قياس الاستقرار المكاني في قبضة الدقة
Summary
والهدف من هذا البروتوكول هو قياس مركز الضغط (COP) استبدال باستخدام ورقة استشعار عالية الدقة المكانية لتعكس الاستقرار المكاني في قبضة الدقة. ويمكن أن يسهم استخدام هذا البروتوكول في زيادة فهم علم وظائف الأعضاء والفيزيولوجيا المرضية للتمسك.
Abstract
الغرض من البروتوكول هو تقييم اتجاه قوة الإصبع بشكل غير مباشر أثناء التلاعب في جسم محمول على أساس العلاقات الميكانيكية الحيوية التي يؤدي فيها اتجاه القوة المنحرف إلى استبدال مركز الضغط (COP). لتقييم هذا، يتم استخدام ورقة استشعار ضغط درجة الحرارة رفيعة ومرنة وعالية الدقة. ويتيح النظام قياس مسار مؤتمر الأطراف بالإضافة إلى سعة القوة وتنظيمها الزمني. وجدت سلسلة من التجارب أن زيادة طول المسار تعكس عجزًا في التذبذب الحسي في مرضى السكتة الدماغية ، وأن انخفاض مسار COP يعكس استراتيجية تعويضية لتجنب انزلاق جسم من قبضة اليد في كبار السن. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضاً تقليص مسار مؤتمر الأطراف عن طريق التداخل المزدوج على المهام. هذه المادة وصف الإجراء التجريبي ويناقش كيف يساهم في الاصبع COP لفهم علم وظائف الأعضاء والفيزيولوجيا المرضية من استيعاب.
Introduction
التحكم في القوة هو الأساس الأساسي لقبضة الدقة. مقارنة بقبضة السلطة، تقوم قبضة الدقة بتقييم الحد الأدنى من إنتاج القوة الذي يعكس القدرة على التعامل مع كائن ما. تساهم أنظمة الاستشعار المتعددة في قبضة الدقة. على سبيل المثال، أثناء مهمة قبضة ورفع، والمعلومات البصرية تمكن من تصور حجم الكائن وشكله. بعد أن تلمس أطراف الأصابع الكائن ، يتم تسليم الإشارات اللمسية إلى قشرة الجسم للتكيف مع قوة قبضة الدقة. يتم إنشاء قوة قبضة (GF) عندما تجعل أطراف الأصابع الاتصال مع الكائن، ويزيد خلال مرحلة الرفع1. عندما يقترب كائن من ارتفاع الهدف في الهواء، فإن الشباب الأصحاء ينتجون الحد الأدنى من GF لتحسين المدخلات الجلدية من لب الأصابع والحفاظ على الطاقة. من ناحية أخرى ، كبار السن استخدام قوة قبضة كبيرة لتجنب السماح للكائن زلة من قبضتهم2. في مرضى السكتة الدماغية، وتأخر ظهور قوة قبضة وضعف القدرة على ضبط هامش السلامة بسبب العجز الحسي والحركي. ويعتبر مبالغة قوة قبضة لتكون استجابة استراتيجية للتعويض عن العجز الحسي والسيارات3.
واقترح البروتوكول القياسي لقياس السيطرة GF في قبضة الدقة من قبل يوهانسون وWestling في 1980s4. طوروا جهازًا لمراقبة كل من قوى الحمل وقبضة في وقت واحد. ومنذ ذلك الحين، تم استخدام السعة GF وتنظيمها الزمني كمعلمات حركية نموذجية في العديد من الدراسات حول قبضة الدقة. آخر معلمة الحركية هو اتجاه القوة5. ينتج اتجاه القوة عن مزيج من القوى المقبضة والرفعية. من أجل الحفاظ على قبضة الدقة مستقرة، يجب أن يتم إنشاء القبضة الموجهة بشكل صحيح وقوى الرفع بين الإبهام وإصبع السبابة، ويمكن أن يؤدي اتجاه القوة المنحرف إلى عدم الاستقرار المكاني. على الرغم من أن مختلف خلايا الحمل من نوع أدوات الاتجاه تستخدم في استيعاب الدراسات، وهذه الصكوك لديها قيود من حيث مراقبة السيطرة على قوة قبضة في التلاعب الكائنات من مختلف الأحجام والأشكال المستخدمة في الحياة اليومية. وبالتالي، فإن جهاز استشعار مرن وقابل للربط ضروري للتحقيق في العلاقات بين التحكم في قوة القبضة والوظائف اليومية.
