와 위 말단 장애 없이 사람들이 마시는 작업의 운동학 적 분석 3D 모션을 사용 하 여 캡처

Neuroscience

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Summary

이 프로토콜 운동 성능과 개인 치기와 건강 한 컨트롤에 적용 하는 상부 말단의 sensorimotor 기능을 평가 하는 객관적인 방법을 설명 합니다. 표준화 된 테스트 절차 작업 술의 3 차원 모션 캡처에 대 한 운동학 적 분석 및 결과 변수 제공 됩니다.

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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

운동학 분석 3 차원 (3 차원) 공간에서 상부 말단의 객관적인 평가 대 한 강력한 방법입니다. 광전자 카메라 시스템과 3 차원 모션 캡처 운동학 적 이동 분석을 위한 황금 표준으로 간주 됩니다 및 결과 측정으로 점점 부상 또는 질병 후 운동 성능 및 품질을 평가 하는 상부 말단 운동 참여. 이 문서는 뇌졸중 후 상부 말단 장애가 있는 개인에 적용 하는 작업을 마 시의 운동학 적 분석에 대 한 표준화 된 프로토콜을 설명 합니다. 마시는 작업 통합 도달 하 고, 파악 하 고 한 잔 한 잔, 컵, 다시 배치 하 고 다시 테이블의 가장자리에 손을 이동을 테이블에서 해제 합니다. 앉는 자세는 개인의 신체 치수 표준화와 작업 편안한 자습된 속도에서 수행 되 고 보상 움직임 제한 되지. 의도 자연 및 프로토콜의 생태학적 인 타당성을 개선 하기 위해 실제 상황에 가까운 작업을 유지 하는. 5-카메라 모션 캡처 시스템 9 retroreflective 마커 팔, 간선, 및 얼굴의 해부학 적 랜드마크에 위치에서 3D 좌표 위치를 수집 하는 데 사용 됩니다. 간단한 단일 마커 배치는 임상 설정에서 프로토콜의 타당성을 확인 하는 데 사용 됩니다. 주문 품 Matlab 소프트웨어 운동 데이터의 빠르고 자동화 된 분석을 제공합니다. 운동 시간, 속도, 최대 속도, 최대 속도, 그리고 트렁크 움직임 뿐만 아니라 어깨와 팔꿈치 관절의 공간 각도 운동학 함께 부드럽게 (운동 단위 수)의 시간에 대 한 일시적인 운동학 계산 됩니다. 마시는 작업은 온건 하 고 가벼운 상부 말단 장애가 있는 개인에 대 한 유효한 평가 이다. 구문, 응답 (변경 하려면 감도)와 구별 하 고 동시 타당성 마시는 작업에서 얻은 운동학 변수의 설립 되었습니다.

Introduction

운동학 분석 선형 및 각도 변위, 속도, 그리고 가속도 포함 하 여 시간과 공간을 통해 신체의 움직임을 설명 합니다. 광전자 모션 캡처 시스템 중 보내 적외선 빛 신호 캡처 수동 마커에서 반사를 본문에 배치 여러 고속 카메라를 사용 하 여 또는 활성 마커를 포함 하는 적외선에서 운동 데이터를 전송 발광 다이오드. 이러한 시스템은 운동학 적 데이터1의 인수에 대 한 ' 골드 표준 '으로 간주 됩니다. 이러한 시스템은 그들의 높은 정확성과 유연성 측정의 다양 한 작업에 대 한 존중. 운동학 적 조치 캡처 운동 성능에 작은 변화에 효과가 나타났습니다 그리고 수 수 감지와 전통적인 임상 품질 조정2,3. 그것은 그 운동학 작업4의 성취 동안 진정한 복구 (premorbid 운동 특성의 복원) 및 보상 (대체) 운동 패턴의 사용 사이 구별을 위해 사용 해야 제안 되었습니다. 5.

