Kinematische Analyse mit 3D Motion Capture trinken Aufgabe bei Menschen mit und ohne Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten
Summary
Dieses Protokoll beschreibt eine objektive Methode zur Bewertung der Bewegung Leistung und sensomotorische Funktion der oberen Extremität auf Personen mit Schlaganfall und gesunden Kontrollpersonen angewendet. Ein standardisiertes Testverfahren sind kinematische Analyse und Ergebnis Variablen für dreidimensionale Motion Capture trinken Aufgabe bereitgestellt.
Abstract
Kinematische Analyse ist eine leistungsfähige Methode für die objektive Beurteilung der oberen Extremität Bewegungen in einem dreidimensionalen (3D) Raum. Dreidimensionale Motion-Capture mit einem optoelektronischen-Kamera-System gilt als Goldstandard für kinematische Bewegungsanalyse und wird zunehmend als Ergebnis Maßnahme verwendet werden, um die Bewegung Leistung und Qualität nach einer Verletzung oder Krankheit zu bewerten Zusammenhang mit Bewegungen der oberen Extremität. Dieser Artikel beschreibt ein standardisiertes Protokoll für kinematische Analyse der Aufgabe angewendet bei Personen mit Beeinträchtigungen der oberen Extremität nach Schlaganfall zu trinken. Die trinkende Aufgabe beinhaltet erreichen, greifen und Anheben einer Tasse aus einer Tabelle zu nehmen einen Drink, platzieren den Pokal zurück, und bewegen die Hand wieder an den Rand des Tisches. Die Sitzposition ist auf die individuelle Körpergröße standardisiert und die Aufgabe erfolgt in einem angenehmen Tempo Selbststudium und ausgleichende Bewegungen werden nicht eingeschränkt. Soll die Aufgabe natürlich und in der Nähe einer realen Situation, die ökologische Validität des Protokolls zu verbessern zu halten. Ein 5-Kamera Motion-Capture-System wird verwendet, um 3D Koordinatenpositionen aus 9 retroreflektierende Markierungen auf anatomischen Landmarken der Arm, Rumpf und Gesicht positioniert zu sammeln. Eine einfache einzelne Markierung-Platzierung wird verwendet, um die Machbarkeit des Protokolls in klinischen Umgebungen zu gewährleisten. Maßgeschneiderte Matlab Software liefert automatisierte und schnelle Analysen von Bewegungsdaten. Zeitliche Kinematik der Bewegungszeit, Geschwindigkeit, Peak Geschwindigkeit, Zeit der Höhepunkt Geschwindigkeit und Glätte (Anzahl der Bewegung Einheiten) zusammen mit räumlichen eckige Kinematik von Schulter und Ellenbogen gemeinsame sowie Stamm Bewegungen werden berechnet. Die trinkende Aufgabe ist eine gültige Bewertung für Menschen mit Beeinträchtigung gemäßigt und mild Obere Extremität. Das Konstrukt, diskriminierende und gleichzeitige Gültigkeit sowie Reaktionsfähigkeit (Empfindlichkeit ändern) der kinematischen Variablen aus dem Trinken Aufgabe gewonnen wurden.
Introduction
Kinematische Analyse beschreibt die Bewegungen des Körpers durch Raum und Zeit, einschließlich linear und eckige Verschiebungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Die optoelektronischen Motion Capture Systeme verwenden mehrere High-Speed-Kameras, die entweder senden Infrarot-Lichtsignale, die Reflexionen von passiven Markern zu erfassen, die auf den Körper gelegt oder übertragen die Bewegungsdaten von aktiven Marker mit Infrarot Leuchtdioden. Diese Systeme werden als “Goldstandard” für den Erwerb von kinematische Daten1angesehen. Diese Systeme sind für ihre hohe Genauigkeit und Flexibilität bei der Messung der vielfältigen Aufgaben bewertet. Kinematische Maßnahmen haben gezeigt, wirksam bei der Erfassung von kleineren Veränderungen in der Bewegung Leistung und Qualität, die mit herkömmlichen klinischen unentdeckt kann skaliert2,3. Es wurde vermutet, dass diese Kinematik zur Unterscheidung zwischen echten Recovery (Wiederherstellung der Vorsorgemaßnahmen Bewegung Eigenschaften) und die Verwendung von Ausgleichsmaßnahmen (alternative) Bewegungsmuster während der Erfüllung einer Aufgabe4verwendet werden soll, 5.
