Кинематический анализ с использованием 3D движение захвата питьевой задачи в людях с и без верхней конечности расстройства

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Этот протокол описывает объективный метод оценки производительности движения и сенсомоторной функции верхней конечности, применительно к лицам с инсультом и здорового контроля. Стандартизированный тест процедуру, кинематический анализ и результаты переменных для захвата трехмерного движения питьевой задачи предоставляются.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Кинематический анализ является мощный метод для объективной оценки движения верхней конечности в трехмерном пространстве (3D). Трехмерное движение захвата с камеры оптоэлектронные системы рассматривается как золотой стандарт для анализа кинематики движения и все чаще используется как результат измерения для оценки движения производительности и качества после травмы или болезни с участием движения верхней конечности. Эта статья описывает стандартный протокол для кинематического анализа питьевой задачи применяется в лицам с нарушениями верхних конечностей после инсульта. Выпивая задача включает в себя достижения, схватив и выиграет Кубок из таблицы, чтобы выпить, поместив Кубок обратно и движение руки обратно к краю таблицы. Сидячем положении является стандартным для размера тела человека и задача выполняется в удобной самоподготовки скорость и компенсаторных движений не ограничены. Намерение является сохранить задачу, естественные и близко к реальной жизни ситуации для улучшения экологического действительность протокола. Система захвата движения 5-камеры используется для сбора 3D координат позиции от 9 световозвращающие маркеры, расположенные на анатомические ориентиры руки, туловища и лица. Размещение простых один маркер используется для обеспечения возможности протокола в клинических условиях. По индивидуальному заказу Matlab программное обеспечение обеспечивает автоматизированный и быстрый анализ движения данных. Вычисляются височной кинематика движения времени, скорости, пик скорости, время пиковой скорости и сглаживания (количество единиц движения) наряду с пространственной угловой кинематики плечевого и локтевого сустава, а также движений туловища. Выпивая задачей является допустимым оценки для лиц с расстройствами средней и легкой верхней конечности. Конструкция, дискриминационных и параллельные действия наряду с реагирования (чувствительность изменить) кинематической переменных, полученные от питья задачи были созданы.

Introduction

Кинематический анализ описывает движений тела через пространство и время, в том числе линейных и угловых перемещений, скоростей и ускорений. Оптико-электронные системы захвата движения используют несколько Высокоскоростные камеры, которые либо отправить инфра красные световые сигналы для захвата отражений от пассивного маркеры размещены на теле или передавать движение данных из активных маркеров, содержащие инфракрасный светоиспускающие диоды. Эти системы рассматриваются как «золотой стандарт» для приобретения кинематической данных1. Эти системы ценятся за их высокую точность и гибкость в измерения различных задач. Кинематическая меры показали, чтобы быть эффективным в захвате небольшие изменения в движение производительности и качества, которые могут быть незамеченными с традиционными клинические шкалы2,3. Было предложено, что кинематики должно использоваться для различия между истинное восстановление (восстановление характеристики преморбидные движения) и использования компенсационных (альтернативных) движение шаблонов во время выполнения задачи4, 5.

Верхняя конечность движений может быть определена количественно с помощью кинематики конечной точки, как правило, полученные от ручной маркером и угловые кинематики от суставов и сегменты (т.е., ствол). Концевой кинематики предоставить информацию о траектории, скорости, височной движения стратегии, точность, прямолинейность и гладкость, в то время как угловые кинематики характеризуют движение модели с точки зрения временных и пространственных совместных и сегмент углов, угловых скоростей и interjoint координации. Концевой кинематики, такие, как, время движения, скорость и плавность эффективны ли захватить дефицитов и улучшения производительности движение после инсульта6,,78 и угловых кинематики шоу движения суставов и сегментов тела являются оптимальными для конкретной задачи. Кинематика от людей с недостатками часто сравнивают с движения производительности в лиц без дефектов8,9. Конечной точкой и угловых кинематики связаны таким образом, что движение осуществляется с эффективная скорость, гладкость, и точность будет требовать хорошее движение контроля, координации и использования эффективного и оптимального движения шаблонов. Например пациент с инсультом, который движется медленно, обычно также показывает снижение сглаживания (увеличение числа единиц движения), снижение максимальной скорости и увеличился багажник перемещения8. С другой стороны улучшения в конечной кинематики, таких как скорость движения и гладкость может произойти независимо от изменения стратегий компенсационное движение ствола и рычаг10. Было установлено, что кинематический анализ могут предоставлять дополнительные и более точную информацию о как задача выполняется после травмы или заболевания, которое в свою очередь имеет важное значение для индивидуального эффективного лечения для достижения оптимального мотор восстановления 11. кинематический анализ все чаще используется в клинических исследованиях для описания движения людей с ухудшениями верхней конечности после инсульта8,9, оценить мотор восстановления7, 12,13 или определить эффективность терапевтических вмешательств в10,14.