상부 말단 운동 끝점 운동학, 일반적으로 손으로 표식에서 얻은 고 관절과 세그먼트에서 각도 운동학을 사용 하 여 양이 정해질 수 있다 (., 트렁크). 각도 운동학 특성화 시간적, 공간 공동 및 세그먼트 각도, 운동 패턴 동안 궤적, 속도, 일시적인 운동 전략, 정밀도, 직진도, 다듬기에 대 한 정보를 제공 하는 끝점 운동학 각 속도, 그리고 interjoint 조정입니다. 끝점 운동학와 같은, 운동 시간, 속도, 그리고 부드럽게 하는 효과가 캡처 적자와 스트로크6,,78 및 각도 운동학 보기 후 운동 성능 향상 여부는 관절과 신체 세그먼트의 움직임은 특정 작업에 적합 합니다. 장애가 있는 사람들에서 운동학 종종 장애8,9없이 개인의 운동 성능을 비교 합니다. 끝점 및 각도 운동학 운동 효과적인 속도, 다듬기, 수행 정밀 좋은 운동 제어, 조정, 및 효과적이 고 최적의 운동 패턴의 사용이 필요 합니다 하는 방법에 상관 있다. 예를 들어 쇼 부드럽게 (운동 단위의 수 증가), 감소 하는 또한 일반적으로 천천히 이동 뇌졸중 환자 낮은 최대 속도, 그리고 트렁크 변위8증가. 다른 한편으로, 끝점 운동학, 운동 속도 같은 향상 된 트렁크의 보상 운동 전략의 변화에서 독립적으로 발생 하 고10팔 수 있습니다. 운동학 분석 후 부상이 나 질병, 차례 차례로 모터 복구 도달 개별된 효과적인 치료를 위해 필수적 이다는 작업은 수행 하는 방법에 대 한 추가 하 고 더 정확한 정보를 제공할 수 있습니다 설립 되었습니다. 11. 운동학 분석 점점 모터 복구7, 를 평가 하 선8,9, 후 상부 말단 장애를 가진 사람의 움직임을 설명 하기 위해 임상 연구에 사용 12,13 또는 치료 개입10,14의 효과 확인 하려면.

운동 자주 뇌졸중에 공부는 가리키는 작업과 도달, 비록 진짜 일상 개체의 조작을 통합 하는 기능적 작업의 사용은1증가 합니다. 목적 및 기능 작업 동안 움직임을 평가 하 필수적 이다 도달의 운동학 개체의 선택 및 작업15의 목표는 실험적인 제약 조건에 따라 달라 집니다, 때문에 개인의 진짜 어려움 일상 생활을 더 밀접 하 게 반영 됩니다.

따라서,이 문서의 목표는 목적 및 기능 작업, 작업, 급성 및 만성 단계에서 상부 말단 장애가 있는 개인에 게 적용을 마시는의 운동학 적 분석을 위해 사용 되는 간단한 표준화 된 프로토콜에 대 한 자세한 설명을 제공 하기 선 후. 온건 하 고 온화한 선 장애를 가진 개인을 위한이 프로토콜의 유효성 검사 결과 요약 될 것 이다.

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Protocol

여기에 설명 된 모든 방법을 예테보리, 스웨덴 (318-04, 225-08)에 지역 윤리 검토 위원회에 의해 승인 연구의 일부가 되었습니다.