الغرض من هذا البروتوكول هو تقييم اتجاه قوة الإصبع بشكل غير مباشر أثناء التلاعب في جسم قائم على العلاقة الميكانيكية الحيوية التي يؤدي فيها اتجاه القوة المنحرف إلى استبدال مركز الضغط (COP). مؤتمر الأطراف هو مركز جميع القوى، ويمثل كيفية توازن القوات على ورقة الاستشعار. وقد اقترح أول من قبل أوجوريل وآخرون6استخدام مؤتمر الأطراف لتقييم السيطرة على قوة القبضة. رصدوا نزوح COP للتحقيق في دور التغذية المرتدة الجلدية ووجدوا أن انحراف COP حدث بعد التخدير الرقمي. غير أن حالات التشريد التي أجراها مؤتمر الأطراف لم ترصد إلا عمودياً في دراستهم؛ ولذلك، لم يتم تقييم النزوح الذي حدث في فضاء ثلاثي الأبعاد. لحل هذا القيد، تم استخدام ورقة استشعار ضغط دقة المكانية رفيعة ومرنة وعالية لقياس درجة الوضوح المكاني COP. أجهزة استشعار عالية الدقة المكانية (~60-100 نقطة لكل سم2)لقياس التحكم في قوة القبضة تم استخدامها7،8، ولكن التقدم الأخير في الدقة المكانية (248 نقطة لكل سم2)تسمح بقياس مسار COP كمعلمة لقياس الاستقرار المكاني. هذه الورقة تصف الإجراء التجريبي ويناقش كيف يساهم في فهم الاصبع COP لفهم علم وظائف الأعضاء والفيزيولوجيا المرضية من استيعاب.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوفر هذا الإجراء التجريبي أدلة على أن ورقة استشعار الضغط المرنة يمكن أن تكون مفيدة لتقييم الاستقرار المكاني أثناء قبضة الدقة. يمثل اتجاه قوة القبضة المتغيرة إدراك عدم الاستقرار المكاني مثل زلة الإصبع. ومع ذلك، فإن أدوات اتجاه قوة الحمل الموجودة في الخلايا لديها قيود من حيث ضمان حركة الوص?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر السيد ت. نيشيدا (فني، قسم المبيعات، قسم مواد أداء الجهاز، شركة نيتا المحدودة، أوساكا، اليابان.
Materials
| Alcohol swab | Wipe participant’s finger pulps | ||
| Compressor | Nitta Corporation | Apply pressure to the sensor seats | |
| Computer | |||
| Controller of compressor | Nitta Corporation | Use to manupirate the compressor | |
| Double-sides tapes | Use to attach the sensorseats to the iron cube | ||
| Iron cube | 150-250g, 30×30×30 mm | ||
| Sensor connector | Connect the sensorseats to computer. | ||
| Sensor sheet | Pressure Mapping Sensor 5027, Tekscan, South Boston, MA, 50 USA | ||
| Setting stand | Set the iron cube on it during the measurement | ||
| Software; I-SCAN 5027, Ver. 7.51 | Nitta Corporation | ||
| Table | Use for the measurement |
References
- Johansson, R. S., Flanagan, J. R. Coding and use of tactile signals from the fingertips in object manipulation tasks. Nature Reviews Neuroscience. 10 (5), 345-359 (2009).
- Cole, K. J. Grasp force control in older adults. Journal of Motor Behavior. 23 (4), 251-258 (1991).
- Lang, C. E., Schieber, M. H., Nowak, D. A., Hermsdörfer, J. Stroke. Sensorimotor control of grasping. , 296-310 (2009).
- Johansson, R. S., Westling, G. Roles of glabrous skin receptors and sensorimotor memory in automatic control of precision grip when lifting rougher or more slippery objects. Experimental Brain Research. 56 (3), 550-564 (1984).
- Parikh, P. J., Cole, K. J. Handling objects in old age: forces and moments acting on the object. Journal of Applied Physiology. 112 (7), 1095-1104 (2012).
- Augurelle, A. S., Smith, A. M., Lejeune, T., Thonnard, J. L. Importance of cutaneous feedback in maintaining a secure grip during manipulation of hand-held objects. Journal of Neurophysiology. 89 (2), 665-671 (2003).
- Monzée, J., Lamarre, Y., Smith, A. M. The effects of digital anesthesia on force control using a precision grip. Journal of Neurophysiology. 89 (2), 672-683 (2003).
- Fortier-Poisson, P., Langlais, J. S., Smith, A. M. Correlation of fingertip shear force direction with somatosensory cortical activity in monkey. Journal of Neurophysiology. 115 (1), 100-111 (2016).
- Kurihara, J., Lee, B., Hara, D., Noguchi, N., Yamazaki, T. Increased center of pressure trajectory of the finger during precision grip task in stroke patients. Experimental Brain Research. 237 (2), 327-333 (2018).
- Noguchi, N., et al. Grip force control during object manipulation in cervical myelopathy. Spinal Cord. , (2020).
- Lee, B., Miyanjo, R., Tozato, F., Shiihara, Y. Dual-task interference in a grip and lift task. The Kitakanto Medical Journal. 64 (4), 309-312 (2014).
