ניתוח קנטית באמצעות תנועה תלת-ממד ללכוד של פעילות שתייה אצל אנשים עם ובלי ליקויי העליונה-הגפיים

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

פרוטוקול זה מתאר שיטה אובייקטיבית כדי להעריך את התנועה הביצועים והתפקוד sensorimotor של הגפיים העליונות חלה על אנשים עם קו ופקדים בריא. הליך בחינה מתוקננת, המשתנים ניתוח והתוצאה קנטית עבור לכידת תנועה תלת מימדי של שתייה הפעילות הינם מסופקים.

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

ניתוח קנטית היא שיטה חזקה עבור הערכה אובייקטיבית של תנועות הגפיים העליונות במרחב תלת-ממדי (3D). דגימת תנועה תלת מימדי עם מערכת המצלמה מעגל נחשב תקן הזהב עבור ניתוח תנועה קנטית והוא משמש יותר ויותר מדד התוצאה כדי להעריך את ביצועי התנועה ואת איכות לאחר פציעה או מחלה המערבים תנועות הגפיים העליונות. מאמר זה מתאר פרוטוקול סטנדרטיים לניתוח קנטית של שתייה המשימה חלה אצל אנשים עם מוגבלויות הגפיים העליונות לאחר שבץ. הפעילות שתייה משלבת להגיע, אוחז, הרמת כוס מטבלה לשתות, הצבת את הספל חזרה, ואני חוזרת היד לקצה השולחן. תנוחת הישיבה יתוקנן לגודל הגוף של הפרט הפעילות מתבצעת במהירות מקורסי נוחים, תנועות לפיצוי לא מוגבלות. הכוונה היא לשמור את הפעילות הטבעית ובקרבה מצב אמיתי כדי לשפר את תוקפו האקולוגי של הפרוטוקול. מערכת לכידת תנועה 5 מצלמות משמש כדי לאסוף את מיקומי הקואורדינטות 3D מ 9 סמנים retroreflective ממוקם על ציוני דרך האנטומי של הזרוע, תא המטען, הפנים. מיקום פשוט סמן יחיד משמש כדי להבטיח את הכדאיות של הפרוטוקול בהגדרות קליניים. תוכנות מחשב Matlab מספקת ניתוחים אוטומטית ומהירה של נתוני תנועה. קינמטיקה הטמפורלי של זמן תנועה, מהירות, מהירות שיא, שעת שיא מהירות, וחלקות (מספר יחידות התנועה) יחד עם מרחבי זוויתי קינמטיקה של כתף, מרפק משותף, כמו גם תנועות המטען מחושבים. המשימה שתייה היא הערכה חוקית עבור אנשים עם לקות מתונה ורכות הגפיים העליונות. מבנה, תוקף שמסווגת ו בו זמנית יחד עם תגובתיות (רגישות לשינוי) של המשתנים קנטית המתקבל הפעילות שתייה הוקמו.

Introduction

ניתוח קנטית מתאר את התנועות של הגוף דרך המרחב והזמן, לרבות displacements ליניארי, זוויתי, המהירויות ההאצות של סמנים. מערכות הלכידה של מעגל תנועה להשתמש מצלמות מרובות במהירות גבוהה, כי גם שלח אותות אור אינפרא אדום כדי ללכוד את ההשתקפויות של סמנים פסיביים להציב על הגוף או לשדר נתוני תנועה פעיל סמנים המכילים אינפרא-אדום דיודות פולטות. מערכות אלה נחשבים "תקן הזהב" עבור רכישת נתונים קנטית1. מערכות אלו נחשבים שלהם רמת דיוק גבוהה וגמישות במדידות של משימות מגוונות. אמצעים קנטית הראו יעילים בלכידת שינויים קטנים יותר בביצועים תנועה וקשקשים איכות זה עשוי להיות מבלי שיבחינו המסורתי קליניים2,3. הוצע שקינמטיקה הזה אמור לשמש ההבחנה בין החלמה אמיתית (שיקום של מאפייני התנועה premorbid) השימוש של דפוסי תנועה (אלטרנטיבית) הבולמוס במהלך להגשמת משימה4, 5.

