चरण के प्रारंभ और अंत के लिए परिभाषाएं तालिका 1में विवरण में दिखाई जाती हैं ।
  6. Matlab में, स्थितियां, वेग, जोड़ों के कोणों, और कोण-कोण आरेखों के प्लॉट बनाने के लिए (प्लॉट) अनुदेश का उपयोग करें ।

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Representative Results

इस आलेख में वर्णित प्रोटोकॉल स्ट्रोक और स्वस्थ नियंत्रण के साथ व्यक्तियों के लिए लागू किया गया है2,6,8,19,20,21। कुल में, स्ट्रोक और 55 स्वस्थ नियंत्रण के साथ 111 व्यक्तियों से गाढ़ापन डेटा अलग अध्ययन में विश्लेषण किया गया है । स्ट्रोक के बाद ऊपरी छोर हानि उदारवादी (FMA-यत स्कोर 32-57) या हल्के (FMA-यत स्कोर 58-66)8,22,23,24के रूप में परिभाषित किया गया था । स्वस्थ नियंत्रण में, कोई महत्वपूर्ण अंतर पीक वेग के अलावा प्रमुख और गैर प्रमुख हाथ के बीच पाया गया और इसलिए गैर प्रमुख हाथ तुलना 2,8के लिए चुना गया था । डेटा के बहुमत एक बड़े अनुदैर्ध्य पलटन अध्ययन के भीतर एकत्र किया गया था, (SALGOT) गोथनबर्ग विश्वविद्यालय में स्ट्रोक आर्म अनुदैर्ध्य अध्ययन, जिसमें स्ट्रोक के साथ 122 व्यक्तियों के एक गैर चयनित नमूना शामिल है और 3 दिनों के बाद में आकलन शामिल है स्ट्रोक और 10 दिन, 4 सप्ताह, 3, 6, और 12 महीने में25का पालन करें ।

सारांश में, हमारे परिणाम बताते है कि प्रोटोकॉल नैदानिक सेटिंग्स में संभव है के बाद से रोगियों की एक बड़ी संख्या के रूप में परीक्षण किया गया के रूप में जल्दी के रूप में 3 दिनों के बाद तीव्र अस्पतालों स्ट्रोक यूनिट में स्ट्रोक । व्यवहार्यता भी तथ्य यह है कि दो अनुभवी फिजियोथेरेपिस्ट जांचना और किसी भी बड़े तकनीकी समस्याओं के बिना दैनिक आधार पर गति पर कब्जा प्रणाली का उपयोग करने में कामयाब द्वारा सिद्ध किया गया (सिस्टम प्रदाताओं से कोई समर्थन डेटा के 3 वर्षों के दौरान की जरूरत थी संग्रह) । डेटा की गुणवत्ता अच्छी थी और विश्लेषण के लिए पूर्व क्रमादेशित स्वचालित प्रक्रियाओं को आम तौर पर लागू किया जा सकता है । केवल कुछ रिकॉर्डिंग में, चरणों का सही ढंग से पता नहीं लगाया गया है, अक्सर शुरू में अतिरिक्त आंदोलनों के कारण या आंदोलन के अंत में या जब आंदोलन की गति अधिक गंभीर विकलांगता के साथ रोगियों में बेहद कम था । इन मामलों में, अतिरिक्त परीक्षणों का उपयोग अक्सर प्लॉट किए गए डेटा के मैंयुअल निरीक्षण के बाद किया जाता था । परीक्षण प्रोटोकॉल परीक्षण में एक अच्छी स्थिरता का प्रदर्शन स्वस्थ व्यक्तियों में पुनर्परीक्षण और स्पष्ट और सटीक परिणाम19प्रदान की है ।

