Summary

Un método estandarizado para la medición de la quinestesia del codo

Published: October 10, 2020
doi:

Summary

Aquí, presentamos un método estandarizado para la medición de la quinestesia pasiva del codo utilizando el umbral para la detección del movimiento pasivo (TDPM) que es apropiado para un entorno de investigación.

Abstract

La propriocepción es un componente importante del movimiento controlado. El umbral para la detección del movimiento pasivo (TDPM) es un método comúnmente utilizado para cuantificar la submodalidad proprioceptiva de la quinestesia en entornos de investigación. Se ha descubierto que el paradigma TDPM es válido y confiable; sin embargo, el equipo y los métodos utilizados para el TDPM varían entre los estudios. En particular, los aparatos de laboratorio de investigación para producir movimiento pasivo de una extremidad son a menudo diseñados a medida por laboratorios individuales o inaccesibles debido al alto costo. Es necesario un método estandarizado, válido y confiable para medir TDPM utilizando equipos fácilmente disponibles. El propósito de este protocolo es proporcionar un método estandarizado para la medición de TDPM en el codo que es económico, fácil de administrar, y que produce resultados cuantitativos para fines de medición en entornos basados en la investigación. Este método se probó en 20 adultos sanos sin deterioro neurológico, y ocho adultos con accidente cerebrovascular crónico. Los resultados obtenidos sugieren que este método es una manera confiable de cuantificar el codo TDPM en adultos sanos, y proporciona soporte inicial para la validez. Los investigadores que buscan un equilibrio entre la asequibilidad del equipo y la precisión de medición son más propensos a encontrar este protocolo de beneficio.

Introduction

La información proprioceptiva es un importante contribuyente al control del movimiento humano. Los déficits proprioceptivos acompañan a una amplia gama de afecciones neurológicas como accidente cerebrovascular1,2,3,4,5,6, enfermedad de Parkinson7, y neuropatías sensoriales8. Lesiones ortopédicas tales como ligamentos y desgarros musculares también se han demostrado para reducir la función proprioceptiva9. La construcción de la propriocepción se prueba a menudo en medidas de resultados clínicos mediante la detección de pequeñas alteraciones aplicadas por el proveedor en la posición de los dedos o de los dedos10,11,12,13,14. Esas medidas producen mediciones relativamente gruesas: “ausente”, “deteriorado”, “normal”12. Si bien es suficiente para la detección de deficiencias proprioceptivas graves, se requieren métodos de ensayo mecánicos de laboratorio para medir con precisión las deficiencias proprioceptivas sutiles14,15,16.

Los investigadores y médicos a menudo dividen la propriocepción en submodalidades para la medición. Las submodales más comúnmente investigadas de la propriocepción son el sentido de la posición conjunta (JPS) y la cinestesia, típicamente definido como el sentido del movimiento3,,16,17. El sentido de la posición conjunta se prueba a menudo a través de tareas de coincidencia activas, donde los individuos replican un ángulo de articulación de referencia18,,19. La kinesthesia se mide comúnmente utilizando el umbral para la detección de movimiento pasivo (TDPM), por el cual la extremidad de un participante se mueve pasivamente lentamente, con el participante indicando el punto en el que el movimiento se detecta por primera vez16,,17,,19. La medición de TDPM normalmente requiere el uso de equipos especializados para proporcionar el movimiento pasivo lento y denotar el punto de detección17.

Se han encontrado resultados válidos y fiables en diferentes juntas utilizando los métodosTDPM 9,16,19,20,21,22. Sin embargo, hay una variación considerable en los equipos y métodos TDPM, creando un desafío para la comparación de los hallazgos entre los estudios16,17. Los laboratorios a menudo desarrollan sus propios dispositivos de movimiento y medición de las extremidades, o utilizan costosos dispositivos comerciales y software16. Las velocidades de movimiento pasivo también varían; se sabe que la velocidad de movimiento afecta a los umbrales de detección7,,16,,23. Se necesita un método estandarizado y fácilmente reproducible capaz de cuantificar TDPM en una amplia gama de niveles de deterioro. Debido a que la anatomía y la fisiología de cada articulación difieren, los protocolos deben ser específicos de la articulación19. El protocolo descrito aquí es específico de la articulación del codo. Sin embargo, los métodos de este protocolo pueden ser útiles para establecer protocolos para otras articulaciones.

