JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Médecine

Een methode voor het kwantificeren van de bovenste ledematen optreden in het dagelijks leven gebruik maakt van versnellingsmeters

Published: April 21, 2017
doi:
10.3791/55673
, , ,
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

Dit protocol beschrijft een methode om de bovenste ledematen prestaties in het dagelijkse leven te kwantificeren met behulp van de pols gedragen accelerometers.

Abstract

Een belangrijke reden voor verwijzing naar revalidatie na een beroerte en andere neurologische aandoeningen is om iemands vermogen om te functioneren in het dagelijks leven te verbeteren. Het is belangrijk geworden om de activiteiten van een persoon in het dagelijks leven te meten, en niet alleen het meten van hun vermogen tot activiteit in de gestructureerde omgeving van een kliniek of laboratorium. Een draagbare sensor die nu mogelijk meten dagelijkse beweging is de accelerometer. Versnellingsmeters zijn in de handel verkrijgbare apparaten die lijkt op grote horloges die de hele dag gedragen kan worden. Gegevens uit versnellingsmeters kunnen kwantificeren hoe de ledematen worden ingezet om de activiteiten in huizen en gemeenschappen van mensen uit te voeren. Dit rapport beschrijft een methode om accelerometrie gegevens te verzamelen en om te zetten in klinisch relevante informatie. Eerst worden gegevens verzameld doordat de deelnemersslijtage twee versnellingsmeters (aan elke pols) gedurende 24 uur of langer. De accelerometrie gegevens worden vervolgens gedownload en verwerkt voor de productie van vier different variabelen die de belangrijkste aspecten van de bovenste ledematen activiteit te beschrijven in het dagelijks leven: uren van gebruik, het gebruik ratio, magnitude ratio, en de bilaterale omvang. Dichtheid plots kunnen worden geconstrueerd die visueel de gegevens van de 24 h draagperiode vertegenwoordigen. De variabelen en de resulterende dichtheid percelen zeer consistent in neurologisch intacte, thuiswonende volwassenen. Deze opvallende consistentie maakt ze een handig hulpmiddel om te bepalen of de bovenste ledematen dagelijkse prestaties is anders dan normaal. Deze werkwijze is geschikt voor onderzoek onderzoeken naar de bovenste ledematen dysfunctie en interventies ontworpen om de bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven bij mensen met een beroerte en andere patiëntenpopulaties te verbeteren. Vanwege zijn relatieve eenvoud zal het niet lang voordat het wordt ook opgenomen in de klinische praktijk neurorevalidatie.

Introduction

In de afgelopen twee decennia is er een explosie van belang in draagbare sensoren om beweging te meten. Een draagbare sensor die heeft geleid tot een grote belangstelling in het veld neurorevalidatie is de versnellingsmeter. 1, 2, 3 versnellingsmeter, zoals de naam impliceert, gemeten versnellingen in zwaartekracht-eenheden (1 g = 9,8 m / s2) of in willekeurige eenheden genaamd activiteitspunten (1 activiteit count = een door de fabrikant gespecificeerde waarde zwaartekracht). Versnellingen als menselijke beweging worden typisch gemeten en geregistreerd in drie dimensies die overeenkomen met de verschillende assen van de inrichting. De apparaten zijn in de handel verkrijgbaar en lijken op grote horloges; zij tijdens dagelijkse activiteiten met een minimale verstoring kan worden gedragen. Vanwege de redelijke kosten en de gemakkelijke verkrijgbaarheid, is het gebruik van versnellingsmeters (genoemd accelerometrie) geïntegreerd in neurorehabilitation onderzoek.

De waarde van accelerometrie op het gebied van de neurorevalidatie is dat het een niet-invasieve, onpartijdige, kwantitatieve meting van de bovenste ledematen motorische activiteit buiten de kliniek of het laboratorium. 3 Een belangrijk doel van de revalidatie diensten voor mensen met een beroerte en andere neurologische aandoeningen is om iemands vermogen om te functioneren in het dagelijks leven te verbeteren, en niet alleen in de kliniek of het laboratorium. De World Health Organization International Classification of functie maakt een onderscheid tussen de capaciteit voor de activiteit, zoals gemeten in een gestructureerde omgeving met klinische testen, en de prestaties van de activiteit, zoals gemeten in een ongestructureerde omgeving. 4 Accelerometrie maakt meting van de bovenste ledematen prestaties in de ongestructureerde omgeving, dat wil zeggen wat iemand eigenlijk doet wanneer ze niet in de kliniek of het laboratorium, niet alleen wat ze konden doen. Incorporatie van accelerometrie in beroerte rehabilitation onderzoek is nu tegen de lang gekoesterde veronderstelling dat functionele verbeteringen in een gestructureerde klinische omgeving te vertalen naar verbeteringen in de prestaties in ongestructureerde, het dagelijks leven. 5, 6, 7, 8