पीने के काम के हर चरण में आंदोलनों और पूरे काम के लिए धीमी है (तालिका 3) स्ट्रोक के साथ लोगों में, हालांकि सापेक्ष समय प्रत्येक चरण में खर्च करने के लिए21नियंत्रण के समान है । इसी तरह, दोनों स्पर्श और कोणीय वेग स्वस्थ नियंत्रण (तालिका 3) की तुलना में स्ट्रोक से लोगों में कम होते हैं । पीक वेग कुल स्ट्रोक में समय तक पहुंचने के 38% और नियंत्रण में एक 46% है, जिसका अर्थ है कि मंदी चरण स्ट्रोक में लंबे समय तक था पर लगभग हुई । यह इंगित करता है कि स्ट्रोक के साथ व्यक्तियों तक पहुंचने की दूसरी छमाही के दौरान आंदोलन नियंत्रण संचालित प्रतिक्रिया पर अधिक भरोसा करने की जरूरत है ।

स्ट्रोक के साथ लोगों में वेग प्रोफाइल खंड और कई चोटियों, जो आंदोलन इकाइयों (NMU) की उच्च संख्या में परिलक्षित होता है दिखा रहे हैं । NMU के लिए मतलब मूल्य नियंत्रण की तुलना में स्ट्रोक के साथ व्यक्तियों में काफी बड़ा है । स्ट्रोक के साथ व्यक्तियों को एक अधिक फ्लेक्स कोहनी के साथ कप तक पहुंचने (कम कोहनी विस्तार) और कंधे के साथ और अधिक अपहरण जबकि स्वस्थ प्रतिभागियों की तुलना में पीने, जो स्ट्रोक में क्षतिपूरक आंदोलन पैटर्न को दर्शाता है । हालांकि गिलास बांह तक पहुंचने के भीतर तैनात किया गया था, स्ट्रोक के साथ व्यक्तियों दुबला आगे (ट्रंक विस्थापन) लगभग 8 सेमी नियंत्रण में 3 सेमी की तुलना में जबकि पीने का काम प्रदर्शन किया । तक पहुंचने में कंधे और कोहनी संयुक्त के बीच संयुक्त समंवय में कमी हुई केवल नियंत्रण की तुलना में हानि (मध्यम स्ट्रोक) की उच्च डिग्री के साथ व्यक्तियों में मनाया गया । कीनेमेटीक्स और सभी समूहों के लिए प्रभाव आकार की भयावहता के लिए सटीक मान तालिका 3में दिखाए जाते हैं ।

पीने के कार्य से गाढ़ापन चर के निर्माण की वैधता के विश्लेषण से पता चला है कि स्ट्रोक के बाद आंदोलनों दो प्रमुख कारकों के साथ वर्णित किया जा सकता है, अंत बिंदु कीनेमेटीक्स और कीनेमेटीक्स कोणीय आंदोलन पैटर्न का वर्णन8. कुल मिलाकर, पांच उपाय (आंदोलन समय, पीक वेग, आंदोलन इकाइयों की संख्या, कोहनी संयुक्त की चोटी कोणीय वेग, और ट्रंक विस्थापन) गाढ़ापन डेटा में विचरण के 86% समझाया8. इन परिणामों को समवर्ती वैधता विश्लेषण के साथ लाइन में हैं, जिसमें तीन गाढ़ापन चर, आंदोलन समय (मीट्रिक टन), आंदोलन चिकनाई (NMU) और ट्रंक विस्थापन (टीडी), एक साथ नैदानिक आकलन के स्कोर में कुल विचरण के 67% समझाया के रूप में मूल्यांकन एक्शन रिसर्च आर्म टेस्ट के साथ20. स्ट्रोक और नियंत्रण के बाद हल्के और उदारवादी हाथ हानि के साथ समूहों के बीच भेदभाव की वैधता कीनेमेटीक्स के बहुमत के लिए अच्छा था, लेकिन सबसे बड़ा प्रभाव आकार चिकनाई के लिए उल्लेख किया गया, कुल आंदोलन समय, कोहनी की चोटी कोणीय वेग (प्रशस्त) और ट्रंक विस्थापन (तालिका 3)8। पीने के दौरान कंधे अपहरण उदारवादी और हल्के स्ट्रोक समूहों के बीच भी भेदभाव है । इसके अलावा, एक ही चार गाढ़ापन चर: मीट्रिक टन, NMU, प्रशस्त, और टीडी के लिए पहले 3 महीनों के दौरान असली नैदानिक सुधार का पता लगाने में प्रभावी होने का प्रदर्शन किया6स्ट्रोक के बाद । इस प्रकार, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि इन चार गाढ़ापन चर (मीट्रिक टन, NMU, प्रशस्त, टीडी) विश्वसनीय हैं, वैध और परिवर्तन के प्रति संवेदनशील (उत्तरदायी) ऊपरी उग्रवाद समारोह और स्ट्रोक के बाद गतिविधि के आकलन के लिए.