תנועות הגפיים העליונות ניתן לכמת באמצעות מובילים קינמטיקה, בדרך כלל המתקבל סמן היד, קינמטיקה זוויתי של המפרקים ואת מקטעי (כלומר., תא המטען). קינמטיקה מובילים לספק מידע על מסלולים, מהירות, תנועה זמני אסטרטגיות, דיוק, יושר, וחלקות, בעוד קינמטיקה זוויתי לאפיין את דפוסי תנועה במונחים של המפרק הזמני, מרחבית וזוויות פלח, המהירויות זוויתי, ותיאום interjoint. קינמטיקה מובילים, כגון, זמן תנועה, מהירות, החלקות יעילים ללכוד את הגירעונות ושיפורים בביצועים התנועה לאחר שבץ מוחי-6,-7,-8 , קינמטיקה זוויתי הצג אם תנועות של המפרקים ושל חלקי גוף הם אופטימליים עבור פעילות מסוימת. קינמטיקה של אנשים עם מוגבלויות מושווה לעתים קרובות עם התנועה ביצועים אצל אנשים ללא מגבלות8,9. מובילים, קינמטיקה זוויתי נמצאים בקורלציה בצורה תנועה המבוצעת עם מהירות יעיל, החלקות, דיוק ידרוש בקרת תנועה טובה, תיאום ושימוש של דפוסי תנועה יעילה ואופטימאלית. לדוגמה, מטופל עם קו מי זז לאט בדרך כלל גם מראה ירידה החלקות (עלייה במספר יחידות התנועה), להוריד מהירות מקסימלית, והגדילה הזחה תא המטען8. מצד שני, לשיפור קצה קינמטיקה, כגון מהירות התנועה וחלקות עלול להתרחש באופן עצמאי מן השינויים של אסטרטגיות פיצוי תנועה של תא המטען, זרוע10. זה נקבע כי ניתוח קנטית עשויים לספק מידע נוסף ומדויקת יותר על איך הפעילות מושגת לאחר פציעה או מחלה, אשר בתורו חיוני לטיפול אפקטיבי בפעוט להגיע החלמה מוטורית מרביים 11. ניתוח קנטית משמש יותר ויותר מחקרים קליניים כדי לתאר את התנועות של אנשים עם מוגבלויות הגפיים העליונות לאחר שבץ8,9, כדי להעריך את מנוע התאוששות7, 12,13 או כדי לקבוע את היעילות של התערבויות טיפוליות10,14.

פעילויות תנועה לעתים קרובות למד ב קו הצבעה, להגיע, למרות שימוש פונקציונלי פעילויות המשלבות מניפולציה של חפצים יומיומיים ממש גוברת1. מאז קינמטיקה של הגעה תלויים האילוצים ניסיוני כגון בחירת אובייקטים והמטרה של פעילות15, זה חיוני כדי להעריך את תנועות במהלך משימות תכליתי ופונקציונלי בו הקשיים האמיתיים של הפרט חיי היומיום ישתקף באופן הדוק יותר.

לפיכך, מטרת מאמר זה היא לספק תיאור מפורט של פרוטוקול מתוקננת פשוטה המשמש לניתוח קנטית של פעילות תכליתי ופונקציונלי, שותה פעילות, להחיל על אנשים עם מוגבלויות הגפיים העליונות בשלבים אקוטי וכרוני לאחר שבץ. תוצאות האימות של פרוטוקול זה עבור אנשים עם לקות וקו מתון מתון יסוכם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל השיטות המתוארות כאן היה חלק הלימודים אושרה על ידי ועדת הבדיקה האתית אזוריים גטבורג, שוודיה (318-04, 225-08).