Para aumentar la generalización en todos los laboratorios de investigación sensorimotor, el aparato preferido para proporcionar el movimiento pasivo para las pruebas TDPM de codo estaría disponible comercialmente a un costo asequible. Con este fin, se eligió una máquina de movimiento pasivo continuo (CPM) de codo (rango de velocidad disponible de 0,23o/s – 2,83o/s) para producir el movimiento motorizado y consistente. Las máquinas de CPM se encuentran comúnmente en hospitales de rehabilitación y tiendas de suministros médicos y se pueden alquilar o pedir prestado para reducir los costos de investigación. Los requisitos adicionales de los equipos incluyen elementos que se encuentran comúnmente en los laboratorios de sensores (es decir, sensores de electrogoniómetro y electromiografía (EMG)) y ferreterías (por ejemplo, tuberías de PVC, cuerdas y cintas).

Se probaron dos grupos diferentes para explorar las propiedades de medición de este protocolo TDPM: adultos sanos y adultos con accidente cerebrovascular crónico. Para los adultos con accidente cerebrovascular crónico, se analizó el brazo ipsilesional (es decir, menos afectado). El sentido kinestésico en el codo ipsilesional en adultos con accidente cerebrovascular crónico puede parecer normal con las pruebas clínicas, pero deteriorado cuando se evalúa utilizando métodos cuantitativos de laboratorio5,15. Este ejemplo ilustra la importancia de desarrollar y utilizar medidas sensibles y precisas de deterioro somatosensorial y hace de esta una población útil para fines de prueba. Para la validación de este protocolo, utilizamos el método de gruposconocidos 24. Comparamos el TDPM con otra medida cuantitativa de la quinestesia, la prueba breve de kinestesia (BKT). El BKT ha demostrado ser sensible al deterioro ipsilesional de las extremidades superiores después del accidente cerebrovascular25. La versión basada en tableta (tBKT) se utilizó en este estudio porque es la misma prueba que el BKT, administrado en un comprimido con más ensayos. El tBKT ha demostrado ser estable en la medición de prueba de prueba de una semana y sensible a la reducción proprioceptiva26. Se hipotetizó que los resultados del codo TDPM y tBKT se correlacionarían ya que el control sensorimotor del codo contribuye al rendimiento de BKT26.

El propósito de este documento es esbozar un método estandarizado de medición de codo TDPM que es reproducible utilizando equipos comunes. Los datos se presentan sobre la fiabilidad y las pruebas iniciales de validez del método, así como la viabilidad de uso para personas sin patología conocida, y aquellas que fueron hipotéticas para tener deterioro somatosensorial leve.

Protocol

La Junta de Revisión Institucional del Colegio de St. Scholastica ha aprobado el estudio bajo el cual se desarrolló y probó este protocolo. 1. Fabricación de la pantalla visual Cortar el tubo de PVC de 3/4 pulgadas (1,9 cm) de diámetro en varias longitudes: dos piezas de 30 pulgadas (76,2 cm) (base de pantalla); dos piezas de 8 pulgadas (20,3 cm) (base de pantalla); una pieza de 44 pulgadas (111,8 cm) (soporte de pantalla vertical); y una pieza de 32 pulgadas (81,3 cm) (soporte …

Representative Results

Participantes:Usando el protocolo presentado aquí, el codo TDPM se midió en un laboratorio de investigación académica para dos grupos diferentes de individuos: 20 adultos sanos, y ocho adultos con accidente cerebrovascular crónico. Los participantes de ambos grupos fueron reclutados de la comunidad utilizando volantes, correos electrónicos y boca a boca. Los adultos sanos (14 mujeres, seis hombres; edad media (SD) 28 (7,9) años; 19 diestros y un zurdo) fueron probados para generar resultados r…

Discussion

El protocolo presentado describe cómo medir el codo TDPM de forma estandarizada utilizando una máquina CPM común para proporcionar el movimiento pasivo. A lo largo de 20 participantes sanos, la medición media de TDPM del codo fue similar al valor promedio identificado en estudios anteriores utilizando otras configuraciones de medición de TDPM7,19,32, y produjo resultados confiables en todas las sesiones de prueba. TDPM del …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores quieren agradecer al Dr. Jon Nelson por el apoyo técnico de EMG y los equipos electrogoniómetro utilizados aquí.

