A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers

Catherine E. Lang; Kimberly J. Waddell; Joseph W. Klaesner; Marghuretta D. Bland

doi:10.3791/55673

JoVE Journal > Medicine

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

医学

שיטה לכימות ביצוע גפיים עליונים ב Daily Life בעזרת מדי תאוצה

Published: April 21, 2017

doi:

10.3791/55673

Catherine E. Lang^1,2,3, Kimberly J. Waddell¹, Joseph W. Klaesner^1,4,5, Marghuretta D. Bland^1,2,3

¹Program in Physical Therapy,Washington University School of Medicine, ²Program in Occupational Therapy,Washington University School of Medicine, ³Department of Neurology,Washington University School of Medicine, ⁴Mallinckrodt Institute of Radiology,Washington University School of Medicine, ⁵Department of Biomedical Engineering,Washington University

Summary

פרוטוקול זה מתאר שיטה לכמת ביצועי גפה עליונים בחיי היומיום באמצעות תאוצת שחוקי כף יד.

Abstract

סיבה עיקרית להפניה לשירותי שיקום לאחר שבץ ותנאי נוירולוגיות אחרים היא לשפר את היכולת של האדם לתפקד בחיי היומיום. זה הפך חשוב למדוד פעילות של האדם בחיי היום יום, ולא רק למדוד את יכולתם פעילות בסביבה מובנית של מרפאה או מעבדה. חיישן לביש שעכשיו מאפשר מדידה של תנועה יומית הוא התאוצה. מדי תאוצה הם מכשירים זמינים מסחרי דומי שעוני יד גדולים שאפשר ללבוש לאורך כל היום. נתוני תאוצה אפשר לכמת עד כמה הגפיים עוסקים בביצוע פעולות בבתים של אנשים וקהילות. דו"ח זה מתאר מתודולוגיה לאיסוף נתוני accelerometry ולהפוך אותו למידע קליני רלוונטי. ראשית, הנתונים נאספים על ידי בעל המשתתף ללבוש שתי תאוצה (אחד בכל מפרק) עבור 24 ח או יותר. נתוני accelerometry הורדו אז ומעובד לייצר ארבעה בידולמשתנים t המתארים היבטים מרכזיים של פעילות הגפה העליונה בחיי היומיום: שעות של שימוש, יחס השימוש, יחס הגודל, ואת הגודל הבילטרליים. חלקות צפיפות ניתן לבנות חזותי מייצגות את הנתונים מהתקופה לובשת 24 h. משתנה ועלילות הצפיפות כתוצאה שלהם עולות בקנה אחד מאוד נוירולוגית-שלמים, מבוגרי שוכני קהילה. עקביות מרשימה זו הופכת אותם לכולים שימושיים לקביעה אם ביצועים יומיים גפה עליונות שונים מן הרגיל. מתודולוגיה זו מתאימה מחקרים חוקרים תפקוד והתערבויות גפה עליונים נועדו לשפר את ביצועי גפה עליונים בחיי היומיום אצל אנשים שעברו שבץ או אוכלוסיות חולות אחרות. בגלל הפשטות היחסית שלה, זה לא יכול להיות ארוך לפני שהוא משולב גם בפרקטיקה הקלינית neurorehabilitation.

Introduction

במהלך שני העשורים האחרונים, חלה התפוצצות של עניין חיישני לבישים למדוד תנועה. חיישן לביש כי יצר עניין רב בתחום neurorehabilitation הוא התאוצה. מדי תאוצת ^{^1,} ^{^2,} ^3, כפי שהשם מרמז, למדוד תאוצות ביחידות הכבידו (1 גר '= 9.8 מ' / s ²⁾ או ביחידות שרירותיות שנקראות ספירת פעילות (ספירת פעילות 1 = ערך הכבידה מצוין-יצרן). מואצות, כמו תנועה אנושית, בדרך כלל נמדדות והקליטו בשלושה ממדים, מתאימים הצירים השונים של המכשיר. המכשירים זמינים מסחרי ומזכירים שעוני יד גדולים; הם יכולים להיות משוחקים במהלך פעילויות יומיומיות עם הפרעה מזערית. בשל העלות הסבירה זמינותם שלהם, שימוש תאוצה (accelerometry כינה) מתבצע משולבי neurorehabilמחקר itation.

שווי accelerometry לתחום neurorehabilitation הוא שהוא מציע מדד שאינו פולשני, משוחד, כמותי של פעילות מוטורית בגפיים העליונים מחוץ למרפאת או מעבדה. ³ כיעד מרכזי של שירותי שיקום לאנשים עם שבץ ותנאי נוירולוגיות אחרים הוא לשפר את היכולת של האדם לתפקד בחיי היומיום, ולא רק במרפאת או במעבדה. הסיווג הבינלאומי של ארגון הבריאות העולמי של פונקציה מבדיל בין יכולת הפעילות, כפי שנמדד בסביבה מובנית עם בדיקות קליניות, והביצועים של הפעילות, כפי שנמדד בסביבה לא מובנה. ⁴ Accelerometry מאפשרת מדידה של ביצועי הגפה העליונה בסביבה לא מובנה, כלומר מה שמישהו עושה בפועל כאשר הם אינם נמצאים במרפאה או במעבדה, לא רק מה שהם יכולים לעשות. התאגדות של accelerometry לתוך שבץ רחהמחקר bilitation עכשיו הוא מאתגר את ההנחה הארוכה קבע כי שיפורים פונקציונליים בסביבה קלינית מובנהית לתרגם שיפורים בביצועים בחיים לא מובנים, יומיים. ^5, ^{^6,} ^{^7,} ⁸