1. הגדרת המערכת לכידת תנועה

  1. הר 4 מצלמות על הקיר כ 1.5-3 מ' מאזור מדידת גובה 1.5-2.5 מ' פונה האזור מדידה. הר מצלמה אחת על התקרה מעל אזור מדידה (איור 1). להפעיל את מערכת המצלמה.
  2. להציב את המסגרת כיול בצורת האות L על השולחן עם הציר קצר בקנה אחד עם קצה השולחן והן לאורך ציר זמן מכוון קדימה.
    הערה: מערכת הקואורדינטות מוגדרת עם X-axes מכוונת קדימה (anteriorly בתוך המטוס sagittal), ציר y ביים רוחבית (ב מישור חזיתי) ציר z מכוונת כלפי מעלה (עליונית, בניצב למישור ואלכסוני).
  3. פתח 3D מעקב ונתונים רכישת התוכנה (מנהל מעקב אחר), תתחיל כיול על-ידי בחירה לכידת | כיול, הזן את השעה כיול של 30 s ולחץ אישור.
  4. להעביר את השרביט לכל הכיוונים בכל רחבי האזור כולו מדידה (75 × 75 × 65 ס מ) מעל הכיסא ואת השולחן על מנת להבטיח כי כל מצלמות 5 ללכוד את השרביט הכיוונים רבים ככל האפשר16,17. לאחר הכיול, להראות התוצאות על המסך. לקבל תמלוגים כיול מתחת 0.5 מ מ.
  5. יש את הנושא, לובשת גופיות למעלה, לשבת על כסא מתכוונן גובה עם הגב נגד chair´s, הזרוע במצב נייטרלי adducted, כף היד נח ליד השולחן, כף היד מיושר לקצה השולחן. בדוק כי הברך, הירך, וזוויות המרפק הן כ 90°.
  6. מניחים את סמני פסיבי של retroreflective עם כפול-דבק על ציוני דרך השלד18 מצד שנבדקו (השלישי metacarpophalangeal משותפת), שורש כף היד (styloid תהליך של עצם הגומד), המרפק (הרוחבית), כתף ימין ועל שמאל (החלק האמצעי של כתפיים), בית החזה (החלק העליון של החזה), המצח (חריץ בין הגבות).
  7. במקום שני סמנים על הגביע (קצה עליון ותחתון).

2. נהלי תנועה לכידה של הפעילות שתייה

  1. מקום מפלסטיק קשיח בגביע (בקוטר של 7 ס מ, גובה 9.5 ס מ) עם 100 מ של מים 30 ס מ בקצה השולחן, האמצע של הגוף. המיקום של כוס על השולחן נבחרה בכוונה כדי לשמור את ביצועי המשימות טבעי וקרוב למצב אמיתי.
  2. לשאול הנושא כדי לבצע השתייה המשימות במהירות מקורסי נוחים ידי i) להגיע ולא האוחז את הספל, ii) מרימים את הכוס מהשולחן לכיוון הפה, iii) לוקחים משקה (לגימה אחת), iv) הצבת את הכוס בחזרה על השולחן מאחורי קו מסומן (30 ס מ הכרטיסיה le הקצה), ו- v) חוזר למקום הראשוני עם היד על הקצה של הטבלה.
  3. ודא מהנושא הזה מבינים את ההוראות יכול להגיע לגביע בנוחות עם הזרוע מושפעות פחות בלי להישען קדימה.
  4. קודם כל הקלטה, ודא מיקום ההתחלה (מיקום ראשוני) נכון, לשאול הנושא כדי להיות מוכן, להפעיל באופן ידני את הלכידה, לתת הוראות מילוליות "אתה יכול להתחיל עכשיו."
  5. כאשר הנושא מסיים את המשימה, להפסיק את ההקלטה באופן ידני.
  6. להקליט חמישה מחקרים עם הפסקה קצרה בין בכל ניסוי (כ-30 s), להתחיל עם הזרוע מושפעות פחות.
  7. בדוק כי רכישת נתונים הייתה מוצלחת (95-100% נתונים עבור כל סמן מזוהה).
    הערה: סמן הנתונים מועברים באופן אוטומטי בבזמן אמת על התוכנה רכישת נתונים (מנהל מעקב אחר). מודל הזדהות סמן אוטומטי (AIM) מוגדר מראש משמש עבור זיהוי אוטומטי של הסמנים.
  8. כאשר נתונים לא שלם מזוהים, לבצע ניסויים נוספים לאחר זיהוי הבעיה והתאמת את עמדות ישיבה או סמן כדי להבטיח ניראות מלאה סמנים על מנת לקבל לפחות 3 ניסויים מוצלחים.
    הערה: בעיות אפשריות שעלולות להתרחש הם סמנים עשויים ליפול או שהם נמצאים occluded מפני המצלמות זווית, שתוצאתה נתונים לא מלאים צפייה. עם זאת, המצלמה ואת סמן הסידור, כמו בשימוש פרוטוקול זה, מייצרת אובדן נתונים בשל פערים רק במקרים מאוד נדירים. בסך הכל, הפעלת לכידת תנועה לוקח כ 10-15 דקות כדי להשלים.