1. 모션 캡처 시스템 설정

  1. 벽 측정 영역을 직면 하는 1.5-2.5 m의 높이에서 측정 영역에서 대략 1.5-3 m에 4 카메라를 탑재 합니다. 측정 영역 (그림 1) 바로 위에 천장에 하나의 카메라를 탑재 합니다. 카메라 시스템을 시작 합니다.
  2. 테이블의 가장자리에 맞춰 짧은 축과 긴 축의 앞으로 가리키는 테이블에 L-모양 교정 프레임을 배치 합니다.
    참고: 좌표계 (anteriorly에서 화살 비행기) 앞으로 지시 하는 X-axes, 감독 측면 (정면 비행기), y 축 및 z 축 위쪽으로 지시 (위에, 횡단 평면에 수직)으로 정의 됩니다.
  3. 3D 추적 및 데이터 수집 소프트웨어 (트랙 관리자)를 열고, 캡처를 선택 하 여 교정 시작 | 보정, 30 s 및 클릭의 교정 시간 입력 확인.
  4. 모든 5 카메라 가능한16,17로 많은 방향에서 지팡이 캡처 수 있도록 테이블과 자 위 (75 × 75 × 65 cm) 전체 측정 영역에 걸쳐 모든 방향에 있는 지팡이 이동 합니다. 교정, 후 결과 화면에 표시. 0.5 m m 아래 교정 오차 허용.
  5. 민소매를 입고에 제목이 있는 높이 조절의 자 chair´s, 중립 adducted 위치에 상 완에 대 한 그들의 뒤에에서 테이블 및 손목에서 손바닥 테이블의 가장자리에 맞춰집니다. 무릎, 엉덩이, 팔꿈치 각도가 약 90 ° 되는지 확인 합니다.
  6. 테스트 한편 골격 랜드마크18 에 이중 접착 테이프로 retroreflective 수동 마커를 배치 (3 손바닥 관절), 손목 (척 골의 styloid 과정), 팔꿈치 (측면 뼈), 오른쪽과 왼쪽 어깨 (중간 부분 acromion)의 가슴 (흉 골의 상단 부분), 그리고이 마 (눈 썹 사이 노치).
  7. 컵 (상단 및 하단 가장자리)에 두 개의 마커를 배치 합니다.

2. 절차 모션 캡처 마시는 작업의

  1. 하드 플라스틱 컵 (7 cm의 직경, 높이 9.5 cm) 100 mL를 물 테이블 가장자리에서 30 cm의 시체의 중간에 놓습니다. 테이블에 컵의 위치는 자연 및 실재 상황에 가까운 작업 성능 유지를 의도적으로 선택 됩니다.
  2. 마시는 수행 주제 i)에 도달 하 여 편안한 자습된 속도에서 작업 하 고 컵을 쥐고, ii) 입으로 테이블에서 컵 들고, iii) 복용 한 잔 (한 모금), 표시 된 선 (탭에서 30cm 뒤에 테이블에 다시 iv) 배치 컵 르 지), 및 v) 테이블의 가장자리에 손으로 초기 위치를 반환.
  3. 그 주제는 지시를 이해 하 고 앞으로 기울고 없이 편안 하 게 덜 영향을 받는 팔으로 컵을 도달할 수 있다 확인 하십시오.
  4. 각 사전 준비 하 고 수동으로 캡처를 시작 하 고, "당신은 지금 시작할 수 있습니다." 구두 지시를 제공 하는 주제에 게 녹음, 시작 위치 (처음 위치) 올바른지 확인
  5. 주제 작업 끝나면 녹음 중지 수동으로.
  6. 각 시도 사이 짧은 일시 중지 5 재판 기록 (약 30 s), 덜 영향을 받는 팔으로 시작.
  7. 데이터 수집 성공 했습니다 확인 (95-100% 데이터 각 식별된 표식에 대 한).
    참고: 마커 데이터는 자동으로 전송 실시간 데이터 수집 소프트웨어 (트랙 관리자). 미리 정의 된 자동 마커 식별 (AIM) 모델의 표식 자동 식별을 위해 사용 됩니다.
  8. 불완전 한 데이터를 검색 하는 경우 문제를 식별 하 고 적어도 3 성공적인 재판 받아야 표식의 완전 한 가시성을 보장 하기 위해 앉아 또는 마커 위치 조정 후 추가 시험을 수행 합니다.
    참고: 발생할 수 있는 가능한 문제는 마커 수 있습니다 떨어져 또는 그들은 시야각, 불완전 한 데이터에는 카메라에서 차단 됩니다. 그러나, 카메라와 마커 설정,이 프로토콜에 사용 되는 데이터 손실 인해 매우 드문 경우에만 생성 합니다. 총, 모션 캡처 세션 완료 하는 데 약 10-15 분 걸립니다.

