Analyse cinématique 3D Motion Capture de tâche de consommation d’alcool chez les personnes avec et sans handicap de haut-extrémité

Neuroscience

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Summary

Ce protocole décrit une méthode objective pour évaluer la performance de mouvement et la fonction sensori-motrice du membre supérieur appliqué aux personnes atteintes d’accidents vasculaires cérébraux et les témoins sains. Une méthode d’essai normalisée cinématiques variables analyse et résultat pour la capture de mouvement tridimensionnel de boisson spéciale sont fournis.

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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

Analyse cinématique est une méthode puissante pour une évaluation objective des mouvements du membre supérieur dans un espace à trois dimensions (3D). Capture de mouvement en trois dimensions avec un système de caméra optoélectronique est considérée comme méthode de référence pour l’analyse du mouvement cinématique et est plus utilisée comme critère d’évaluation pour évaluer la performance de mouvement et de la qualité après un accident ou une maladie impliquant des mouvements du membre supérieur. Cet article décrit un protocole standardisé pour l’analyse cinématique de boisson spéciale appliquée chez les personnes atteintes de déficiences du membre supérieur après un AVC. La tâche de boire incorpore pour atteindre, en saisissant et en levant une coupe d’une table pour prendre un verre, plaçant la coupe retour et en déplaçant la main en arrière vers le bord de la table. La position assise est normalisée à la taille corporelle de l’individu et les tâches sont exécutées à une vitesse confortable à progression autocontrôlée et mouvements compensatoires ne sont pas contraints. L’intention est de garder la tâche naturelle et à proximité d’une situation de vie réelle d’améliorer la validité écologique du protocole. Un système de capture de mouvement de caméra-5 est utilisé pour recueillir des positions coordonnées 3D de 9 marqueurs rétroréfléchissants positionnés sur des repères anatomiques du bras, tronc et du visage. Un placement simple marqueur unique est utilisé pour garantir la faisabilité du protocole en milieu clinique. Sur mesure logiciel Matlab contient une analyse automatisée et rapide des données de mouvement. Cinématique temporelle des temps de mouvement, vitesse, vitesse maximale, temps de vitesse maximale et la douceur (nombre d’unités de mouvement) ainsi que la cinématique angulaire spatiale de l’épaule et coude mixte ainsi que les mouvements du tronc sont calculés. La tâche de boire est une évaluation valable pour les personnes ayant une déficience modérée et légère des membres supérieurs. La construction, la validité discriminative et simultanée avec réactivité (sensibilité au changement) des cinématiques variables provenant de la consommation d’alcool tâche ont été établis.

Introduction

Analyse cinématique décrit les mouvements du corps dans l’espace et le temps, y compris les déplacements linéaires et angulaires, vitesses et accélérations. Les systèmes de capture de mouvement optoélectroniques utilisent plusieurs caméras haute vitesse qui soit envoyer des signaux lumineux infrarouge pour saisir les reflets des marqueurs passifs placé sur le corps ou transmettent les données de mouvement des marqueurs actifs contenant infrarouge diodes électroluminescentes. Ces systèmes sont considérés comme « gold standard » pour l’acquisition de données cinématiques1. Ces systèmes sont appréciées pour leur grande précision et flexibilité dans les mesures de tâches diverses. Qualité qui peut-être être détectée avec traditionnel clinique échelles2,3et mesures cinématiques ont montré pour être efficace dans la capture de petits changements dans la performance du mouvement. Il a été suggéré que cinématique doit être utilisée pour la distinction entre le vrai recouvrement (restauration des caractéristiques du mouvement prémorbide) et l’utilisation des modes de compensation de mouvement (alternative) au cours de l’accomplissement d’une tâche4, 5.