3. ניתוח נתונים

  1. להעביר את המידע המוקלט ממנהל המסלול ישירות לתוך Matlab על ידי לחיצה על קובץ | ייצוא | ישירות לתוך Matlab.
  2. השתמש בפקודה Matlab בשורת הפקודה: (>> סביבת העבודה) כדי לראות את קבוצת משתנים Matlab.
    הערה: משתני מפתח Matlab המכיל נתונים כדי לשמש את ההוראות, ביצירת הניתוח הם:
    QTMmeasurements.Frames - מספר מסגרות שנלכדו
    QTMmeasurements.FrameRate - מספר מסגרות שנלכדו לשניה (240)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Count - מספר התוויות (10)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Labels - תוויות כפי שהוגדרו במנהל המסלול
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Data - נתוני המדידה במערך 3D x 10 x 3 מספר מסגרות, שבו כל מסגרת, כל תווית הקואורדינטות 3 יירשמו
  3. ב- Matlab, לסנן x, y, z ערכים באמצעות (החמאה), הוראות (filtfilt) עם Butterworth מסדר שני הרץ, 6 בשתי קדימה ויגרמו להפוך כיוונים, נתינה של אפס-פאזי עיוות וסינון הלאה-הזמנה.
    הערה: דוגמה
    [b,] = חמאה (2, 6/240/2); הפסקת תדירות הרץ 6%, ובעניין בתדירות הדגימה ½
    xfiltered = filtfilt (b, a, QTMmeasurements.Trajectories.Labeled(1,1,:));
  4. ב- Matlab, צור תוכנית להשתמש x, y, z ערכים עבור כל מסגרת דגימה ו בכל תווית כדי לחשב את המשתנים קנטית כגון מהירות לתעל היד, וזוויות משותפת. המשתנים קנטית מוצגות בטבלה מס ' 2.
  5. ב- Matlab, צור תוכנית כדי לשבור את הרצף של דוגמאות לשלבים לוגי 5: להגיע, להעביר תחבורה, שתייה, גב, ולהזמנת חוזר היד למקום הראשוני (איור 2). הגדרות עבור ההתחלה והסוף של כל שלב הם הראו בפירוט טבלה 1.
  6. ב- Matlab, להשתמש ההוראה (מגרש) ליצירת חלקות תפקידים, המהירויות, זוויות המפרקים ודיאגרמות זווית-זווית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הפרוטוקול המתואר במאמר זה הוחל ליחידים עם שבץ מוחי, פקדים בריא2,6,8,19,20,21. בסך הכל, יש נתונים קנטית 111 אנשים עם קו 55 שולטת בריא נותחו מחקרים שונים. הגפיים העליונות ירידת ערך לאחר שבץ מוחי היה מוגדרת גם בינוני (FMA-UE ציון 32-57) או מתון (FMA-UE ציון 58-66)8,22,23,24. פקדים בריא, אין הבדלים משמעותיים נמצאו בין הזרוע דומיננטי והדומיננטי חוץ מהירות שיא, לכן הזרוע האחרת נבחרתי השוואה 2,8. רוב הנתונים נאספו במסגרת מחקר עוקבה האורך גדול, המחקר היד קו האורך ב אוניברסיטת גטבורג (SALGOT), אשר כוללת מדגם שלא נבחרו מתוך 122 אנשים עם קו והיא כוללת את הערכות בעמדה 3 ימים קו ומעקב ב 10 ימים, 4 שבועות, חודשים של 3, 6 ו 12-25.

לסיכום, התוצאות שלנו מראים כי הפרוטוקול הוא ריאלי בהגדרות קליני מאז מספר רב של מטופלים נבדקו מוקדם ככל 3 ימים שלאחר שבץ מוחי-יחידת שבץ חולים חריפה. היתכנות הוכח גם על ידי העובדה כי שני פיזיותרפיסטים מנוסים הצליחו לכייל, ולהשתמש במערכת לכידת תנועה על בסיס יומי ללא בעיות טכניות גדולות יותר (אין תמיכה עם ספקי המערכת היה נחוץ במהלך השנים 3 של נתונים אוסף). איכות הנתונים היה טוב, בדרך כלל יכול להיות מיושם ההליכים אוטומטי מתוכנתים מראש עבור ניתוחים. רק ב כמה הקלטות, שלבי שלא זוהו כהלכה, לעיתים קרובות בשל התנועות נוספת בסוף/ההתחלה של התנועה, או כאשר מהירות התנועה היה נמוך ביותר בחולים עם מגבלות חמורות יותר. במקרים אלה, מבחנים נוספים שימשו לעיתים קרובות לאחר בדיקה ידנית של הנתונים המותווים. פרוטוקול המבחן הפגינו עקביות טוב הבחינה-הבחינה אצל אנשים בריאים וסיפק תוצאות ברורות ומדויקות19.