הקבוצה ⁹ ^שלנו, ^{^10,} ^{^11,} ^{^12,} ^{^13,} ¹⁴ ועוד ^{^7,} ^{^15,} ^{^16,} ^{^17,} ^{^18,} ^{^19,} ^{^20,} ^{^21,} ^{^22,} ^{^23,} יש ²⁴ בeen ביליתי הרבה זמן ומאמץ בפיתוח accelerometry המתודולוגיה לשימוש במחקר קליני בפועל. Accelerometry הפך מבוסס היטב ככלי תקף ואמין למדידת שבץ פוסט ביצועי גפה עליון. ^{^1,} ^{^2,} ^{^15,} ^{^16,} ^{^17,} ²⁵ האתגר האחרון כבר הפיכת נתוני תאוצת הגלם למידע משמעותי קליני (ראה התייחסות ³ עבור סיכום של תהליך הפיתוח הזה). המתודולוגיה המתוארת כאן יכולה לשמש לביצוע גפה עליון היכר בחיי היומיום בקרב משתתפים בריאים ^{^10,} ¹² מזה של משתתפים שסבלו משבץ ^{^6,} ^{^9,} ¹¹ </sעד> או יש הפרעות אחרות. משתנה נגזר מתודולוגיה זו הוא מגיב לשינוי ולכמת שיפורים לאורך זמן. ¹⁴ המתודולוגיה התאוצה מתאים מחקרים חוקרים תפקוד והתערבויות גפה עליונים נועדו לשפר את ביצועי גפה עליונים בחיי היומיום אצל אנשים שעברו שבץ או אוכלוסיות נוירולוגיות אחרות. בגלל הפשטות היחסית שלה, זה לא יכול להיות ארוך לפני שהוא משולב גם בפרקטיקה הקלינית neurorehabilitation.