Figure 1
चित्र 1:5-कैमरा गति कैप्चर सिस्टम सेट-अप पीने के कार्य के लिए । प्रत्येक कैमरे से, इंफ्रा-रेड लाइट चमक रेट्रो-चिंतनशील मार्कर तक पहुंचती है और वास्तविक समय में उच्च स्थानिक संकल्प और सटीकता के साथ कैमरे की छवि सेंसर में मार्कर की 2d स्थिति को पुन: उत्पंन करती है । मार्कर के 3डी निर्देशांक तब बनाए जाते हैं जब दो कैमरे दो अलग कोणों से एक ही मार्कर को देख रहे होते हैं । चार कैमरों लगभग 2 मीटर की दूरी पर थोड़ा नीचे का सामना करना पड़ रहा परीक्षण क्षेत्र के आसपास की दीवारों पर बढ़ रहे हैं और एक कैमरा माप क्षेत्र के ऊपर छत से नीचे का सामना करना पड़ रहा है घुड़सवार. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: एक स्वस्थ नियंत्रण के लिए प्रतिनिधि वेग प्रोफाइल (एक) और मध्यम स्ट्रोक हानि के साथ एक व्यक्ति (बी). पीने के कार्य के चरण दर्शाए गए हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

चरण का नाम शुरू द्वारा पता लगाया अंत द्वारा पता लगाया
पहुंचकर
(लोभी भी शामिल है)
हाथ से आंदोलन शुरू हाथ मार्कर वेग पीक वेग के 2% से अधिक है (पीक वेग से पिछड़े खोजा); यदि यह मान 20 मिमी से अधिक है/प्रारंभ को पीछे की ओर एक बिंदु पर ट्रैक किया जाता है, जहां वेग कम या बराबर नहीं होता है २० mm/ हाथ शीशे के साथ मुंह की ओर बढ़ना शुरू होता है कांच के वेग से अधिक 15 मिमी/
फॉरवर्ड ट्रांसपोर्ट
(ग्लास टू माउथ)
हाथ शीशे के साथ मुंह की ओर बढ़ना शुरू होता है कांच के वेग से अधिक 15 मिमी/ मदिरापान शुरू चेहरे और ग्लास मार्कर के बीच दूरी स्थिर राज्य के 15% से नीचे है * पीने के दौरान
पेयजल मदिरापान शुरू चेहरे और कांच मार्कर के बीच दूरी पीने के दौरान स्थिर राज्य के 15% से नीचे है पीने के सिरों चेहरे और कांच मार्कर के बीच दूरी पीने के दौरान स्थिर राज्य के 15% से अधिक है
वापस परिवहन (मेज पर ग्लास, पकड़ की रिहाई भी शामिल है) हाथ करने के लिए गिलास मेज पर वापस डाल कदम शुरू होता है चेहरे और कांच मार्कर के बीच दूरी पीने के दौरान स्थिर राज्य के 15% से अधिक है हाथ गिलास विज्ञप्ति और प्रारंभिक स्थिति में वापस जाने के लिए शुरू होता है नीचे कांच के वेग 10 मिमी/
लौटने
(प्रारंभिक स्थिति में वापस हाथ)
हाथ गिलास विज्ञप्ति और प्रारंभिक स्थिति में वापस जाने के लिए शुरू होता है नीचे कांच के वेग 10 मिमी/ हाथ प्रारंभिक स्थिति में आराम कर रहा है हाथ मार्कर वेग पीक वेग के 2% करने के लिए वापस आ गया
* पीने के चरण में स्थिर राज्य के चेहरे और कांच मार्कर के बीच कम दूरी के आसपास 100 फ्रेम के एक औसत मूल्य इंगित करता है

तालिका 1: प्रारंभ और पीने के कार्य के प्रत्येक चरण के अंत के लिए चरण परिभाषाएँ.