התנועות בכל שלבי הפעילות שתייה ועל הפעילות כולה איטי (טבלה 3) אצל אנשים עם שבץ מוחי, למרות לבלות הזמן היחסי כל שלב דומה פקדים21. באופן דומה, המהירויות וצורניים והן זוויתי נמוכים אצל אנשים עם קו לעומת בריאים שולט (טבלה 3). שיא המהירות אירעה כ- 38% מכלל שהגיע הזמן המוחי ו- % 46 בפקדים, מה שאומר כי השלב ההאטה הייתה ממושכת המוחי. אפשרות זו מציינת כי אנשים עם שבץ צריכים להסתמך יותר על המשוב מונע תנועה שליטה במהלך המחצית השנייה של הגעה.

הפרופילים מהירות אצל אנשים עם קו הם מחולקים ולהראות פסגות מרובים, ועובדה זו משתקפת המספר הגבוה של יחידות תנועה (NMU). הערך הממוצע עבור NMU הוא משמעותי יותר אצל אנשים עם קו לעומת שולט. אנשים עם קו להגיע לגביע של המרפק flexed יותר (פחות סיומת המרפק), עם הכתף יותר נחטפו בזמן השתייה לעומת המשתתפים בריאים, אשר משקף דפוס התנועה הבולמוס המוחי. אף-על-פי הזכוכית פוזה בהישג יד אנשים עם קו להישען קדימה (הזחה תא המטען) כ 8 ס"מ לעומת 3 ס"מ בפקדים בעת ביצוע המשימה שתייה. ירידה interjoint תיאום בין כתף, מרפק משותפת להגיע נצפתה רק אצל אנשים עם תואר גבוה יותר של ליקוי (קו מתון) לעומת שולט. הערכים המדויק עבור קינמטיקה ועוצמת בגדלים אפקט עבור כל קבוצות מוצגים בטבלה3.

הניתוח של מבנה תוקפו של משתני קנטית משתיית פעילות הראה כי תנועות לאחר שבץ שניתן לתאר עם שני גורמים עיקריים, קינמטיקה שמגבלת התנועה זוויתי המתאר קינמטיקה תבניות8. בסך הכל חמישה צעדים (זמן תנועה, מהירות שיא, מספר יחידות התנועה, שיא מהירות זוויתית של מפרק המרפק, הזחה תא המטען) הסביר 86% בשונות נתונים קנטית8. תוצאות אלה עולים בקנה אחד עם ניתוח תוקפו בו-זמניות, במשתני קנטית שלושה אילו, תנועה זמן (MT), התנועה החלקות (NMU) ואת תא המטען הזחה (TD), יחד הסביר 67% בשונות הכולל עשרות רבות של ההערכות הציניות כמו העריך עם זרוע המחקר פעולה מבחן20. תוקפו שמסווגת בין קבוצות עם לקות קלה, מתונה הזרוע לאחר שבץ ופקדים היה טוב עבור רוב קינמטיקה, אבל גודל האפקט הגדול ביותר נרשמו החלקות, זמן תנועה מוחלט, שיא מהירות זוויתית של המרפק (סלילה) המטען הזחה (טבלה 3)8. הכתף החטיפה במהלך השתייה הוא גם שמסווגת בין קבוצות וקו מתון מתון. בנוסף, המשתנים באותו קנטית ארבע: MT, NMU, סלילה, TD הפגינו להיות יעיל באיתור שיפור קליני אמיתי במהלך 3 החודשים הראשונים לאחר קו6. לפיכך, ניתן להסיק שמקדם כי אלה ארבעה משתנים קנטית (MT, NMU, סלילה, TD) הם אמין, רגיש לשינויים (מגיבים) להערכת הפונקציה הגפיים העליונות ופעילות בתוקף לאחר שבץ.

