L'Institutional Review Board (IRB) della SUNY Upstate Medical University ha approvato questo protocollo.
1. Screening dei partecipanti
- Eseguire tutti i metodi di ricerca con l'approvazione dell'IRB da parte della Dichiarazione di Helsinki.
- Recluta adulti non disabili che non hanno problemi neurologici o muscoloscheletrici che impediscono le prestazioni del compito motorio degli arti superiori.
- Recluta sopravvissuti cronici all'ictus la cui insorgenza dell'ictus è almeno sei mesi prima della partecipazione allo studio e che hanno una compromissione motoria degli arti superiori da lieve a moderata, indicata da Fugl-Meyer Valutazione del punteggio degli arti superiori da 19 a 60 su 66, e può estendere volontariamente polso e dita emiparetici di almeno 10 gradi.
- Pianificare i potenziali partecipanti per partecipare a una sessione di raccolta dati.
- Ottenere il consenso informato scritto di tutti i partecipanti alla ricerca prima di avviare qualsiasi procedura sperimentale.
- Vengono proiettati tutti i partecipanti per l'idoneità alla partecipazione allo studio utilizzando questionari relativi alla loro demografia, alla precedente storia delle lesioni al braccio, al dominio delle mani e alla fiducia in specifiche attività di abilità motorie a mano fine.
2. Misure di esito del motore dell'estremità superiore
- Eseguire il test Perdue Pegboard con la procedura standard10.
- Eseguire la valutazione Fugl-Meyer del motore dell'estremità superiore (FMA-UE) utilizzando la procedura standard11,12.
3. Valutazioni psicosociali e cognitivo-comportamentali
- Fare in modo che i partecipanti completino i seguenti questionari utilizzando la piattaforma di sondaggio online: Edinburg Handedness Inventory; un questionario per esperienze precedenti sull'uso delle bacchette.; e un questionario di auto-efficacia per l'uso di bacchette.
4. Preparazione delle attività di raggiungimento del braccio dirette dall'obiettivo
- Preparare il sistema di telecamere di acquisizione del movimento per la registrazione cinematica.
- Calibrare la videocamera di acquisizione del movimento utilizzando il software della workstation di acquisizione del movimento.
- Impostare l'origine della coordinata mondiale utilizzando il software per workstation motion capture.
- Posiziona tutte le triadi marcatori su un tavolo nel campo visivo delle telecamere di acquisizione del movimento e controlla se tutte le triadi marcatori si trovano all'interno del campo visivo.
- Preparare il software di acquisizione dati motion capture per creare il modello scheletrico.
- Importare i set di marcatori dal software della workstation di acquisizione del movimento al software di acquisizione dati motion capture.
- Attivare sensori virtuali (ad esempio, triadi marcatori).
- Imposta gli assi del mondo.
- Assegnate sensori virtuali ai segmenti del corpo del modello di ossatura.
- Impostare le condizioni dell'attività per il braccio diretto verso l'obiettivo.
- Posizionare un tavolo al centro del campo visivo delle telecamere di acquisizione del movimento.
- Mettere la carta modello per il braccio laminato diretto verso l'obiettivo nell'area designata sul tavolo.
- Preparare un paio di bacchette sul tavolo.
- Preparatevi a riprodurre il file audio cue uditivo.
- Preparare gli script di istruzioni dell'attività.
- Testare il sistema di acquisizione del movimento per assicurarsi che funzioni in modo appropriato.
- Configurare il partecipante.
- Attaccare le triadi marcatori riflettenti alla pelle delle braccia, delle mani e del tronco del partecipante. Utilizzare la descrizione seguente per le posizioni della triade marcatore:
Una triade marcatore per il tronco: tra i bordi mediali delle scapole
Triade marcatore per ogni braccio superiore: al centro della superficie laterale della parte superiore del braccio
Una triade marcatore per ogni avambraccio: al centro della superficie dorsale dell'avambraccio
Una triade marcatore per ogni mano: al centro della superficie dorsale dell'osso metacarpale 3rd
- Preparare una bacchetta con una triade marcatore.