Protocol

פרוטוקול זה אושר על ידי מחקר האדם הגנת Office אוניברסיטת וושינגטון. הערה: הוראות נכתבו ספציפית תאוצה זמינה מסחרית והתוכנות הנלוות שלהם עבור איסוף נתונים (ראה טבלה של חומרים). 1. הכנת התאוצה כדי לאסוף נתונים תחבר את שני תאוצה למחשב (באמצעות תחנת העגינה) כדי להטעין את המצברים שלהם; זה יבטיח הקלטה בזמן לבישת כולו. עם התאוצה מחוברת למחשב, לפתוח את התוכנה המתאימה כדי לאתחל אותם. בתוך התוכנה, בחר "אתחול" כדי לסנכרן את השעונים תאוצה זה לזה על המחשב המקומי, וכן להגדיר את הפרמטרים איסוף הנתונים כדלקמן. זן (או לבחור מתוך לוח השנה ושעון) ותאריכי ההתחלה וסיום ומועדים. בחר תחילת איסוף נתונים על פי החלטתו של ACCelerometers יוצב על המשתתף ו לקבוע שעת סיום לפחות כעבור 24 שעות. הערה: יום אחד לובש תקופה מספקת ייצוג טוב של פעילות יומית במבוגרים שאינם מועסקים. 12 תקופות לשחוק עוד עשויות להיות מתאימות יותר למבוגרים או לילדים עם משתנה לוחות זמנים יומיים. 3, 18, 26 בחר '30 Hz" מתוך התפריט הנפתח עבור 'קצב דגימה'. עזוב "אפשרויות LED" ואת "אפשרויות אלחוטיות" מסומנות. כדי להאריך את חיי הסוללה, לאפשר "מצב שינה איידל". כדי להשלים את תהליך האתחול, בחר "זן מידע נושא". זן נושא מידע ספציפי עבור המיקום של התאוצה (פרק כף היד) וצד הגוף ( "ימין" או "שמאל"). בחר כדי ולמלא פרטים ספציפיים נושא אחר כמו דסיאָדוֹם; כניסה תהיה לצורך זיהוי בלבד ולא תשפיע הנתונים ניתוחיים המתואר כאן. כאשר מוכן, בחר "אתחול התקנים" כדי להשלים את התהליך. לאחר אתחול כבר מאושר, מדי תאוצה ניתן לנתק בבטחה מהמחשב. 2. מיקום וללבוש של התאוצה כדי לאסוף נתונים המשתתפים מניח תאוצה אחת על כל יד של המשתתף. הערה: התאוצה צריכה להתאים מלבב, אבל לא חזק מדי על פרק כף היד, כמו שעון יד גדול. מגוון של להקות יכולים לשמש תלוי בגודל, העדפה, ואת רמת הנוחות של המשתתף. הדרך את המשתתף כדלקמן, ולענות על כל שאלה המשתתף שאולי יש לך על התקופה והפעילות לובשת במהלך הזמן הזה. שאל משתתף לעשות פעילויות הרגילות שלהם לאורך כל היום; התאוצה עלולה להרגיש מוזרה בהתחלה אבלאחד בקרוב מתרגל אליהם. להורות להם כי מדי התאוצה היא עמידות למים והוא יכול להיות משוחק בזמן המקלחת או עושים את הכלים. להורות להם לא ללבוש את מדי תאוצה במהלך תקופות ממושכות של השחייה. שאל אותם כדי לשמור על התאוצה על במהלך תנומות במהלך הלילה. הערה: התאוצה מסומנת לזהות חיישני השמאל וימין. אם תאוצה צורך להסירו במהלך תקופת לובש, התוויות לסייע בזיהוי בצד הנכון כאשר שב והרכיב אותם. הורה למשתמשים לרשום על היומן לובש כשהם הורדו ומחזירי תאוצה שוב את השדה שחוקות בלילה בגלל, כאשר אנו מאפשרים לאנשים לקחת אותם, הם לעתים קרובות אינם מחזירים, או להחזיר על גפי היפך. שלח הביתה משתתף עם עידוד לעסוק בפעילויות יומיומיות רגילות והוראות לגבי מתי לקחת שתי התאוצה off, וכיצד להביא או לשלוח בחזרה את התאוצה wearing להתחבר. 3. להוריד את הנתונים עבור בדיקה חזותית כאשר התאוצה הוחזרה לאחר תקופת לבישת 24 h או יותר, לחבר את התאוצה למחשב כדי להוריד את הנתונים שנרשמו. בחר "הורד" בתוך התוכנה המתאימה ולאחר מכן לבחור מיקום לאחסון נתונים במחשב באמצעות הלחצן "שנת המיקום". בחר באפשרות "צור קובץ AGD". עבור קבצים קלים להציג, לבחור '10 s'מן 'בתיבה הנפתחת' אפוק. להשתמש בקבצים אלה בשלב 3.3. בחר "הורד כל ההתקנים". ראייה לבדוק את הנתונים כדי לאשר את התאוצה נלבשה עבור פרק הזמן המתוכנן ו / או כי הנתונים מתאימים ביומן לובש. מהתפריט העליון, לחץ על "קובץ | פתיחת קובץ AGD" ולאחר מכן בחר את הקבצים כדי לפתוח. תסתכל על '; גרפים יומיים כדי לראות את הנתונים שנאספו. אשר פעילות שהתרחשה בשעות הערות טיפוסיות שאין תקופות ממושכות של חוסר פעילות, למעט בשעות הלילה. הגרפים וניתן לשנותם כדי להתמקד על במרווחים קטנים של זמן ובדקו אם ירצו בכך. 4. להוריד את הנתונים עבור עיבוד חזור על תהליך ההורדה (שלב 3.2) אבל הפעם לבחור "1 של" מהתיבה הנפתחת "אפוק". בן רצון זה את הנתונים לתוך תקופות של 1, 10, 11, 12 ו ליצור קבצים אשר ישמשו לביצוע חישובים. הערה: תאוצה ותוכנות משמש כאן (ראו טבלה של חומרים) להשתמש בתוכנה קניינית כדי לסנן החוצה בתדירות גבוהה, פעילות לא אנושית (תאוצות למשל מלהיות נסיעה במכונית). סינון ייתכן שיהיה צורך לעשות עם תוכנה אישית בכתב אם באמצעותהתקנים ותוכנות שונים. Custom בכתב תוכנה יכולה לשמש גם כדי לזהות ולהסיר רעד בגפיים עליון, כמו אדם עם מחלת פרקינסון. מקבצי ים 1 ששמרת בשלב 4.1, לחשב סדרה עתית גודל וקטור של נתונים 3-ממדי כמו השורש הריבועי של (x 2 + y 2 + z 2) מנתונים מכל תאוצה. סדרת הפעם לאחר מכן ניתן להשתמש כדי לחשב מספר משתנה לכמת פעילות גפה עליונה במהלך חיי היומיום. הערה: הנחיות העיבוד להניח תקופה לובשת אחת ביום. אם תקופת לובש ארוך, שניתן לעבד את הנתונים בגושים נפרדים ביומו, או כסדרה זמן אחת עם משתנים מחושב יתואם ע"י לפי אורך תקופת לובש בעת הצורך. 5. משתנים ייצוגים גראפיים נוצרו מנתוני Accelerometry הערה: תנועות גפיים עליונות הקשורים הליכה כלולה בנתונים נתחו. יש עבודות קודמות נקבע כי ההליכה אינה משפיעה על משתנית יחס תאוצה. 15 למרות הכללת הליכה אינה משנה את המשתנים הלא יחס למבוגרים נוירולוגית-שלם, 27 יתכן כי הכללת הליכה עלולה לגרום להערכת-היתר קטן של משתנים שאינם יחס למשתתפים עם שבץ. חישוב שעות של שימוש של כל איבר מסיכום כל השניות בתקופת ההקלטה כאשר ספירת הפעילות הייתה אפס עישון, ולאחר מכן מרת שעות. 12, 17 הערה: חישוב זה מניב ערך אחד לכל איבר. חשב את יחס השימוש (המכונה גם יחס פעילות) על ידי חלוקת שעות של שימוש של הגפה הלא דומיננטית (או איבר מושפע) בסך כל שעות השימוש של איבר דומיננטי (או הלא-מושפעים). הערה: יחס השימוש מכמת את משך הזמן הכולל של הפעילות של איבר אחד ביחס לשני.EF "> 12, 15 חישוב זה נותן ערך בודד, בדרך כלל בין 0 ל- 1. ערך של 1 מציין שני הגפיים משמשים משכים שווים לכל אורך תקופת הלובש. ערך של אפס משמעו כי האיבר הלא דומיננטי או פגוע לא היה בשימוש בכלל. חשב את יחס הגודל כדלקמן. עבור כל שנייה של נתונים בסדרת הזמן, לחשב את הלוג הטבעי של גודל הווקטור של הגפה הלא הדומיננטית (או איבר מושפע) מחולק גודל הווקטור של הגפה הדומיננטית (או הלא-פגועה). חלף ערכי גדול מ 7 ופחות מ -7, עם 7 ו -7, בהתאמה, כדי לקטלג תנועת איבר בודדת. 11 הערה: יחס הגודל מכמת את התרומה של כל איבר לפעילות יומית על בסיס שני אחרות שני. 10, 11 זה דומה מבחינה מושגית היחס לשימוש, אבל לוקח בחשבון את intensity של התנועה (גודל התאוצה) של כל איבר במהלך כל שנייה. חישוב זה מניב סדרה עתית של ערכים, שבו ערכים של אפס מצביעים היו שניהם הגפיים בעוצמות התנועה שווים במהלך רגע בזמן. ערכים חיוביים מצביעים עוצמת תנועה גדולה יותר מן הלא דומיננטי (או פגוע) איבר וערכים שליליים מצביעים עוצמת תנועה גדולה יותר מן האיבר הדומיננטי (או מעושה). חשב את גודל הבילטרליים כסכום של גודל וקטור משני הגפיים. הערה: גודל הבילטרליים מכמת את עוצמת התנועה בשני גפיים העליונים על בסיס שני אחרות שני. 10, 11 חישוב זה מניב סדרה עתית של ערכים, כאשר הערך מציין את עוצמת התנועה, כאשר ערכים גבוהים מציינים בעוצמות גבוהות. Construct חלקות צפיפות לייצג את נתוני accelerometry גרפי משני הגפיים 11 כמו folלשפל. מגרש אחד שני של נתונים כמו היסטוגרמה של שני משתנית עם התדירות המיוצגת בצבע. הגדר את סולם צבעים כך שצבעים בהירים יותר (בלוז) ומעידים תכופים פחות וצבעים חמים (צהובים דרך אדום) ומעידים תכופים יותר. שרטט את יחס גודל, המציין את האיבר אחד התרומה לעומת אחרים, על ציר ה- x. מגרש את עוצמת הבילטרליים, המציין את עוצמת התנועה, על ציר ה- y. תרשים של ערכי איבר בודד כמו ברים נפרדים בסרגל השמאלי (-7), המציין פעילות רק האיבר הדומיננטי (או מעושה), ובצד ימין רחוק (7), פעילות המציין רק את הלא דומיננטית (או מושפע גפיים). הערה: החלקות לספק קשר עבור מדענים, רופאים, ומשתתפים לפרש שני משתנים יחד, יחס בסדר הגודל ועוצמת הבילטרליים. אפשרות ליצירת חלקות צפיפות באמצעות נתוני accelerometry זמינים כאן. 44 </ Sup>