Figure 1
איור 1: קביעת מערכת לכידת תנועה 5 מצלמות לשתייה פעילות. כל מצלמה, הבזקי אור אינפרא אדום להגיע סמני רטרו-רעיוני, לשחזר את העמדה 2D של הסמן חיישן התמונה של מצלמות עם רזולוציה מרחבית גבוהה ודיוק בזמן אמת. קואורדינטות תלת-ממד של דה מרקר נוצרות כאשר שתי מצלמות מציג את הסמן באותו משתי זוויות שונות. ארבע מצלמות הם רכובים על הקירות מסביב לאזור הבדיקה מופנות כלפי מטה מעט ממרחק 2 מטר בערך, מצלמה אחת נטען כלפי מטה מן התקרה מעל אזור מדידה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: מהירות נציג פרופילים עבור פקד בריא (א) ואדם עם בינוני ליקוי מוחי (B). שלבי הפעילות שתייה מוצגים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

שלב שם התחל זוהה על ידי סוף זוהה על ידי
להגיע
(כולל האוחז)
תנועת הידיים מתחיל המהירות סמן היד עולה על 2% של מהירות שיא (חיפוש אחורה משיא המהירות); אם ערך זה גבוה יותר מאשר 20 מ מ/s ההתחלה מתבצע מעקב אחר לאחור עד לנקודה שבה המהירות היא לא פחות או שווה ל- 20 מ מ/s היד מתחילה לנוע לכיוון הפה עם כוס המים מהירות של הזכוכית עולה על 15 מ מ/s
תחבורה קדימה
(זכוכית לפה)
היד מתחילה לנוע לכיוון הפה עם כוס המים מהירות של הזכוכית עולה על 15 מ מ/s שותה מתחילה המרחק בין דה מרקר הפנים וזכוכית הוא מתחת ל-15% של מצב יציב * במהלך השתייה
לשתות שותה מתחילה המרחק בין דה מרקר הפנים וזכוכית הוא מתחת ל-15% של מצב יציב במהלך השתייה שותה מסתיים המרחק בין דה מרקר הפנים וזכוכית עולה על 15% של מצב יציב במהלך השתייה
חזרה תחבורה (זכוכית לשולחן, כולל שחרור של תפיסתו) יד מתחיל לנוע לשים את הכוס בחזרה לטבלה המרחק בין דה מרקר הפנים וזכוכית עולה על 15% של מצב יציב במהלך השתייה יד משחרר את הכוס, מתחיל לחזור למצב הראשוני מהירות של הזכוכית מתחת 10 מ מ/s
חוזרים
(יד חזרה למצב הראשוני)
יד משחרר את הכוס, מתחיל לחזור למצב הראשוני מהירות של הזכוכית מתחת 10 מ מ/s היד נחה בתנוחה הראשונית מהירות סמן היד חזר ל 2% של שיא המהירות
* מצב יציב בשלב השתייה מציין ערך בממוצע של המסגרות 100 סביב המרחק הקצר ביותר בין דה מרקר הפנים וזכוכית

טבלה 1: שלב הגדרות עבור ההתחלה והסוף של כל שלב של הפעילות שתייה.