Движение задачи часто изучаются в ход указывая и достижения, хотя использование функциональных задач, которые включают манипуляции реальных повседневных объектов увеличивается на1. Так как кинематики достижения зависят от экспериментальных ограничения например, выбор объектов и цели задачи15, важно оценить движений во время целенаправленной и функциональных задач, в котором реальные трудности в индивидуальных Повседневная жизнь будет отражено более тесно.

Таким образом целью данной работы является предоставить подробное описание простой стандартный протокол, используемый для кинематического анализа целенаправленной и функциональные задачи, пить задач, применяемых к лицам с дефектами верхней конечности в острой и хронической стадии после инсульта. Будут обобщены результаты проверки этого протокола для лиц с нарушениями умеренной и мягкий ход.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все методы, описанные здесь были частью исследования, утвержденных Советом региональных этические обзор в Гётеборге, Швеция (318-04, 225-08).

1. Настройка системы захвата движения

  1. Подключите 4 камеры на стене около 1,5-3 м от области измерений на высоте 1,5-2,5 м с видом области измерений. Смонтируйте одной камеры на потолке чуть выше области измерения (рис. 1). Запустите систему камеры.
  2. Поместите кадр L-образный калибровки на столе с короткой оси в соответствии с края стола и длинной оси, указывая вперед.
    Примечание: Система координат определяется с X-axes, направлены вперед (кпереди в сагиттальной плоскости), ось y направлена сбоку (во фронтальной плоскости) и ось z направлена вверх (главно, перпендикулярно плоскости поперечной).
  3. Открыть 3D данных и отслеживания приобретение программного обеспечения (Track менеджер), начала калибровки, выбрав захвата | Калибровки, введите время калибровки 30 s и нажмите кнопку ОК.
  4. Переместите палочки во всех направлениях на протяжении всего измерения площади (75 × 75 × 65 см) выше стула и чтобы убедиться, что все 5 камеры захватить палочки в столько ориентаций как возможных16,17. После калибровки результаты показывают на экране. Примите калибровки остатки ниже 0,5 мм.
  5. С темой, носить рукавов топ, сидеть в кресле регулируемая высота с их спиной против chair´s обратно, предплечье в нейтральном положении, углубил ладони, отдыхая в таблице и запястья выравнивается по краю таблицы. Проверьте, что колена, бедра и локоть углы являются приблизительно 90°.
  6. Место светоотражающих пассивных маркеров с двойной клейкой лентой на скелетных достопримечательности18 протестированных стороны (третьего пястно совместных), запястье (styloid процесс локтевой кости), локоть (боковой надмыщелок), правое и левое плечо (средняя часть из Акромион) грудной клетки (верхняя часть грудины) и на лбу (паз между бровями).
  7. Место два маркеры на Кубок (верхний и нижний край).

