Kinematik analiz 3D hareket yakalama kişilerde içme görev ile ve üst ekstremite bozuklukları olmadan

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

Bu iletişim kuralı vuruşlu ve sağlıklı kontrol bireylere uygulanan üst ekstremite sensorimotor işlevini ve hareket performans değerlendirmek için objektif bir yöntem açıklanır. Standart test yordamı görev içme üç boyutlu hareket yakalama için kinematik analiz ve sonuç değişkenleri sağlanır.

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

Kinematik analiz bir üç boyutlu (3D) alanda üst ekstremite hareketlerinin objektif değerlendirmesi için güçlü bir yöntemdir. Bir opto-elektronik kamera sistemi ile üç boyutlu hareket yakalama kinematik hareket analizi için altın standart olarak kabul edilir ve giderek sonuç ölçü hareket performans ve kalite bir yaralanma veya hastalık sonra değerlendirmek için kullanılır üst ekstremite hareketleri içeren. Bu makalede, üst ekstremite bozukluğu olan kişilerde inme sonrası uygulanan görev içme kinematik analiz için standart bir protokol. İçme görev ulaşan, açgözlü ve bir fincan Kupası geri yerleştirerek ve el geri masanın kenarına doğru hareket bir içki almak için bir tablo kaldırma içerir. Oturma konumu bireyin vücut büyüklüğüne standartlaştırılmıştır ve görev içinde a konforlu kendi kendine öğreten hız gerçekleştirilir ve telafi edici hareketler değil sınırlıdır. Niyeti doğal ve ekolojik geçerlilik Protokolü'nün geliştirmek için bir gerçek durum yakın görev tutmaktır. 5-kamera hareket yakalama sistemi 3D koordinat pozisyonlar kol, gövde ve yüz anatomik yerlerinden yerleştirilmiş 9 retroreflective işaretleri toplamak için kullanılır. Bir basit tek işaret yerleşim klinik ayarları protokolünde fizibilite sağlamak için kullanılır. Özel yapım Matlab yazılım otomatik ve hızlı hareket veri analizlerini sağlar. Hareket zaman, hız, en yüksek hız, en yüksek hız ve pürüzsüzlük (hareket birim sayısı) ile birlikte kayma açısal kinematik omuz ve dirsek eklem hem de gövde hareketleri zaman zamansal kinematik hesaplanır. Orta ve hafif üst ekstremite bozukluğu olan bireyler için geçerli bir değerlendirme içme görevdir. Yapı, discriminative ve eşzamanlı geçerlilik yanıt (duyarlılık değiştirmek için) ile birlikte içki görevden alınan kinematik değişkenlerin kurduk.

Introduction

Kinematik analiz aracılığıyla uzay ve zaman, doğrusal ve açısal talebiyle, hızları ve ivmeler gibi vücut hareketleri açıklar. Opto-elektronik hareket yakalama sistemleri gönder pasif işaretleri yansımaları yakalamak için kızıl ötesi ışık sinyalleri vücuda yerleştirilen yüksek hızlı kameralar birden kullanın veya kızılötesi içeren etkin işaretleri üzerinden hareket veri iletimi yayan diyotlar. Bu sistemlerin kinematik veri1edinimi için 'altın standart' olarak kabul edilir. Bu sistemler yüksek doğruluk ve çeşitli görevleri ölçümleri esneklik için değerli. Kinematik önlemler hareket performans daha küçük değişiklikler yakalama etkili olduğu göstermiştir ve2,3ile geleneksel klinik tespit edilmemiş kalite ölçekler. O kinematik gerçek kurtarma (Restorasyon sakatlıkların hareket özellikleri) ve telafi edici (alternatif) hareket desenler kullanımı arasında ayrım için bir görev4başarı sırasında kullanılması gereken sürülmüştür, 5.