Representative Results

מנתוני רפרנט מדגם של שוכני קהילה, מבוגרים-שלמים נוירולוגית יכולים לשמש כדי לפרש את הנתונים מן המשתתפים עם שבץ או תנאים אחרים המשפיעים על ביצועי גפה עליונים. 10, 11, 12 טבלה 1 מציגה סיכום נתונים סטטיסטיים עבור שעות של שימוש ויחס השימוש ממדגם רפרנט בריא. בסך הכל, רוב האנשים פעילים בידות הדומיננטיות הלא דומיננטיות שלהם על אותה הכמות של זמן במהלך היום. הממוצע הוא קרוב 9 h, אבל יש מגוון רחב, לכיד יותר פעילים ופחות אנשים פעילים. יחס השימוש הממוצע הוא רק תחת 1.0 ויש לו סטיית תקן קטנה. לכן, לא משנה עד כמה פעיל הוא אחד, הגפיים הדומיננטיים הלא דומיננטיים משמשים במח"מ דומה לאורך כל היום. בהמשך, גיל אינו משפיע מדדי ביצוע גפה עליונים בנוכחות בריאות טובה.= נערו "Xref"> 12 ערכים מחושבים באופן משמעותי מחוץ ערכי רפרנט אלה (± 3-4 SDS) צריכים להיות בדקו בקפידה כדי להבטיח כי הם אמיתיים, כפי שהוצעו על ידי Uswatte ועמיתיו. 16 מְמוּצָע סטיית תקן מִינִימוּם מַקסִימוּם שעות של שימוש איבר דומיננטי 9.1 1.9 4.4 14.2 שעות של שימוש איבר הלא דומיננטי 8.6 2 4.1 15.5 יחס השתמש 0.95 0.06 0.79 1.1 טבלה: סיכום Accelerometry סטטיסטיקות מ Neurologically-שלם, קהילת מגורים מבוגרות. ערכים הם מן הרפרנט המדגם של 74 מבוגרי מגורים בקהילה (גיל ממוצע 54 ± 11, 53% נשים, 84% תקין יד דומיננטית), מהתייחסות 12. מגרשי הצפיפות לאפשר אחד להעיף מבט מקרוב על הנתונים. איור 1 הוא חלקת צפיפות נציג מבוגר בריא, עם נתונים שנאספו ומעובד כמתואר לעיל. מגרשים כאלה מספקים מידע חשוב על ביצועי גפה עליונים בחיי היומיום. ישנן שלוש תכונות עיקריות של העלילה הזאת כי הם עקביים ומתמשכים על פני מבוגרים בכל הגילאים. 3, 11 ראשית, התמונה היא סימטרית. הדבר מעיד כי הגפיים העליונים פעילים יחד לאורך כל היום, עם הגפיים הדומיננטיים הלא דומיננטיים בה באופן דומה. הדמיון של תנועה לא יכול להציג להיות מופע ספציפי בזמן, עם כל לוקח איברg מצידה מוביל או מפגר במהלך פעילויות שונות, אך ניתן לראות במהלך היום. אפילו הסורגים משני הצדים ב -7 ו 7 (מציין דומיננטי אך ורק ופעילות הלא דומיננטית אך ורק) דומים בצבע. הסימטריה מנוגדת לתפיסות נפוצות אודות דומיננטיות יד. שנית, העלילה היא בצורת עץ עם חלק תחתון רחב וקצוות מעוגלים. ה "המכון" או קצוות מעוגלים של החלק התחתון מייצג הפעילות שבו איבר אחד לא זז ואילו השני הוא עדיין יחסית. דוגמה לכך תהיה הצבת עצמים במיכל ביד אחת תוך כדי לחיצה על מיכל עם אחרים. 10 סימטרית הקצוות המעוגלים מציינת כי שני הידות פעילות לבצע וכדי לייצב דומה במהלך היום. השיא העליון מייצג את פחות תכופים, פעילויות בעצימות גבוהה, כגון הצבת עצמים גדולים על מדף גבוה עם שתי הידיים. 10 ושלישית, יש תחושת חמימות במרכז. הדבר מעיד כי תנועות גפיים העליונות השכיחות ביותר הן בעצימות נמוכות עם תרומות כ שווות משני הגפיים. דוגמאות לכך יהיה להקליד או חיתוך עם סכין ומזלג. 10 איור 1: דוגמה מייצגת מתוך למבוגרים נוירולוגית-שלם. עלילת צפיפות מציג 24 שעות של שימוש גפה עליון בחיי היומיום, נרשם על בסיס שני אחרות שני. ציר ה- X (יחס גודל) מציין את תרומתו של כל איבר לפעילות. ציר y (גודל הבילטרליים) מציין את עוצמת התנועה. הצבע מייצג תדר, עם סרגל צבע הגדול בצד ימין של הדמות, שם צבעים בהירים מצביעים תדרים גדולים יותר. הברים הקטנים בבית -7 ו 7 מייצגי פעילות דומיננטית חד צדדית ובלתי-דומיננטית, בהתאמה."> אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. מעבר מדגם זה של מבוגרים, המגרשים הצפיפות דומים להפליא צורה וצבע. 11 אנשים אינם פעילים יחסית נוטים להיות בעלים קצרות, רחבות, תמונות עם צבעים קרים. אנשים פעילים מאוד נוטים להיות בעלי תמונות גבוהות עם צבעים חמים. העקביות בולטת על פני מבוגרים מקלה לזהות משתתפים עם ביצועי גפה עליונים שונה מן הנורמות הללו. איור 2 הוא דוגמא של עלילת צפיפות אצל אדם עם שבץ. אדם זה הוא זכר ימני שהיה לשבץ איסכמי המשפיע על המוח שלו בצד ימין לפני 11 חודשים נתונים אלה נאספים. הצד הימני של המוח שולט על הצד השמאלי של הגוף, ואת הגפה העליונה לשמאלו היה paresis וחוסר תפקוד בינוניים, כפי שמציין Motricity אינדקס 28 ציון של 60/100 וכן ציון 29 פעולת מחקר זרוע המבחן של 38/57. בתקופה לובשת 24 h, האיבר שתקונית, השמאל היה פעיל במשך 1.5 h ואת הלא שתקונית, גפיים תקינים היו פעילים במשך 5.8 שעות. יחס השימוש שלו היה 0.47, כמחצית משווי הנורמלי. לעומת עלילת הצפיפות באיור 1, עלילת צפיפות זו היא סימטרית מובהק, המציין כי הגפה העליונה שתקונית רחוק הייתה פעילה במהלך חיי היומיום. הצבעים המגניבים של החלק האמצעי של המגרש לעומת צבעי אדום הכהים של הבר היחיד -7 מצביעים על תדירות גבוהה של תנועה רק עם האיבר שאינו שתקונית. השיא הכללי הוא נמוך, המציין פעילות בעצימות נמוכה בלבד. בסך הכל, עלילת הצפיפות עולה כי איבר שתקונית משתתף ששימוע פעילות יומית. איור 2: דוגמה מייצגת של Perבן עם שבץ. עלילת צפיפות מציג 24 שעות של שימוש גפה עליון בחיי היומיום, נרשם על בסיס שני אחרות שני. ציר ה- X (יחס גודל) מציין את תרומתו של כל איבר לפעילות. ציר y (גודל הבילטרליים) מציין את עוצמת התנועה. הצבע מייצג תדר, עם סרגל צבע הגדול בצד ימין של הדמות, שם צבעים בהירים מצביעים תדרים גדולים יותר. הברים הקטנים בבית -7 ו 7 מייצגי פעילות דומיננטית חד צדדית ובלתי-דומיננטית, בהתאמה. השווה את הסימטריה, גובה שיא, וצבע באיור 1. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. בעוד המתודולוגיה accelerometry פותח לשימוש באנשים עם שבץ, השירות של מתודולוגיה זו משתרע על אוכלוסיות אחרות. זה יכול להיות מועיל עבור הערכת תוצאות בתוך ואריאתי של אוכלוסיות חולות. איור 3 הוא דוגמא עלילת צפיפות אצל אדם עם קטיעת גפה עליונה מתחת למרפק. האיש הזה היה גבר בן 75 שנה, נפצע בתאונה לפני כ 8 שנים. ימנית, בעבר דומיננטי, יד נקטעה בעת התאונה. הוא בעלים של תותבת גפה עליונה אבל לובש אותו רק 1-2 פעמים בחודש להרים חפצים כבדים. רוב הזמן, כמו הדמות הזו, הוא לא ללבוש אותו. בתקופה לובשת 24 שעות, ללא פגע, איבר השמאל היה פעיל במשך 6.9 h ואת איבר השיורים, נכון היה פעיל במשך 4.7 שעות (accelerometer היה שחוק distally על איבר השיורים). יחס השימוש שלו היה 0.68, מה שמעיד על העדפה לעיסוק באיבר השלם על איבר השיורים. עלילת הצפיפות זהו פחות סימטרית ויש לו צבעים קרים יותר מזו של נושא שליטה (איור 1), אבל הוא יותר סימטרי ומראה פעילות יותר מאשר האדם עם שבץ שמוצג באיור 2. לפיכך, f אדם זהavors האיבר ללא פגע, אך עדיין עוסק באיבר שיורית בפעילויות במהלך חיי היומיום. איור 3: דוגמה מייצגת מאדם עם Upper Limb קטיעה. עלילת צפיפות מציג 24 שעות של פעילות גפה העליונה בחיי היומיום, נרשם על בסיס שני אחרות שני. ציר ה- X (יחס גודל) מציין את תרומתו של כל איבר לפעילות ברגע בזמן. ציר y (גודל הבילטרליים) מציין את עוצמת התנועה. הצבע מייצג תדר, עם סרגל צבע הגדול בצד ימין של הדמות, שם צבעים בהירים מצביעים תדרים גדולים יותר. הברים הקטנים בבית -7 ו 7 מייצגי פעילות דומיננטית חד צדדית ובלתי-דומיננטית, בהתאמה. השווה את הסימטריה, גובה שיא, וצבע איורים 1 ו -2 נא ללחוץ כאן כדי לצפות גדול גרסה של דמות זו. דוגמא נוספת לאופן שבו עלולה לשמש מתודולוגיה זו היא באנשים עם ניידות מוגבלת שצריכים להגביר את הפעילות. איור 4 הוא דוגמא חלקה צפיפות מתוך עמידה בודדת וקשישים, ימנית במתקן סיעודי מיומן. אדם זה היה חלש לאחר מחלה חריפה והיה קבלת שירותי סיעוד ושיקום כדי להחזיר עצמאות ולחזור הביתה. האיבר הדומיננטי היה פעיל במשך 2.4 h ואת האיבר הלא הדומיננטי היה פעיל במשך 2.0 שעות. יחס השימוש היה 0.84, אשר נמצא בקצה הנמוך של הטווח הנורמטיבי (ראה טבלה 1). צפיפות העלילה זהו כמעט סימטרית, כפי שניתן היה לצפות מן מצב רפואי כללי, אבל השיא הוא נמוך מאוד ואת הצבעים הם מגניבים בעיקר, המציין פעילות קטנה בתקופת הלובש. oad / 55,673 / 55673fig4.jpg"/> איור 4: דוגמה מייצגת מאדם שהחלים ממחלה רפואית במתקן סיעודי מיומן (SNF). עלילת צפיפות מציג 22 שעות של פעילות גפה העליונה בחיי היומיום, נרשם על בסיס שני אחרות שני. ציר ה- X (יחס גודל) מציין את תרומתו של כל איבר לפעילות ברגע בזמן. ציר y (גודל הבילטרליים) מציין את עוצמת התנועה. הצבע מייצג תדר, עם סרגל צבע הגדול בצד ימין של הדמות, שם צבעים בהירים מצביעים תדרים גדולים יותר. הברים הקטנים בבית -7 ו 7 מייצגי פעילות דומיננטית חד צדדית ובלתי-דומיננטית, בהתאמה. השווה את הסימטריה, גובה שיא, וצבע באיור 1. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. לבסוף, מתודולוגיה זו עשויה שלא bדואר רק למבוגרים. הפרוטוקול הוא מתאים לילדים, עם עיבודים קלים לעודד לובש (למשל רצועות צבעוניות, הצעות כי ההתקנים "לגרום לך להיראות כמו גיבור"). חלקות צפיפות מיילדים לפתח מחשב מציגות אותה הצורות כלליות כמבוגרים, את צורת העץ היותו צר ואת השיא גבוה משמעותי. הילדים של צורות עולות בקנה אחד עם רמות הפעילות המוגברות שלהם; דוגמא חלקה צפיפות מיילד מתפתח בדרך כלל וילד עם שיתוק מוחות hemiparetic ניתן לראות על p. 25, איור 5 ב ו -5 בהתייחסו 3. חקירות נוספות נדרשות ליישום בפרקטיקה קליני בילדים. יצוין כי יחס השימוש יש קשר מתון ועקבי עצמית דיווח של פעילות גפה העליונה אצל מבוגרים עם שבץ, 1 אבל, אצל ילדים עם שיתוק המוחין, יחס השימוש אינו קשור דו"ח ההורה של Lim העליוןפעילות ב. 30 האם מערכת היחסים שינו בין ערכים חיישן-נמדד ומדווח נעוצה בתפיסות של עיתונאים או בחלק הבדל כמותי או איכותי על איך הילדים להזיז אינו ידוע. מחקרים עתידיים אָנוּשׁוּת נדרשים לקבוע ערכים נורמטיביים לילדים לפתח בדרך כלל ולחקור את הפרשנות של ערכים אצל ילדים עם מוגבלויות.