- Posizionare una triade di marcatori su un tavolo situato al centro del campo visivo delle telecamere di acquisizione del movimento.
- Digitalizzare i segmenti del corpo del partecipante utilizzando un giunto degli arti superiori e un modello di ossatura del tronco che include i seguenti punti di riferimento utilizzando il software di acquisizione dati motion capture:
Tronco superiore: un punto tra le vertebre C7 e T1
Tronco inferiore: un punto tra le vertebre T12 e L1
Spalla (articolazione glenohumerale), due punti equidistanza dal centro della testa dell'omero
Gomito: due punti sul gomito mediale e laterale che sono equidistanti dal centro articolare
Polso: due punti sul polso mediale e laterale equidistanti dal centro articolare
Mano: la punta della terza falange di ogni mano
- Digitalizzare la punta della bacchetta con una triade marcatore utilizzando il software di acquisizione dati motion capture.
- Digitalizzare la posizione iniziale e la posizione di destinazione utilizzando la triade marcatore situata sul tavolo utilizzando il software di acquisizione dati motion capture.
5. Prestazioni delle attività di raggiungimento del braccio orientate agli obiettivi
- Posizionare il partecipante in posizione seduta.
- Chiedi al partecipante di andare avanti senza movimento del tronco, quindi individua il tavolo per posizionare il bersaglio a circa l'80% della distanza massima del braccio del partecipante.
- Istruisci il partecipante a mantenere la postura verticale del tronco all'inizio di ogni attività. Non ci saranno restrizioni ai movimenti del trunk durante le prestazioni dell'attività.
- Istruisci al partecipante come usare le bacchette utilizzando un video di Youtube (https://youtu.be/2Bns2m5Bg4M) per standardizzare il modo di utilizzare le bacchette.
- Eseguire la condizione dell'attività 1 - Raggiungere e puntare a una destinazione di grandi dimensioni.
- Istruisci il partecipante a tenere una bacchetta con la mano dominante (adulti non disabili) o la mano paretica (partecipanti all'ictus). Il partecipante posizionerà la punta di una bacchetta toccando al centro della posizione di casa. Istruisci il partecipante a mantenere la postura verticale del tronco all'inizio.
- Fissare la carta modello delle condizioni dell'attività nell'area designata della tabella. La carta modello comprende due quadrati con una croce al centro di ogni quadrato: uno per la posizione di casa e l'altro per l'area di destinazione. Per questa attività, la dimensione del quadrato di destinazione è 1 x 1 cm2. La posizione target si trova 20 di fronte alla posizione di casa.
- Descrivere le istruzioni per l'attività.
- Afferma quanto segue: "L'obiettivo di questo compito è raggiungere e toccare l'area di destinazione con la punta della bacchetta nel modo più rapido e accurato possibile. Manterrà una bacchetta con la destra (o la sinistra) [indica la mano performante]. Posizionare la punta della bacchetta sulla posizione di casa [indicare la posizione iniziale]. Quando senti un segnale "GO", raggiungi e tocca il bersaglio [indica il bersaglio] con la punta della bacchetta il più rapidamente possibile. Prova a toccare il centro del bersaglio il più possibile. Avrai tre secondi per toccare il bersaglio. Ti darò un segnale "STOP" 3 secondi dopo il segnale "GO". Se non hai toccato il bersaglio entro 3 secondi, porta la punta della bacchetta nella posizione di casa e attendi la prova successiva. Eseguirai dieci prove con una pausa di 10 secondi tra una prova e l'altro. Hai qualche domanda? [Rispondere a tutte le domande del partecipante, quindi procedere alla prova di familiarizzazione] Avrai tre prove come pratica. [Dopo le prove di pratica, procedere alle prove effettive] Ora, eseguiremo prove reali. Cerca di raggiungere e toccare il più rapidamente possibile.