Onze groep 9, 10, 11, 12, 13, 14 en anderen 7, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 hebben bEen bracht een groot deel van de tijd en moeite op het ontwikkelen van accelerometrie methodologie voor gebruik in onderzoek en de klinische praktijk. Accelerometrie is geworden goed ingeburgerd als een valide en betrouwbaar instrument voor het meten van de bovenste ledematen prestaties na een beroerte. 1, 2, 15, 16, 17, 25 De laatste uitdaging dichtgeknepen ruwe accelerometer gegevens in klinisch relevante informatie (zie referentie 3 voor een samenvatting van dit ontwikkelingsproces). De hier beschreven methode kan worden gebruikt voor het onderscheiden van de bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven in gezonde controle deelnemers 10, 12 van die in de deelnemers die hebben geleden onder een beroerte 6, 9, 11 </sup> of andere aandoeningen. De variabelen afgeleid van deze methode reageren op verandering en kwantificeren verbeteringen in de tijd. 14 De accelerometer werkwijze is geschikt voor onderzoek onderzoeken naar de bovenste ledematen dysfunctie en interventies ontworpen om de bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven bij mensen met een beroerte en andere neurologische bevolkingsgroepen te verbeteren. Vanwege zijn relatieve eenvoud zal het niet lang voordat het wordt ook opgenomen in de klinische praktijk neurorevalidatie.