Üst ekstremite hareketlerini sayısal son nokta kinematik, genellikle bir el işaretleyiciden elde edilen ve eklem ve segmentleri açısal kinematik kullanarak (i.e., gövde). Son nokta kinematik açısal kinematik karakterize ederken hareket desenler zamansal ve mekansal ortak ve segment açıları açısından yörüngeleri, hız, zamansal hareketi stratejileri, hassasiyet, doğruluk ve pürüzsüzlük, hakkında bilgi sağlar, açısal hız ve interjoint koordinasyon. Son nokta kinematik, hareket zamanı, hız ve pürüzsüzlük açıkları ve hareket performans kontur6,7,8 ve açısal kinematik gösteri sonra gelişmeler olup yakalamak etkilidir, gibi eklem ve vücut parçaları hareketleri belirli bir görev için en iyi durumda. Kinematik bozukluğu olan kişiler üzerinden genellikle bireylerin bozuklukları8,9olmadan hareket performansı ile karşılaştırılır. Son nokta ve açısal kinematik bir şekilde bir hareket etkili hızıyla, pürüzsüzlük, gerçekleştirilen ve hassas iyi hareket kontrolü, koordinasyon ve etkili ve en uygun hareket modelleri kullanılmasını gerektirecektir correlated. Örneğin, yavaş yavaş genellikle de azalma gösterir pürüzsüzlük (hareket birim artan sayısı), hareket eden bir hasta inme ile maksimum hızı düşürebilir ve gövde Motor hacmi8arttı. Öte yandan, bitiş noktası kinematik, hareket hızı ve pürüzsüzlük gibi gelişmeler gövde telafi hareketi stratejileri değişikliklerden bağımsız olarak oluşur ve10donat. Kinematik analiz bir yaralanma veya hastalık, sırayla bireyselleştirilmiş etkili tedavi için en iyi motor kurtarma ulaşmak gerekli olan sonra görevi nasıl yapılır hakkında ek ve daha kesin bilgi sağlayabilir kurulmuştur 11. kinematik analiz giderek klinik çalışmalarda hareketleri üst ekstremite bozukluğu olan kişilerde inme8,9' dan sonra motor kurtarma7, değerlendirmek için tanımlamak için kullanılır 12,13 veya tedavi müdahaleler10,14etkinliğini belirlemek için.

Sık sık darbede okudu hareketi görevleri işaret ve ulaşan, gerçek günlük nesneler manipülasyon dahil fonksiyonel görevler kullanımı1artmasına rağmen. Kinematik ulaşma bağımlı yana seçtiğiniz bir grup nesneyi ve görev15amacı gibi deneysel sınırlamalar, hangi amaca hizmet edecek ve fonksiyonel görevleri sırasında hareketleri değerlendirmek önemlidir bireyin gerçek zorluklar günlük hayatta daha yakından yansıtılır.

Böylece, bu kağıt amacı, üst ekstremite bozukluğu olan bireyler için akut ve kronik dönemlerinde uygulanan görev, içme amaçlı ve işlevsel bir görev kinematik analiz için kullanılan basit bir standart protokol ayrıntılarıyla etmektir kalp krizi. Bu iletişim kuralı doğrulama orta ve hafif felç bozukluğu olan bireyler için sonuçları özetlenir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tüm yöntem tanımlamak burada Gothenburg, İsveç (318-04, 225 08) bölgesel etik Değerlendirme Komitesi tarafından onaylanmış çalışmalar parçası olmuştur.