Materials

3/4 inch diameter PVC pipe Charlotte Pipe Pipe to be cut into lengths of: 30 inches/76.2 cm (x2); 8 inches/20.3 cm (x2); 44 inches/111.8 cm (x1); 32 inches/81.3 cm (x1).
3/4 inch diameter PVC pipe end caps (x3) Charlotte Pipe
45° PVC elbow (x1) Charlotte Pipe
90° PVC elbows (x2) Charlotte Pipe
Athletic tape 3M
Delsys acquisition software (EMGworks) Delsys
Double-sided tape 3M
Duct tape 3M Used to assist in removal of dead skin cells on participant's skin prior to EMG sensor placement.
Elbow Continuous Passive Motion (CPM) Machine Artromot Chattanooga Artromot E2 Compact Elbow CPM; Model 2038
Electrogoniometer Biometrics, Ltd
Flour sack dishcloths (x2) Room Essentials Fabric used for creation of visual screen.
Handheld external trigger switch Qualisys Trigger switch used for electrogoniometer event marking.
Hearing occlusion headphones Coby
Isopropyl alcohol Mountain Falls
Paper tape 3M
Ruler with inch markings Westcott
Standard height chair KI
String Quality Park Approximately 15 inches of string needed. String used for standardization of electrogoniometer placement.
Trigno Goniometer Adapter Delsys
Trigno Wireless Electromyography Sensors Delsys
Washable marker Crayola
Washcloth Aramark Used in combination with isopropyl alcohol for cleaning participant's skin prior to EMG sensor placement.