Protocol

Dit protocol werd goedgekeurd door de Washington University Human Research Protection Office. LET OP: Er waren instructies die specifiek zijn voor de handel verkrijgbaar versnellingsmeters en de bijbehorende software voor het verzamelen van gegevens geschreven (zie tabel of Materials). 1. Voorbereiding van de versnellingsmeter om te verzamelen gegevens Sluit de twee versnellingsmeters aan de computer (via docking station) om hun batterijen op te laden; dit zal opname te verzekeren gedurende de gehele draagtijd. Met de versnellingsmeters is aangesloten op de computer, opent u de juiste software om ze te initialiseren. Binnen de software, selecteert u 'initialisatie' om de versnellingsmeter klokken aan elkaar en aan de lokale computer te synchroniseren, en stel het verzamelen van gegevens parameters als volgt. Enter (of selecteer uit de kalender en klok) de begin- en einddatum en tijden. Kies de start van het verzamelen van gegevens op basis van wanneer de accelerometers zal de deelnemer en een eindtijd tenminste 24 uur later worden geplaatst. NB: De dag het dragen van periode zorgt voor een goede weergave van de dagelijkse activiteit in niet-werkenden volwassenen. 12 Langere dragen periodes wellicht meer geschikt voor volwassenen of kinderen met verschillende dagelijkse schema's zijn. 3, 18, 26 Selecteer '30 Hz' uit het dropdown menu voor 'Sampling Rate'. Laat 'LED Options' en 'Draadloze opties' niet aangevinkt. Om de levensduur van de batterij te verlengen, schakelt u 'Idle slaapstand'. Om de initialisatie te voltooien, selecteert u 'Enter Onderwerp Info'. Voer vakspecifieke informatie over de locatie van de accelerometer (pols) en het lichaam zijde ( 'Right' of 'Links'). Kies in andere vakspecifieke informatie desi in te vullenrood; wagen wordt voor identificatie en tast de data analyses beschreven. Als u klaar bent, kiest u 'Initialize Devices' om het proces te voltooien. Zodra de initialisatie is bevestigd, kan de versnellingsmeters veilig worden losgekoppeld van de computer. 2. Plaatsing en het dragen van de versnellingsmeter om gegevens te verzamelen van de deelnemers Plaats een versnellingsmeter op beide polsen van de deelnemer. Attentie: de versnellingsmeters moet snuggly fit, maar niet te strak aan de pols, als een grote polshorloge. Verschillende banden kunnen worden gebruikt afhankelijk van de grootte, voorkeuren en comfortniveau van de deelnemer. Instrueer de deelnemer als volgt, en alle vragen van de deelnemers zou kunnen hebben over het dragen periode en de activiteit in deze tijd te beantwoorden. Vraag de deelnemer op hun reguliere activiteiten te doen gedurende de dag; de versnellingsmeters kan vreemd voelen op het eerste, maareen snel went aan hen. Instrueer hen dat de versnellingsmeters zijn waterdicht en kan gedragen worden tijdens het douchen of de afwas. Instrueer hen om niet de versnellingsmeters dragen tijdens langere periodes van zwemmen. Vraag hen om de versnellingsmeters op te houden tijdens dutjes en 's nachts. LET OP: De versnellingsmeters worden gelabeld om de linker en rechter sensoren te identificeren. Als de versnellingsmeters nodig hebben tijdens het dragen periode moet worden verwijderd, de etiketten helpen bij het identificeren van de juiste kant wanneer ze terug op. Instrueer gebruikers om op te schrijven op het dragen log toen ze werden gehaald en zet weer ingeschakeld versnellingsmeters worden gedragen 's nachts omdat, als we laten mensen nemen ze af, ze vaak niet terug op te zetten, of zijn terug op de zetten tegengestelde ledematen. Stuur de deelnemer naar huis met aanmoediging om deel te nemen in de normale dagelijkse activiteiten en instructies over wanneer de twee versnellingsmeters af te nemen, en hoe de versnellingsmeters en weari terug te brengen of mailng log. 3. Download de Data voor visuele inspectie Wanneer de accelerometers zijn terug na een dragen periode van 24 uur of meer, sluit de accelerometers naar de computer om de geregistreerde gegevens te downloaden. Selecteer 'Download' binnen de juiste software en kies een locatie om de gegevens op te slaan op de computer met behulp van de 'Locatie wijzigen' te klikken. Selecteer de optie 'Create AGD file'. Voor bestanden die gemakkelijk te bekijken zijn, kies dan '10 s'van het 'Epoch' dropdown box. Gebruik deze bestanden in stap 3.3. Selecteer 'Download Alle apparaten'. Voer een visuele inspectie van de gegevens om te bevestigen de versnellingsmeters werden gedragen voor de geplande periode en / of dat de gegevens overeenstemmen met het dragen logboek. Vanuit het hoofdmenu, klikt u op 'Bestand | Open AGD Bestand' en selecteer vervolgens de bestanden te openen. Kijk naar de '; Daily grafieken om de verzamelde gegevens te zien. Controleer of activiteit plaatsvond bij normaal wakkere uren en dat er geen langere periodes van inactiviteit behalve in de nacht. De grafieken kunnen worden geschaald om in te zoomen op kleinere stappen tijd en gebladerd indien gewenst. 