Bewegungen der oberen Extremität mit Endpunkt Kinematik, erhalten in der Regel aus einer Hand-Markierung, und eckige Kinematik von Gelenken und Segmente quantifiziert werden können (zB., Stamm). Endpunkt-Kinematik informieren über Flugbahnen, Geschwindigkeit, zeitliche Bewegungsstrategien, Präzision, Geradheit und Glätte, während eckige Kinematik charakterisieren Bewegungsmuster in Bezug auf die zeitliche und räumliche Gelenk- und Segment-Winkel, Winkelgeschwindigkeiten und gelenkübergreifenden Koordination. Endpunkt-Kinematik, wie, Bewegungszeit, Geschwindigkeit und Glätte sind wirksam, um die Defizite und Leistungssteigerungen nach Schlaganfall6,7,8 und eckige Kinematik zeigen Bewegung erfassen, ob die Bewegungen der Gelenke und Körperteile sind optimal für eine bestimmte Aufgabe. Kinematik von Menschen mit Beeinträchtigungen sind oft im Vergleich mit Bewegung Leistung bei Personen ohne Beeinträchtigungen8,9. Endpunkt und eckige Kinematik korrelieren in einer Weise, dass eine Bewegung mit Effektivgeschwindigkeit, Glätte durchgeführt, und Präzision gute Bewegungskontrolle, Koordinierung und Nutzung der effektive und optimale Bewegungsmuster erfordert. Beispielsweise ein Patient mit Schlaganfall, bewegt sich langsam in der Regel auch zeigt Glätte (erhöhte Anzahl der Bewegung Einheiten), verringerte, Maximalgeschwindigkeit zu senken und Stamm Verschiebung8erhöht. Auf der anderen Seite können Verbesserungen im Endpunkt Kinematik, wie Geschwindigkeit und Glätte auftreten, unabhängig von den Veränderungen der kompensatorische Bewegungsstrategien Stamm und arm10. Es wurde festgestellt, dass kinematische Analyse möglicherweise zusätzliche und genauere Informationen über wie die Aufgabe ausgeführt wird, nach einer Verletzung oder Erkrankung, die wiederum Voraussetzung für individuelle wirksame Behandlung zur optimalen motorischen Wiederherstellung zu erreichen ist 11. kinematische Analyse wird zunehmend in klinischen Studien verwendet, um die Bewegungen bei Menschen mit Beeinträchtigungen der oberen Extremität nach Schlaganfall8,9, zu beschreiben, zur Bewertung der motorischen Wiederherstellung7, 12,13 oder die Wirksamkeit therapeutischer Interventionen10,14.
Bewegung-Aufgaben, die oft in Schlaganfall untersucht sind zeigen und erreichen, obwohl die Verwendung von funktionellen Aufgaben, die Manipulation von realen alltäglichen Objekten integrieren1steigt. Da Kinematik zu erreichen ist abhängig von der experimentellen Einschränkungen wie z. B. die Auswahl von Objekten und das Ziel der Aufgabe15, es ist wichtig, Bewegungen während der zielgerichtete und funktionale Aufgaben in dem bewerten die wirklichen Schwierigkeiten in einzelnen Alltag wird stärker berücksichtigt.
Somit ist das Ziel dieser Arbeit, eine detaillierte Beschreibung eines einfachen standardisierten Protokolls für die kinematische Analyse einer zielgerichteten und funktionelle Aufgabe, trinken Aufgabe, Personen mit Beeinträchtigungen der oberen Extremität im akuten und chronischen Stadien angewandt nach einem Schlaganfall. Ergebnisse aus der Validierung dieses Protokolls für Einzelpersonen mit gemäßigt und mild Schlaganfall Beeinträchtigung werden zusammengefasst.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Protokoll kann erfolgreich eingesetzt werden, um die Bewegung Leistung und Qualität bei Personen mit gemäßigt und mild oberen Extremität sensomotorische Beeinträchtigungen in allen Phasen nach Schlaganfall zu quantifizieren. Die Durchführbarkeit dieses Protokolls wurde erwies sich in einer klinischen Umgebung so früh wie 3 Tage-Schlaganfall Post, und zeigte, dass das System durch ausgebildete Mediziner ohne besondere technische Qualifikationen eingesetzt werden kann. Technisches Know-how ist jedoch erforderlic…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Besonderen Dank an Bo Johnels, Nasser Hosseini, Roy Tranberg und Patrik Almström um Hilfe mit der Initiierung dieses Projektes. Die Forschungsdaten präsentiert in diesem Protokoll wurde an der Sahlgrenska University Hospital gesammelt.
Materials
| 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 |
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