Mouvements du membre supérieur peuvent être quantifiées à l’aide de la cinématique du point final, généralement obtenus d’un repère de la main et la cinématique angulaire de joints et segments (i.e., tronc). Cinématique du point final fournissent des informations sur les trajectoires, vitesse, stratégies de mouvement temporel, précision, rectitude et lissage, alors que la cinématique angulaire caractériser les mouvements migratoires en termes d’articulation temporelle et spatiale et les angles de segment, vitesses angulaires et la coordination interjoint. La cinématique de fin, tels que, le temps de mouvement, la vitesse et finesse sont efficaces pour capturer les déficits et l’amélioration des performances du mouvement après la course6,7,8 et voir la cinématique angulaire si le les mouvements des articulations et des segments corporels sont optimales pour une tâche spécifique. Cinématique de personnes ayant une déficience sont souvent comparé avec mouvement chez les personnes sans handicap8,9. Point final et la cinématique angulaire sont corrélés de manière qu’un mouvement exécuté avec la vitesse effective, douceur, et précision il faudra bon mouvement contrôle, coordination et utilisation des modèles de mouvement efficace et optimale. Par exemple, un patient avec une course qui se déplace lentement habituellement spectacles ont aussi diminué de douceur (augmentation du nombre d’unités de mouvement), abaisser la vitesse maximale et augmenter de déplacement tronc8. En revanche, des améliorations dans la cinématique du point de terminaison, tels que la vitesse de déplacement et de la douceur pourraient se produire indépendamment des changements de stratégies compensatoires mouvement du tronc et bras10. Il a été établi que l’analyse cinématique peut fournir des informations supplémentaires et plus précises sur comment la tâche est exécutée après une blessure ou une maladie, qui à son tour est essentielle pour un traitement efficace individualisé atteindre une récupération optimale moteur 11. analyse cinématique est plus utilisé dans les études cliniques pour décrire les mouvements chez les personnes atteintes de déficiences du membre supérieur après AVC8,9, afin d’évaluer la récupération moteur7, 12,13 ou pour déterminer l’efficacité des interventions thérapeutiques10,14.

Tâches de mouvement souvent étudiés dans les accidents vasculaires cérébraux sont pointant et atteint, bien que l’utilisation des tâches fonctionnelles qui incorporent la manipulation des objets du quotidien réel augmente de1. Cinématique d’atteindre dépendent des contraintes expérimentales telles que la sélection d’objets et l’objectif de la tâche à15, il est essentiel d’évaluer les mouvements lors de tâches tenace et fonctionnels dans lequel les difficultés réelles en particulier vie quotidienne se reflétera plus étroitement.

Ainsi, le but du présent document est de fournir une description détaillée d’un simple protocole normalisé utilisé pour l’analyse cinématique d’une tâche tenace et fonctionnelle, boire la tâche, appliqué aux personnes ayant une déficience des membres supérieurs dans les phases aiguës et chroniques après un AVC. Les résultats de la validation du présent protocole, pour les personnes ayant une déficience modérée et légère la course seront résumées.

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Protocol

Toutes les méthodes décrites ici ont fait partie des études approuvées par le Conseil de révision éthique régional à Göteborg, en Suède (318-04, 225-08).