1. hareket yakalama sistemi kurma

  1. 4 fotoğraf makinesi yaklaşık 1.5-3 metre yükseklikte ölçüm alanı 1,5-2,5 m ölçüm alanı karşı karşıya duvara monte. Bir kamera tavan hemen üzerinde ölçüm alanı (şekil 1) bağlama. Kamera sistemini başlatın.
  2. L Şekil kalibrasyon çerçeve tablo tablo kenarını doğrultusunda kısa eksen ve ileriye dönük uzun ekseni ile yerleştirin.
    Not: Koordinat sistemi ileri (anteriorly sagittal düzlemde) Yönetmen X-axes, y ekseni yanal (frontal düzlemde) Yönetmen ve yukarı doğru Yönetmen: z-ekseni (Superior, enine uçak dik) ile tanımlanır.
  3. 3 boyutlu izleme ve veri toplama yazılımı (parça Yöneticisi) açın, kalibrasyon yakalama seçerek başlayın | Kalibre, kalibrasyon süresini 30 s ve tıklayın Tamam.
  4. Sandalye ve masa tüm 5 kameralar gibi birçok yönleri, değnek mümkün16,17olarak yakalamak emin olmak için yukarıdaki değnek (75 × 75 × 65 cm) tüm ölçüm alanı boyunca her yöne hareket. Kalibrasyon sonra sonuçlar ekranda gösterir. Kalibrasyon kalanlar 0,5 mm aşağıda kabul.
  5. Top, oturup bir kolsuz giymiş olan bir tablo ve bilek dinlenme avucunun hizalanmış masanın kenarına chair´s geri, tarafsız adducted pozisyonda üst kol karşı onların geri ile bir yüksekliği ayarlanabilir sandalyede. Diz, kalça ve dirsek açıları yaklaşık 90 ° olduğundan emin olun.
  6. Retroreflective pasif işaretleri çift-yapışkan bant ile test edilmiş bir yandan iskelet yerlerinden18 yerleştirin (üçüncü metakarpofalangeal eklem), bilek (dirsek kemiği styloid işlemi), dirsek (lateral epicondyle), sağ ve sol omuz (orta bölüm in acromion), toraks (üst kısmı göğüs kemiği) ve alın (çentik kaşları arasında).
  7. İki işaretleri Kupası (üst ve alt kenar) yerleştirin.

2. içme görevi yordamlar için hareket yakalama

  1. Sert plastik bardak (7 cm çapında, yüksekliği 9,5 cm) ile 100 mL su tablo kenarından 30 cm vücudun orta çizgi içinde yer. Masada Kupası konumunu kasten doğal ve gerçek hayatta durum yakın görev performans tutmak için seçilir.
  2. Konu içme gerçekleştirmek için görev içinde a konforlu kendi kendine öğreten hız i) ulaşarak ve Kupası açgözlü, II) Kupası ağız doğru tablodan kaldırma, III) bir içki (bir yudum) alınmıştır, IV) yerleştirerek Kupası geri işaretli çizgi (30 cm sekmesinden arkasındaki masada sormak Le kenar) ve v) el ile başlangıç konumuna tablo kenarında dönen.
  3. Bu konuda yönergeleri anlar ve daha az etkilenen kol konforlu fincanla öne eğilerek olmadan ulaşabilirsiniz emin olun.
  4. Önceden her kayıt, başlangıç konumu (ilk pozisyon) doğru olduğundan emin olun konu hazır, yakalama el ile başlatın ve "artık başlayabilirsiniz." sözlü talimat vermek için sormak
  5. Konu görev tamamlandığında kaydı durdurmak el ile.
  6. Her deneme arasında kısa bir duraklama ile beş denemeler kaydetmek (yaklaşık 30 s), daha az etkilenen kol ile başlangıç.
  7. Veri toplama başarılı oldu mu kontrol (% 95-100 veri tanımlanan her işaretçi için).
    Not: İşaretçisi veri otomatik olarak transfer edilir gerçek zamanlı veri toplama yazılımı (parça Yöneticisi). Önceden tanımlanmış bir otomatik işaret kimlik (AIM) modeli veri işaretleyicilerini otomatik tanımlaması için kullanılır.
  8. Eksik veri algılandığında, İlave Denemeler sorunu tanımlayan ve en az 3 başarılı denemeler elde etmek için veri işaretleyicilerini tam görünürlük sağlamak için oturma veya marker konumları ayarlama sonra gerçekleştirin.
    Not: işaretleri düşmek veya onlar eksik verilerde sonuçlar açısı kameralardan tıkandı oluşabilecek olası sorunları vardır. Ancak, bu protokol için kullanılan kamera ve marker kurulum veri kaybı nedeniyle çok nadir durumlarda sadece boşluklar oluşturur. Toplamda, hareket yakalama oturumu tamamlamak için yaklaşık 10-15 dk sürer.