2. процедуры движения захвата питьевой задачи

  1. Поместите жесткий пластик Кубок (диаметр 7 см, высота 9,5 см) в 100 мл воды 30 см от края стола, по средней линии тела. Положение Кубка в таблице выбирается преднамеренно сохранить выполнение задачи, естественные и близко к реальной ситуации.
  2. Спросите субъекта выполнять питьевой задачи в удобной самоподготовки скорость i) достижения и схватив Кубок, ii) выиграет Кубок из таблицы к рот, iii) принимая напиток (один глоток), iv) размещение Кубок обратно на столе за помеченной строки (30 см из вкладки Le края) и v) возвращаются в исходное положение с рукой на краю таблицы.
  3. Убедитесь, что тема понимает инструкции и может достигать Кубок комфортно с менее пострадавших руку без наклонившись вперед.
  4. Перед каждой записи, проверьте правильность начальную позицию (начальное положение), спросите тема будет готов, начать захват вручную и давать словесные инструкции «вы можете начать теперь.»
  5. Когда предметом завершает задачу, остановить запись вручную.
  6. Запишите пять испытаний с короткой паузы между каждого разбирательства (около 30 s), начиная с менее пострадавших руку.
  7. Проверьте, что приобретение данных успешно (95-100% данных для каждого определены маркера).
    Примечание: Маркер данные автоматически передаются в реальном времени для сбора данных (Track менеджер). Предварительно определенные автоматические маркер идентификации (AIM) модель используется для автоматической идентификации маркеров.
  8. При обнаружении неполные данные, выполните дополнительные испытания после выявления проблемы и регулируя сидя или маркер позиции для обеспечения полной видимости маркеров для того чтобы получить по крайней мере 3 успешных испытаний.
    Примечание: Возможные проблемы, которые могут произойти, что маркеры могут упасть, или они являются закрыта от камер, угол, что приводит к неполные данные. Тем не менее настройки камеры и маркер, как используемые в настоящем Протоколе, производит потери данных из-за недостатков только в очень редких случаях. В общей сложности на сессии захвата движения занимает примерно 10-15 минут для завершения.

3. анализ данных

  1. Передачи от Track менеджер записанные данные непосредственно в Matlab, нажав файл | Экспорт | Непосредственно в Matlab.
  2. Используйте команды Matlab в командной строке: (>> область) чтобы увидеть набор переменных Matlab.
    Примечание: Matlab ключевые переменные, содержащие данные для использования в инструкциях и в создании анализа являются:
    QTMmeasurements.Frames - количество захваченных кадров
    QTMmeasurements.FrameRate - количество кадров, захвачен в секунду (240)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Count - количество этикеток (10)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Labels - этикетки, как определено в менеджере трек
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Data - данные измерений в массиве 3D 10 x 3 x количество кадров, где для каждого кадра и каждая метка 3 координаты записываются
  3. В Matlab x, y, z-значения, используя (масло) и инструкции (filtfilt) с 6 Гц второго порядка Butterworth фильтр в в обоих вперед и обратного направления, давая нулевой фазовых искажений и далее порядок фильтрации.
    Примечание: пример
    [b] = масло (2, 6/240/2); % Частота среза 6 Гц и ½ частоты дискретизации
    xfiltered = filtfilt (б,, QTMmeasurements.Trajectories.Labeled(1,1,:));
  4. В Matlab Создайте программу использовать x, y, z значения для каждого кадра образца и каждая метка для расчета кинематических переменных, таких как тангенциальная скорость руку, и совместные углов. Кинематический переменные указаны в таблице 2.
  5. В Matlab, создать программу, чтобы разбить последовательность образцов на 5 логические этапы: достижения, вперед транспорта, пить, обратно транспорта и возвращая руку в исходное положение (рис. 2). Определения для начала и окончания каждого этапа приведены в таблице 1подробно.
  6. В Matlab используйте инструкцию (участок) для создания участков позиции, скорости, углы суставов и -угол диаграммы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Протокол, описанные в этой статье был применен к лицам с инсультом и здорового управления2,6,8,19,,2021. В общей сложности в различных исследованиях были проанализированы кинематической данные из 111 лиц с инсультом и 55 здорового контроля. Обесценение верхней конечности после инсульта была определена как умеренный (FMA-UE Оценка 32-57) или мягкая (FMA-UE Оценка 58-66)8,,2223,24. В здоровых элементов управления были найдены никаких существенных различий между доминирующей и недоминирующих руку за исключением пик скорости и поэтому недоминирующей руки был выбран для сравнения 2,8. Большая часть данных была собрана в рамках большое продольное когортное исследование, инсульта рука продольной исследований при Университете Гетеборга (SALGOT), который включает выбранный образец 122 лиц с инсультом и включает оценок на 3 дней поста инсульт и следить на 10 дней, 4 недели, 3, 6 и 12 месяцев25.