משתנה מפרט
קינמטיקה מובילים לחשב מתוך דה מרקר יד
זמן תנועה, s החישוב עבור כל שלב וכן תנועה סה כ זמן הפעילות כולה; הגדרות ' התחלה ' עצור הינם מסופקים בכל טבלה 1
שיא מהירות משיקי, מ מ/s מחושב עבור שהגיע שלב, משלבת תנועת הזרוע וגם תא המטען
זמן שיא מהירות היד, s % ערכים מוחלטים ויחסיים להגעה, characteraizes תנועה אסטרטגיה (זמן האצה והאטה)
זמן שיא מהירות הראשון, s % ערכים מוחלטים ויחסיים להגעה, characteraizes המאמץ התנועה הראשונית
מספר יחידות התנועה, n החישוב להגעה, תחבורה קדימה, בחזרה התחבורה ולאחר שלב חוזרים. יחידת תנועה אחת מוגדרת הבדל בין מינימום מקומי לבין הערך מהירות מקסימלית הבא שחורג מהמגבלה משרעת של 20 מ מ/s, ואת הזמן בין שתי הפסגות הבאים חייב להיות לפחות 150 גב' הערך המינימלי לשתייה פעילות הוא 4 , יחידה אחת לפחות לכל שלב התנועה. בפסגות הללו משקפים חוזרות האצה והאטה במהלך להגיע ומתייחסים אליהם החלקות תנועה ויעילות.
קינמטיקה זוויתי, מעלות מחושב עבור כתף ובמרפק משותפת
סיומת המרפק הזווית המינימלית של כיפוף המרפק שאותרו בשלב להשיג, נקבעים על-ידי הזווית בין הווקטורים מצטרף הסמנים במרפק ובשרש כף יד וסמנים במרפק ובכתף
הכתף החטיפה הזווית המרבית במישור חזיתי שזוהו במהלך להגיע ושותים שלב, בהתאמה; נקבע על-ידי הזווית בין הווקטורים מצטרף הסימנים בכתף ובמרפק הווקטור אנכי מסמן כתף לעבר המותן
כיפוף כתף הזווית המרבית במישור sagittal שזוהו במהלך להגיע, שותה, בהתאמה; נקבע על-ידי הזווית בין הווקטורים מצטרף הסימנים בכתף ובמרפק הווקטור אנכי מסמן כתף לעבר המותן
שיא מהירות זוויתית של המרפק משותפת, מעלות/s מהירות שיא של ההארכה המרפק שזוהו במהלך שלב להשיג
תיאום interjoint, r טמפורלית קרוס-מתאם אפס זמן השהיה בין הכתף כיפוף ובמרפק הסיומת במהלך שלב להשיג. של מקדם המתאם פירסון של קרוב ל- 1 מציין קורלציה חזקה ומציין כי תנועה משותפת של שני המפרקים זה משולב באופן הדוק.
הזחה תא המטען, מ מ תזוזה המרבי של דה מרקר החזה מתוך עמדה ראשונית במהלך הפעילות כולה שתייה

טבלה 2: הגדרות של קנטית המשתנים המשמשים מחקרים שהוצגו בתוצאות נציג.

משתני קנטית, מתכוון (SD) בריא שבץ מוחי גודל האפקט (בריא לעומת קו) מתון
שבץ מוחי
גודל האפקט
(קו מתון לעומת בריא)
שבץ מתון גודל האפקט
(קו מתון לעומת קו מתון)
קינמטיקה מובילים
הזמן הכולל תנועה, s 6.49 (0.83) 11.4 (3.1) 0.54* 9.30 (1.68) 0.46* 13.3 (2.9) 0.44*
מספר יחידות התנועה, (חלקות), n 2.3 (0.3) 8.4 (4.2) 0.54* 5.4 (2.1) 0.42* 11.1 (3.6) 0.50*
שיא מהירות ב יד, מ מ/s 616 (93.8) 431 (82.7) 0.54* 471 (87.7) 0.37* 395 (62.0) 0.22*
שיא מהירות זוויתית המרפק יד, ° /s 121.8 (25.3) 64.9 (20.5) 0.62* 78.0 (19.3) 0.57* 53.3 (13.6) 0.38*
זמן שיא מהירות להגיע, % 46.0 (6.9) 38.4 (8.6) 0.20* 39.5 (8.7) 0.15* 37.5 (8.8) 0.01
זמן השיא הראשון להגיע, % 42.5 (6.9) 27.1 (12.2) 0.39* 33.0 (9.9) 0.25* 21.8 (11.9) 0.22*
קינמטיקה משותפת זוויתי
סיומת המרפק ב להגיע להבין, מעלות 53.5 (7.8) 64.1 (11.5) 0.24* 60.5 (10.4) 0.13 67.2 (11.9) 0.09
הכתף החטיפה בשתייה, מעלות 30.1 (10.1) 47.6 (14.9) 0.33* 37.2 (5.3) 0.07 57.1 (14.5) 0.47*
הזחה תא המטען, מ מ 26.7 (16.8) 77.2 (48.6) 0.34* 50.1 (22.9) 0.26* 101.7 (53.4) 0.30*
תיאום interjoint, Pearson 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; אפקט גודל סטטיסטיקה מחושבים כפי eta בריבוע, η2