1. mise en place le système de Capture de mouvement

  1. Monter 4 caméras sur le mur d’environ 1,5 à 3 m loin de la zone de mesure à la hauteur de 1,5 à 2,5 m, face à la zone de mesure. Monter une caméra sur le plafond juste au-dessus de la zone de mesure (Figure 1). Démarrer le système de caméra.
  2. Placer le cadre de calibrage d’équerre sur la table avec l’axe court aligné avec le bord de la table et l’axe long pointant vers l’avant.
    Remarque : Le système de coordonnées est défini avec X-axes dirigées vers l’avant (vers l’avant dans le plan sagittal), axe y dirigée latéralement (dans le plan frontal) et dirigée vers le haut de l’axe z (supérieurement, perpendiculaire au plan transversal).
  3. Ouvrez le logiciel acquisition 3D tracking et de données (gestionnaire de piste), de commencer l’étalonnage en sélectionnant Capture | Calibrer, saisissez l’heure de l’étalonnage de 30 s, puis cliquez sur OK.
  4. Déplacer la baguette dans toutes les directions tout au long de la zone de mesure entière (75 × 75 × 65 cm) au-dessus de la chaise et table pour vous assurer que tous les 5 caméras capturent la baguette dans les orientations autant que possible16,17. Après la calibration, les résultats montrent à l’écran. Accepter des résidus de calibration inférieur à 0,5 mm.
  5. Ont le sujet, portant un sleeveless top, assis dans un dans un fauteuil réglable hauteur dos contre le chair´s arrière, le bras en position de neutre, la paume de la main posée sur la table et le poignet alignée sur le bord de la table. Vérifiez que le genou, la hanche et du coude angles sont environ 90°.
  6. Placer les marqueurs passifs rétroréfléchissants avec du ruban adhésif double face sur les sites squelettiques18 part testé (métacarpophalangiennes troisième mixte), poignet (processus styloïdes du cubitus), coude (épicondyle latéral), épaule droite et gauche (partie centrale de l’acromion), thorax (partie supérieure du sternum) et le front (encoche entre les sourcils).
  7. Placez deux repères sur la coupe (bord supérieur et inférieur).

2. procédures de Motion capturent de la tâche de boire

  1. Placez la tasse en plastique dur (diamètre de 7 cm, hauteur 9,5 cm) avec 100 mL d’eau 30 cm entre le bord de la table, dans la ligne médiane du corps. La position de coupe sur la table est sélectionnée délibérément de garder l’exécution de la tâche naturelle et à proximité de la réalité.
  2. Demander l’objet pour effectuer la consommation d’alcool des tâches à une vitesse confortable à progression autocontrôlée par i) pour atteindre et saisir la coupe, ii) soulever la coupe de la table vers la bouche, iii) prendre une boisson (une gorgée), iv) plaçant la coupe arrière sur la table derrière une ligne marquée (30 cm à partir de l’onglet le bord) et v) revenant à la position initiale avec la main sur le bord de la table.
  3. S’assurer que ce sujet comprend les instructions et peut atteindre la coupe confortablement avec le bras moins touchées sans se pencher vers l’avant.
  4. Avant chaque enregistrement, vérifiez que la position de départ (position initiale) est correcte, demander le sujet à être prêt, démarrer la capture manuellement et donner des directives verbales « vous pouvez commencer maintenant. »
  5. Lorsque le sujet termine la tâche, arrêter l’enregistrement manuellement.
  6. Enregistrer cinq essais avec une courte pause entre chaque essai (environ 30 s), en commençant avec le bras moins touchées.
  7. Vérifier que l’acquisition de données a réussi (95-100 % des données pour chaque marqueur identifié).
    NOTE : Données de marqueur sont transférées automatiquement en temps réel pour le logiciel d’acquisition de données (gestionnaire de piste). Un modèle prédéfini de Identification du marqueur automatique (AIM) est utilisé pour l’identification automatique des marqueurs.
  8. Lorsque des données incomplètes sont détectées, effectuer des essais supplémentaires après avoir identifié le problème et d’ajuster les positions assise ou marqueur afin d’assurer une visibilité complète des marqueurs afin d’obtenir au moins 3 essais couronnés de succès.
    Remarque : Les problèmes possibles qui peuvent survenir sont que marqueurs peuvent tomber ou qu’ils sont obstrués par les caméras à l’angle de vision, qui se traduit par des données incomplètes. Toutefois, l’installation de caméra et le marqueur, tel qu’utilisé dans le présent protocole, produit des pertes de données en raison de lacunes que dans très rares occasions. Au total, la session de capture de mouvement prend environ 10-15 min pour terminer.