3. 데이터 분석

  1. 파일을 클릭 하 여 기록 된 데이터 트랙 관리자에서 Matlab에 직접 전송 | 수출 | Matlab에 직접.
  2. Matlab 명령을 사용 하 여 명령 프롬프트에서: (>> 작업 영역) Matlab 변수 집합을 볼 수.
    참고: 키 Matlab 변수 분석을 만드는 지침에 사용 될 데이터를 포함 하는:
    QTMmeasurements.Frames-캡처한 프레임의 수
    QTMmeasurements.FrameRate-(240) 초당 캡처한 프레임의 수
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Count-레이블 (10) 수
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Labels-트랙 관리자에서 정의 된 레이블
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Data-프레임, 3 좌표 각 프레임과 각 라벨에 대 한 기록 됩니다 어디 10 x 3 x 수의 3 차원 배열에 측정 데이터
  3. Matlab에 x, y, z 값 (버터)를 사용 하 여 필터 및 (filtfilt) 6 Hz 2 차 버터워스와 앞으로 모두에서 필터 명령과 0 위상 왜곡 및 앞 차 필터링을 주는 방향을 반대.
    참고: 예제
    [b, a] = 버터 (2, 6/240/2); %6 Hz 컷오프 주파수와 ½ 샘플링 주파수에 관하여
    xfiltered = filtfilt (b, a, QTMmeasurements.Trajectories.Labeled(1,1,:));
  4. Matlab, 손과 공동 각도의 접선 속도 등 운동학 적 변수를 계산 하는 x, y, z 값이 각 프레임 샘플 및 각 레이블을 사용 하 여 프로그램을 만듭니다. 운동학 적 변수는 표 2에 표시 됩니다.
  5. Matlab을 만듭니다 5 논리 단계에 샘플의 순서를 프로그램: 교통, 음주, 다시 전송 및 초기 위치 (그림 2) 하는 손을 반환 앞으로 도달 하 고. 각 위상의 시작 및 끝에 대 한 정의 표 1에 자세히 보였다.
  6. Matlab에 위치, 속도, 관절 각도 각도-각도 다이어그램의 플롯을 만드는 (플롯) 명령을 사용 합니다.

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Representative Results

이 문서에서 설명 하는 프로토콜 치기와 건강 한 컨트롤2,6,8,19,,2021개인에 적용 되었습니다. 총, 운동학 데이터 111 개인 선과 55 건강 한 컨트롤에서 다른 연구에서 분석 되었습니다 했습니다. 후 선 보통 (FMA-UE 점수 32-57)로 정의 된 또는 가벼운 상부 말단 장애 (FMA-UE 점수 58-66)8,22,,2324. 건강 한 컨트롤에서 최대 속도 제외 하 고 지배 하 고 비 지배적인 팔 사이 큰 차이가 발견 하 고 비교 2,8비 지배적인 팔 그러므로 선정 되었다. 데이터의 대부분은 큰 경도 동료 학문, 대학의 고 덴 부르 크 (SALGOT), 획 122 개인의 선택 되지 않은 샘플을 포함 하 고 3 일 게시물에서 평가 포함 한다에 선 팔 경도 연구에서 수집 된 선 고에 10 일, 4 주, 3, 6, 12 개월25후속.

