El impacto de las condiciones de las tareas motoras en el brazo dirigido a la meta que alcanza la cinemática y la compensación del tronco en los sobrevivientes crónicos de accidente cerebrovascular

El accidente cerebrovascular es una de las principales causas de discapacidad a largo plazo. La remuneración del tronco es la estrategia más común del movimiento para substituir el brazo limitado que alcanza el grado durante alcances meta-dirigidos del brazo para las actividades diarias. Hay una serie de factores que afectan las estrategias de control motor, como los factores individuales, ambientales y de condición de prueba.

Estudios previos se han centrado en los individuos y los factores ambientales. Sin embargo, los factores de la condición de la prueba no se han estudiado bien con respecto a estrategias compensatorias del movimiento en sobrevivientes crónicos del movimiento. Diseñamos este protocolo para investigar el impacto de las condiciones de la prueba del motor o de las estrategias del control del motor de los alcances meta-dirigidos del brazo en sobrevivientes crónicos del movimiento.

Específicamente, nuestro objetivo es determinar cómo los individuos post-accidente cerebrovascular utilizan diferentes estrategias de movimiento cuando están realizando movimientos de alcance de brazo dirigidos a objetivos con diferentes objetivos de tareas. Utilizamos este protocolo para probar nuestra hipótesis que los sobrevivientes crónicos del movimiento aumentarán la remuneración del tronco durante brazo meta-dirigido que alcanza movimientos como complejidad y dificultad funcionales de la tarea. En esta sección, vamos a explicar la configuración de medición cinemática.

Utilizamos 10 cámaras de captura de movimiento tridimensional vicon con software de monitor de movimiento para grabar la cinemática de alcance de brazo dirigido a la meta. Utilizando la versión de software Vicon Nexus de 2.8.2, configuramos las cámaras de captura de movimiento, enmascarando reflejos no deseados, calibración de la cámara y configuración del origen del volumen. Después de eso, configuramos la recopilación de datos cinemáticos utilizando el software de monitor de movimiento.

Este procedimiento incluye la asignación de marcadores, la configuración del lápiz, la configuración de ejes de mundo y la asignación de sensores virtuales a segmentos de cuerpo. Luego ponemos las tríadas de marcador en el participante. La tríada marcadora del tronco se coloca en la piel sobre las vértebras torácicas entre las escápulas.

La tríada de la parte superior del brazo se coloca en la piel en el centro de cada aspecto lateral de la parte superior de los brazos. Las tríadas del antebrazo se colocan en la piel en el medio de la superficie dorsal de cada antebrazo. La tríada de la mano se coloca en la piel sobre el tercer hueso metacarpiano.

También colocamos una tríada de marcadores sobre la mesa. Esta tríada de marcadores se utiliza para registrar la ubicación de las posiciones de inicio y destino. Hicimos un lápiz de palillo personalizado para grabar la cinemática del palillo.

El lápiz de palillo tiene una tríada marcadora y esto también está registrado en el modelo. Después de colocar todas las tríadas de marcadores en el participante, configuramos los sensores sujetos utilizando métodos de digitalización. El procedimiento registra los segmentos del cuerpo en el modelo basado en la ubicación de las tríadas de marcadores y el software calcula las posiciones de los diferentes centros articulares.

Al seguir las indicaciones en pantalla, señalamos los siguientes puntos de referencia con el lápiz óptico. Para el tronco superior, un punto entre las vértebras C7 y T1. Para el tronco inferior, un punto entre las vértebras T12 y L1.

Para la articulación del hombro, dos puntos iguales distantes de la mitad de la cabeza del húmero. Para la articulación del codo, dos manchas en el codo medial y lateral que son equidistantes de la línea media de la articulación. Para la articulación de la muñeca, dos puntos en la muñeca medial y lateral que están a la misma distancia de la mitad de la articulación.

Para la mano, la punta de la tercera falange de cada mano. Para las posiciones de inicio y objetivo, un punto en el centro de cada posición. Para el lápiz de palillo, un punto en la punta del palillo.

Hay cuatro diversos brazo meta-dirigido que alcanzan condiciones de la tarea del motor. Aquí, vamos a explicar los detalles de esas condiciones de la tarea motora. Hay dos tamaños de destino diferentes que indican la dificultad de la tarea.

Un destino grande sería una condición de tarea más fácil. Y el objetivo más pequeño es una condición de tarea más difícil. Además, hay dos tipos de prueba diferentes, que indican la complejidad de la tarea.

Una tarea de apuntamiento es una condición de tarea motora más simple y recoger un objeto con un par de palillos es una condición de tarea motora más compleja que requiere destreza de mano de alto nivel. Como una combinación de esas dos condiciones de tareas, tenemos cuatro condiciones de tarea motoras diferentes. Esta figura muestra la plantilla para apuntar a un destino grande.

Hay posiciones de casa y objetivo. Cada tamaño cuadrado es de uno por un centímetro cuadrado. La distancia de centro a centro entre las dos ubicaciones es de 20 centímetros.