3. analyse des données

  1. Transférer les données enregistrées dans le gestionnaire de piste directement dans Matlab en cliquant sur fichier | Export | Directement dans Matlab.
  2. Utiliser la commande Matlab à l’invite de commande : (>> espace de travail) pour voir l’ensemble des variables Matlab.
    NOTE : Clé Matlab variables contenant les données à utiliser dans les instructions et dans la création de l’analyse sont :
    QTMmeasurements.Frames - le nombre d’images capturées
    QTMmeasurements.FrameRate - le nombre d’images capturées par seconde (240)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Count - nombre d’étiquettes (10)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Labels - étiquettes tel que défini dans le gestionnaire de la voie
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Data - données de mesure dans un tableau 3D de 10 x 3 x le nombre de cadres, où figurent les 3 coordonnées pour chaque cadre et chaque étiquette
  3. Dans Matlab, filtrez les x, y, les valeurs de z à l’aide de la (beurre) et (filtfilt) les instructions d’un Butterworth de second ordre 6 Hz filtrent dans les deux vers l’avant et d’inverser les directions, ce qui donne une distorsion de phase zéro et filtrage de quatrième ordre.
    Remarque : exemple
    [b, a] = beurre (2, 6/240/2) ; % Fréquence de coupure 6Hz et en ce qui concerne la fréquence d’échantillonnage ½
    xfiltered = filtfilt (b, a, QTMmeasurements.Trajectories.Labeled(1,1,:)) ;
  4. Dans Matlab, créer un programme d’utiliser x, y, les valeurs de z pour chaque échantillon de cadre et de chaque étiquette pour calculer les variables cinématiques vitesse tangentielle de la main et les angles articulaires. Les variables cinématiques sont indiquées dans le tableau 2.
  5. Dans Matlab, créer un programme visant à briser la séquence des échantillons en 5 phases logiques : pour atteindre, en avant transport, boire, dos et la main de retour à la position initiale (Figure 2). Définitions de début et de fin de chaque phase sont indiquées en détail dans le tableau 1.
  6. Dans Matlab, utilisez l’instruction (parcelle) pour créer parcelles des positions, vitesses, angles des articulations et diagrammes d’angle-angle.

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Representative Results

Le protocole décrit dans cet article a été appliqué aux personnes atteintes d’accidents vasculaires cérébraux et les témoins sains2,6,8,19,20,21. Au total, les données cinématiques de 111 individus avec les accidents vasculaires cérébraux et 55 témoins sains ont été analysées dans différentes études. L’atteinte du membre supérieur après accident vasculaire cérébral a été définie comme modérée (score de FMA-UE 32-57) ou doux (FMA-UE cote de 58 à 66)8,22,23,24. Chez les témoins sains, sans différences significatives entre le bras dominant et non dominants, à l’exception de la vélocité maximum et donc le bras non dominant a été choisi pour la comparaison 2,8. La plupart des données ont été recueillie dans une étude de cohorte longitudinale importante, le Stroke bras Longitudinal study à l’Université de Göteborg (SALGOT), qui comprend un échantillon non sélectionnés de 122 personnes barrée et implique des évaluations au poste 3 jours accident vasculaire cérébral et suivi à 10 jours, 4 semaines, 3, 6 et 12 mois25.

En résumé, nos résultats montrent que le protocole est réalisable dans les milieux cliniques, puisqu’un grand nombre de patients ont été testé dès 3 jours post-AVC à l’unité AVC hôpitaux aigus. Faisabilité a été également démontrée par le fait que deux physiothérapeutes expérimentés réussi à calibrer et utiliser le système de capture de mouvement quotidiennement sans aucun problème technique plus grande (aucun support auprès des fournisseurs de système n’était nécessaire pendant les 3 années de données collection). La qualité des données était bonne et les procédures automatiques préprogrammés pour les analyses en général pourraient être appliquées. Seulement dans quelques enregistrements, les phases ne étaient pas détectés correctement, souvent en raison des mouvements supplémentaires en début/fin du mouvement, ou lorsque la vitesse de déplacement était extrêmement faible chez les patients ayant une déficience peuvent plus sévère. Dans ces cas, les essais supplémentaires ont été souvent utilisés après une inspection manuelle des données tracées. Le protocole d’essai a démontré une bonne consistance en test-retest chez les individus sains et fourni des résultats clairs et précis,19.