3. veri analizi

  1. Kaydedilen veri parça Yöneticisi'nden doğrudan Matlab dosya tıklayarak transfer | İhracat | Doğrudan Matlab içine.
  2. Matlab komut komut isteminde kullanın: (>> çalışma alanı) Matlab değişkenler kümesini görmek için.
    Not: talimatları ve analiz oluştururken kullanılacak veri içeren anahtar Matlab değişkenleri şunlardır:
    QTMmeasurements.Frames - yakalanan çerçeve sayısı
    QTMmeasurements.FrameRate - saniye başına (240) yakalanan çerçeve sayısı
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Count - etiket (10)
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Labels - Track Yöneticisi'nde tanımlanan etiketleri
    QTMmeasurements.Trajectories.Labeled.Data - 10 x 3 x kare sayısı kadar her kare ve her etiket için 3 koordinatları nereye kaydedilir, 3D bir dizi ölçüm verileri
  3. Matlab, filtre x, y, z değerleri (tereyağı) kullanarak ve (filtfilt) yönergeleri ile 6 Hz ikinci dereceden Butterworth, hem de ileri filtre ve yön veren bir sıfır fazlı bozulma ve ileri düzey filtre uygulama, ters.
    Not: örnek
    [b, bir] = tereyağı (2, 6/240/2); % Kesme frekans 6Hz ve ½ Örnekleme frekansı ile ilgili olarak
    xfiltered filtfilt = (b, a, QTMmeasurements.Trajectories.Labeled(1,1,:));
  4. MATLAB, x, y, z değerleri her çerçeve örnek ve her etiket için el ve ortak açıları teğet hız gibi kinematik değişkenleri hesaplamak için kullanılacak bir program oluşturun. Kinematik değişkenleri Tablo 2' de gösterilmiştir.
  5. MATLAB, örnekler dizisi 5 mantıksal aşamalar halinde kırmak için bir program oluşturmak: ulaşan, taşıma, içme, geri taşıma ve el ilk pozisyonu (Şekil 2) dönen iletmek. Başlangıç ve bitiş her aşaması tanımlarında ayrıntılı Tablo 1olarak gösterdi.
  6. MATLAB, (arsa) öğretim araziler pozisyonlar, hızları, eklem açı ve açı açı diyagramları oluşturmak için kullanın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bu makalede açıklanan protokol kontur ve sağlıklı kontrol2,6,8,19,20,21olan bireyler için uygulanmıştır. Toplamda, 111 kişi kontur ve 55 sağlıklı kontrol ile kinematik verilerden farklı çalışmalarda analiz edilmiştir. Orta (FMA-UE Puan edinildi 32-57) olarak tanımlanan veya hafif vuruş sonra üst ekstremite bozukluğu (FMA-UE Puan edinildi 58-66)8,22,23,24. Sağlıklı kontrol, hiçbir önemli farklılıklar dışında en yüksek hız baskın ve olmayan-baskın kol arasında bulundu ve bu nedenle sigara dominant kol karşılaştırma 2,8için seçildi. Veri çoğunluğu bir büyük boyuna kohort çalışması, üniversite 122 bireylerin kontura sahip seçili olmayan örnek içerir ve bu Değerlendirmeler 3 gün Post içerir Göteborg (SALGOT), kontur kol boyuna eğitim içinde toplanmıştır Kontur ve 10 gün, 4 hafta, 3, 6 ve 12 ay25takip.

Özet olarak, bizim sonuçlar çok sayıda hastalarda inme sonrası 3 gün akut hastaneler inme ünitesinde olduğu kadar erken test edildi beri protokol klinik ayarlarında uygun olduğunu gösteriyor. Fizibilite Ayrıca iki deneyimli fizyoterapistler kalibre ve hareket yakalama sistemi (hiçbir destek sistemi sağlayıcılarından veri 3 yıl boyunca gerekli daha büyük herhangi bir teknik sorun olmadan günlük bazda kullanmak başardı aslında tarafından kanıtlanmış oldu koleksiyon). Veri kalitesi iyi ve önceden programlanmış otomatik yordamlar analizleri için genel olarak uygulanan olabilir. Sadece birkaç kayıtları, aşamaları düzgün, sık sık ilave hareketleri başına/sonuna hareketi veya hareket hızı çok daha ağır bozukluğu olan hastalarda düşük nedeniyle algılanmadı. Bu gibi durumlarda, ilave denemeler genellikle çizilen veri bir el ile muayene sonra kullanılmıştır. Sınama iletişim kuralı testi test-tekrarlayın sağlıklı bireylerde iyi bir tutarlılık gösterdi ve açık ve doğru sonuçlar19sağladı.