- Riprodurre il file audio del segnale cue uditivo con un computer per familiarizzare con il segnale.
- Eseguire tre prove di familiarizzazione.
- Indicare al partecipante di essere pronto per le prestazioni dell'attività. Assicurarsi che il partecipante comprenda appieno la procedura di esecuzione dell'attività.
- Avvia la registrazione motion capture con il software di acquisizione dati motion capture.
- Riprodurre il file audio cue uditivo con un computer.
- Eseguire 10 prove.
- Interrompere la registrazione dell'acquisizione del movimento.
- Fai una pausa di 2 minuti.
- Eseguire la condizione dell'attività 2 - Raggiungere e puntare a un piccolo obiettivo.
- Istruisci il partecipante a tenere una bacchetta con la mano dominante (adulti non disabili) o la mano paretica (partecipanti all'ictus). Il partecipante posizionerà la punta di una bacchetta toccando al centro della posizione di casa. Chiedi al partecipante di mantenere la postura del tronco verticale all'inizio.
- Fissare la carta modello delle condizioni dell'attività nell'area designata della tabella. Per questa attività, la dimensione quadrata di destinazione è 0,3 X 0,3 cm2. La posizione target si trova 20 di fronte alla posizione di casa.
- Descrivere l'istruzione dell'attività.
- Afferma quanto segue: "L'obiettivo di questo compito è lo stesso dell'attività precedente: raggiungere e toccare con la punta della bacchetta il bersaglio nel modo più rapido e accurato possibile. Useremo un bersaglio più piccolo [indica il bersaglio]. L'istruzione è la stessa dell'attività precedente. Quando senti un segnale "GO", raggiungi e tocca il bersaglio [indica il bersaglio] con la punta della bacchetta il più rapidamente possibile. Prova a toccare il centro del bersaglio il più possibile. Hai qualche domanda? [Rispondere a tutte le domande del partecipante, quindi procedere alla prova di familiarizzazione] Avrai tre prove come pratica. [Dopo le prove di familiarizzazione, procedi alle prove effettive] Ora, eseguiremo prove reali. Cerca di raggiungere e toccare il più rapidamente possibile.
- Riprodurre il file audio del segnale cue uditivo con un computer per familiarizzare con il segnale.
- Eseguire tre prove di familiarizzazione.
- Indica ai partecipanti di essere pronto per le prestazioni dell'attività. Assicurarsi che il partecipante comprenda appieno la procedura di esecuzione dell'attività.
- Avvia la registrazione motion capture con il software di acquisizione dati motion capture.
- Riprodurre il file audio cue uditivo con un computer.
- Eseguire 10 prove.
- Interrompere la registrazione dell'acquisizione del movimento.
- Fai una pausa di 2 minuti.
- Eseguire la condizione dell'attività 3 - Raggiungere e raccogliere un oggetto di destinazione di grandi dimensioni.
- Istruisci il partecipante a tenere un paio di bacchette con la mano dominante (adulti non disabili) o la mano paretica (partecipanti all'ictus). Il partecipante posizionerà le punte delle bacchette toccando al centro della posizione di casa. Chiedi al partecipante di mantenere la postura del tronco verticale all'inizio.
- Fissare la carta modello delle condizioni dell'attività nell'area designata della tabella. Per questa attività, l'oggetto di destinazione è un cubo di plastica 1 cm sul bordo. L'oggetto di destinazione si trova 20 di fronte alla posizione iniziale.
- Posizionare l'oggetto di destinazione nell'area di destinazione.
- Descrivere le istruzioni per l'attività.
