Messung der räumlichen Stabilität im Präzisionsgriff

Kraftkontrolle ist die Basis für Präzisionsgriff. Im Vergleich zum Kraftgriff wertet der Präzisionsgriff die minimale Kraftausbeute aus, die die Fähigkeit widerspiegelt, ein Objekt zu manipulieren. Mehrere sensorimotorische Systeme tragen zur Präzisionshaftung bei. Beispielsweise ermöglicht visuelle Information während einer Griff- und Liftaufgabe die Wahrnehmung der Größe und Form des Objekts. Nachdem die Fingerspitzen das Objekt berührt haben, werden taktile Signale an den somatosensorischen Kortex übermittelt, um die Präzisionsgriffkraft einzustellen. Griffkraft (GF) wird erzeugt, wenn die Fingerspitzen mit dem Objekt in Kontakt kommen, und es erhöht sich während der Hebephase¹. Wenn sich ein Objekt der Zielhöhe in der Luft nähert, produzieren gesunde junge Erwachsene das minimale GF, um den Hauteingang aus den Fingerbreien zu optimieren und Energie zu sparen. Auf der anderen Seite verwenden ältere Erwachsene eine große Griffkraft, um zu vermeiden, dass das Objekt aus ihrem Griff rutscht². Bei Schlaganfallpatienten verzögert sich der Beginn der Griffkraft und die Fähigkeit, den Sicherheitsrand anzupassen, wird durch sensorische und motorische Defizite beeinträchtigt. Übertriebene Griffkraft gilt als strategische Reaktion, um sensorische und motorische Defizite zu kompensieren³.

Das Standardprotokoll zur Messung der GF-Steuerung im Präzisionsgriff wurde von Johansson und Westling in den 1980er Jahren^{vorgeschlagen 4}. Sie entwickelten ein Gerät, um sowohl Last- als auch Griffkräfte gleichzeitig zu überwachen. Seitdem wurden die GF-Amplitude und ihre zeitliche Regulation als typische kinetische Parameter in zahlreichen Studien zum Präzisionsgriff verwendet. Ein weiterer kinetischer Parameter ist die Kraftrichtung⁵. Die Kraftrichtung ergibt sich aus einer Kombination von Griff- und Hebekräften. Um einen stabilen Präzisionsgriff zu erhalten, müssen zwischen Daumen und Zeigefinger richtig gerichtete Griff- und Hebekräfte erzeugt werden, und die abweichende Kraftrichtung kann räumliche Instabilität verursachen. Obwohl verschiedene Lastzellen-Kraftrichtungsinstrumente in Greifstudien eingesetzt werden, haben diese Instrumente eine Einschränkung in Bezug auf die Überwachung der Griffkraftkontrolle bei der Bearbeitung von Objekten unterschiedlicher Größe und Formen, die im täglichen Leben verwendet werden. Daher ist ein flexibler und anschließbarer Sensor unerlässlich, um die Zusammenhänge zwischen Griffkraftsteuerung und täglichen Funktionen zu untersuchen.

Der Zweck dieses Protokolls ist es, indirekt die Fingerkraftrichtung während der Manipulation eines Objekts basierend auf der biomechanischen Beziehung zu bewerten, in der abweichende Kraftrichtung den Austausch von Druckzentren (COP) verursacht. Die COP ist das Zentrum aller Kräfte und stellt dar, wie die Kräfte auf dem Sensorblatt ausbalanciert werden. Der Einsatz von COP zur Beurteilung der Griffkraftkontrolle wurde zuerst von Augurelle et al.⁶vorgeschlagen. Sie überwachten die COP-Verschiebung, um die Rolle des hautförmigen Feedbacks zu untersuchen, und stellten fest, dass die abweichende COP nach der digitalen Anästhesie auftrat. Die COP-Verschiebung wurde jedoch in ihrer Studie nur vertikal überwacht; Daher wurde die COP-Verschiebung in einem dreidimensionalen Raum nicht ausreichend bewertet. Um diese Einschränkung zu lösen, wurde ein dünnes, flexibles und hochräumliches Drucksensorblatt verwendet, um COP zu messen. Relativ hohe räumliche Auflösungssensoren (ca. 60–100 Punkte pro cm²) zur Messung der Griffkraftsteuerung wurden^7,8, aber die jüngsten Fortschritte in der räumlichen Auflösung (248 Punkte pro cm²) ermöglichen die Messung der COP-Trajektorie als Parameter zur Quantifizierung der räumlichen Stabilität. Dieser Beitrag beschreibt das experimentelle Verfahren und diskutiert, wie Finger COP zum Verständnis der Physiologie und Pathophysiologie des Greifens beiträgt.