Discussion

דו"ח זה מפרט מתודולוגיה למדידת ביצועים הגפה העליונה ב תאוצה בחיי היומיום באמצעות שחוקה על פרקי הידיים. שימוש במתודולוגיה זו במחקר שיקום ותרגול קליני מקנה התקדמות משמעותית על שיטות קיימות, כלומר את ההזדמנות ללמוד כיצד משפיע טיפול ניסיוני או טיפוסי ביצועים תפקודיים בחיים היום יום, לא רק יכולת במרפאת או במעבדה. Accelerometry יכול לשמש בשילוב עם, או במקום, באמצעים דיווח עצמי של ביצועים יומיים, ^{^31,} ^{^32,} ³³ אשר עשוי להיות יותר רגישים לבעיות קוגניטיביות או הטיה לא מודעת. ^{^34,} ^{^35,} ^{^36,} ³⁷ אימוץ מוקדם של מתודולוגיה זו הניב נתונים בניגוד לציפיות, ⁵ אשר יכול לכפות tהוא שדה לחשוב מחדש על התוכן ואספקה של שירותי שיקום.

צעדים קריטיים בפרוטוקול להבטיח נתונים מדויקים ואמיתיים נאספו בתקופה הלובשת (פרוטוקול שלבי 2.2, 2.3, ו 3.3). אי בצעו את הפעולות הבאות עלולים לגרום ערכים מחושבים כי אין כל משמעות. זה יחסית קל לוודא כי התאוצה היא על הפארקים שהוקצו כאדם משאיר במרפאת או במעבדה. בדיקה ויזואלית של הנתונים לאחר התאוצה מוחזרת הכרחית, כמשתתפים קרובים מתנהגים בצורה שונה מאשר הורה או צפוי. בעוד נדיר יחסית, כבר ידוע המשתתפים להסיר את תאוצה זמן קצר לאחר שעזב את צוות החקירה, והרכיב אותם שוב על הצדדים הלא נכון, או מנסה לעודד אחרים במשפחה שלהם ללבוש אותם. רוב זה ניתן להימנע אם התאוצה מסומנת בבירור לכל צד, ביומן לובש הושלם, ואת הנתונים נבדקים בקרוב after חוזרים, כלומר במקרה שיחת טלפון המעקב נדרש כדי להבהיר לבוש לוואי פעמים.

בעוד המתודולוגיה accelerometry מכמת ביצועי גפה עליונים בכלל, הוא אינו מספק מידע על איכות תנועה או על פעילויות ספציפיות שבוצעו במהלך התקופה לבש, כגון בידיעה משתתף אכל; ראה התייחסות ³ עבור לדיון בסוגיה זו. ככלי אז, accelerometry יהיה שימושי ביותר כאמצעי תוצאה כאשר השאלה המדעית או ההתערבות ושיקום מתמקדת בשינוי ביצועי גפה עליונים בכלל בחיי היומיום, כגון כמות הפעילות והמעורבות של גפיים הבילטרליים בפעילות יומית. Accelerometry יהיה פחות שימושי כאמצעי תוצאה כאשר השאלה המדעית או ההתערבות ושיקום מתמקדת בשינוי איכות התנועה או שינוי רק כמה תנועות ספציפיות בחיי היומיום. אנו צופים כי computatשיטות ional ישתפרו עם הזמן, ואת הדורות הבאים של מתודולוגיה זו יוכלו להתגבר על המגבלות האלה.