Les mouvements dans toutes les phases de la tâche de consommation d’alcool et de la tâche dans son ensemble sont plus lente (tableau 3) chez les personnes atteintes de maladies, même si le temps relatif passer dans chacune des phases sont similaire à contrôles21. De même, les vitesses tangentielles et angulaires sont plus faibles chez les personnes barrée par rapport aux témoins sains (tableau 3). La vitesse de pointe s’est produite à environ 38 % du total pour atteindre de temps en temps et 46 % chez les témoins, ce qui signifie que la phase de décélération a été prolongée dans la course. Cela indique que les personnes atteintes de maladies doivent à compter davantage sur la rétroaction axé sur le contrôle des mouvements au cours du second semestre pour atteindre.

Les profils de vitesse chez les personnes atteintes de maladies sont segmentés et montrent des pointes multiples, qui se reflète dans le nombre élevé des unités de mouvement (NMU). La valeur moyenne pour le NMU est significativement plus grande chez les individus avec AVC par rapport aux témoins. Personnes atteintes de maladies atteignent la coupe avec un coude plus fléchie (moins extension du coude) et avec l’épaule plus enlevée alors boire comparée aux participants en bonne santé, qui correspond à la tendance de mouvement compensatoire dans accident vasculaire cérébral. Même si le verre a été placé à la portée de la main, personnes ayant trait a fait pencher vers l’avant (remplacement d’un tronc) environ 8 cm par rapport à 3 cm chez les témoins lors de l’exécution de la tâche de boire. Une diminution interjoint coordination entre l’épaule et le coude mixte à atteindre a été observée uniquement chez les individus avec le plus haut degré de déficience (accident vasculaire cérébral modéré) par rapport aux témoins. Les valeurs exactes pour la cinématique et l’importance des valeurs de l’effet pour tous les groupes sont indiqués dans le tableau 3.

L’analyse de la validité conceptuelle de la cinématiques variables de boire la tâche a montré que les mouvements après que accident vasculaire cérébral peut être décrite avec deux facteurs majeurs, la cinématique du point final et un mouvement angulaire décrivant la cinématique patterns8. Au total, cinq mesures (temps de déplacement, vitesse maximale, nombre d’unités de mouvement, pointe une vitesse angulaire de l’articulation du coude et le déplacement du tronc) a expliqué 86 % de la variance des données cinématiques8. Ces résultats correspondent à des analyses de validité concourante, dans lequel trois variables cinématiques, mouvement temps (MT), fluidité de mouvement (NMU) et le déplacement de tronc (TD), ensemble a expliqué 67 % de la variance totale dans les résultats des évaluations cliniques tels qu’évalués avec bras de recherche Action Test20. La validité discriminante entre les groupes ayant une déficience légère ou modérée de bras après accident vasculaire cérébral et de contrôles était bonne pour la majorité de la cinématique, mais les plus grandes tailles d’effet ont été notées pour la douceur, la temps mouvement total, la vitesse angulaire pointe du coude (PAVE) et de déplacement (tableau 3) tronc8. Abduction d’épaule l’eau est également discriminatoire entre les groupes de course modéré et doux. En outre, les mêmes quatre variables cinématiques : MT, NMU, PAVE et TD démontrée pour être efficace dans la détection clinique amélioration pendant les 3 premiers mois après l’accident vasculaire cérébral,6. Ainsi, on peut conclure que ces quatre variables cinématiques (MT, NMU, PAVE, TD) sont fiables, valides et sensibles aux changements (sensibles) pour l’évaluation de l’activité et la fonction du membre supérieur après un AVC.