В целом наши результаты показывают, что протокол является осуществимым в клинических условиях, так как большое количество пациентов были протестированы 3 дней после инсульта в блоке ход острого больницы в кратчайшие сроки. Осуществимость также был доказан тот факт, что два опытных массажистов для калибровки и использовать систему захвата движения на ежедневной основе без каких-либо крупных технических проблем (не от поставщиков в системе требуется поддержка в течение 3 лет данных Коллекция). Качество данных было хорошо и вообще быть применены запрограммированы автоматические процедуры для анализа. Только несколько записей, фазы были не правильно определен, часто из-за дополнительных движений в начале/конце движения или когда скорость движения была крайне низкой, у больных с более серьезными нарушениями. В таких случаях после ручной проверки печатаемых данных часто использовались дополнительные испытания. Протокол испытаний показал хорошее последовательность в тест тестирование в здоровых индивидуалах и представили четкие и точные результаты19.

Движений в каждой фазе питьевой задачи и для всей задачи медленнее (Таблица 3), у людей с инсультом, хотя относительное время провести в каждом этапе похож на контроля21. Аналогичным образом тангенциальная и угловой скорости ниже в людей с инсультом, по сравнению с здорового контроля (Таблица 3). Пик скорости произошла примерно на 38% от общего числа, достигнув время в ход и 46% в элементах управления, что означает, что фазе замедления был продлен в ход. Это означает, что люди с инсультом должны больше полагаться на инициативе управления движением во второй половине достижения обратной связи.

Скорость профилей в людях с инсультом сегментированы и показать несколько пиков, что нашло отражение в большое количество единиц движения (НГУ). Среднее значение для НМУ значительно больше людей с инсультом, по сравнению с элементами управления. Лица с инсультом достичь Кубок с более согнуты локоть (меньше расширение локоть) и с плеча более похищенных в то время как пить по сравнению с здоровых участников, который отражает компенсационное движение узор обводки. Даже несмотря на то, что стекло было расположено в пределах досягаемости руки, лица с инсультом наклониться вперед (ствол перемещения) около 8 см по сравнению с 3 см в элементах управления во время выполнения задача питьевой. Снижение interjoint координации между плечевого и локтевого сустава в достижении только наблюдалась в отдельных лиц с высокой степени обесценения (умеренный инсульта) по сравнению с элементами управления. В таблице 3показаны точные значения для кинематики и масштабы эффект размеров для всех групп.

Анализ конструкции действительности кинематической переменных от питья задач показал, движения после инсульта может быть охарактеризована с двумя основными факторами, концевой кинематики и кинематика описания углового движения моделей8. В общей сложности пять мер (время движения, пик скорость, количество единиц движения, пик угловой скорости локтевого сустава, и перемещением ствола) объяснил 86% дисперсии в кинематические данных8. Эти результаты согласуются с анализа параллельных действия, в котором три кинематической переменных, движение время (MT), плавность движения (НМУ) и ствол перемещения (TD), вместе объяснил 67% общей дисперсии в десятки клинических оценок, как оценивать с действий научно-исследовательских подразделения тест20. Дискриминационные действия между группами с мягкой и умеренной руку обесценения после инсульта и контроль был хорош для большинства кинематики, но большой эффект размеров были отмечены для гладкости, общее движение времени, пик угловой скорости локоть (PAVE) и ствол перемещения (Таблица 3)8. Плечо похищения во время питья также дискриминационных между группами умеренной и мягкий ход. Кроме того, те же четыре кинематической переменные: MT, НМУ, проложить и ТД продемонстрировали эффективность выявления реального клинического улучшения в течение первых 3 месяцев после инсульта6. Таким образом можно сделать вывод о том, что эти четыре кинематической переменные (MT, НМУ, проложить, TD) являются надежной, достоверной и чувствительных к изменениям (реагировать) для оценки функции верхней конечности и деятельности после инсульта.