El objetivo de la tarea para apuntar a un objetivo grande es alcanzar y tocar el centro del cuadrado objetivo con la punta de los palillos de la manera más rápida y precisa posible. El participante sostiene un palillo y localiza la punta del palillo en el centro de la posición de la casa. Cuando el participante escucha un sonido de go, alcanza y toca el centro de la casilla objetivo de la manera más rápida y precisa posible.

El participante tiene tres segundos para completar la tarea. Habrá una señal de parada después de tres segundos de la señal de ir. Si el participante no puede completar la tarea en tres segundos, se considera una prueba fallida.

El participante repite esta tarea 10 veces con diez segundos de descanso entre cada ensayo. Go.Stop. Usamos la misma plantilla para la tarea de recoger un objeto grande usando un par de palillos. Un cubo de plástico, de un centímetro en el borde, se coloca en la ubicación de destino.

El objetivo de la tarea es alcanzar y recoger el cubo de plástico de aproximadamente una pulgada de altura con un par de palillos lo más rápido posible sin caer. El participante sostiene un par de palillos y localiza las puntas en el centro de la posición de inicio. Cuando el participante escucha un sonido de go, alcanza y recoge el cubo lo más rápido posible.

El participante necesita recoger el cubo antes de la señal de parada, que ha dado tres segundos después de la señal de ir. Si el participante no puede recoger el cubo en tres segundos, se considera una prueba fallida. Se le pide que traiga las puntas de los palillos de vuelta a la posición de casa.

Dejar caer o volar el cubo de plástico durante la tarea se considera una prueba fallida. Go.Stop. El apuntar a un objetivo pequeño es lo mismo que apuntar a un objetivo grande, pero el tamaño del objetivo cuadrado es de 0,3 por 0,3 centímetros cuadrados. El participante sostiene los palillos y localiza la punta del palillo en el centro de la posición de inicio.

Cuando el participante escucha un sonido de go, alcanza y toca el centro de la casilla objetivo de la manera más rápida y precisa posible. Go.Stop. La tarea de recoger un objeto pequeño es lo mismo que recoger una tarea de objeto grande, pero el objeto de destino tiene 0,3 centímetros de borde. Un cubo de plástico de 0,3 centímetros en el borde se colocará en la ubicación de destino.

El objetivo de la tarea es alcanzar y recoger el cubo de plástico de aproximadamente una pulgada de altura con un par de palillos lo más rápido posible sin caer. El participante sostiene un par de palillos y localiza las puntas en el centro de la posición de inicio. Cuando el participante escucha un sonido go, alcanza y recoge el cubo lo más rápido posible Go.Stop.

En esta sección, vamos a explicar el brazo dirigido al objetivo que alcanza el análisis de datos cinemáticos. Exportamos los datos de posición de los siguientes puntos de referencia desde el software de monitor de movimiento. Punta del lápiz del palillo, posición de inicio en la mesa, posición del objetivo en la mesa, cada mano en el medio de la tercera falange, cada centro de las articulaciones del codo, cada centro de las articulaciones de los hombros, la columna vertebral C7 que representa el movimiento del tronco.

Los puntos de referencia de la articulación de la extremidad superior de cada participante y los datos de posición del tronco se exportan en los ejes X, Y y Z como un archivo de texto para cada condición de tarea. Los datos cinemáticos se preprocesan utilizando scripts personalizados y el software MATLAB. El preprocesamiento de datos cinemáticos incluye el filtrado utilizando un filtro de paso bajo Butterworth de tercer orden con un corte de tres Hertz.

Luego calculamos las direcciones X, Y y Z resultantes de la posición de la mano. Después del preprocesamiento de los datos de posición, realizamos el análisis de datos cinemáticos utilizando el resultado de la posición tridimensional de la mano de ejecución para calcular las variables cinemáticas de los alcances del brazo dirigido a la meta. Utilizamos scripts personalizados y software MATLAB para el análisis de datos cinemáticos.

En primer lugar, calculamos la velocidad tangencial, la aceleración y el tirón de la mano de ejecución, que son la primera, segunda y tercera derivada de los datos de posición, respectivamente. Luego utilizamos el perfil de velocidad tangencial de cada ensayo para determinar el inicio del movimiento, el desplazamiento y la velocidad máxima. Las siguientes variables cinemáticas se calcularon a partir del análisis de datos cinemáticos, la duración del movimiento, la velocidad máxima, el tiempo absoluto y relativo a la velocidad máxima y el tirón adimensional logarítmico.

Aquí, vamos a describir estas variables cinemáticas con un perfil de velocidad ejemplar. El inicio del movimiento y los desplazamientos se identifican utilizando los umbrales de inicio y desplazamiento del movimiento, que es de 0,01 metros por segundo. El inicio del movimiento se define como el primer fotograma del alcance donde la velocidad tangencial está por encima de 0,01 metros por segundo.