- Dichiarare quanto segue: "L'obiettivo di questo compito è raggiungere e raccogliere un cubo di plastica [indicare il cubo] con un paio di bacchette il più rapidamente possibile, circa un pollice di altezza senza cadere. Si terrà un paio di bacchette con la destra (o sinistra) [indicare la mano performante]. Posizionare le punte delle bacchette sulla posizione di casa [indicare la posizione di casa]. Quando senti un segnale "GO", raggiungi e raccogli il cubo [indica il bersaglio] con le bacchette il più rapidamente possibile, circa un pollice di altezza. Avrai tre secondi per prendere il bersaglio. Ti darò un segnale "STOP" 3 secondi dopo il segnale "GO". Se non hai preso il bersaglio entro 3 secondi, porta le punte delle bacchette nella posizione di casa e attendi la prova successiva. Eseguirai dieci prove con una pausa di 10 secondi tra una prova e l'altro. Hai qualche domanda? [Rispondere a tutte le domande del partecipante, quindi procedere alla prova di familiarizzazione] Avrai tre prove come pratica. [Dopo le prove di familiarizzazione, procedi alle prove effettive] Ora, eseguiremo prove reali. Cerca di raggiungere e raccogliere il più rapidamente possibile.
- Riprodurre il file audio del segnale cue uditivo con un computer per familiarizzare con il segnale.
- Eseguire tre prove di familiarizzazione.
- Indica ai partecipanti di essere pronto per le prestazioni dell'attività. Assicurarsi che il partecipante comprenda appieno la procedura di esecuzione dell'attività.
- Avvia la registrazione motion capture con il software di acquisizione dati motion capture.
- Riprodurre il file audio cue uditivo con un computer.
- Eseguire 10 prove.
- Interrompere la registrazione dell'acquisizione del movimento.
- Fai una pausa di 2 minuti.
- Eseguire la condizione dell'attività 4 - Raggiungere e raccogliere un piccolo oggetto di destinazione.
- Istruisci il partecipante a tenere un paio di bacchette con la mano dominante (adulti non disabili) o la mano paretica (partecipanti all'ictus). Il partecipante posizionerà le punte delle bacchette toccando al centro della posizione di casa. Chiedi al partecipante di mantenere la postura del tronco verticale all'inizio.
- Fissare la carta modello delle condizioni dell'attività nell'area designata della tabella. Per questa attività, l'oggetto di destinazione è un cubo di plastica di 0,3 cm sul bordo. L'oggetto di destinazione si trova 20 di fronte alla posizione iniziale.
- Posizionare l'oggetto di destinazione nell'area di destinazione.
- Descrivere le istruzioni per l'attività.
- Afferma quanto segue: "L'obiettivo di questo compito è lo stesso del compito precedente: raggiungere e raccogliere un cubo di plastica con un paio di bacchette il più rapidamente possibile. Useremo un cubo di plastica più piccolo [indica il bersaglio]. L'istruzione è la stessa dell'attività precedente. Quando senti un segnale "GO", raggiungi e raccogli il cubo [indica il bersaglio] con le bacchette il più rapidamente possibile. Hai qualche domanda? [Rispondere a tutte le domande del partecipante, quindi procedere alla prova di familiarizzazione] Avrai tre prove come pratica. [Dopo le prove di familiarizzazione, procedi alle prove effettive] Ora, eseguiremo prove reali. Cerca di raggiungere e toccare il più rapidamente possibile.
- Riprodurre il file audio del segnale cue uditivo con un computer per familiarizzare con il segnale.
- Eseguire tre prove di familiarizzazione.
- Chiedi ai partecipanti di essere pronti per le prestazioni dell'attività. Assicurarsi che il partecipante comprenda appieno la procedura di esecuzione dell'attività.
- Avvia la registrazione motion capture con il software di acquisizione dati motion capture.
- Riprodurre il file audio cue uditivo con un computer.
- Esegui le 10 prove effettive.
- Interrompere la registrazione dell'acquisizione del movimento.
- Fai una pausa di 2 minuti.
- Esegui l'inventario delle motivazioni intrinseche (IMI) per l'uso delle bacchette utilizzando la piattaforma di sondaggio online.