Figure 1
Рисунок 1: Настройка системы захвата движения 5-камеры для питья задачи. От каждой камеры инфра красный свет вспышки достичь светоотражающие маркеры и воспроизводить 2D положение маркера в датчик изображения камеры с высоким пространственным разрешением и точностью в режиме реального времени. 3D координаты маркера создаются, когда две камеры просмотра же маркер с двух разных точек зрения. Четыре камеры установлены на стенах вокруг полигона, слегка вниз на расстоянии примерно 2 м и одна камера монтируется вниз от потолка над областью измерения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: представитель скорость профилей для здорового управления (A) и лица с умеренной инсульта обесценения (B). Показаны этапы питьевой задачи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Название этапа Начало Обнаружен в Конец Обнаружен в
Достижения
(включает схватив)
Движение руки начинает Ручной маркером скорость превышает 2% от пиковой скорости (Поиск назад от пиковой скорости); Если это значение превышает 20 мм/с начала отслеживается обратно в точку, где скорость является не менее или равна 20 мм/с Рука начинает двигаться в направлении устья со стеклом Скорость стекла превышает 15 мм/сек
Прямой транспорт
(стекло рот)
Рука начинает двигаться в направлении устья со стеклом Скорость стекла превышает 15 мм/сек Пить начинается Расстояние между лицом и стекла маркер находится ниже 15% установившемся * во время питья
Пить Пить начинается Расстояние между лицом и стекла маркер находится ниже 15% устойчивого состояния во время питья Пить концы Расстояние между лицом и стекла маркер превышает 15% устойчивого состояния во время питья
Вернуться транспорта (стеклянный стол, включает в себя выпуск ГРАСП) Рука начинает двигаться поставить стекло обратно в таблицу Расстояние между лицом и стекла маркер превышает 15% устойчивого состояния во время питья Рука освобождает стекла и начинает двигаться обратно в исходное положение Скорость стекла ниже 10 мм/сек
Возвращение
(руки обратно в первоначальное положение)
Рука освобождает стекла и начинает двигаться обратно в исходное положение Скорость стекла ниже 10 мм/сек Рука покоится в исходное положение Ручной маркером скорость вернулся в 2% пиковой скорости
* Устойчивый состояние в стадии питьевой указывает среднее значение 100 кадров вокруг кратчайшее расстояние между лицом и стекла маркер

Таблица 1: Фаза определения начала и конца каждого этапа питьевой задачи.

Переменная Спецификация
Концевой кинематика Рассчитано из ручной маркером
Время движения, s Рассчитывается для каждой фазы и как общее движение времени для всей задачи; определения для запуска и остановки приводятся в таблице 1
Пик тангенциальная скорость, мм/сек Рассчитаны для достижения фазы, сочетает в себе движение руки и туловища
Время, скорость рук пик, s % Абсолютные и относительные значения для достижения, стратегия движения characteraizes (ускорение и замедление времени)
Время первого пик скорости, s % Абсолютные и относительные значения для достижения, characteraizes усилия первоначального движения
Количество единиц движения, n Рассчитаны для достижения, вперед транспорта, обратно транспорта и возвращение этапа. Одна единица движения определяется как разница между локального минимума и следующее значение максимальной скорости, которое превышает предел амплитуда 20 мм/сек, и время между двумя пиками последующих должно быть, по крайней мере 150 г-жа минимальное значение для питья задача 4 , по крайней мере одна единица фазе движения. Эти пики отражают повторяющихся ускорение и замедление во время достижения и соответствуют плавность движения и эффективности.
Угловые кинематики, градусов Рассчитаны для плечевого и локтевого сустава
Локоть расширение Минимальный угол сгибания локтевого, обнаруженных в достижении стадии, определяется угол между векторами, локоть и запястья маркеры и маркеры локтя и плеча
Похищение плеча Максимальный угол в фронтальной плоскости, обнаруженные во время достижения и пить фазы, соответственно; определить угол между векторами присоединения маркеров плечевого и локтевого и вертикальный вектор от плеча маркера сторону бедра
Сгибании плеча Максимальный угол в сагиттальной плоскости, обнаруженные во время достижения и пить, соответственно; определить угол между векторами присоединения маркеров плечевого и локтевого и вертикальный вектор от плеча маркера сторону бедра
Пик угловая скорость локтевого сустава, градусов/сек Пик скорости расширения локоть, обнаруженных в ходе этапа достижения
Interjoint координации, r Височной кросс корреляции нулевой промежуток времени между расширением сгибания и локоть плеча на этапе достижения. Коэффициент корреляции Пирсона ближе к 1 показывает сильные корреляции и указывает, что совместное движение двух суставов тесно связаны.
Перемещения ствола, мм Максимальное смещение маркера грудной клетки от первоначальной позиции в течение всей питьевой задачи