요약 하자면, 우리의 결과 프로토콜은 임상 설정에서 가능한 많은 환자 급성 병원 뇌졸중 단위에서 3 일 후 뇌졸중으로 일찍 테스트 이후 보여 줍니다. 가능성 또한 두 경험 있는 물리 치료사 관리 보정 하 고 모션 캡처 시스템 (시스템 공급자 로부터 지원 데이터의 3 년 동안 필요 했던 어떤 큰 기술 문제 없이 매일 사용 하는 사실에 의해 입증 되었다 컬렉션)입니다. 데이터 품질 좋은 고 분석에 대 한 사전 프로그램 된 자동 절차는 일반적으로 적용 될 수 있다. 몇 가지 기록에만 단계 했다 감지 되지 올바르게, 자주 운동 또는 운동 속도 더 심한 장애가 있는 환자에서 매우 낮은 시작/끝에 여분의 움직임 때문. 이러한 경우에는 추가 시험 그려진된 데이터의 수동 검사 후 자주 사용 했다. 테스트 프로토콜 건강 한 개인에 시험 재 시험에 좋은 일관성을 시연 하 고 명확 하 고 정확한 결과19제공.

움직임을 모든 단계에서 마시는 작업의 전체 작업에 대 한 느린 (표 3) 스트로크를 가진 사람들에서 상대 시간 보내고 각 단계는 컨트롤21비슷합니다. 마찬가지로, 탄젠트와 모 난 속도 건강 한 컨트롤 (표 3)에 비해 획 사람들에서 더 낮다. 최대 속도 약 38%에에서 시간에 도달 하는 총의에서 감속 단계 획에서 연장 했다 즉 컨트롤, 46% 발생 했습니다. 이 뇌졸중과 개인 도달의 두 번째 절반 동안 움직임 제어를 구동 하는 피드백에 더 의존 해야 나타냅니다.

획을 가진 사람의 속도 프로필 세그먼트는 고 여러 봉우리 표시는 운동 단위 (NMU)의 높은 숫자에 반영 됩니다. NMU에 대 한 평균 값 컨트롤에 비해 뇌졸중과 개인에 상당히 큽니다. 뇌졸중과 개인 컵 더 수축된 팔꿈치 (팔꿈치 연장 더 적은)와 더 건강 한 참가자에 비해 마시는 동안 납치에 보상 운동 패턴을 반영 하 어깨에 도달 합니다. 개인 획 숙이 않았다 유리 팔 범위 내에서 위치 했다, 비록 (트렁크 변위) 앞으로 마시는 작업을 수행 하는 동안 컨트롤에서 3 cm에 비해 약 8 cm. 어깨와 팔꿈치에 도달 공동 사이 감소 interjoint 조정만 컨트롤에 비해 장애 (중간 선)의 높은 학위를 가진 개인에서 관찰 되었다. 기구학 및 모든 그룹에 대 한 효과 크기의 크기에 대 한 정확한 값은 표 3에 나와 있습니다.

마시는 작업에서 운동학 변수의 구성 타당성의 분석 움직임 후에 선 두 가지 주요 요인, 끝점 운동학 및 기구학 설명 각도 운동으로 기술 될 수 있다8패턴을 보여주었다. 모두 5 개의 측정값 (운동 시간, 피크 속도, 운동 단위 수, 팔꿈치 관절, 그리고 트렁크 변위의 최대 각 속도) 운동학 데이터8에 대 한 분산의 86%를 설명 했다. 이러한 결과 변수에 3 개의 운동학, 동시 타당성 분석에 따라 운동 시간 (MT), 움직임의 부드러움 (NMU)과 트렁크 변위 (TD), 함께 평가 임상 평가의 점수는 총 분산의 67%를 설명 행동 연구 팔으로20테스트. 온화 하 고 온건한 팔 장애가 뇌졸중 후 그룹 및 컨트롤 사이의 구별 유효 운동학의 대다수에 대 한 좋은 하지만 가장 큰 효과 크기는 부드럽게, 총 운동 시간, 팔꿈치 (포장)의 최대 각 속도 대 한 지적 했다 그리고 트렁크 변위 (표 3)8. 마시는 동안 어깨 납치 온건 하 고 가벼운 뇌졸중 그룹 사이 구별 이기도합니다. 또한, 같은 4 개의 운동학 적 변수: MT, NMU, 포장, 및 TD 감지 선6후 첫 3 개월 동안 실제 임상 개선에 효과적인 것으로 증명. 따라서,이 4 개의 운동학 적 변수 (MT, NMU, 포장, TD)는 신뢰할 수 있는, 유효 하 고 상부 말단 기능 및 활동의 평가 (반응) 변화에 민감한 뇌졸중 후 결론 수 있습니다.