6. Analisi cinematica dei dati
- Esportare i dati dei punti di riferimento seguenti dal software di acquisizione dati di acquisizione del movimento. Esportare i dati di posizione negli assi x, y e z come file di testo per ogni condizione dell'attività.
Punta di una bacchetta
Posizione della casa sul tavolo
Posizione di destinazione sul tavolo
mani
Articolazioni del gomito
Articolazioni delle spalle (articolazioni glenohumerali)
Trunk (in C7)
- Preelaborare i dati cinematici.
- Utilizzare script di programmazione personalizzati per elaborare i dati cinematici.
- Filtra e smussa i dati di posizione grezzi utilizzando un filtro passa basso Butterworth di3 rd order con un cutoff a 3 Hz.
- Calcolare il risultato della posizione di direzione x, y e z della mano che esegue.
- Determinare l'inizio e l'offset del movimento di ogni portata del braccio diretta verso l'obiettivo.
- Per determinare l'inizio e l'offset del movimento di raggiungimento, utilizzare la velocità tangenziale (la prima derivata dei dati di posizione) dal risultato della posizione tridimensionale della mano che esegue.
- Definite l'inizio del movimento come primo fotogramma della portata, dove la velocità tangenziale è superiore a 0,01 m/s.
- Definite l'offset di movimento come l'ultimo fotogramma della portata, dove la velocità tangenziale è superiore a 0,01 m/s.
- Ispezionare visivamente l'singolo movimento di singolo movimento di accesso e sfalsamento per assicurarsi che l'inizio e l'offset siano etichettati correttamente.
- Determinare la velocità di picco. La velocità di picco è definita come l'ampiezza massima della velocità tangenziale della prova che supera l'ampiezza di 0,2 m/s e l'intervallo di tempo compreso tra 2 picchi deve essere di almeno 2 secondi13.
- Calcola le variabili cinematiche del raggiungimento dei movimenti.
- Calcolare la durata del movimento (MD). Calcolare la differenza di tempo tra l'inizio del movimento e l'offset13.
- Calcolare la velocità di picco (PV). Calcola la velocità più alta durante ciascuno dei raggiunge.
- Calcolare il tempo assoluto e relativo alla velocità di picco (TTPV e TTPV % della durata del movimento)13.
- Calcola la differenza di tempo tra l'inizio del movimento e la velocità di picco (TTPV assoluto).
- Calcolare la percentuale di TTPV rispetto alla durata del movimento (TTPV relativo).
- Calcola jerk senza quota di log.
- Calcolare la terza derivata dal risultante della posizione tridimensionale della mano che esegue, quindi calcolare lo scatto adimensionale log di ogni movimento di raggiungimento del braccio.
- Calcola lo spostamento del tronco durante il movimento del braccio diretto versol'obiettivo 9,14.
- Calcola lo spostamento del tronco.
- Calcola la differenza di distanza del punto di riferimento del tronco tra l'inizio del movimento e l'offset. Utilizzare la seguente equazione.

Dove X, Y e Z sono le posizioni di riferimento del tronco rispettivamente nell'asse x, y e z; 1 è l'ora all'inizio del movimento di raggiungimento; k è il lasso di tempo all'offset del movimento di raggiungimento.
- Calcolare la lunghezza della traiettoria della spalla.
- Calcola la distanza di percorrenza del punto di riferimento della spalla tra l'inizio e l'offset del movimento del braccio. Il punto di riferimento della spalla è un punto di riferimento virtuale digitalizzato dal software di acquisizione dati di acquisizione del movimento utilizzando il modello di ossatura degli arti superiori. Utilizzare la seguente equazione per il calcolo della lunghezza della traiettoria della spalla.

Dove X, Y e Z sono le posizioni del punto di riferimento della spalla rispettivamente nell'asse x, y e z; t è il lasso di tempo; t=1 è l'ora all'inizio del movimento di raggiungimento; t=k è l'ora in cui l'offset di movimento raggiunge