Hareketleri içme görev ve tüm görev için her aşamasında daha yavaş (Tablo 3) kontur olan kişilerde, göreli zaman harcamak rağmen her aşama denetimleri21' e benzer. Benzer şekilde, teğet ve açısal hızları (Tablo 3) sağlıklı kontrollere göre inme ile insanlarda daha düşüktür. En yüksek hızı yaklaşık bir kontur zamanında ulaşan Toplam % 38 ve bir yavaşlama faz darbede uzun anlamına gelir % 46 denetimlerinde, meydana geldi. Bu kontur olan bireyler daha hareketi kontrol ulaşma ikinci yarısında tahrik geribildirim güvenmek gerekir gösterir.

Felç olan kişilerde hız profilleri parçalara ve birden çok tepeler, hangi hareket birimi (NMU) yüksek sayısında yansıtılır göster. NMU için ortalama değeri kontrollere göre kontura sahip bireylerde önemli ölçüde büyüktür. Felç olan bireyler Kupası daha fleksiyondayken dirsek (daha az dirsek uzantısı) ve telafi edici hareket desen İnmede yansıtır ise içme sağlıklı katılımcılara kıyasla daha Kaçırılan omuz ile ulaşmak. Cam kolu ulaşabilirsiniz yerleştirildi rağmen bireylerin darbesiyle yalın (gövde deplasman) ileri içme görev yaparken denetimlerde 3 cm kıyasla yaklaşık 8 cm. Omuz ve dirsek ulaşma konusunda ortak arasında azalmış interjoint düzenlemesi yalnızca bozukluğu (orta kontur) daha yüksek derecesi ile kontrollere göre bireylerde gözlendi. Kinematik ve tüm gruplar için etkisi boyutları büyüklüğü tam değerleri Tablo 3' te gösterilmektedir.

Yapı geçerliğini görev içme kinematik değişkenlerin analizi kontur iki önemli faktörler, son nokta kinematik ve kinematik açıklayan açısal hareket ile tarif edilebilir sonra hareketleri desenleri8gösterdi. Özet olarak, beş önlemler (hareket zaman, en yüksek hız, hareket birim sayısı, en yüksek açısal hız dirsek eklem ve gövde deplasman) kinematik veri8varyans % 86'sı açıkladı. Hareketi hangi üç kinematik değişkenleri eşzamanlı geçerlilik analizleri doğrultusunda bu sonuçlar çoğu zaman (MT), hareketin düzgünlüğü (NMU) ve gövde deplasman (TD), birlikte açıkladı klinik değerlendirme puanları toplam varyans % 67'si olarak değerlendirildi Eylem araştırma kolu ile Test20. Hafif ve orta kol bozukluğu sonra felç olan gruplar ve denetimler arasında discriminative geçerlilik kinematik çoğunluğu için iyiydi, ama en büyük etkisi boyutları kaydedildi pürüzsüzlük, toplam taşıma zaman, en yüksek açısal hızı dirsek (zemin) için ve gövde deplasman (Tablo 3)8. İçme sırasında omuz kaçırma da orta ve hafif vuruş grupları arasında discriminative. Buna ek olarak, aynı dört kinematik değişken: MT, NMU, zemin ve TD gösterdi kontur6sonra ilk 3 ay boyunca gerçek klinik iyileşme saptamada etkili olmak. Bu nedenle, bu dört kinematik değişkenler (MT, NMU, zemin, TD) inme sonrası, geçerli, güvenilir ve hassas değişiklikleri (duyarlı) üst ekstremite fonksiyonu ve etkinlik değerlendirmesi için söylenebilir.