Figure 1
그림 1: 5-카메라 모션 캡처 시스템 설정 작업을 마시는. 각각의 카메라에서 적외선 라이트 플래시 역 반사 마커를 도달 하 고 실시간으로 정확도 높은 공간 해상도와 카메라 이미지 센서에 표시자의 2D 위치를 재현. 표식 기의 3D 좌표는 두 카메라는 두 가지 다른 각도에서 같은 마커를 볼 때 생성 됩니다. 약 2 m 거리에서 약간 아래쪽으로 직면 하는 테스트 주변 벽에 4 개의 카메라 탑재와 하나의 카메라 측정 영역 위에 천장에서 아래로 향하게 마운트됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: 건강 한 제어 (A)과 함께 개인에 대 한 대표적인 속도 프로필 중간 스트로크 장애 (B). 마시는 작업의 단계 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

단계 이름 시작 에 의해 감지 에 의해 감지
에 도달
(파악 하는 것을 포함)
손 운동 시작 손 마커 속도 최대 속도 (최대 속도에서 뒤로 검색);의 2%를 초과 20 m m/s 속도 하지 덜 지점 이전 버전과 같거나 시작 추적이 값이 20 m m/s 이상 손 유리 입 쪽으로 이동 하기 시작 유리의 속도 초과 15 m m/s
앞으로 전송
(입에 유리)
손 유리 입 쪽으로 이동 하기 시작 유리의 속도 초과 15 m m/s 음주 시작 마시는 동안 15%의 정상 상태 * 얼굴과 유리 마커 사이의 거리는
마시는 음주 시작 얼굴과 유리 마커 사이의 거리가 정상 상태의 15% 미만 마시는 동안 종료 음주 마시는 동안 정상 상태의 15%를 초과 하는 얼굴과 유리 마커 사이의 거리
다시 전송 (테이블 유리, 이해의 출시를 포함) 손으로 유리를 다시 테이블에 넣어 이동 하기 시작 마시는 동안 정상 상태의 15%를 초과 하는 얼굴과 유리 마커 사이의 거리 손으로 유리를 해제 하 고 처음 위치로 다시 이동 하기 시작 10 m m/s 아래 유리의 속도
반환
(초기 위치로 다시 손)
손으로 유리를 해제 하 고 처음 위치로 다시 이동 하기 시작 10 m m/s 아래 유리의 속도 초기 위치에 휴식 하 고 손 손 마커 속도 최고 속도의 2%를 반환
* 정상 상태 음주 단계에서 얼굴 및 유리 마커 사이의 최단 거리 주위 100 프레임의 평균된 값을 나타냅니다.

표 1: 단계는의 시작 및 끝 마시는 작업의 각 단계에 대 한 정의.

