Un método estandarizado para la medición de la quinestesia del codo

Resumen

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.

Resumen

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.

Introducción

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 cerebrovascular^1,2,3,4,5,6, 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 dedos^{10,11,12,13,14}. 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 sutiles^14,15,16.

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 movimiento^3,,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 referencia^18,,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 vez^16,,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 métodos^{TDPM 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 estudios^16,17. 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 detección^7,,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 laboratorio^5,15. 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 grupos^{conocidos 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.

Protocolo

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

1. 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 de tela de pantalla).
2. Coloque una tapa de extremo en un extremo de cada pieza de 30 pulgadas (76,2 cm) y un codo de PVC de 90o en el otro extremo. Inserte piezas de 8 pulgadas (20,3 cm) en los extremos abiertos restantes de ambos codos. Conecte los extremos abiertos de las dos piezas de 8 pulgadas (20,3 cm) con la camiseta de PVC para crear una base de pantalla.
3. Inserte la pieza de PVC de 44 pulgadas (111,8 cm) en la parte vertical de la camiseta de PVC para crear un soporte vertical para la pantalla. Coloque el codo de PVC de 45o en el extremo abierto de la pieza de 44 pulgadas (111,8 cm). Inserte la pieza de 32 pulgadas (81,3 cm) en el extremo abierto del codo de PVC de 45o para crear un soporte de tela de pantalla. Coloque una tapa en el extremo abierto de la pieza de 32 pulgadas (81,3 cm).
4. Coloque las toallas unas encima de otras para asegurar la opacidad de la tela. Asegure a la pieza de 32 pulgadas (81,3 cm) con cinta adhesiva. La pantalla completamente montada se puede ver en la Figura 1.

2. Preparación del equipo de prueba

1. Calibre los sensores de electrogoniómetro y electromiografía (EMG) de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
2. Encienda la máquina de movimiento pasivo continuo (CPM) y active el modo Extensión/Flexión. Programe la máquina CPM para que se mueva a través de 90o a 130o de extensión del codo a una velocidad de 0.23o/s.

3. Preparación del participante para las pruebas TDPM

1. Asiento al participante en una silla de altura estándar (18 pulgadas /45,7 cm), asegurando sentarse con una espalda recta y los pies planos en el suelo.
2. Preparar verbalmente al participante para el sensor EMG y la colocación del electrogoniómetro utilizando un script estandarizado: "Para empezar, voy a preparar su piel para conectar sensores. Ayudarán a registrar el movimiento y se asegurarán de que los músculos estén relajados durante la prueba. Voy a marcar puntos de referencia en tu brazo y empezar a conectar los sensores, para que puedas relajarte en la posición en la que te pongo".
3. Coloque los braquios del bíceps y los sensores Tríceps brachii EMG.
   1. Resista manualmente la flexión del codo para localizar el vientre muscular del bíceps brachii y marca el punto central del vientre muscular con un pequeño punto de marcador lavable para denotar la ubicación para la colocación del sensor EMG. Prepare la piel eliminando las células muertas de la piel seguidas de frotar con un hisopo de alcohol y luego conecte el sensor EMG.
   2. Resista manualmente la extensión del codo para localizar el vientre muscular de la cabeza lateral del tríceps brachii y marca el punto central en la mayor parte del vientre muscular con un pequeño punto de marcador lavable para denotar la ubicación para la colocación del sensor EMG. Prepare la piel eliminando las células muertas de la piel seguidas de frotar con un hisopo de alcohol y luego conecte el sensor EMG.
   3. Pruebe la función EMG evocando una contracción isométrica de bíceps braquii, seguida de una contracción de triceps braquii isométricos y observando la activación de EMG.
4. Fije el electrogoniómetro al participante.
   1. Determinar el punto medio del aspecto dorsal de la muñeca y marcar con un marcador lavable.
   2. Palpa el aspecto más prominente del epicóndílo lateral y marca con un marcador lavable.
   3. Palpa el tubérculo mayor del húmero y marca con un marcador lavable. Verifique la mayor ubicación del tubérculo moviendo pasivamente el brazo de prueba a través de la rotación interna y externa del húmero según sea necesario.
   4. Fije un extremo de la cuerda a la marca de epicóndyle lateral con cinta adhesiva. Tire de la cuerda tensa, conectándola con la marca de punto medio de la muñeca dorsal.
   5. Trace una línea a lo largo del antebrazo proximal en línea con la cuerda usando un marcador lavable.
   6. Mueva el extremo libre de la cuerda a la marca de tubérculo mayor y tire de la cuerda tensa.
   7. Trace una línea a lo largo del húmero distal en línea con la cadena mediante un marcador lavable y, a continuación, quite la cadena.
   8. Coloque la paleta distal del electrogoniómetro a lo largo del camino de la línea trazada, 1,5 pulgadas (3,8 cm) distalmente de la marca de epicóndílo lateral.
   9. Coloque la paleta proximal del electrogoniómetro a lo largo del camino de la línea trazada, 1,5 pulgadas (3,8 cm) proximalmente de la marca de epicóndículo lateral. Fije los componentes restantes del electrogoniómetro a la piel con cinta adhesiva.
5. Coloque la extremidad superior del participante cómodamente en la máquina CPM.
   1. Ajuste la altura y la orientación de la máquina CPM para lograr una posición de flexión de hombro de plano sagital de 90o, flexión de codo de 90o y antebrazo neutro. Alinee el epicóndyle lateral del participante con el eje de rotación de la máquina CPM.
   2. Ajuste el soporte de la mano de la máquina CPM para que se ajuste cómodamente a la palma de la mano del participante y asegure el antebrazo a través de una correa de muñeca. La Figura 1 muestra la configuración final del participante para las pruebas de TDPM.