Figure 1
Şekil 1: görev içmek için 5-kamera hareket yakalama sistem kurulumu. Her kamera, kızılötesi ışığı yanıp söner retro yansımalı işaretleri ulaşmak ve kameralar görüntü sensörü yüksek Uzaysal çözünürlük ve doğruluk gerçek zamanlı 2D bulunduğu işaretin ürerler. İki fotoğraf makinesi iki farklı açılardan aynı işaret görüntülerken işaretçiyi 3B koordinatları oluşturulur. Dört fotoğraf makinesi hafifçe aşağı doğru bakan yaklaşık 2 m mesafede test alanı çevresinde duvarlara monte edilir ve ölçüm alanı üzerindeki tavandan bakan bir kamera monte. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2: temsilcisi hız profilleri sağlıklı kontrol (A) ve ile bir birey için ılımlı felç bozukluğu (B). İçme görev aşamaları gösterilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Evre adı Başlat Tarafından tespit Bitiş Tarafından tespit
Ulaşma
(açgözlü içerir)
El hareketi başlar El işaretçisi hızı (en yüksek hız geriye doğru arama) en yüksek hızı % 2'si aşıyor; Bu değeri 20 mm/s yüksekse başlangıç hızı daha az olmadığı bir noktaya geri veya 20 mm/s eşittir izlenir Cam ile ağız doğru taşımak el başlar 15 mm/s hız camın aşıyor
İleri taşıma
ağız (cam)
Cam ile ağız doğru taşımak el başlar 15 mm/s hız camın aşıyor İçmeye başlar İçme sırasında % 15 kararlı duruma * yüz ve cam işaret arasındaki mesafe kadar
İçme İçmeye başlar İçme sırasında kararlı duruma % 15 altında yüz ve cam işaret arasındaki mesafe kadar Biter içme Yüz ve cam işaret arasındaki mesafe kararlı duruma % 15 içme sırasında aşıyor
Taşıma geri (cam tabloya, sürümü kavramak, içerir) El cam tabloya geri koymak hareket başlar Yüz ve cam işaret arasındaki mesafe kararlı duruma % 15 içme sırasında aşıyor El cam bültenleri ve başlangıç konumuna geri taşımak başlar 10 mm/s altına cam hız
Döndürme
(başlangıç konumuna geri ver)
El cam bültenleri ve başlangıç konumuna geri taşımak başlar 10 mm/s altına cam hız El ilk pozisyonda dinleniyor El işaretçisi hızı en yüksek hız için %2 döndürdü
* Kararlı duruma içme aşamasında 100 kare yüz ve cam işaret arasındaki en kısa mesafe etrafında bir ortalama değeri gösterir

Tablo 1: Başlangıç ve bitiş içme görev her aşamasının aşama tanımlarını.