לסיכום, accelerometry מהווה הזדמנות עבור הערכה כמותית של ביצועי גפה עליונים בחיי היומיום. המתודולוגיה המתוארת כאן יכולה להיחשב גרסת גפה העליונה של מתודולוגיות הניידות נפוצות יותר, שבו צעדים ביום או דקות של פעילות גופנית מתונה נרשמות על מכשירים לבישים. ^{^38,} ^{^39,} ^{^40,} ^{^41,} ^{^42,} ⁴³ בעוד שפותח עבור אנשים עם שבץ, את הרבגוניות של מתודולוגיה תאפשר יישום בעתיד במגוון אוכלוסיות אחרות. פיתוח מתודולוגי נוסף דרוש ב neurorehabiliation מבוגרים ילדים אוכלוסיות שאינן שבץ כדי לעזור לענות que קליני ומחקרstions הקשורים לפעילות הבילטרליים של הגפיים העליונים.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים בריטני היל, ריאן ביילי, ומייק Urbin על תרומתם המתודולוגיה ונתוני accelerometry. המימון לפרויקט זה מגיע מ- NIH R01 HD068290.

Materials

Accelerometers (2)	Actigraph LLC	wGT3X-BT	This is the most common device on the market. Similar products are available from other vendors. http://actigraphcorp.com/products-showcase/activity-monitors/actigraph-wgt3x-bt/
Hub	Actigraph LLC	7 Port USB Hub	This device connects the accelerometers to the computer allowing for charging and communication. Includes hub, usb cables, power connector. http://actigraphcorp.com/products/7-port-usb-hub-2016/
Straps	Actigraph LLC	Woven Nylon Wrist Band	Other straps that are velcro or disposable are also available. http://actigraphcorp.com/product-category/accessories/
Actilife Software	Actigraph LLC		It is best to purchase the software from the same vendor as the accelerometers. Similar products are available from other vendors. http://actigraphcorp.com/products-showcase/software/actilife/
Computational software			The most common software is MATLAB, but computation could also be done in Excel or other similar products.