טבלה 3: משתני קנטית עבור אנשים עם שבץ מוחי, עבור קבוצות של הגפיים העליונות מתונות ורכות ליקוי יחד עם פקדים בריא. אפקט גדלים על הפליה בין קבוצות מעל 0.4 (אפקט גדול מאוד) מסומנים מודגש.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הפרוטוקול בהצלחה ניתן לכמת את התנועה ביצועים ואיכות אצל אנשים עם מוגבלויות sensorimotor הגפיים העליונות מתונות ורכות בכל שלבי לאחר שבץ. הכדאיות של פרוטוקול זה יש הוכיח ב מוקדם ככל 3 ימים להציב קו של הגדרה קלינית, ואף הראה כי המערכת יכול לשמש מקצוע מיומן ללא כישורים טכניים ספציפיים. מומחיות טכנית, עם זאת, יש צורך כדי ליצור ולפתח תוכנית עבור ניתוח נתונים. מבחינה זו, לכידת תנועה הגפיים העליונות שונה ניתוח הילוך, שבה תוכניות מוכנות מראש ניתוח בדרך כלל ישירות מסופקים על ידי היצרנים. בחיי היומיום, הזרועות והידיים יכול לשמש משימות שונות רבות מעורבים מניפולציה ואינטראקציה עם אובייקט אחר בגדלים, מיקומים שונים של affordances. זה הופך את כל תצורה ייחודית. מטרות נוספות, שונה והאילוצים של הפעילות גם ישפיעו על התוצאה קנטית, מאחר קינמטיקה פעילות ספציפית מאוד. בעתיד, מאמצים נוספים צריך להיות עשוי ליצור פרוטוקול סטנדרטיים לניתוח קנטית של משימות בסיסיות, כגון, שתייה, אכילה, לוקח את היד בפה, ואת האובייקט bimanual מניפולציה, אשר תאפשר השוואה טובה יותר של התוצאות בין מחקרים שונים.

לפי ניסיוננו מוקדם, עם מערכת לכידת 3-מצלמה, שבו נצפתה הבעיה עם segmentations ועם פערים, זה הציע ניתן כי מערכת 5-מצלמה המאפשרת עמדות שונות עבור מצלמות (ואחד מעל אזור מדידה) הוא אופטימלי הניתוח הגפיים העליונות. עבור מדידה ריאלי קלינית הקמה, מלכודת פשוטה עם מספר מוגבל של סמנים וניתוח פשוטה, כפי שמתואר פרוטוקול זה יכול להיות דגלו. כאשר ההערכה של התנועה וביצועים באיכות שואפת בצע השחזור של המטופלים, להפוך חיזוי תוצאות עתידיות, בחר אפשרויות הטיפול האופטימלי, או להעריך את היעילות של טיפול ושיקום התערבויות, פשוטה, קלה לשימוש שיטת יהיה מספיק. מצד שני, ניתוח biomechanical מקיף יותר באמצעות סמנים מבוסס-אשכול יהיה נדרש עבור מידול מפורט יותר, במיוחד כאשר סבבים משותף צירית ובכתף מורכבים הם עניין.

שימוש קליני מוגבר של ניתוח קנטית דגלו מחקרים רבים בתחום שיקום נוירולוגיה ושבץ. אובייקטיבי ובלתי חוקי שיטות להערכת המוטורית במהלך משימות ופעילויות טבעי הן עניין גבוהה בקרב קלינאים וחוקרים. עיתון האחרונים קונסנזוס ממליצה להוסיף אמצעים קנטית בניסויים מכת עתידיים לצד עם ההערכות הציניות להבחין בין החלמה אמיתית לבין פיצוי11. אתגרים להישאר למרות לקביעת ערכה בסיסית של תוצאות קנטית ומשימות להכללה בניסויים, לעודד רחבה יותר שיתוף פעולה בין חוקרים כדי להגיע להסכמה11. בפרוטוקול הנוכחי של לכידת תנועה תלת-ממד יחד עם מחקרים שפורסמו אימות של פרוטוקול זה יכול להיות צעד אחד בכיוון זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

תודה מיוחדת Johnels בו, נאסר חסיני, רוי Tranberg, פטריק Almström לעזרה עם אתחול של פרויקט זה. המחקר נתונים המוצגים פרוטוקול זה היה התאספו בבית החולים האוניברסיטאי סאלגרנסקה.

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