Değişken Belirtimi
Son nokta kinematik El işaretleyiciden hesaplanan
Hareket zaman, s Her aşama için ve tüm görev için toplam taşıma süresi olarak hesaplanır; tanımları olarak başlatılması ve durdurulması için tablo 1'de sağlanan
Tepe teğet hız, mm/s Faz, ulaşan birleştirir için kol ve gövde hareketi hesaplanan
Saat için en yüksek el hız, s % Mutlak ve göreli değerleri ulaşma, characteraizes hareketi strateji (hızlanma ve yavaşlama süresi)
Zaman ilk hız tepe, s % Ulaşma, mutlak ve göreli değerleri characteraizes ilk hareketi çaba
Hareket birim, n Ulaşmak için ileri taşıma, hesaplanan taşıma ve geri dönen aşama geri. Bir hareket birimi yerel en az ve 20 mm/s genlik sınırını aşıyor sonraki en yüksek hız değeri arasındaki fark olarak tanımlanır ve iki izleyen tepeler arasındaki süreyi en az 150 Bayan görev içmek için en düşük değer 4'tür olması gerekiyor , en az bir birimi başına hareket aşama. Bu tepeleri tekrarlayan hızlanma ve yavaşlama ulaşan sırasında yansıtacak ve hareket pürüzsüzlük ve verimliliği karşılık gelir.
Açısal kinematik, derece Omuz ve dirsek eklem için hesaplanan
Dirsek uzantısı En az dirsek ve bilek işaretleri ve dirsek ve omuz işaretleri katılmadan vektörleri arasındaki açı tarafından belirlenen ulaşan aşamasında tespit dirsek fleksiyon açısı
Omuz kaçırma Maksimum açı ulaşan ve faz, sırasıyla içme sırasında tespit frontal düzlemde; omuz ve dirsek işaretleri katılmadan vektörel çizimler ve dikey vektör arasındaki açı kalça doğru omuz marker üzerinden tarafından belirlenen
Omuz fleksiyon Maksimum açı ulaşan ve alkol, sırasıyla sırasında tespit sagittal düzlemde; omuz ve dirsek işaretleri katılmadan vektörel çizimler ve dikey vektör arasındaki açı kalça doğru omuz marker üzerinden tarafından belirlenen
En yüksek açısal hızı dirsek eklem, derece/s En yüksek hız ulaşan aşamasında tespit dirsek uzantısı
İnterjoint koordinasyon, r Zamansal çapraz korelasyon ulaşan aşamasında omuz fleksiyon ve dirsek uzantısı arasında sıfır zaman lag. Bir Pearson korelasyon katsayısı daha yakın 1 daha güçlü korelasyon gösterir ve ortak hareket iki eklem sıkı eşleşen gösterir.
Gövde Motor hacmi, mm Toraks işaretçiyi ilk konumdan maksimum deplasman tüm içme görev sırasında

Tablo 2: Çalışmalarda kullanılan kinematik değişkenlerin tanımları sonuçları'nda temsil sundu.

Kinematik değişkenleri, yani (SD) Sağlıklı Kontur Etkisi boyutu (sağlıklı vs vuruş) Hafif
Kontur
Etkisi boyutu
(sağlıklı vs hafif vuruş)
Orta kontur Etkisi boyutu
(hafif vuruş vs orta vuruş)
Son nokta kinematik
Toplam taşıma zamanı, s 6,49 (0.83) 11,4 (3,1) 0.54* 9,30 (1,68) 0.46* 13,3 (2,9) 0.44*
Numara taşıma birimleri, (pürüzsüzlük), n 2.3 (0,3) 8.4 (4,2) 0.54* 5.4 (2,1) 0.42* 11.1 (3,6) 0.50*
En yüksek hız ulaşmak, mm/s 616 (93,8) 431 (82,7) 0.54* 471 (87,7) 0.37* 395 (62.0) 0.22*
En yüksek açısal hız dirsek ulaşmak, ° /s 121.8 (25,3) 64,9 (20,5) 0.62* 78.0 (19,3) 0.57* 53.3 (13,6) 0.38*
Zaman ulaşmak, en yüksek hız için % 46.0 (6,9) 38.4 (8,6) 0.20* 39.5 (8,7) 0.15* 37.5 (8,8) 0,01
Zaman ilk zirveye ulaşmak, % 42.5 (6,9) 27,1 (12,2) 0.39* 33.0 (9,9) 0.25* 21,8 (11,9) 0.22*
Açısal eklem kinematik
Reach-kavramak, derecesi dirsek uzantısı 53.5 (7,8) 64.1 (11,5) 0.24* 60.5 (10,4) 0,13 67.2 (11,9) 0,09
İçme, derecesi içinde omuz kaçırma 30.1 (10,1) 47.6 (14,9) 0.33* 37.2 (5,3) 0,07 57.1 (14,5) 0.47*
Gövde Motor hacmi, mm 26,7 (16,8) 77.2 (48.6) 0.34* 50,1 (22,9) 0.26* 101.7 (53.4) 0.30*
İnterjoint koordinasyon, 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; ETA kare gibi η2 etkisi boyutu istatistiklerinin hesaplanır