References

Lang, C. E., Bland, M. D., Bailey, R. R., Schaefer, S. Y., Birkenmeier, R. L. Assessment of upper extremity impairment, function, and activity after stroke: foundations for clinical decision making. J Hand Ther. 26 (2), 104-115 (2013).
Gebruers, N., Vanroy, C., Truijen, S., Engelborghs, S., De Deyn, P. P. Monitoring of physical activity after stroke: a systematic review of accelerometry-based measures. Arch Phys Med Rehabil. 91 (2), 288-297 (2010).
Hayward, K. S., et al. Exploring the role of accelerometers in the measurement of real world upper limb use after stroke. Brain Impairment. 17 (1), 16-33 (2016).
. . Towards a common language for Functioning, Disability, and Health: ICF. , (2002).
Waddell, K. J., et al. Does task-specific training improve upper limb performance in daily life post stroke?. Neurorehabil Neural Repair. , (2016).
Doman, C. A., Waddell, K. J., Bailey, R. R., Moore, J. L., Lang, C. E. Changes in Upper-Extremity Functional Capacity and Daily Performance During Outpatient Occupational Therapy for People With Stroke. Am J Occup Ther. 70 (3), (2016).
Rand, D., Eng, J. J. Predicting daily use of the affected upper extremity 1 year after stroke. J Stroke Cerebrovasc Dis. 24 (2), 274-283 (2015).
Lemmens, R. J., et al. Accelerometry measuring the outcome of robot-supported upper limb training in chronic stroke: a randomized controlled trial. PLoS One. 9 (5), 96414 (2014).
Bailey, R. R., Birkenmeier, R. L., Lang, C. E. Real-world affected upper limb activity in chronic stroke: an examination of potential modifying factors. Top Stroke Rehabil. 22 (1), 26-33 (2015).
Bailey, R. R., Klaesner, J. W., Lang, C. E. An accelerometry-based methodology for assessment of real-world bilateral upper extremity activity. PLoS One. 9 (7), 103135 (2014).
Bailey, R. R., Klaesner, J. W., Lang, C. E. Quantifying Real-World Upper-Limb Activity in Nondisabled Adults and Adults With Chronic Stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (10), 969-978 (2015).
Bailey, R. R., Lang, C. E. Upper-limb activity in adults: referent values using accelerometry. J Rehabil Res Dev. 50 (9), 1213-1222 (2013).
Urbin, M. A., Bailey, R. R., Lang, C. E. Validity of body-worn sensor acceleration metrics to index upper extremity function in hemiparetic stroke. J Neurol Phys Ther. 39 (2), 111-118 (2015).
Urbin, M. A., Waddell, K. J., Lang, C. E. Acceleration Metrics Are Responsive to Change in Upper Extremity Function of Stroke Survivors. Arch Phys Med Rehabil. , (2014).
Uswatte, G., et al. Ambulatory monitoring of arm movement using accelerometry: an objective measure of upper-extremity rehabilitation in persons with chronic stroke. Arch Phys Med Rehabil. 86 (7), 1498-1501 (2005).
Uswatte, G., et al. Validity of accelerometry for monitoring real-world arm activity in patients with subacute stroke: evidence from the extremity constraint-induced therapy evaluation trial. Arch Phys Med Rehabil. 87 (10), 1340-1345 (2006).
Uswatte, G., et al. Objective measurement of functional upper-extremity movement using accelerometer recordings transformed with a threshold filter. Stroke. 31 (3), 662-667 (2000).
Rand, D., Eng, J. J., Tang, P. F., Jeng, J. S., Hung, C. How active are people with stroke?: use of accelerometers to assess physical activity. Stroke. 40 (1), 163-168 (2009).
Rand, D., Givon, N., Weingarden, H., Nota, A., Zeilig, G. Eliciting upper extremity purposeful movements using video games: a comparison with traditional therapy for stroke rehabilitation. Neurorehabil Neural Repair. 28 (8), 733-739 (2014).
Connell, L. A., McMahon, N. E., Simpson, L. A., Watkins, C. L., Eng, J. J. Investigating measures of intensity during a structured upper limb exercise program in stroke rehabilitation: an exploratory study. Arch Phys Med Rehabil. 95 (12), 2410-2419 (2014).
de Niet, M., Bussmann, J. B., Ribbers, G. M., Stam, H. J. The stroke upper-limb activity monitor: its sensitivity to measure hemiplegic upper-limb activity during daily life. Arch Phys Med Rehabil. 88 (9), 1121-1126 (2007).
Vega-Gonzalez, A., Bain, B. J., Granat, M. H. Measuring continuous real-world upper-limb activity. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 4, 3542-3545 (2005).
Vega-Gonzalez, A., Granat, M. H. Continuous monitoring of upper-limb activity in a free-living environment. Arch Phys Med Rehabil. 86 (3), 541-548 (2005).
van der Pas, S. C., Verbunt, J. A., Breukelaar, D. E., van Woerden, R., Seelen, H. A. Assessment of arm activity using triaxial accelerometry in patients with a stroke. Arch Phys Med Rehabil. 92 (9), 1437-1442 (2011).
Lang, C. E., Wagner, J. M., Edwards, D. F., Dromerick, A. W. Upper Extremity Use in People with Hemiparesis in the First Few Weeks After Stroke. J Neurol Phys Ther. 31 (2), 56-63 (2007).
Rand, D., Eng, J. J. Disparity between functional recovery and daily use of the upper and lower extremities during subacute stroke rehabilitation. Neurorehabil Neural Repair. 26 (1), 76-84 (2012).
Bailey, R. R. . Assessment of Real-World Upper Limb Activity in Adults with Chronic Stroke. , (2015).
Collin, C., Wade, D. Assessing motor impairment after stroke: a pilot reliability study. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 53 (7), 576-579 (1990).
Yozbatiran, N., Der-Yeghiaian, L., Cramer, S. C. A standardized approach to performing the action research arm test. Neurorehabil Neural Repair. 22 (1), 78-90 (2008).
Sokal, B., Uswatte, G., Vogtle, L., Byrom, E., Barman, J. Everyday movement and use of the arms: Relationship in children with hemiparesis differs from adults. J Pediatr Rehabil Med. 8 (3), 197-206 (2015).
Uswatte, G., Taub, E., Morris, D., Light, K., Thompson, P. A. The Motor Activity Log-28: assessing daily use of the hemiparetic arm after stroke. Neurology. 67 (7), 1189-1194 (2006).
Duncan, P. W., et al. The stroke impact scale version 2.0. Evaluation of reliability, validity, and sensitivity to change. Stroke. 30 (10), 2131-2140 (1999).
Simpson, L. A., Eng, J. J., Backman, C. L., Miller, W. C. Rating of Everyday Arm-Use in the Community and Home (REACH) scale for capturing affected arm-use after stroke: development, reliability, and validity. PLoS One. 8 (12), 83405 (2013).
Bradburn, N. M., Rips, L. J., Shevell, S. K. Answering autobiographical questions: the impact of memory and inference on surveys. Science. 236 (4798), 157-161 (1987).
Tatemichi, T. K., et al. Cognitive impairment after stroke: frequency, patterns, and relationship to functional abilities. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 57 (2), 202-207 (1994).
Adams, S. A., et al. The effect of social desirability and social approval on self-reports of physical activity. Am J Epidemiol. 161 (4), 389-398 (2005).
Prince, S. A., et al. A comparison of direct versus self-report measures for assessing physical activity in adults: a systematic review. Int J Behav Nutr Phys Act. 5, 56 (2008).
Cavanaugh, J. T., et al. Capturing ambulatory activity decline in Parkinson’s disease. J Neurol Phys Ther. 36 (2), 51-57 (2012).
Paul, S. S., et al. Obtaining Reliable Estimates of Ambulatory Physical Activity in People with Parkinson’s Disease. J Parkinsons Dis. , (2016).
Danks, K. A., Roos, M. A., McCoy, D., Reisman, D. S. A step activity monitoring program improves real world walking activity post stroke. Disabil Rehabil. 36 (26), 2233-2236 (2014).
Roos, M. A., Rudolph, K. S., Reisman, D. S. The structure of walking activity in people after stroke compared with older adults without disability: a cross-sectional study. Phys Ther. 92 (9), 1141-1147 (2012).
Mudge, S., Stott, N. S. Test–retest reliability of the StepWatch Activity Monitor outputs in individuals with chronic stroke. Clin Rehabil. 22 (10-11), 871-877 (2008).
Mudge, S., Stott, N. S., Walt, S. E. Criterion validity of the StepWatch Activity Monitor as a measure of walking activity in patients after stroke. Arch Phys Med Rehabil. 88 (12), 1710-1715 (2007).
. Accelerometry – Program in Physical Therapy Available from: https://accelerometerchart.wusm.wustl.edu (2016)

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Lang, C. E., Waddell, K. J., Klaesner, J. W., Bland, M. D. A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers. J. Vis. Exp. (122), e55673, doi:10.3791/55673 (2017).

שיטה לכימות ביצוע גפיים עליונים ב Daily Life בעזרת מדי תאוצה

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Tags

Play Video

Cite This Article

View Video

שיטה לכימות ביצוע גפיים עליונים ב Daily Life בעזרת מדי תאוצה

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Tags

Play Video

Cite This Article

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below