Figure 1
Figure 1 : le paramétrage du système 5-caméra de motion capture pour boire la tâche. De chaque caméra, flashs de lumière infra-rouge rejoindre marqueurs rétroréfléchissants et reproduisent la position 2D du marqueur dans le capteur d’image de caméras à haute résolution spatiale et la précision en temps réel. Les coordonnées 3D du marqueur sont créées lorsque deux caméras affichent le même repère sous deux angles différents. Quatre caméras sont montés sur les murs autour de la zone d’essai orientées légèrement vers le bas à environ 2 m de distance et une caméra est montée vers le bas au plafond au-dessus de la zone de mesure. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : profils de vitesse représentative pour un contrôle en bonne santé (A) et une personne ayant modèrent déficience AVC (B). Les phases de la tâche de consommation d’alcool sont indiqués. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Nom de la phase Début Détectés par Fin Détectés par
Pour atteindre
(y compris la préhension)
Mouvement de la main commence La vitesse de marqueur main dépasse 2 % de la vitesse de pointe (recherche effectuée vers l’arrière de la vélocité maximum) ; Si cette valeur est supérieure à 20mm/s le début est suivi en arrière jusqu'à un point où la vitesse n’est pas inférieure ou égale à 20 mm/s Main commence à se déplacer vers l’embouchure avec le verre Vitesse du verre est supérieure à 15 mm/s
Transport vers l’avant
(verre à la bouche)
Main commence à se déplacer vers l’embouchure avec le verre Vitesse du verre est supérieure à 15 mm/s Boire commence Distance entre le visage et le verre marqueur est inférieure à 15 % de l’état d’équilibre au cours de la consommation d’alcool
Consommation d’alcool Boire commence Distance entre le visage et le verre marqueur est inférieure à 15 % de l’état stationnaire au cours de la consommation d’alcool Boire des extrémités Distance entre la borne de visage et verre dépasse 15 % de l’état stationnaire au cours de la consommation d’alcool
Transport de retour (verre à table, comprend la libération de l’emprise) Main commence à se déplacer mettre le verre à table Distance entre la borne de visage et verre dépasse 15 % de l’état stationnaire au cours de la consommation d’alcool Main libère la vitre et commence à revenir à la position initiale Vitesse du verre inférieure à 10 mm/s
Retour
(remettre à la position initiale)
Main libère la vitre et commence à revenir à la position initiale Vitesse du verre inférieure à 10 mm/s Main est au repos en position initiale Vitesse de marqueur de main retournée à 2 % de la vitesse de pointe
* État d’équilibre dans la phase de consommation indique une valeur moyenne de 100 cadres autour de la distance la plus courte entre la borne de visage et verre

Tableau 1 : Les définitions de Phase pour le début et la fin de chaque phase de la tâche de boire.