4. Download de Data voor Processing Herhaal de Download (stap 3.2), maar deze keer kies '1 s' van het 'Epoch' dropdown box. Dit zal bin de gegevens in 1 s tijdvakken, 10, 11, 12 en bestanden die worden gebruikt voor berekeningen genereren. OPMERKING: De versnellingsmeters en software die hier gebruikt (zie tabel of Materials) maken gebruik van gepatenteerde software om te filteren op hoge frequentie, niet-menselijke activiteit (bijvoorbeeld versnellingen van het zijn in een auto rijden). Filtering kan moeten worden gedaan met op maat geschreven software bij gebruikverschillende apparaten en software. Op maat geschreven software kan ook worden gebruikt voor het identificeren en verwijderen van de bovenste ledematen tremor, zoals bij een persoon met de ziekte van Parkinson. Van 1 s zijn opgeslagen in stap 4.1, berekenen vectormagnitude tijdreeks van de 3-dimensionale data als de vierkantswortel van (x2 + y2 + z2) van gegevens van elke versnellingsmeter. Deze tijdreeks kan vervolgens worden gebruikt om een ​​aantal variabelen te berekenen bovenste ledematen activiteit te kwantificeren tijdens het dagelijks leven. OPMERKING: De verwerking instructies gaan uit van een één dag dragen periode. Indien het gebruik langer is, kan verwerkt worden in afzonderlijke dag brokken, of een tijdreeks met berekende variabelen aangepast door de door de lengte van de draagtijd indien nodig. 5. Variabelen en grafische voorstellingen Gemaakt van de Accelerometrie Gegevens OPMERKING: armbewegingen verbonden met wandelen zijn opgenomen in de geanalyseerde data. Vorige werk heeft vastgesteld dat lopen niet de versnellingsmeter verhouding variabelen beïnvloedt. 15 Hoewel de opneming van het lopen niet de niet-verhouding variabelen veranderen neurologisch intacte volwassenen, 27 is het mogelijk dat het opnemen van het lopen kan leiden tot een kleine overschatting van de niet-verhouding variabelen deelnemers met een beroerte. Bereken gebruiksuren van elk been door het optellen van de seconden tijdens de opnameperiode wanneer de telling activiteit niet nul, en het vervolgens omzetten uren. 12, 17 LET OP: Deze berekening levert een waarde voor elke ledemaat. Bereken de toepassingsverhouding (ook wel activiteitsverhouding) Door de gebruiksuren van de niet-dominante been (of getroffen ledemaat) te delen door de gebruiksuren van de dominante (of niet optreedt) ledemaat. NB: Het gebruik verhouding kwantificeert de totale duur van de activiteit een been met betrekking tot de andere.ef "> 12 15 Deze berekening levert een waarde typisch tussen 0 en 1. Een waarde van 1 geeft de beide benen worden gebruikt voor gelijke tijdsduren gedurende de draagtijd. Een waarde nul betekent dat de niet-dominante of getroffen ledemaat werd helemaal niet gebruikt. Bereken de magnitude verhouding als volgt. Voor elke seconde van de gegevens in de tijdreeksen, berekenen de natuurlijke log van de vector magnitude van de niet-dominante ledemaat (of aangetaste ledematen) gedeeld door de vector magnitude van de dominante (of niet-aangedane) ledemaat. Vervang waarden hoger dan 7 en lager dan -7, met 7 en -7, respectievelijk enkele beweging van de ledematen categoriseren. 11 NB: De omvang verhouding kwantificeert de bijdrage van elke ledemaat dagelijkse activiteit op een tweede-door-tweede basis. 10 11 Het is in principe gelijk aan de toepassingsverhouding, maar houdt rekening met de intensity bewegingsrichting (versnelling magnitude) van elk been gedurende elke seconde. Deze berekening levert een tijdreeks van waarden, waarbij nulwaarden geven beide onderdelen hadden gelijk beweging intensiteit in die tijdstip. Positieve waarden geven grotere bewegingsintensiteit van de niet-dominante (of aangedane) ledemaat en negatieve waarden geven grotere bewegingsintensiteit van de dominante (of onaangetast) ledemaat. Bereken de bilaterale grootte als de som van de vector magnitude van de twee onderdelen. OPMERKING: De bilaterale omvang kwantificeert de intensiteit van de beweging in beide bovenste ledematen aan een tweede per seconde gefactureerd. 10, 11 Deze berekening levert een tijdreeks van waarden, waarbij de waarde geeft de bewegingsintensiteit, waarbij hogere waarden die een hoge intensiteit. Construct dichtheid percelen grafisch de data accelerometrie getal van beide onderdelen 11 zoals foldieptepunten. Plot elke tweede data als bivariate histogram met de frequentie weergegeven in kleur. Stel de kleur schaal, zodat koelere kleuren (blauw) geven aan minder frequent activiteit en warmere kleuren (geel tot rood) aangeven dat er frequentere activiteit. Zet de magnitudeverhouding, waarin de bijdrage ene been ten opzichte van de andere, op de x-as. Teken de bilaterale magnitude, waarbij u de intensiteit van de beweging op de y-as. Zet de tak 'waarden als afzonderlijke bars op het uiterst links bar (-7), met vermelding van de activiteit van alleen de dominante (of onaangetast) ledemaat, en uiterst rechts (7), met vermelding van de activiteit van alleen de niet-dominante (of getroffen ) ledemaat. NB: De percelen bieden een context voor wetenschappers, artsen, en de deelnemers aan twee variabelen samen te interpreteren, de grootte verhouding en de bilaterale omvang. Een optie om de dichtheid plots met behulp van accelerometrie data is hier beschikbaar te maken. 44 </ Sup>