Таблица 2: Определения кинематической переменных, используемых в исследованиях в представитель представил результаты.

Кинематическая переменные, означает (SD) Здоровые Инсульт Размер эффекта (здоровый против инсульта) Мягкий
инсульт
Размер эффекта
(здоровый против мягкий ход)
Умеренные инсульта Размер эффекта
(мягкий ход против умеренной ход)
Концевой кинематика
Время всего движения, s 6.49 (0,83) 11.4 (3.1) 0.54* 9.30 (1,68) 0.46* 13.3 (2.9) 0.44*
Число единиц движения, (гладкость), n 2.3 (0,3) 8.4 (4.2) 0.54* 5.4 (2.1) 0.42* 11.1 (3,6) 0.50*
Максимальной скорости в досягаемости, мм/с 616 (93,8) 431 (82,7) 0.54* 471 (87,7) 0.37* 395 (62.0) 0.22*
Пик угловой скорости локоть в досягаемости, ° / сек 121.8 (25,3) 64,9 (20,5) 0.62* 78.0 (19,3) 0.57* 53,3 (13,6) 0.38*
Время до максимальной скорости в досягаемости, % 46,0 (6,9) 38,4 (8,6) 0.20* 39,5 (8,7) 0.15* 37,5 (8,8) 0.01
Время для первого пика в досягаемости, % 42,5 (6,9) 27.1 (12,2) 0.39* 33,0 (9,9) 0.25* 21,8 (11,9) 0.22*
Угловые совместных кинематика
Расширение охвата хватка, степень локтя 53,5 (7,8) 64.1 (11,5) 0.24* 60.5 (10,4) 0,13 67.2 (11,9) 0,09
Плечо похищение в питьевой, степень 30.1 (10,1) 47,6 (14,9) 0.33* 37,2 (5.3) 0,07 57,1 (14,5) 0.47*
Перемещения ствола, мм 26,7 (16,8) 77.2 (48,6) 0.34* 50,1 (22,9) 0.26* 101,7 (53,4) 0.30*
Interjoint координации, Пирсона 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; Статистика размеров эффект рассчитываются как ЕТА клетку, η2

Таблица 3: Кинематическая переменные для лиц с инсультом, для подгрупп средней и легкой верхней конечности обесценения наряду с здорового контроля. Влияние размеров для дискриминации между группами выше 0,4 (очень большой эффект) выделенные жирным шрифтом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Протокол может успешно использоваться для количественного определения движения производительность и качество в лицам с нарушениями сенсомоторной средней и легкой верхней конечности на всех этапах после инсульта. Доказана в клинических условиях как 3 дней после инсульта и показал, что система может быть использована квалифицированных медицинских специалистов без конкретных технических квалификаций осуществимость этого протокола. Технический опыт однако, необходимо создать и разработать программу для анализа данных. От этого аспекта захват движения верхней конечности отличается от анализа походки, в котором готовые анализ программы как правило непосредственно предоставляются производителями. В повседневной жизни руки и оружие может использоваться в множество различных задач, связанных с манипуляции и взаимодействие с различных объектов в различных размеров, расположения и affordances. Это делает каждый set-up уникальным. Кроме того, различные цели и ограничения задачи будет также влияют на кинематической результата, поскольку кинематики весьма конкретных задач. В будущем, еще необходимо предпринять усилия для создания стандартизированный протокол для кинематического анализа базовых задач, таких как, пить, есть, принимая руку в рот, и бимануальное объект манипуляции, которая позволила бы лучше сравнение результатов между различные исследования.