Variable Spécification du
Cinématique du point final Calculé à partir du marqueur de main
Temps de mouvement, s Calculé pour chaque phase et comme du temps de mouvement totale pour la tâche dans son ensemble ; définitions de démarrage et d’arrêt sont fournies dans le tableau 1
Max. Vitesse tangentielle, mm/s Calculé pour atteindre la phase, combine des mouvements des bras et du tronc
Temps de vélocité main maximum, s % Valeurs absolues et relatives pour atteindre, stratégie de mouvement characteraizes (temps d’accélération et de décélération)
Temps de la première pointe de vitesse, s % Les valeurs absolues et relatives pour atteindre, characteraizes l’effort de mouvement initiale
Nombre d’unités de mouvement, n Calculé pour atteindre, transport vers l’avant, en arrière transport et la phase retour. Une unité de mouvement est définie comme la différence entre un minimum local et la prochaine valeur de vélocité maximale qui dépasse la limite de l’amplitude de 20 mm/s, et le temps entre deux pics ultérieures doit être au moins 150 m la valeur minimale pour la boisson spéciale est 4 , au moins une unité par phase de mouvement. Ces pics reflètent répétitive accélération et décélération au cours pour atteindre et correspondent à l’efficacité et la fluidité de mouvement.
Cinématique angulaire, degrés Calculé pour l’épaule et le coude mixte
Extension du coude Angle minimal de flexion du coude détecté lors de la phase pour atteindre, déterminée par l’angle entre les vecteurs joignant les marqueurs de coude et le poignet et le coude et l’épaule
Abduction d’épaule Angle maximal dans le plan frontal dépisté pour atteindre et boire phase, respectivement ; déterminée par l’angle entre les vecteurs joignant les marqueurs de l’épaule et le coude et le vecteur vertical du marqueur de l’épaule à la hanche
Flexion de l’épaule Angle maximal dans le plan sagittal dépisté pour atteindre et boire, respectivement ; déterminée par l’angle entre les vecteurs joignant les marqueurs de l’épaule et le coude et le vecteur vertical du marqueur de l’épaule à la hanche
Vitesse angulaire pointe du coude mixte, degrés/s Vitesse de pointe de l’extension du coude détectée pendant la phase pour atteindre
Coordination interjoint, r Croix-corrélation temporelle de zéro délai entre l’extension de flexion et le coude d’épaule au cours de la phase pour atteindre. Coefficient de corrélation de Pearson, un proche à 1 indique une corrélation plus forte et indique que la proposition commune des deux joints est étroitement couplée.
Déplacement du tronc, mm Cylindrée maximum du marqueur du thorax de la position initiale au cours de la tâche de boire ensemble

Tableau 2 : Définitions des variables cinématiques utilisées dans les études présentées dans les résultats représentatifs.

Cinématiques variables, moyenne (écart type) En bonne santé Accident vasculaire cérébral Taille de l’effet (accident vasculaire cérébral sain vs) Doux
accident vasculaire cérébral
Taille de l’effet
(traits doux vs sain)
Course modérée Taille de l’effet
(doux AVC vs modérée accident vasculaire cérébral)
Cinématique du point final
Temps de mouvement total, s 6,49 (0,83) 11.4 (3.1) 0.54* 9 h 30 (1,68) 0.46* 13.3 (2.9) 0.44*
Nombre d’unités de mouvement, (douceur), n 2.3 (0,3) 8.4 (4.2) 0.54* 5.4 (2.1) 0,42 11.1 (3.6) 0.50*
Vitesse maximale dans reach, mm/s 616 (93,8) 431 (82,7) 0.54* 471 (87,7) 0.37* 395 (62,0) 0.22*
Coude de vitesse angulaire du pic dans reach, ° /s 121,8 (25,3) 64,9 (20,5) 0.62* 78,0 (19,3) 0.57* 53.3 (13,6) 0.38*
Temps à vitesse maximale dans reach, % 46,0 (6,9) 38,4 (8,6) 0.20* 39.5 (8,7) 0.15* 37.5 (8,8) 0,01
Le temps de la première crête dans reach, % 42,5 (6,9) 27.1 (12,2) 0.39* 33,0 (9,9) 0,25 * 21,8 (11,9) 0.22*
Cinématique angulaire mixte
Extension du coude en portée à comprendre, degré 53,5 (7,8) 64.1 (11,5) 0.24* 60,5 (10.4) 0,13 67.2 (11,9) 0,09
Abduction d’épaule dans l’eau potable, degré 30.1 (10.1) 47,6 (14,9) 0.33* 37.2 (5.3) 0,07 57.1 (14,5) 0.47*
Déplacement du tronc, mm 26,7 (16,8) 77.2 (48,6) 0,34 50.1 (22,9) 0.26* 101,7 (53,4) 0.30*
Interjoint coordination, r de Pearson 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 ; Effet taille statistiques sont calculées comme eta au carré, η2

Tableau 3 : cinématiques variables pour des individus avec les accidents vasculaires cérébraux, des sous-groupes de déficience modérée et doux membre supérieur ainsi que des témoins en bonne santé. Valeurs de l’effet pour la discrimination entre les groupes au-dessus de 0,4 (effet très important) sont marqués "BOLD".