चर विनिर्देश
एंड-पॉइंट कीनेमेटीक्स हाथ मार्कर से गणना
आंदोलन समय, एस प्रत्येक चरण के लिए और पूरे कार्य के लिए कुल आंदोलन समय के रूप में गणना; प्रारंभ और स्टॉप के लिए परिभाषाएँ 1 तालिका में प्रदान की जाती हैं
पीक स्पर्श वेग, mm/ चरण तक पहुंचने के लिए गणना, दोनों हाथ और ट्रंक आंदोलन को जोड़ती है
समय शिखर हाथ वेग, एस,% करने के लिए तक पहुंचने के लिए निरपेक्ष और सापेक्ष मूल्यों, characteraizes आंदोलन रणनीति (त्वरण और मंदी समय)
पहली वेग चोटी, एस,% करने के लिए समय पूर्ण और सापेक्ष मूल्यों तक पहुंचने के लिए, characteraizes प्रारंभिक आंदोलन प्रयास
आंदोलन इकाइयों की संख्या, एन पहुंच, आगे परिवहन, वापस परिवहन, और रिटर्निंग चरण के लिए परिकलित । एक आंदोलन इकाई एक स्थानीय ंयूनतम और अगले अधिकतम वेग मूल्य है कि 20 मिमी के आयाम सीमा से अधिक है के बीच एक अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है, और दो बाद चोटियों के बीच समय कम से कम 150 ms हो गया है । पीने के कार्य के लिए न्यूनतम मूल्य 4 है , आंदोलन चरण के अनुसार कम से एक इकाई । उन चोटियों तक पहुंचने और आंदोलन चिकनाई और दक्षता के अनुरूप के दौरान दोहराव त्वरण और मंदी को प्रतिबिंबित ।
कोणीय कीनेमेटीक्स, डिग्रियां कंधे और कोहनी संयुक्त के लिए गणना
कोहनी एक्सटेंशन कोहनी के न्यूनतम कोण पहुंच चरण, कोहनी और कलाई मार्करों और कोहनी और कंधे मार्करों में शामिल होने वैक्टर के बीच कोण द्वारा निर्धारित में पाया
कंधे का अपहरण सामने विमान में अधिकतम कोण तक पहुंचने और पीने के चरण के दौरान पता चला, क्रमशः; कंधे और कोहनी मार्करों और कूल्हे की ओर कंधे मार्कर से कार्यक्षेत्र वेक्टर में शामिल होने के बीच कोण द्वारा निर्धारित
कंधे में ठोके sagittal विमान में अधिकतम कोण क्रमशः पहुंचने और पीने के दौरान पता चला; कंधे और कोहनी मार्करों और कूल्हे की ओर कंधे मार्कर से कार्यक्षेत्र वेक्टर में शामिल होने के बीच कोण द्वारा निर्धारित
कोहनी संयुक्त के पीक कोणीय वेग, डिग्री/ पहुंच चरण के दौरान पता चला कोहनी एक्सटेंशन का पीक वेग
संयुक्त समंवय, आर अस्थाई पार से पहुंच चरण के दौरान कंधे के फ्लेक्स और कोहनी विस्तार के बीच शूंय समय अंतराल के सहसंबंध । एक पियरसन सहसंबंध गुणांक 1 के करीब मजबूत सहसंबंध इंगित करता है और यह इंगित करता है कि दो जोड़ों की संयुक्त गति कसकर युग्मित है ।
ट्रंक विस्थापन, मिमी संपूर्ण पेयजल कार्य के दौरान प्रारंभिक स्थिति से छाती मार्कर का अधिकतम विस्थापन

तालिका 2: प्रतिनिधि परिणामों में प्रस्तुत अध्ययनों में प्रयुक्त गाढ़ापन चर की परिभाषाएँ ।