Tablo 3: inme, orta ve hafif üst ekstremite bozukluğu ile birlikte sağlıklı kontrol alt gruplar için olan bireyler için kinematik değişkenleri. Etkisi boyutları 0,4 (çok büyük etkisi) yukarıda gruplar arasında ayrımcılık için kalın olarak görüntülenir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokolü başarılı bir şekilde hareket performans ve kalite orta ve hafif üst ekstremite sensorimotor bozukluğu olan kişilerde kalp krizi her aşamasında ölçmek için kullanılabilir. Bu protokol fizibilite bir klinik kontur 3 gün sonrası gibi erken ortamda kanıtladı ve sistem belirli teknik nitelikleri olmadan eğitimli sağlık profesyonel tarafından kullanılabileceğini gösterdi. Ancak, teknik uzmanlık oluşturmak ve veri analizi için bir program geliştirmek için gereklidir. Bu açıdan, yürüyüş analizi, hangi hazır analiz programları genellikle doğrudan üreticileri tarafından sağlanan üst ekstremite hareket yakalama farklıdır. Günlük yaşamda, kollar ve eller manipülasyon ve çeşitli boyutlarını, konumlarını ve affordances farklı nesne ile etkileşim içeren birçok farklı görevi kullanılabilir. Bu her set-up eşsiz kılıyor. Kinematik son derece görev özgü olduğundan daha fazla, farklı hedefleri ve kısıtlamaları görevin de kinematik sonucu etkiler. Gelecekte, daha fazla çabaları gibi temel görevleri, kinematik analizi için standart bir protokol oluşturmak için yapılması gereken içme, yemek, ağız ve sonuçları arasında daha iyi bir karşılaştırmasını sağlayacak bimanüel nesnesi işleme el alarak Farklı çalışmalar.

Hangi segmentations ve boşluklar sorun gözlendi, bir 3-kamera yakalama sistemi ile bizim erken deneyimlerine dayanarak bu kameralar için farklı pozisyonlar (ve bir ölçüm alanı üzerindeki) sağlayan bir 5-kamera sistemi için en iyi yöntemdir önerilir üst ekstremite analizi. Klinik olarak uygulanabilir bir ölçüm için set-up, işaretleri ve Basitleştirilmiş analiz, sınırlı sayıda ile basit bir tuzak bu protokol için açıklandığı gibi savundu. Ne zaman hareket performans ve kalite hastaların kurtarma, izleyin amaçlamaktadır değerlendirme yapmak tahmin gelecekteki sonuçlar, en uygun tedavi seçenekleri seçin veya müdahalelerin, tedavi ve rehabilitasyon basit, kullanımı kolay etkinliğini değerlendirmek yöntem yeterli olacaktır. Öte yandan, küme tabanlı işaretçileri kullanarak daha kapsamlı bir biyomekanik analiz daha ayrıntılı modelleme için özellikle ne zaman Aksiyel eklem rotasyonu ve omuz karmaşık ilgi vardır gerekli olacaktır.

Klinik kullanımı artan kinematik analiz Nöroloji ve inme rehabilitasyonu alanında çok sayıda araştırma tarafından savundu. Objektif ve geçerli doğal faaliyetleri ve görevleri sırasında motor ile değerlendirilmesi için araştırmacılar ve klinisyenler arasında yüksek ilgi yöntemlerdir. Son bir fikir birliği kağıt doğru kurtarma ve tazminat11arasında ayırt etmek için klinik Değerlendirmeler ile gelecek kontur çalışmalarda kinematik önlemler ekleme önerir. Zorluklar olsa, kinematik sonuçları ve görevleri denemeler eklenmesi için çekirdek kümesini belirlemek için ve fikir birliği11ulaşmak için müfettişler arasında daha geniş işbirliği teşvik etmek kalır. Geçerli 3D hareket yakalama protokolü ile birlikte yayımlanan doğrulama çalışmaları bu protokol üzerinde bu yönde bir adım olabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgements

Bu proje başlatılması ile yardım için özel Bo Johnels, Nasır Hüseyni, Roy Tranberg ve Patrik Almström teşekkürler. Bu protokol için sunulan araştırma veri Sahlgrenska üniversite hastanesinde toplanmıştır.

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