References

  1. Coderre, A. M., et al. Assessment of upper-limb sensorimotor function of subacute stroke patients using visually guided reaching. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (6), 528-541 (2010).
  2. Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (2), 178-187 (2010).
  3. Semrau, J. A., Herter, T. M., Scott, S. H., Dukelow, S. P. Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke. Stroke. 44 (12), 3414-3421 (2013).
  4. Meyer, S., Karttunen, A. H., Thijs, V., Feys, H., Verheyden, G. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic review. Physical Therapy. 94 (9), 1220-1231 (2014).
  5. Desrosiers, J., Bourbonnais, D., Bravo, G., Roy, P. M., Guay, M. Performance of the ‘unaffected’ upper extremity of elderly stroke patients. Stroke. 27 (9), 1564-1570 (1996).
  6. Carey, L. M., Matyas, T. A. Frequency of discriminative sensory loss in the hand after stroke in a rehabilitation setting. Journal of Rehabilitation Medicine. 43 (3), 257-263 (2011).
  7. Konczak, J., Krawczewski, K., Tuite, P., Maschke, M. The perception of passive motion in Parkinson’s disease. Journal of Neurology. 254 (5), 655 (2007).
  8. Van Deursen, R. W. M., Simoneau, G. G. Foot and ankle sensory neuropathy, proprioception, and postural stability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 29 (12), 718-726 (1999).
  9. Reider, B., et al. Proprioception of the knee before and after anterior cruciate ligament reconstruction. Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic & Related Surgery. 19 (1), 2-12 (2003).
  10. Hizli Sayar, G., Unubol, H. Assessing Proprioception. The Journal of Neurobehavioral Sciences. 4 (1), 31-35 (2017).
  11. Fugl-Meyer, A. R., Jääskö, L., Leyman, I., Olsson, S., Steglind, S. The post-stroke hemiplegic patient. 1. a method for evaluation of physical performance. Scandinavian journal of Rehabilitation Medicine. 7 (1), 13-31 (1975).
  12. Stolk-Hornsveld, F., Crow, J. L., Hendriks, E., Van Der Baan, R., Harmeling-van Der Wel, B. The Erasmus MC modifications to the (revised) Nottingham Sensory Assessment: a reliable somatosensory assessment measure for patients with intracranial disorders. Clinical Rehabilitation. 20 (2), 160-172 (2006).
  13. Winward, C. E., Halligan, P. W., Wade, D. T. The Rivermead Assessment of Somatosensory Performance (RASP): standardization and reliability data. Clinical Rehabilitation. 16 (5), 523-533 (2002).
  14. Lincoln, N. B., et al. The unreliability of sensory assessments. Clinical rehabilitation. 5 (4), 273-282 (1991).
  15. Sartor-Glittenberg, C. Quantitative measurement of kinesthesia following cerebral vascular accident. Physiotherapy Canada. 45, 179-186 (1993).
  16. Hillier, S., Immink, M., Thewlis, D. Assessing proprioception: a systematic review of possibilities. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (10), 933-949 (2015).
  17. Han, J., Waddington, G., Adams, R., Anson, J., Liu, Y. Assessing proprioception: a critical review of methods. Journal of Sport and Health Science. 5 (1), 80-90 (2016).
  18. Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical Therapy. 90 (8), 1176-1184 (2010).
  19. Juul-Kristensen, B., et al. Test-retest reliability of joint position and kinesthetic sense in the elbow of healthy subjects. Physiotherapy Theory and Practice. 24 (1), 65-72 (2008).
  20. Deshpande, N., Connelly, D. M., Culham, E. G., Costigan, P. A. Reliability and validity of ankle proprioceptive measures. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (6), 883-889 (2003).
  21. Boerboom, A., et al. Validation of a method to measure the proprioception of the knee. Gait & Posture. 28 (4), 610-614 (2008).
  22. Nagai, T., Sell, T. C., Abt, J. P., Lephart, S. M. Reliability, precision, and gender differences in knee internal/external rotation proprioception measurements. Physical Therapy in Sport. 13 (4), 233-237 (2012).
  23. Refshauge, K. M., Chan, R., Taylor, J. L., McCloskey, D. Detection of movements imposed on human hip, knee, ankle and toe joints. The Journal of Physiology. 488 (1), 231-241 (1995).
  24. Portney, L. G., Watkins, M. P. . Foundations of Clinical Research: Applications to Practice. 892, (2009).
  25. Borstad, A., Nichols-Larsen, D. S. The Brief Kinesthesia test is feasible and sensitive: a study in stroke. Brazilian Journal of Physical Therapy. 20 (1), 81-86 (2016).
  26. Vernoski, J. L. J., Bjorkland, J. R., Kramer, T. J., Oczak, S. T., Borstad, A. L. A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception. Journal of Visualized Experiments. (133), e57218 (2018).
  27. Proske, U., Tsay, A., Allen, T. Muscle thixotropy as a tool in the study of proprioception. Experimental Brain Research. 232 (11), 3397-3412 (2014).
  28. Wise, A. K., Gregory, J. E., Proske, U. Detection of movements of the human forearm during and after co-contractions of muscles acting at the elbow joint. The Journal of Physiology. 508, 325 (1998).
  29. Wilcox, R. R., Granger, D. A., Clark, F. Modern robust statistical methods: Basics with illustrations using psychobiological data. Universal Journal of Psychology. 1 (2), 21-31 (2013).
  30. Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9 (1), 97-113 (1971).
  31. Piriyaprasarth, P., Morris, M. E., Delany, C., Winter, A., Finch, S. Trials needed to assess knee proprioception following stroke. Physiotherapy Research International. 14 (1), 6-16 (2009).
  32. Juul-Kristensen, B., et al. Poorer elbow proprioception in patients with lateral epicondylitis than in healthy controls: a cross-sectional study. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 17 (1), 72-81 (2008).
  33. Skinner, H. B., Barrack, R. L., Cook, S. D. Age-related decline in proprioception. Clinical Orthopaedics and Related Research. (184), 208-211 (1984).
  34. Pai, Y. C., Rymer, W. Z., Chang, R. W., Sharma, L. Effect of age and osteoarthritis on knee proprioception. Arthritis & Rheumatism. 40 (12), 2260-2265 (1997).
  35. Dunn, W., et al. Measuring change in somatosensation across the lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69 (3), (2015).
  36. Alghadir, A., Zafar, H., Iqbal, Z., Al-Eisa, E. Effect of sitting postures and shoulder position on the cervicocephalic kinesthesia in healthy young males. Somatosensory & Motor Research. 33 (2), 93-98 (2016).

Play Video

Cite This Article
Watkins, M., Duncanson, E., Gartner, E., Paripovich, S., Taylor, C., Borstad, A. A Standardized Method for Measurement of Elbow Kinesthesia. J. Vis. Exp. (164), e61391, doi:10.3791/61391 (2020).

View Video