गाढ़ापन चर, मतलब (एसडी) स्वस्थ स्ट्रोक प्रभाव आकार (स्वस्थ बनाम स्ट्रोक) हल्के
स्ट्रोक
प्रभाव आकार
(स्वस्थ बनाम हल्के स्ट्रोक)
मध्यम स्ट्रोक प्रभाव आकार
(हल्के स्ट्रोक उदारवादी स्ट्रोक बनाम)
एंड-पॉइंट कीनेमेटीक्स
कुल आंदोलन समय, एस ६.४९ (०.८३) 11.4 (3.1) ०.५४ * 9.30 (1.68) ०.४६ * 13.3 (2.9) ०.४४ *
संख्या आंदोलन इकाइयों, (चिकनाई), एन 2.3 (0.3) 8.4 (4.2) ०.५४ * 5.4 (2.1) 0.42 * 11.1 (3.6) 0.50 *
रीच में पीक वेग, mm/ 616 (९३.८) 431 (८२.७) ०.५४ * 471 (८७.७) 0.37 * 395 (६२.०) 0.22 *
पहुंच में पीक कोणीय वेग कोहनी, °/ १२१.८ (२५.३) ६४.९ (20.5) ०.६२ * ७८.० (19.3) ०.५७ * ५३.३ (13.6) 0.38 *
पहुंच में पीक वेग,% करने के लिए समय ४६.० (6.9) ३८.४ (8.6) 0.20 * गेला (8.7) 0.15 * 37.5 (8.8) 0.01
पहुंच में पहली चोटी का समय,% ४२.५ (6.9) २७.१ (12.2) ०.३९ * ३३.० (9.9) 0.25 * २१.८ (11.9) 0.22 *
कोणीय संयुक्त कीनेमेटीक्स
पहुंच-से-समझ, डिग्री में कोहनी एक्सटेंशन ५३.५ (7.8) ६४.१ (11.5) ०.२४ * ६०.५ (10.4) 0.13 ६७.२ (11.9) ०.०९
पीने में कंधे का अपहरण, डिग्री ३०.१ (10.1) ४७.६ (१४.९) 0.33 * ३७.२ (5.3) 0.07 ५७.१ (14.5) ०.४७ *
ट्रंक विस्थापन, मिमी २६.७ (१६.८) ७७.२ (४८.६) ०.३४ * ५०.१ (२२.९) ०.२६ * १०१.७ (५३.४) 0.30 *
संयुक्त समन्वय, पियरसन आर ०.९६ (0.02) ०.८२ (0.35) 0.08 ०.९५ (0.02) 0.03 ०.६९ (०.४६) 0.14
* p < 0.05; प्रभाव आकार आँकड़े ईटीए वर्गित, η2 के रूप में परिकलित की जाती हैं

तालिका 3: गाढ़ापन स्ट्रोक के साथ व्यक्तियों के लिए चर, स्वस्थ नियंत्रण के साथ मध्यम और हल्के ऊपरी उग्रवाद हानि के उपसमूहों के लिए । 0.4 (बहुत बड़ा प्रभाव) ऊपर समूहों के बीच भेदभाव के लिए प्रभाव आकार बोल्ड चिह्नित कर रहे हैं ।

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Discussion

प्रोटोकॉल को सफलतापूर्वक स्ट्रोक के बाद सभी चरणों में उदारवादी और हल्के ऊपरी अतिवादी ज्ञानेंद्रिय हानि के साथ व्यक्तियों में आंदोलन के प्रदर्शन और गुणवत्ता यों तो इस्तेमाल किया जा सकता है । इस प्रोटोकॉल की व्यवहार्यता एक नैदानिक सेटिंग में साबित कर दिया गया है के रूप में 3 दिनों के बाद स्ट्रोक के रूप में जल्दी, और पता चला है कि प्रणाली विशिष्ट तकनीकी योग्यता के बिना प्रशिक्षित स्वास्थ्य पेशेवर द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता है । तकनीकी विशेषज्ञता है, तथापि, बनाने और डेटा विश्लेषण के लिए एक कार्यक्रम विकसित करने की जरूरत है । इस पहलू से, ऊपरी अतिवाद गति कब्जा चाल विश्लेषण से अलग है, जिसमें तैयार किए गए विश्लेषण कार्यक्रम आम तौर पर सीधे निर्माताओं द्वारा प्रदान की जाती हैं । रोजमर्रा की जिंदगी में, हथियार और हाथ कई विभिंन आकारों, स्थानों में विभिंन वस्तु के साथ हेरफेर और बातचीत से जुड़े कार्यों में इस्तेमाल किया जा सकता है, और affordances । यह प्रत्येक सेट-अप अद्वितीय बनाता है । इसके अलावा, विभिंन लक्ष्यों और कार्य की बाधाओं को भी गाढ़ापन परिणाम को प्रभावित करेगा, क्योंकि कीनेमेटीक्स उच्च कार्य विशेष कर रहे हैं । भविष्य में, और अधिक प्रयास करने के लिए बुनियादी कार्यों के गाढ़ापन विश्लेषण के लिए एक मानकीकृत प्रोटोकॉल बनाने के लिए बनाया जाना चाहिए, जैसे, पीने, खाने, मुंह करने के लिए हाथ ले जा, और bimanual वस्तु हेरफेर, जो के बीच परिणामों की एक बेहतर तुलना की अनुमति होगी अलग पढ़ाई ।