El desplazamiento de movimiento se define como el último fotograma del alcance donde la velocidad tangencial está por encima de 0,01 metros por segundo. La duración del movimiento se define como el tiempo entre el inicio del movimiento y el desplazamiento. La velocidad máxima es la amplitud máxima de la velocidad entre el inicio del movimiento y el desplazamiento.

El tiempo hasta la velocidad máxima es el tiempo para alcanzar la velocidad máxima desde el inicio del movimiento. El inicio del movimiento, el desplazamiento y la velocidad máxima se etiquetan automáticamente utilizando los scripts personalizados del software MATLAB. Después de este etiquetado automatizado, las etiquetas son visualizadas e inspeccionadas por un investigador.

Si las etiquetas son incorrectas, el investigador hace ajustes manuales. Log dimensionless jerk se calcula a partir del perfil de tirón del alcance utilizando esta ecuación, que es la tercera derivada de la posición. Calculamos dos medidas de remuneración del tronco durante alcances meta-dirigidos del brazo.

En primer lugar, se calculó el desplazamiento del tronco. Esta medida es la diferencia de distancia del punto de referencia del tronco, C7 entre el inicio del movimiento y el desplazamiento. La otra medida de compensación del tronco es la longitud de la trayectoria del hombro.

Esta medida es la distancia de viaje del hito del hombro entre el brazo que alcanza el inicio del movimiento y la compensación. La longitud de la trayectoria del hombro es una nueva medida de la remuneración del tronco durante alcanzar meta-dirigido del brazo. Empleamos esta medida para capturar la compensación del tronco en todas las direcciones.

Utilizamos las tres dimensiones para calcular estas medidas de compensación del tronco. En esta sección, vamos a presentar nuestros resultados preliminares. Nuestro estudio preliminar tiene dos sobrevivientes crónicos del movimiento con la debilitación suave del motor de la extremidad superior en el derecho y dos adultos jovenes no-lisiados.

Todos los participantes tenían poca o ninguna experiencia previa en el uso de palillos. Los sobrevivientes crónicos del movimiento realizan la tarea de los motores usando su mano derecha parética, que era dominante antes del inicio del movimiento. Los adultos jóvenes no discapacitados realizaron tareas motoras con su mano derecha, que es su mano dominante.

Aquí, comparamos dos medidas diferentes de compensación del tronco para determinar si la trayectoria del hombro es una medida más sensible que el desplazamiento del tronco para capturar la compensación del tronco. La figura uno muestra las parcelas de violín de las medidas de compensación del tronco en dos poblaciones participantes diferentes. Las gráficas verdes indican la longitud de la trayectoria del hombro y las gráficas rojas indican el desplazamiento del tronco.

Cada punto en la trama del violín indica que cada brazo alcanza el movimiento. La Figura uno muestra que los adultos no discapacitados y los sobrevivientes crónicos de accidentes cerebrovasculares no tienen diferencias en el desplazamiento del tronco. Mientras que la longitud de la trayectoria del hombro de los sobrevivientes crónicos del movimiento es mayor que la de adultos no-lisiados.

Este resultado puede indicar que la longitud de la trayectoria del hombro es una medida más sensible de la remuneración del tronco durante alcances meta-dirigidos del brazo que la dislocación del tronco en individuos del poste-movimiento. La Figura dos aborda las diferencias en las variables cinemáticas entre las poblaciones participantes y entre las diferentes tareas motoras. En esta figura, las gráficas de caja contornadas en rojo indican los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares crónicos y las gráficas de caja contorneadas en azul indican los adultos jóvenes no discapacitados.

Y el eje X, tenemos cuatro condiciones de tareas diferentes que apuntan a un objetivo grande, apuntando a un objetivo pequeño que recoge un objeto grande y recoge un objeto pequeño. Los sobrevivientes crónicos del movimiento tenían diverso brazo meta-dirigido que alcanzaba características cinemáticas comparadas a los adultos jovenes no-lisiados a través de diversas condiciones de la tarea. En resumen, los sobrevivientes crónicos del movimiento tenían brazo más lento y más desigual que alcanzar que los adultos jovenes no-lisiados.

Además, los sobrevivientes crónicos de accidentes cerebrovasculares fueron más dependientes de los ajustes basados en la retroalimentación del alcance, lo que se indica por el menor tiempo relativo a la velocidad máxima. Estos resultados son consistentes con los hallazgos anteriores. Por último, la figura dos también demuestra que la complejidad de la tarea afecta a la cinemática del movimiento de alcance del brazo dirigido a la meta.

Los participantes utilizan movimientos más lentos y bruscos para tareas motoras más complejas que las tareas motoras simples para ambas poblaciones participantes. Además utilizan un control más basado en la retroalimentación del brazo que alcanza para una tarea más compleja. Las personas también tienden a usar más compensación del maletero para tareas motoras más complejas que las tareas motoras simples.

Nuestros resultados preliminares apoyan que este protocolo se puede utilizar para investigar el impacto de las condiciones de prueba en el brazo dirigido a objetivos que alcanzan estrategias de movimiento en sobrevivientes crónicos de accidente cerebrovascular.