Representative Results

Gegevens uit een referent steekproef van zelfstandig wonende, neurologisch intact volwassenen kunnen worden gebruikt om gegevens van de deelnemers met een beroerte of andere aandoeningen van de bovenste ledematen prestaties interpreteren. 10, 11, 12 Tabel 1 toont overzichtsstatistieken voor gebruiksuren en toepassingsverhouding van een gezonde referent monster. Over het algemeen, de meeste mensen zijn actief met hun dominante en niet-dominante hand voor ongeveer dezelfde hoeveelheid tijd die gedurende de dag. Het gemiddelde is in de buurt van 9 uur, maar er is een breed assortiment, het vastleggen van meer actieve en minder actieve mensen. De gemiddelde toepassingsverhouding net onder 1,0 en een kleine standaarddeviatie. Dus, ongeacht hoe actief een is, de dominante en niet-dominante ledematen worden gebruikt voor soortgelijke looptijden gedurende de dag. Verder leeftijd geen bovenste ledematen prestatiemaatstaven te beïnvloeden bij de aanwezigheid van een goede gezondheid.lass = "xref"> 12 Berekende waarden hoofdzaak buiten deze referent waarden (± SD 3-4) moet zorgvuldig worden gecontroleerd om te verzekeren dat ze echt, zoals voorgesteld door Uswatte en collega's. 16 Gemiddelde Standaardafwijking Minimum maximaal Uren van dominante ledemaat gebruik 9.1 1.9 4.4 14.2 Uren van niet-dominante ledemaat gebruik 8.6 2 4.1 15.5 gebruik verhouding 0.95 0.06 0.79 1.1 Tabel: Samenvatting Accelerometrie Statistieken van Neurologically-intact, thuiswonende volwassenen. Waarden liggen tussen referent monster van 74 wonende volwassenen (gemiddelde leeftijd 54 ± 11, 53% vrouwen, 84% rechterhand dominant) uit referentie 12. De dichtheid percelen mogelijk maken om een ​​kijkje op de gegevens. Figuur 1 is een representatieve dichtheid plot van een gezonde volwassene met data verzameld en verwerkt zoals hierboven beschreven. Plots als deze geven belangrijke informatie over de bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven. Er zijn drie belangrijke kenmerken van deze plot dat zeer consistent volwassenen van alle leeftijden zijn. 3, 11 eerst het beeld symmetrisch. Dit geeft aan dat de bovenste ledematen zijn samen actief gedurende de dag, met de dominante en niet-dominante ledematen op dezelfde manier gebruikt. De gelijkenis van de beweging niet aanwezig zijn op een specifiek geval in de tijd, waarbij elk been taking zijn beurt leidt of achterblijvende tijdens verschillende activiteiten, maar kan gezien worden in de loop van de dag. Zelfs de balken aan weerszijden bij -7 en 7 (vermelding enkel dominant en alleen niet-dominante activiteit) zijn vergelijkbaar in kleur. De symmetrie is in strijd met de gemeenschappelijke opvattingen over de hand dominantie. Ten tweede, het perceel is boomvormige met een brede gedeelte bodem en afgeronde hoeken. De 'randen' of afgeronde randen van het bodemdeel vertegenwoordigen activiteit waarbij een been beweegt terwijl de andere betrekkelijk stil. Een voorbeeld hiervan zou zijn het plaatsen van voorwerpen in een houder met één hand terwijl de houder met de andere. 10 De symmetrie in het afgeronde randen aan dat beide handen actief zijn uit te voeren en op soortgelijke stabiliseren in de loop van de dag. De hoogste piek vertegenwoordigt het minder frequent, hogere intensiteit activiteiten, zoals het plaatsen van grote objecten op een hoge plank met beide handen. 10 En ten derde is er een warme gloed in het centrum. Dit geeft aan dat de meest voorkomende armbewegingen zijn lage intensiteit met ongeveer gelijke bijdragen van beide onderdelen. Voorbeelden zijn te typen of snijden met een mes en vork. 10 Figuur 1: Representatieve voorbeeld van een neurologisch intacte volwassenen. De plot densiteit een 24 uur bovenste lidmaat gebruik in het dagelijks leven, uitgezet op een tweede per seconde gefactureerd. De x-as (magnitudeverhouding) geeft de bijdrage van elk been activiteit. De y-as (bilateraal magnitude) geeft de intensiteit van de beweging. De kleur vertegenwoordigt frequentie, met de grote kleurenbalk schaal aan de rechterzijde van de figuur, waarin helderder kleuren geven hogere frequenties. De kleine balken -7 en 7 weergeven eenzijdige dominante en niet-dominante activiteit resp."