변수 사양
끝점 운동학 손 표식에서 계산
운동 시간, s 각 단계에 대 한 전체 작업;에 대 한 총 운동 시간으로 계산 시작 및 중지에 대 한 정의 표 1에 제공 됩니다.
최대 접선 속도, m m/s 팔과 몸통 운동 결합 단계 도달에 대 한 계산
시간 피크 손 속도, s % 절대 및 상대 값, characteraizes 운동 전략 (가속 및 감속 시간)에 도달
시간 첫 번째 속도 피크, s % 절대 및 상대 값에 도달, characteraizes 초기 운동 노력
N 운동 단위의 수 전송 및 반환 단계 다시 도달, 앞으로 전송에 대 한 계산. 하나의 운동 단위 로컬 최소 및 20 m m/s의 진폭 한계를 초과 하는 다음 최대 속도 값 사이의 차이로 정의 되어 있으며 두 후속 봉우리 사이의 시간 적어도 150 양 작업을 음주에 대 한 최소 값은 4 것 운동 단계 당 적어도 하나의 단위. 그 봉우리는 반복적인 가속 및 감속 도달 하는 동안 반영 하 고 움직임의 부드러움과 효율에 해당.
각도 운동학도 어깨와 팔꿈치 관절에 대 한 계산
팔꿈치 확장 팔꿈치와 손목 표식과 팔꿈치와 어깨의 표식에 합류 하는 벡터 사이의 각도 의해 결정 도달 단계에서 발견 하는 팔꿈치 굴곡의 최소 각도
어깨 납치 정면 평면에 도달 하 고 마시는 단계, 각각; 하는 동안 검색에서 최대 각도 엉덩이 쪽으로 어깨 표식에서 어깨와 팔꿈치 마커 합류 벡터와 수직 벡터 사이의 각도 의해 결정
어깨 굴곡 화살 평면에 도달 하 고 음주, 각각; 하는 동안 검색에서 최대 각도 엉덩이 쪽으로 어깨 표식에서 어깨와 팔꿈치 마커 합류 벡터와 수직 벡터 사이의 각도 의해 결정
팔꿈치 관절 도/s의 최대 각 속도 최고 속도 도달 단계 검색 팔꿈치 연장의
Interjoint 조정, r 도달 하는 단계에서 어깨 팔꿈치 굴곡 및 확장 사이의 지연 제로 시간의 일시적인 교차 상관. 1 가까이 피어슨 상관 계수는 강한 상관 관계를 나타냅니다 하 고 두 관절의 관절 운동을 밀접 하 게 결합 나타냅니다.
트렁크 변위, mm 전체 마시는 작업 동안 초기 위치에서 흉부 마커의 최대 변위

표 2: 정의 대표적인 결과에서 제시 하는 연구에 사용 된 운동학 변수입니다.

운동학 적 변수 의미 (SD) 건강 한 스트로크 효과 크기 (건강 한 대 치기) 온화한
스트로크
효과 크기
(건강 한 대 가벼운 스트로크)
중간 스트로크 효과 크기
(가벼운 선 대 중간 스트로크)
끝점 운동학
총 운동 시간, s 6.49 (0.83) 11.4 (3.1) 0.54* 9.30 (1.68) 0.46* 13.3 (2.9) 0.44*
운동 단위, (다듬기), 번호 n 2.3 (0.3) 8.4 (4.2) 0.54* 5.4 (2.1) 0.42* 11.1 (3.6) 0.50*
에 도달, 피크 속도 mm/s 616 (93.8) 431 (82.7) 0.54* 471 (87.7) 0.37* 395 (62.0) 0.22*
최대 각 속도 팔꿈치에 도달, ° /s 121.8 (25.3) 64.9 (20.5) 0.62* 78.0 (19.3) 0.57* 53.3 (13.6) 0.38*
최대 속도에 도달 하는 시간 % 46.0 (6.9) 38.4 (8.6) 0.20* 39.5 (8.7) 0.15* 37.5 (8.8) 0.01
첫 번째 피크에 도달 하는 시간 % 42.5 (6.9) 27.1 (12.2) 0.39* 33.0 (9.9) 0.25 * 21.8 (11.9) 0.22*
각 관절 운동학
도달-투-이해, 학위에에서 팔꿈치 확장 53.5 (7.8) 64.1 (11.5) 0.24* 60.5 (10.4) 0.13 67.2 (11.9) 0.09
음주 정도에 어깨 납치 30.1 (10.1) 47.6 (14.9) 0.33* 37.2 (5.3) 0.07 57.1 (14.5) 0.47*
트렁크 변위, mm 26.7 (16.8) 77.2 (48.6) 0.34* 50.1 (22.9) 0.26* 101.7 (53.4) 0.30*
Interjoint 조정, 피어슨 r 0.96 (0.02) 0.82 (0.35) 0.08 0.95 (0.02) 0.03 0.69 (0.46) 0.14
* p < 0.05; 효력 크기 통계 에타 제곱, η2 로 계산 됩니다.