4. Administración de la prueba TDPM

1. Informe al participante del procedimiento de prueba con la siguiente información verbal estandarizada: "Durante esta prueba, la máquina se va a mover muy lentamente para enderezar o doblar el codo. Diremos "comenzar" al comienzo de cada prueba, habrá ocho pruebas. Cuando digo comenzar, la máquina puede o no puede mover su brazo. Por favor, presione el botón tan pronto como sienta que su brazo se mueve, pero sólo cuando se siente movimiento. Si no siente movimiento, detendremos el juicio después de un período de tiempo; tratar de prestar atención hasta que detengamos el juicio. Este es el botón que usarás. Por favor, presione el botón ahora mismo para probarlo."
2. Entregue al participante el interruptor de activación de marcado de eventos del electrogoniómetro y pruebe el interruptor.
3. Informar al participante de aspectos adicionales del procedimiento: "Entre cada ensayo, ya sea que su brazo se mueva o no, sacaremos su brazo de la máquina y lo enderezaremos, y luego lo colocaremos de nuevo en la máquina. Por favor, manténgase relajado. ¿Tiene alguna pregunta sobre el examen? Usaremos esta cortina para bloquear su visión durante esta prueba y colocar esta protección auditiva sobre sus oídos para minimizar cualquier sonido que pueda escuchar durante la prueba".
4. Ocluir la entrada visual bloqueando la vista del brazo que se está probando y la máquina CPM mediante una pantalla visual. Escurra el material de la pantalla en el hombro del participante para evitar la entrada sensorial durante el movimiento del brazo. Disminuya la entrada auditiva colocando auriculares con cancelación de ruido en el participante (véase la figura 1).
5. Indique en voz alta "comenzar" y espere la cantidad de tiempo correspondiente por prueba antes de iniciar el movimiento de la máquina CPM para disminuir las conjeturas de los participantes cuando el movimiento comenzará¹⁹. Los tiempos de retardo estandarizados se muestran en la Tabla 1.

Número de prueba	1	2	3	4	5	6	7	8
Retardo (s)	1	atrapar	3	1	2	atrapar	3	1

Tabla 1: Retrasos de tiempo estandarizados y ubicaciones de prueba de captura. Se incluyen retrasos variados en el tiempo de inicio de la prueba para evitar que los participantes intenten adivinar cuándo comenzará el movimiento. Se incluyen ensayos de captura para comprobar si el participante detecta realmente el movimiento^19,,31.

6. Observe la activación de los músculos brachii de bíceps y los músculos braquios de tríceps mediante el monitoreo de las lecturas de retroalimentación del sensor EMG para asegurarse de que el participante no intente utilizar el movimiento activo para ayudar en la detección de movimiento.
   1. Si se observa la activación muscular, detenga el ensayo y utilice el siguiente script estandarizado: "Sus músculos se están activando. Por favor, trate de mantener su brazo relajado durante la prueba." Este ensayo debe tenerse en cuenta para la exclusión del análisis de datos, con el investigador procediendo a restablecer el participante y CPM para iniciar el siguiente ensayo (paso 4.7 del protocolo).
7. Entre cada ensayo, retire el brazo de prueba del participante de la máquina CPM y devuelva la máquina CPM a una posición de inicio de 90o. Mueva pasivamente el codo del participante a través de la extensión completa y luego de nuevo a la flexión de 90o para estandarizar el historial de movimiento del husillo muscular^27,,28. Vuelva a colocar el brazo en la máquina CPM para la siguiente prueba.
8. Completar ocho pruebas, incluyendo dos pruebas de "captura" donde el brazo del participante no se mueve¹⁹. Termine cada prueba (captura y no captura) cuando el participante presione el interruptor del gatillo, o después de 15 segundos si el interruptor del gatillo no está presionado.
9. Si durante un ensayo de captura un participante informa verbalmente que no puede sentir movimiento, o deprime el interruptor de disparo, utilice la siguiente respuesta estandarizada: "Su brazo no se movió realmente durante ese ensayo. Sé que es difícil de sentir, la máquina se mueve muy lentamente; tratar de concentrarse y presionar el botón tan pronto como sienta que su brazo se mueve o que la posición del brazo ha cambiado."

5. Cálculo de la puntuación del TDPM del participante

1. Mediante el rastreo del electrogoniómetro, identifique la medición del ángulo del electrogoniómetro para el punto en el que se inició el movimiento de la máquina CPM y para el punto en el que el participante deprimió el interruptor del gatillo indicando que se sintió movimiento. Vea la figura 2 para obtener un ejemplo representativo.

Figura 2: Ejemplo de trazado de electrogoniómetro con punto de detección. Se muestran el trazado de línea del electrogoniómetro (línea verde), el punto de inicio del movimiento pasivo continuo (CPM) y el punto en el que se detectó el movimiento indicado por el participante (primer pico azul). La diferencia entre las lecturas del electrogoniómetro al inicio del ensayo (círculo rosa) y en el punto de detección (círculo naranja) determina el valor de TDPM para ese ensayo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

2. Restar el ángulo inicial desde el ángulo final, identificando así el número de grados que el CPM movió; este es el valor TDPM del codo del participante para ese ensayo.
3. Para determinar la puntuación general de TDPM del participante, elimine los valores de TDPM más pequeños y más grandes de las seis pruebas no capturadas y, a continuación, promedió las cuatro puntuaciones de prueba restantes²⁹.

Resultados

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...

Discusión

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 TDPM^7,19,32, y produjo resultados confiables en todas las sesiones de prueba. TDPM del ...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
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
3/4 inch diameter PVC tee (x1)	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.