> Klik hier om een ​​grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Aan dit monster van volwassenen, de dichtheid plots opmerkelijk vergelijkbaar in vorm en kleur. 11 Mensen die relatief inactief is meestal korter, breder, foto's met koelere kleuren. Mensen die zeer actief zijn hebben de neiging om langer foto's met warmere kleuren hebben. De opvallende consistentie tussen volwassenen maakt het gemakkelijk om de deelnemers te identificeren met de bovenste ledematen prestaties die anders is dan van deze normen. Figuur 2 is een voorbeeld van een dichtheid plot in een persoon met een beroerte. Deze persoon is een rechtshandige man die een ischemische beroerte van invloed zijn hersenen aan de rechterkant had 11 maanden voorafgaand aan deze data worden verzameld. De rechterkant van de hersenen controleert de linkerzijde van het lichaam en zijn linker bovenbeen aan matige parese en disfunctie, zoals aangegeven door een Motricity Index 28 score van 60/100 en een Action Research Arm Test 29 score van 38/57. Tijdens de 24 uur draagtijd, de paretische, linkerledematen actief was 1,5 uur en de niet-paretische, rechterledematen was actief gedurende 5,8 uur. Zijn gebruik ratio bedroeg 0,47, ongeveer de helft van de normale waarde. In vergelijking met de dichtheid plot in figuur 1, dit perceel dichtheid bepaald asymmetrisch, wat aangeeft dat de paretische bovenste extremiteit was nauwelijks actief tijdens het dagelijks leven. De koele kleuren van het middelste gedeelte van het perceel ten opzichte van de donkere rode kleuren van de interne bar bij -7 wijzen op een hoge frequentie van de beweging met alleen de niet-paretische extremiteit. De algemene piek is laag, wat aangeeft alleen lage intensiteit activiteiten. Over het geheel genomen de plot dichtheid geeft aan dat de paretische extremiteit neemt slechts minimaal in de dagelijkse activiteit. Figuur 2: Representatieve voorbeeld van een Perzoon met Stroke. De plot densiteit een 24 uur bovenste lidmaat gebruik in het dagelijks leven, uitgezet op een tweede per seconde gefactureerd. De x-as (magnitudeverhouding) geeft de bijdrage van elk been activiteit. De y-as (bilateraal magnitude) geeft de intensiteit van de beweging. De kleur vertegenwoordigt frequentie, met de grote kleurenbalk schaal aan de rechterzijde van de figuur, waarin helderder kleuren geven hogere frequenties. De kleine balken -7 en 7 weergeven eenzijdige dominante en niet-dominante activiteit resp. Vergelijk de symmetrie, piekhoogte, en kleur aan Figuur 1. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Terwijl de accelerometrie methodiek is ontwikkeld voor gebruik bij personen met een beroerte, het nut van deze methodiek strekt zich uit tot andere populaties. Het kan nuttig zijn voor het evalueren van de resultaten in een vari zijnschappij van patiëntenpopulaties. Figuur 3 is een voorbeeld van een dichtheid perceel in een persoon met een bovenste ledematen onder de elleboog. Deze persoon was een 75-jarige man, gewond bij een ongeval ongeveer 8 jaar geleden. Zijn rechterhand, die eerder dominant, met de hand werd geamputeerd op het moment van het ongeval. Hij is eigenaar van een van de bovenste ledematen prothese, maar draagt ​​het slechts 1-2 keer per maand om zware voorwerpen te tillen. De meeste van de tijd, zoals in deze figuur, hij niet dragen. Tijdens de 24 uur dragen periode, het intact, linkerledematen was actief voor 6,9 uur en de resterende, rechts ledematen was actief voor 4,7 uur (accelerometer werd distaal gedragen op de stomp). Zijn gebruik bedroeg 0,68, hetgeen een voorkeur voor het aangrijpen van de intacte ledemaat op het restantlid. Deze dichtheid perceel minder symmetrisch en koelere kleuren dan die van een controlesubject (figuur 1), maar is symmetrisch en vertoont meer activiteit dan degene Beroerte figuur 2. Dus deze persoon favors de intacte ledemaat, maar nog steeds bezig de stomp in activiteiten tijdens het dagelijks leven. Figuur 3: representatieve voorbeeld van een persoon met amputatie bovenste extremiteit. De plot densiteit een 24 uur bovenste lidmaat in het dagelijkse leven, uitgezet op een tweede per seconde gefactureerd. De x-as (magnitudeverhouding) geeft de bijdrage van elk been activiteit op het moment. De y-as (bilateraal magnitude) geeft de intensiteit van de beweging. De kleur vertegenwoordigt frequentie, met de grote kleurenbalk schaal aan de rechterzijde van de figuur, waarin helderder kleuren geven hogere frequenties. De kleine balken -7 en 7 weergeven eenzijdige dominante en niet-dominante activiteit resp. Vergelijk symmetrie, piekhoogte en kleur naar figuren 1 en 2 Klik hier om een vergroting versie van deze figuur. Een ander voorbeeld van hoe deze methodologie kan worden gebruikt is bij personen met een beperkte mobiliteit die het nodig om activiteit te verhogen. Figuur 4 is een voorbeeld van een dichtheid plot van een oudere, rechtshandig individuele verblijf in een geschoold verplegend faciliteit. Deze persoon werd verzwakt na een acute ziekte en ontving verpleging en revalidatie diensten om onafhankelijkheid terug te krijgen en terug te keren naar huis. De dominante ledemaat actief was 2,4 uur en de niet-dominante ledemaat was actief gedurende 2,0 uur. Toepassing bedroeg 0,84, hetgeen de ondergrens van de normatieve bereik (zie tabel 1). Deze dichtheid perceel is bijna symmetrisch, zoals zou worden verwacht van een algemene medische toestand, maar de piek is zeer laag en de kleuren zijn meestal koel, zodat deze weinig activiteit tijdens het dragen periode. oad / 55673 / 55673fig4.jpg"/> Figuur 4: Representatief voorbeeld van een persoon terugkrijgen van Medical ziekte in dit adres Facility (SNF). De plot densiteit een 22 uur bovenste lidmaat in het dagelijkse leven, uitgezet op een tweede per seconde gefactureerd. De x-as (magnitudeverhouding) geeft de bijdrage van elk been activiteit op het moment. De y-as (bilateraal magnitude) geeft de intensiteit van de beweging. De kleur vertegenwoordigt frequentie, met de grote kleurenbalk schaal aan de rechterzijde van de figuur, waarin helderder kleuren geven hogere frequenties. De kleine balken -7 en 7 weergeven eenzijdige dominante en niet-dominante activiteit resp. Vergelijk de symmetrie, piekhoogte, en kleur aan Figuur 1. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Tenslotte kan deze methodologie niet be alleen voor volwassenen. Het protocol is geschikt voor kinderen, met kleine aanpassingen aan te moedigen dragen (bijv kleurrijke bandjes, suggesties dat de apparaten 'je ziet eruit als een superheld'). Dichtheid plots van normaal ontwikkelende kinderen vertonen dezelfde algemene vorm als volwassenen, boom-vorm smaller en de piek aanzienlijk hoger. vormen van de kinderen zijn in overeenstemming met hun grotere mate van activiteit; Een voorbeeld van de dichtheid plots van een normaal ontwikkelende kinderen en kinderen met hersenverlamming hemiparetic te zien op pag. 25 Figuur 5B en 5C in referentie 3. Verder onderzoek is nodig voor de toepassing op pediatrische klinische praktijk. Opgemerkt wordt dat de toepassingsverhouding een consistente relatie met matige zelfrapportage de bovenste ledematen activiteit bij volwassenen met een beroerte, 1 maar bij kinderen met hersenverlamming is het toepassingsverhouding niet gerelateerd aan het hoofdrapport bovenste limb activiteit. 30 Of de veranderde verhouding tussen de sensor gemeten en waarden ligt in de perceptie van de reporters of in een kwantitatief of kwalitatief verschil hoe kinderen bewegen is onbekend. Toekomstige studies zijn hard nodig om normatieve waarden te bepalen voor normaal ontwikkelende kinderen en onderzoek naar de interpretatie van de waarden bij kinderen met een handicap.