हमारे शुरुआती अनुभवों के आधार पर, 3-कैमरा कैप्चर सिस्टम के साथ, जिसमें सेगमेंट और अंतराल के साथ समस्या देखी गई थी, यह सुझाव दिया जा सकता है कि एक 5-कैमरा सिस्टम जो कैमरों के लिए विभिन्न स्थितियों की अनुमति देता है (और माप क्षेत्र के ऊपर एक) इष्टतम है ऊपरी अतिवाद विश्लेषण । एक नैदानिक व्यवहार्य माप सेट अप के लिए, एक सरल सेट मार्करों और सरलीकृत विश्लेषण की सीमित संख्या के साथ, के रूप में इस प्रोटोकॉल में वर्णित वकालत की जा सकती है । जब आंदोलन के प्रदर्शन और गुणवत्ता का आकलन करने के लिए ' रोगियों वसूली का पालन करना, भविष्य के परिणामों की भविष्यवाणी करना, इष्टतम उपचार के विकल्प का चयन करें, या उपचार और पुनर्वास हस्तक्षेप, एक सरल, प्रयोग करने में आसान की प्रभावशीलता का मूल्यांकन विधि पर्याप्त होगा । दूसरी ओर, एक अधिक व्यापक यांत्रिक विश्लेषण क्लस्टर आधारित मार्करों का उपयोग अधिक विस्तृत मॉडलिंग के लिए आवश्यक होगा, विशेष रूप से जब अक्षीय संयुक्त घुमाव और कंधे जटिल ब्याज की हैं ।

गाढ़ापन विश्लेषण के नैदानिक उपयोग में वृद्धि न्यूरोलॉजी और स्ट्रोक पुनर्वास के क्षेत्र में कई शोध की वकालत की है । प्राकृतिक गतिविधियों और कार्यों के दौरान मोटर समारोह के मूल्यांकन के लिए उद्देश्य और वैध तरीकों चिकित्सकों और शोधकर्ताओं के बीच उच्च ब्याज की हैं । एक हाल ही में आम सहमति कागज नैदानिक आकलन के साथ भविष्य स्ट्रोक परीक्षणों में गाढ़ापन उपायों को जोड़ने के लिए सच वसूली और मुआवजा11के बीच अंतर की सिफारिश की । चुनौतियां हालांकि रहते हैं, परीक्षणों में शामिल करने के लिए गाढ़ापन परिणामों और कार्यों का एक मुख्य सेट का निर्धारण करने के लिए, और जांचकर्ताओं के बीच व्यापक सहयोग को प्रोत्साहित करने के लिए11आम सहमति तक पहुंचने । इस प्रोटोकॉल के प्रकाशित मांयता अध्ययनों के साथ वर्तमान 3d गति कैप्चर प्रोटोकॉल एक साथ उस दिशा में एक कदम हो सकता है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgements

इस परियोजना की दीक्षा के साथ मदद के लिए बो Johnels, नासिर Hosseini, रॉय Tranberg और Patrik Almström के लिए विशेष धन्यवाद. इस प्रोटोकॉल में प्रस्तुत अनुसंधान डेटा Sahlgrenska विश्वविद्यालय के अस्पताल में इकट्ठा किया गया था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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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References

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