표 3: 획, 건강 한 컨트롤 함께 온건 하 고 가벼운 상부 말단 장애의 하위 그룹에 대 한 개인에 대 한 운동학 적 변수. 0.4 (매우 큰 효과) 위의 그룹 사이 차별에 대 한 효과 크기는 굵게 표시 됩니다.

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Discussion

프로토콜은 뇌졸중 후 모든 단계에서 운동 성능 및 온건 하 고 가벼운 상부 말단 sensorimotor 장애가 있는 개인에 품질 척도를 성공적으로 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜의 타당성은 초기 3 일 게시물 뇌졸중, 임상 설정에서 입증 하 고 시스템 특정 기술 자격 없이 훈련된 건강 전문가 의해 사용 될 수 있다는 것을 보여주었다. 그러나 전문 기술,, 필요를 만들고 데이터 분석을 위한 프로그램을 개발 합니다. 이 측면에서 상부 말단 모션 캡처 걸음 걸이 분석, 있는 기성 품 분석 프로그램은 일반적으로 직접 제공한 제조 업체에서에서 다릅니다. 일상 생활에서 팔과 손 조작 및 다양 한 크기, 위치, 및 affordances에서 다른 개체와 상호 작용 하는 여러 가지 작업에 사용할 수 있습니다. 이것은 각 설치 고유 합니다. 더, 다른 목표와 작업의 제약도 영향을 줍니다 운동학 적 결과 때문에 운동학 높은 작업 관련. 미래에 더 많은 노력을 하 여야 한다와 같은 기본적인 작업의 운동학 적 분석에 대 한 표준화 된 프로토콜을 만들 마시고, 먹고, 손을 입, 및 사이 결과의 더 나은 비교를 허용 하는 bimanual 개체 조작 다른 연구입니다.

우리의 초기 경험 있는 세그먼트와 격차 문제가 관찰 되었다, 3-카메라 캡처 시스템에 따라 그것은 수 제안 5 카메라 수 있는 시스템을 카메라에 대 한 다른 위치 (및 측정 영역 위에)에 최적입니다. 상부 말단 분석입니다. 임상적으로 가능한 측정에 대 한 설정, 제한 된 수의 마커와 단순화 된 분석, 간단한 설정이이 프로토콜에서 설명 된 대로 수 수 주 창. 운동 성능 및 환자의 회복에 따라 품질 목표의 평가 미래 결과의 예측을 최적의 치료 옵션을 선택 하거나 단순 하 고, 사용 하기 쉬운 치료 및 재활 개입의 효과 평가 메서드가 충분 한 것입니다. 다른 한편으로, 좀 더 포괄적인 biomechanical 분석 클러스터 기반 마커를 사용 하 여 특히 때 축 공동 회전 및 복잡 한 어깨는 관심의 자세한 모델링에 필요한 것입니다.

운동학 적 분석의 임상 사용 증가 신경과 뇌졸중 재활 분야에서 많은 연구에 의해 주 창입니다. 자연 활동 및 작업 시 모터 함수의 평가 대 한 객관적이 고 유효한 방법을 임상의 학자 및 연구원 들의 높은 관심은. 최근 합의 종이 진정한 복구 및 보상11사이 구별 하는 임상 평가와 함께 향후 뇌졸중 재판에 운동학 적 조치를 추가 하는 것이 좋습니다. 도전, 운동학 적 결과 재판에 대 한 작업의 핵심 집합을 결정 하 고 도달 합의11조사 관 사이의 광범위 한 협력을 장려 하기 위해 남아 있다. 이 프로토콜의 게시 유효성 검사 연구와 함께 현재 3D 모션 캡처 프로토콜 그 방향에 대 한 단계를 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgements

이 프로젝트의 개시에 대 한 특별 보 Johnels, 나세르 Hosseini로 Tranberg, Patrik Almström 감사 합니다. 이 프로토콜은 연구 데이터 Sahlgrenska 대학 병원에서 수집 했다.

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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