Analisi cinematica utilizzando 3D Motion Capture di bere compito in persone con e senza i danni del superiore-estremità
Summary
Questo protocollo descrive un metodo oggettivo per valutare le prestazioni di movimento e funzione sensitivo-motoria dell’arto superiore applicato agli individui con ictus e controlli sani. Una procedura di prova standardizzati, cinematiche variabili di analisi ed il risultato per la cattura di movimento tridimensionale di bere attività sono fornite.
Abstract
Analisi cinematica sono un potente metodo per la valutazione obiettiva dei movimenti dell’arto superiore in uno spazio tridimensionale (3D). Tridimensionale di motion capture con un sistema di fotocamera optoelettronico è considerato come golden standard per l’analisi cinematica del movimento e viene sempre più utilizzata come misura di risultato per valutare le prestazioni di movimento e la qualità dopo un infortunio o malattia che coinvolgono i movimenti dell’arto superiore. Questo articolo descrive un protocollo standardizzato per l’analisi cinematica di bere attività applicata in individui con disabilità dell’arto superiore dopo il colpo. L’attività bere incorpora raggiungere, afferrare e alzare una tazza da una tabella per prendere un drink, posizionando la Coppa torna e spostando indietro la mano verso il bordo della tabella. La posizione di seduta è standardizzata alla dimensione corporea dell’individuo e l’attività viene eseguita in una confortevole velocità di autoapprendimento e movimenti compensativi non sono vincolati. L’intenzione è di mantenere l’attività naturale e vicino a una situazione di vita reale per migliorare la validità ecologica del protocollo. Un sistema di 5-fotocamera motion capture è utilizzato per raccogliere le posizioni delle coordinate 3D da 9 marcatori catarifrangenti posizionati su punti di riferimento anatomici del braccio, del tronco e del viso. Un posizionamento semplice singolo marker viene utilizzato per garantire la fattibilità del protocollo nelle regolazioni cliniche. Software Matlab su misura fornisce analisi automatizzate e veloce dei dati di movimento. Cinematica temporale del tempo di movimento, velocità, velocità di picco, tempo di picco di velocità e scorrevolezza (numero di unità di movimento) insieme a cinematica spaziale angolare di spalla e gomito comune così come i movimenti del tronco vengono calcolati. Il compito di bere è una valutazione valida per gli individui con insufficienza lieve e moderata dell’arto superiore. Il costrutto, validità discriminante e simultanee con reattività (sensibilità al cambiamento) delle variabili cinematiche ottenute dall’attività bere sono state stabilite.
Introduction
Analisi cinematica descrive i movimenti del corpo nello spazio e nel tempo, tra cui accelerazioni, velocità e spostamenti lineari e angolari. I sistemi di cattura del movimento optoelettronici utilizzano più telecamere ad alta velocità che invia segnali di luce infra-rosso per catturare i riflessi da marcatori passivi posizionato sul corpo o trasmettono i dati di movimento da marcatori attivi contenenti infrarosso diodi luminescenti. Questi sistemi sono considerati come “gold standard” per l’acquisizione di dati cinematica1. Questi sistemi sono valutati per la loro alta precisione e flessibilità nelle misurazioni di compiti diversi. Misure cinematiche hanno dimostrato di essere efficace nel catturare i più piccoli cambiamenti nelle prestazioni di movimento e qualità che può essere inosservato con tradizionale clinici scale2,3. È stato suggerito che cinematica deve essere utilizzato per la distinzione tra vero recovery (ripristino delle caratteristiche di movimento premorbid) e l’uso di pattern di movimento compensativo (alternativo) durante la realizzazione di un compito4, 5.
I movimenti dell’arto superiore possono essere quantificati utilizzando endpoint cinematica, generalmente ottenuta da un indicatore della mano e angolare cinematica da articolazioni e segmenti (cioè., tronco). Cinematica del punto finale forniscono informazioni su traiettorie, velocità, strategie di movimento temporale, precisione, linearità e morbidezza, mentre angolare cinematica caratterizzano schemi di movimento in termini di articolazione temporale e spaziale e angoli di segmento, velocità angolari e coordinamento interjoint. Cinematica del punto finale, come, tempo del movimento, la velocità e la scorrevolezza sono efficaci per catturare i deficit e miglioramenti nelle prestazioni di movimento dopo ictus6,7,8 e visualizza angolare cinematica se il movimenti delle articolazioni e segmenti del corpo sono ottimali per un’attività specifica. Cinematica da persone con disabilità sono spesso confrontati con le prestazioni di movimento in individui senza danni8,9. End-Point e angolare cinematica sono correlati in modo che un movimento eseguito con velocità effettiva, scorrevolezza, e precisione richiederanno buon movimento controllo, coordinamento e utilizzo di schemi di movimento efficace e ottimale. Ad esempio, un paziente con ictus che si muove lentamente solitamente anche spettacoli in diminuzione scorrevolezza (aumento del numero di unità di movimento), abbassare la velocità massima e aumentato di cilindrata tronco8. D’altra parte, miglioramenti nella cinematica dell’endpoint, ad esempio la velocità di movimento e scorrevolezza potrebbero verificarsi indipendentemente dai cambiamenti delle strategie compensative movimento del tronco e braccio10. È stato stabilito che l’analisi cinematica possono fornire ulteriori e più precise informazioni su come il compito è compiuto dopo un infortunio o malattia, che a sua volta è essenziale per il trattamento individualizzato efficace raggiungere il recupero ottimo del motore 11. analisi cinematica viene sempre più utilizzato negli studi clinici per descrivere i movimenti nelle persone con disabilità dell’arto superiore dopo ictus8,9, per valutare il recupero del motore7, 12,13 o per determinare l’efficacia di interventi terapeutici10,14.
Attività di movimento spesso studiata in corsa sono puntando e raggiungendo, anche se l’uso di attività funzionale che incorporano la manipolazione di oggetti vero e proprio quotidiani sta aumentando1. Poiché cinematica di raggiungere dipendono i vincoli sperimentali quali la selezione di oggetti e l’obiettivo dell’ attività15, è essenziale per valutare i movimenti durante le attività di utile e funzionale in cui le difficoltà reali dell’individuo vita quotidiana si rifletterà più da vicino.
Così, lo scopo di questa carta è di fornire una descrizione dettagliata di un semplice protocollo standardizzato utilizzato per l’analisi cinematica di un’attività utile e funzionale, bere attività, applicata agli individui con disabilità dell’arto superiore nelle fasi acute e croniche dopo il colpo. Risultati dalla convalida del presente protocollo per gli individui con insufficienza moderata e lieve ictus saranno riassunti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo può essere usato con successo per quantificare le prestazioni di movimento e la qualità in individui con disabilità sensitivo-motoria dell’arto superiore moderato e mite in tutte le fasi, dopo il colpo. La fattibilità di questo protocollo è stata dimostrata in una regolazione clinica fin da 3 giorni dopo la corsa e ha mostrata che il sistema può essere utilizzato da professionista qualificato salute senza qualifiche specifiche tecniche. Competenza tecnica è, tuttavia, necessario per creare e sviluppa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Speciale a Bo Johnels, Nasser Hosseini, Roy Tranberg e Patrik Almström per aiuto con l’avvio di questo progetto. I dati di ricerca presentati in questo protocollo è stato raccolto presso l’Ospedale Universitario Sahlgrenska.
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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