Discussion

Dit rapport beschrijft een methode voor het meten van de bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven gebruik maakt van versnellingsmeters gedragen op de polsen. Het gebruik van deze methodologie in de revalidatie onderzoek en klinische praktijk biedt een aanzienlijke verbetering van bestaande methoden, dat wil zeggen de kans om te leren hoe een experimentele of typische behandeling effecten functionele prestaties in het dagelijks leven, niet alleen het vermogen in de kliniek of het laboratorium. Accelerometrie kan worden gebruikt in combinatie met, of in plaats van, zelf-gerapporteerde maatregelen van de dagelijkse prestaties, 31, 32, 33, die meer vatbaar zijn voor cognitieve tekorten of onbewuste voorkeur kan zijn. 34, 35, 36, 37 Voortijdige toepassing van deze methode heeft opgeleverd data tegenstelling tot de verwachtingen, 5 waarin t kunnen dwingenHij veld om de inhoud en de levering van de revalidatie te heroverwegen.

Kritische stappen in het protocol zorgen voor nauwkeurige en reële gegevens werden verzameld tijdens het dragen periode (protocol stappen 2.2, 2.3 en 3.3). Als deze stappen niet kan leiden tot de berekende waarden die geen betekenis hebben. Het is relatief eenvoudig om ervoor te zorgen dat de versnellingsmeters zijn op de toegewezen polsen als de persoon de kliniek of het laboratorium verlaat. Visuele inspectie van de gegevens na de versnellingsmeters worden geretourneerd is nodig, omdat de deelnemers vaak gedragen zich anders dan de opdracht of verwacht. Hoewel relatief zeldzaam, zijn de deelnemers bekend dat de versnellingsmeters kort na het verlaten van het onderzoeksteam te verwijderen, waardoor ze weer aan op de verkeerde kanten, of proberen om anderen in hun familie aan te moedigen om ze te dragen. Veel van deze kan worden vermeden als de versnellingsmeters duidelijk zijn gemarkeerd voor elke zijde, wordt het dragen log voltooid, en de gegevens worden binnenkort afte geïnspecteerdr terug te keren, dat wil zeggen in het geval van een follow-up telefoontje is nodig om duidelijk te dragen kant en tijden.

Terwijl de accelerometrie methodiek kwantificeert algemene bovenste ledematen prestaties, is het geen informatie over de kwaliteit beweging of over specifieke activiteiten die werden uitgevoerd tijdens het dragen periode, zoals de wetenschap dat een deelnemer aan het eten was te voorzien; zie referentie 3 voor een bespreking van deze kwestie. Als hulpmiddel dan, accelerometrie zal zeer nuttig zijn als uitkomstmaat wanneer de wetenschappelijke vraag of revalidatie interventie gericht op het veranderen algemene bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven, zoals de hoeveelheid van de activiteit en de betrokkenheid van de bilaterale ledematen in de dagelijkse activiteit. Accelerometrie zal minder bruikbaar als uitkomstmaat zijn als de wetenschappelijke vraag of revalidatie interventie is gericht op het veranderen van de kwaliteit van de beweging of het veranderen van slechts een paar specifieke bewegingen in het dagelijks leven. We verwachten dat computational methoden zullen verbeteren in de tijd en de toekomstige generaties van deze methode in staat zijn om deze beperkingen te overwinnen.

Tot slot accelerometrie biedt een kans voor de kwantitatieve beoordeling van de bovenste ledematen prestaties in het dagelijks leven. De hier beschreven methode kan worden beschouwd als de bovenste ledematen versie van de meest voorkomende mobiliteit methodieken, voorzover stappen per dag of minuten matige fysieke activiteit zijn opgenomen op draagbare apparaten. 38, 39, 40, 41, 42, 43 terwijl ontwikkeld voor mensen met een CVA, de veelzijdigheid van de werkwijze toekomstige toepassing in een verscheidenheid van andere populaties mogelijk. Extra methodologische ontwikkeling nodig op andere gebieden dan beroerte volwassenen en kinderen neurorehabiliation populatie te helpen bij het beantwoorden van klinische en onderzoek questions verband met bilaterale activiteit van de bovenste ledematen.

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken Brittany Hill, Ryan Bailey, en Mike Urbin voor hun bijdrage aan de accelerometrie methodologie en data. De financiering voor dit project is afkomstig van 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.  
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. . . Towards a common language for Functioning, Disability, and Health: ICF. , (2002).
  5. Waddell, K. J., et al. Does task-specific training improve upper limb performance in daily life post stroke?. Neurorehabil Neural Repair. , (2016).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Bailey, R. R., Lang, C. E. Upper-limb activity in adults: referent values using accelerometry. J Rehabil Res Dev. 50 (9), 1213-1222 (2013).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Bailey, R. R. . Assessment of Real-World Upper Limb Activity in Adults with Chronic Stroke. , (2015).
  28. Collin, C., Wade, D. Assessing motor impairment after stroke: a pilot reliability study. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 53 (7), 576-579 (1990).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. Cavanaugh, J. T., et al. Capturing ambulatory activity decline in Parkinson’s disease. J Neurol Phys Ther. 36 (2), 51-57 (2012).
  39. Paul, S. S., et al. Obtaining Reliable Estimates of Ambulatory Physical Activity in People with Parkinson’s Disease. J Parkinsons Dis. , (2016).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. . Accelerometry – Program in Physical Therapy Available from: https://accelerometerchart.wusm.wustl.edu (2016)

Tags

AccelerometersUpper Limb PerformanceDaily LifeStroke RehabilitationPhysical TherapyOccupational TherapyBrain InjuryMultiple SclerosisCerebral PalsyQuantificationSelf-reportInitializationSampling RateBattery LifeSubject Information

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet 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).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image