Основываясь на нашем раннем опыте, с системой захвата 3-фотоаппарат, в котором было отмечено, проблемы с segmentations и пробелы, можно предположить, что 5-камеры система, которая позволяет различные позиции для камеры (и один выше области измерения) является оптимальным для анализ верхних конечностей. Клинически возможности измерения установка, простая настройка с ограниченным количеством маркеров и упрощенный анализ, как описано в настоящем Протоколе может быть выступала. Когда оценки движения производительности и качества стремится следовать восстановления пациентов, прогнозирование будущих результатов, выберите варианты оптимального лечения, или оценить эффективность лечения и реабилитации вмешательств, простой, легкий в использовании метод будет достаточно. С другой стороны для более подробного моделирования, особенно когда осевой совместной ротации плеча комплекс интерес представляют и потребуется более всеобъемлющей биомеханический анализ, используя маркеры на основе кластера.

Увеличение клинического использования кинематического анализа выступает многие исследования в области неврологии и инсульта реабилитации. Объективные и допустимые методы для оценки двигательной функции во время стихийных мероприятий и задач являются высокий интерес среди врачей и исследователей. Недавний документ консенсусом рекомендует добавить кинематической мер в будущих ход испытания наряду с клинической оценки различать истинное восстановления и компенсации11. Проблемы остаются, хотя, чтобы определить основной набор кинематической результатов и задач для включения в испытаниях и поощрение более широкого сотрудничества между следователей для достижения консенсуса11. Текущий 3D движение захвата протокол вместе с проверки опубликованных исследований настоящего Протокола может быть один шаг в этом направлении.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgements