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Discussion

Le protocole peut être utilisé avec succès pour quantifier la performance du mouvement et la qualité chez les personnes ayant une déficience sensori-motrice modéré et doux membre supérieur à tous les stades après accident vasculaire cérébral. La faisabilité de ce protocole a été prouvée dans un contexte clinique, dès 3 jours après l’accident vasculaire cérébral et a montré que le système peut être utilisé par le professionnel de la santé formés sans les qualifications techniques particulières. Expertise technique, cependant, il faut créer et développer un programme d’analyse des données. Cet aspect, la capture de mouvement du membre supérieur diffère de l’analyse de la démarche, dans laquelle les programmes d’analyse prêtes à l’emploi sont généralement directement fournies par les fabricants. Dans la vie quotidienne, bras et mains peuvent être utilisés dans nombreuses tâches différentes, impliquant la manipulation et l’interaction avec un objet différent dans différentes tailles, des emplacements et affordances. Cela rend chaque installation unique. En outre, différents objectifs et contraintes de la tâche affectera également le résultat de cinématique, la cinématique étant très spécifique à une tâche. À l’avenir, plus il faudrait créer un protocole standardisé pour l’analyse cinématique des tâches de base, telles que : boire, manger, prenant la main à la bouche et la manipulation d’objets bimanuelle, qui permettrait une meilleure comparaison des résultats entre différentes études.

Nos premières expériences, avec un système de capture de 3-appareil photo, dans lequel le problème avec les segmentations et lacunes a été observé, on peut dire qu’un système de caméra-5 qui permet aux différentes positions de caméras (et l’autre au-dessus de la zone de mesure) est optimal pour l’analyse du membre supérieur. Pour une mesure réalisable sur le plan clinique mise en place, un montage simple avec un nombre limité de marqueurs et analyse simplifiée, comme décrit dans le présent protocole peut être préconisée. Lorsque l’évaluation de la performance de mouvement et de la qualité a pour but de suivre la récupération des patients, faire des prévisions de résultats futurs, sélectionnez les options de traitement optimale, ou évaluer l’efficacité des interventions de traitement et de réadaptation, un simple, facile à utiliser méthode serait suffisant. En revanche, une analyse plus complète de biomécanique à l’aide de marqueurs cluster serait nécessaire pour la modélisation plus détaillé, particulièrement quand les rotations de joint axiales et épaule complexe sont d’intérêt.

Utilisation clinique accrue de l’analyse cinématique est prônée par les nombreuses recherches dans le domaine de la réadaptation de neurologie et d’AVC. Méthodes objectives et valides pour l’évaluation de la fonction motrice lors des activités physiques et les tâches sont d’un grand intérêt chez les chercheurs et les cliniciens. Un récent document de consensus recommande d’ajouter des mesures cinématiques dans les essais futurs AVC aux côtés avec des évaluations cliniques de distinguer entre le vrai recouvrement et indemnisation11. Bien que, pour déterminer un ensemble de tâches pour inclusion dans les essais et résultats cinématiques et d’encourager une collaboration plus large entre chercheurs d’atteindre un consensus11demeure un défi. Le protocole actuel de capture de mouvement 3D ainsi que des études de validation publiée du présent protocole peut être une étape dans cette direction.

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Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgements

Merci à Bo Johnels, Nasser Hosseini, Roy Tranberg et Patrik Almström de l’aide avec le lancement de ce projet. Les données de recherche présentées dans le présent protocole ont été recueillies à l’hôpital universitaire Sahlgrenska.

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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