Особая благодарность Bo Johnels, Нассер Хоссейни, Рой Tranberg и Патрик Almström за помощь с начала осуществления этого проекта. Данные исследований, представленных в этом протоколе была собрана на университетской больницы Сальгренска.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Alt Murphy, M., Häger, C. K. Kinematic analysis of the upper extremity after stroke - how far have we reached and what have we grasped? Physical Therapy Reviews. 20, (3), 137-155 (2015).
  2. Bustren, E. L., Sunnerhagen, K. S., Alt Murphy, M. Movement Kinematics of the Ipsilesional Upper Extremity in Persons With Moderate or Mild Stroke. Neurorehab Neural Re. 31, (4), 376-386 (2017).
  3. Sivan, M., O'Connor, R. J., Makower, S., Levesley, M., Bhakta, B. Systematic review of outcome measures used in the evaluation of robot-assisted upper limb exercise in stroke. J Rehabil Med. 43, (3), 181-189 (2011).
  4. Demers, M., Levin, M. F. Do Activity Level Outcome Measures Commonly Used in Neurological Practice Assess Upper-Limb Movement Quality? Neurorehab Neural Re. 31, (7), 623-637 (2017).
  5. Levin, M. F., Kleim, J. A., Wolf, S. L. What do motor "recovery" and "compensation" mean in patients following stroke? Neurorehab Neural Re. 23, (4), 313-319 (2009).
  6. Alt Murphy, M., Willen, C., Sunnerhagen, K. S. Responsiveness of Upper Extremity Kinematic Measures and Clinical Improvement During the First Three Months After Stroke. Neurorehab Neural Re. 27, (9), 844-853 (2013).
  7. van Dokkum, L., et al. The contribution of kinematics in the assessment of upper limb motor recovery early after stroke. Neurorehab Neural Re. 28, (1), 4-12 (2014).
  8. Alt Murphy, M., Willen, C., Sunnerhagen, K. S. Kinematic variables quantifying upper-extremity performance after stroke during reaching and drinking from a glass. Neurorehab Neural Re. 25, (1), 71-80 (2011).
  9. Subramanian, S. K., Yamanaka, J., Chilingaryan, G., Levin, M. F. Validity of movement pattern kinematics as measures of arm motor impairment poststroke. Stroke. 41, (10), 2303-2308 (2010).
  10. Michaelsen, S. M., Dannenbaum, R., Levin, M. F. Task-specific training with trunk restraint on arm recovery in stroke: randomized control trial. Stroke. 37, (1), 186-192 (2006).
  11. Kwakkel, G., et al. Standardized measurement of sensorimotor recovery in stroke trials: Consensus-based core recommendations from the Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtable. Int J Stroke. 12, (5), 451-461 (2017).
  12. Wagner, J. M., Lang, C. E., Sahrmann, S. A., Edwards, D. F., Dromerick, A. W. Sensorimotor impairments and reaching performance in subjects with poststroke hemiparesis during the first few months of recovery. Phys Ther. 87, (6), 751-765 (2007).
  13. van Kordelaar, J., van Wegen, E., Kwakkel, G. Impact of time on quality of motor control of the paretic upper limb after stroke. Arch Phys Med Rehab. 95, (2), 338-344 (2014).
  14. Thielman, G., Kaminski, T., Gentile, A. M. Rehabilitation of reaching after stroke: comparing 2 training protocols utilizing trunk restraint. Neurorehab Neural Re. 22, (6), 697-705 (2008).
  15. Armbruster, C., Spijkers, W. Movement planning in prehension: do intended actions influence the initial reach and grasp movement? Motor Control. 10, (4), 311-329 (2006).
  16. Qualisys. Qualisys Track Manager user manual. Qualisys Medical AB. Gothenburg. (2008).
  17. Alt Murphy, M., Banina, M. C., Levin, M. F. Perceptuo-motor planning during functional reaching after stroke. Exp Brain Res. (2017).
  18. Sint Jan, S. V. Color atlas of skeletal landmark definitions : guidelines for reproducible manual and virtual palpations. Churchill Livingstone. (2007).
  19. Alt Murphy, M., Sunnerhagen, K. S., Johnels, B., Willen, C. Three-dimensional kinematic motion analysis of a daily activity drinking from a glass: a pilot study. J Neuroeng Rehabil. 3, 18 (2006).
  20. Alt Murphy, M., Willen, C., Sunnerhagen, K. S. Movement kinematics during a drinking task are associated with the activity capacity level after stroke. Neurorehab Neural Re. 26, (9), 1106-1115 (2012).
  21. Alt Murphy, M. Development and validation of upper extremity kinematic movement analysis for people with stroke. Reaching and drinking from a glass. University of Gothenburg. Doctor of Philosophy (Medicine) thesis (2013).
  22. Persson, H. C., Alt Murphy, M., Danielsson, A., Lundgren-Nilsson, A., Sunnerhagen, K. S. A cohort study investigating a simple, early assessment to predict upper extremity function after stroke - a part of the SALGOT study. BMC Neurol. 15, 92 (2015).
  23. Hoonhorst, M. H., et al. How Do Fugl-Meyer Arm Motor Scores Relate to Dexterity According to the Action Research Arm Test at 6 Months Poststroke? Arch Phys Med Rehab. 96, (10), 1845-1849 (2015).
  24. Pang, M. Y., Harris, J. E., Eng, J. J. A community-based upper-extremity group exercise program improves motor function and performance of functional activities in chronic stroke: a randomized controlled trial. Arch Phys Med Rehab. 87, (1), 1-9 (2006).
  25. Alt Murphy, M., et al. SALGOT - Stroke Arm Longitudinal study at the University of Gothenburg, prospective cohort study protocol. BMC Neurol. 11, 56 (2011).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics