L'impatto delle condizioni delle attività motorie sul braccio diretto verso l'obiettivo che raggiunge la cinematica e la compensazione del tronco nei sopravvissuti all'ictus cronico

L'ictus è una delle principali cause di disabilità a lungo termine. La compensazione del tronco è la strategia di movimento più comune per sostituire l'estensione limitata del braccio durante i raggiungementi del braccio diretti verso l'obiettivo per le attività quotidiane. Esistono una serie di fattori che influiscono sulle strategie di controllo motorio, come fattori di condizione individuali, ambientali e di test.

Studi precedenti si sono concentrati sugli individui e sui fattori ambientali. Tuttavia, i fattori delle condizioni di prova non sono stati ben studiati per quanto riguarda le strategie di movimento compensativo nei sopravvissuti cronici all'ictus. Abbiamo progettato questo protocollo per indagare l'impatto delle condizioni di test motorio o delle strategie di controllo motorio dei braci diretti verso l'obiettivo nei sopravvissuti all'ictus cronico.

In particolare, miriamo a determinare come gli individui post-ictus utilizzano diverse strategie di movimento quando eseguono movimenti di raggiungimento del braccio diretti agli obiettivi con obiettivi di attività diversi. Usiamo questo protocollo per testare la nostra ipotesi che i sopravvissuti cronici all'ictus aumenteranno la compensazione del tronco durante i movimenti di raggiungimento del braccio diretti verso l'obiettivo come complessità e difficoltà funzionale del compito. In questa sezione, spiegheremo la configurazione della misurazione cinematica.

Utilizziamo 10 telecamere tridimensionali di motion capture Vicon con software di monitoraggio del movimento per registrare la cinematica del braccio diretto agli obiettivi. Utilizzando la versione software Vicon Nexus di 2.8.2, abbiamo impostato le telecamere di acquisizione del movimento, mascherando riflessi indesiderati, calibrazione della fotocamera e configurazione dell'origine del volume. Successivamente, abbiamo impostato la raccolta di dati cinematici utilizzando il software di monitoraggio del movimento.

Questa procedura include la mappatura dei marcatori, la configurazione dello stilo, la configurazione degli assi del mondo e l'assegnazione di sensori virtuali ai segmenti del corpo. Quindi mettiamo le triadi marcatori sul partecipante. La triade marcatore del tronco è posizionata sulla pelle sopra le vertebre toraciche tra le scapule.

La triade della parte superiore del braccio è posizionata sulla pelle al centro di ogni aspetto laterale della parte superiore delle braccia. Le triadi dell'avambraccio sono posizionate sulla pelle al centro della superficie dorsale di ogni avambraccio. La triade delle mani è posta sulla pelle sopra il terzo osso metacarpale.

Posizionare anche una triade marcatore sul tavolo. Questa triade marcatore viene utilizzata per registrare la posizione della casa e le posizioni target. Abbiamo realizzato uno stilo da bacchetta personalizzato per registrare la cinematica della bacchetta.

Lo stilo della bacchetta ha una triade marcatore e questo è registrato anche nel modello. Dopo aver impostato tutte le triadi marcatori sul partecipante, abbiamo impostato sensori del soggetto utilizzando metodi di digitalizzazione. La procedura registra i segmenti del corpo nel modello in base alla posizione delle triadi marcatori e il software calcola le posizioni dei diversi centri congiunti.

Seguendo le istruzioni visualizzate, puntiamo ai seguenti punti di riferimento utilizzando lo stilo. Per il tronco superiore, un punto tra le vertebre C7 e T1. Per il tronco inferiore, un punto tra le vertebre T12 e L1.

Per l'articolazione della spalla, due punti sono uguali lontano dal centro della testa dell'omero. Per l'articolazione del gomito, due punti sul gomito mediale e laterale che sono equidistanti dalla linea mediana dell'articolazione. Per l'articolazione del polso, due punti sul polso mediale e laterale che sono a uguale distanza dal centro dell'articolazione.

Per la mano, la punta della terza falange di ogni mano. Per le posizioni di casa e di destinazione, un punto al centro di ogni posizione. Per lo stilo della bacchetta, un punto sulla punta della bacchetta.

Ci sono quattro diversi braccio diretto verso l'obiettivo che raggiungono le condizioni del compito del motore. Qui spiegheremo i dettagli di queste condizioni di attività motoria. Esistono due diverse dimensioni di destinazione che indicano la difficoltà dell'attività.

Un obiettivo di grandi dimensioni sarebbe una condizione di attività più semplice. E l'obiettivo più piccolo è una condizione di compito più difficile. Inoltre, esistono due diversi tipi di test, che indicano la complessità dell'attività.

Un'attività di puntamento è una condizione di attività motoria più semplice e il prelievo di un oggetto con un paio di bacchette è una condizione di attività motoria più complessa che richiede destrezza della mano di alto livello. Come combinazione di queste due condizioni di attività abbiamo quattro diverse condizioni di attività motoria. Questa figura mostra il modello per puntare a una destinazione di grandi dimensioni.

Ci sono posizioni di casa e di destinazione. Ogni dimensione quadrata è di un centimetro quadrato per uno. La distanza da centro a centro tra le due posizioni è di 20 centimetri.

L'obiettivo del compito di puntare a un bersaglio di grandi dimensioni è raggiungere e toccare il centro del quadrato di destinazione con la punta delle bacchette nel modo più rapido e accurato possibile. Il partecipante tiene una bacchetta e individua la punta della bacchetta al centro della posizione di casa. Quando il partecipante sente un suono go, raggiunge e tocca il centro del quadrato di destinazione nel modo più rapido e accurato possibile.

Il partecipante ha tre secondi per completare l'attività. Ci sarà un segnale di stop dopo tre secondi dal segnale di andata. Se il partecipante non è in grado di completare l'attività entro tre secondi, viene considerata una versione di valutazione non riuscita.

Il partecipante ripete questa attività 10 volte con dieci secondi di riposo tra ogni prova. Go.Stop. Usiamo lo stesso modello per il prelievo di un'attività oggetto di grandi dimensioni utilizzando una coppia di bacchette. Un cubo di plastica, un centimetro sul bordo, viene posizionato nella posizione di destinazione.

L'obiettivo del compito è raggiungere e raccogliere il cubo di plastica di circa un pollice di altezza con un paio di bacchette il più rapidamente possibile senza cadere. Il partecipante tiene un paio di bacchette e individua le punte al centro della posizione di casa. Quando il partecipante sente un suono go, raggiunge e raccoglie il cubo il più rapidamente possibile.

Il partecipante deve prendere il cubo prima del segnale di arresto, che ha dato tre secondi dopo il segnale go. Se il partecipante non è in grado di raccogliere il cubo entro tre secondi, viene considerato una prova non riuscita. Gli viene chiesto di riportare le punte delle bacchette nella posizione di casa.

Far cadere o far volare il cubo di plastica durante l'attività è considerato una prova fallita. Go.Stop. Il puntamento a un piccolo bersaglio è lo stesso che punta a un bersaglio di grandi dimensioni, ma la dimensione della destinazione quadrata è di 0,3 per 0,3 centimetri quadrati. Il partecipante tiene le bacchette e individua la punta della bacchetta al centro della posizione di casa.

Quando il partecipante sente un suono go che raggiunge e tocca il centro del quadrato di destinazione nel modo più rapido e accurato possibile. Go.Stop. Il prelievo di un'attività di un oggetto di piccole dimensioni è uguale al prelievo di un'attività oggetto di grandi dimensioni, ma l'oggetto di destinazione è di 0,3 centimetri sul bordo. Un cubo di plastica di 0,3 centimetri sul bordo verrà posizionato nella posizione di destinazione.

L'obiettivo del compito è raggiungere e raccogliere il cubo di plastica di circa un pollice di altezza con un paio di bacchette il più rapidamente possibile senza cadere. Il partecipante tiene un paio di bacchette e individua le punte al centro della posizione di casa. Quando il partecipante sente un suono go, raggiunge e raccoglie il cubo il più rapidamente possibile Go.Stop.

In questa sezione, spiegheremo il braccio diretto verso l'obiettivo raggiungendo l'analisi cinematica dei dati. Esportiamo i dati di posizione dei seguenti punti di riferimento dal software di monitoraggio del movimento. Punta dello stilo della bacchetta, posizione della casa sul tavolo, posizione del bersaglio sul tavolo, ogni mano al centro della terza falange, ogni centro delle articolazioni del gomito, ogni centro delle articolazioni delle spalle, colonna vertebrale C7 che rappresenta il movimento del tronco.

I punti di riferimento del giunto dell'estremità superiore di ogni partecipante e i dati sulla posizione del trunk vengono esportati negli assi X, Y e Z come file di testo per ogni condizione dell'attività. I dati cinematici vengono pre-elaborati utilizzando script personalizzati e software MATLAB. La pre-elaborazione dei dati cinematici include il filtraggio utilizzando un filtro passa-basso Butterworth di terzo ordine con un taglio di tre Hertz.

Quindi calcoliamo il risultato delle direzioni X, Y e Z della posizione della mano che esegue. Dopo la pre-elaborazione dei dati di posizione, abbiamo eseguito l'analisi cinematica dei dati utilizzando il risultato della posizione tridimensionale della mano performante per calcolare le variabili cinematiche dei bracci diretti verso l'obiettivo. Utilizziamo script personalizzati e software MATLAB per l'analisi cinematica dei dati.

Prima di tutto, calcoliamo la velocità tangenziale, l'accelerazione e lo scatto della mano che esegue, che sono rispettivamente la prima, la seconda e la terza derivata dei dati di posizione. Quindi usiamo il profilo di velocità tangenziale di ogni prova per determinare l'inizio del movimento, l'offset e la velocità di picco. Le seguenti variabili cinematiche sono state calcolate dall'analisi cinematica dei dati, dalla durata del movimento, dalla velocità di picco, dal tempo assoluto e relativo alla velocità di picco e dallo scatto adimensionale di log.

Qui, descriveremo queste variabili cinematiche con un profilo di velocità esemplare. L'insorgenza e gli offset del movimento vengono identificati utilizzando le soglie di insorgenza e offset del movimento, che è di 0,01 metri al secondo. L'esordio in movimento è definito come il primo fotogramma della portata in cui la velocità tangenziale è superiore a 0,01 metri al secondo.

L'offset di movimento è definito come l'ultimo fotogramma della portata in cui la velocità tangenziale è superiore a 0,01 metri al secondo. La durata del movimento è definita come il tempo tra l'inizio del movimento e l'offset. La velocità di picco è l'ampiezza massima della velocità tra l'inizio del movimento e l'offset.

Il tempo per raggiungere la velocità di picco è il tempo per raggiungere la velocità di picco dall'inizio del movimento. L'inizio del movimento, l'offset e la velocità di picco vengono etichettati automaticamente utilizzando gli script personalizzati del software MATLAB. Dopo questa etichettatura automatica le etichette vengono visualizzate e ispezionate da un investigatore.

Se le etichette non sono corrette, il ricercatore effettua regolazioni manuali. Log adimensionale jerk viene calcolato dal profilo jerk della portata usando questa equazione, che è la terza derivata della posizione. Abbiamo calcolato due misure di compensazione del tronco durante i raggiungementi del braccio diretto verso l'obiettivo.

In primo luogo, è stato calcolato lo spostamento del tronco. Questa misura è la differenza di distanza del punto di riferimento del tronco, C7 tra l'inizio del movimento e l'offset. L'altra misura di compensazione del tronco è la lunghezza della traiettoria della spalla.

Questa misura è la distanza di percorrenza del punto di riferimento della spalla tra il braccio che raggiunge l'inizio e l'offset del movimento. La lunghezza della traiettoria della spalla è una nuova misura di compensazione del tronco durante il raggiungimento del braccio diretto verso l'obiettivo. Abbiamo utilizzato questa misura per catturare il risarcimento del tronco in tutte le direzioni.

Usiamo tutte e tre le dimensioni per calcolare queste misure di compensazione del tronco. In questa sezione presenteremo i nostri risultati preliminari. Il nostro studio preliminare ha due sopravvissuti cronici all'ictus con lieve compromissione motoria agli arti superiori sul lato destro e due giovani adulti non disabili.

Tutti i partecipanti non avevano o poca esperienza precedente di uso delle bacchette. I sopravvissuti cronici all'ictus eseguono il compito dei motori usando la mano destra paretica, che era dominante prima dell'inizio dell'ictus. I giovani adulti non disabili hanno svolto compiti motori con la mano destra, che è la loro mano dominante.

Qui, abbiamo confrontato due diverse misure di compensazione del tronco per determinare se la traiettoria della spalla è una misura più sensibile rispetto allo spostamento del tronco per catturare la compensazione del tronco. La figura uno mostra le trame per violino delle misure di compensazione del tronco in due diverse popolazioni partecipanti. I grafici verdi indicano la lunghezza della traiettoria della spalla e i grafici rossi indicano lo spostamento del tronco.

Ogni punto nella trama del violino indica ogni braccio che raggiunge il movimento. La figura uno mostra che gli adulti non disabili e i sopravvissuti cronici all'ictus non hanno alcuna differenza nello spostamento del tronco. Mentre la lunghezza della traiettoria della spalla dei sopravvissuti cronici all'ictus è maggiore di quella degli adulti non disabili.

Questo risultato può indicare che la lunghezza della traiettoria della spalla è una misura più sensibile della compensazione del tronco durante i raggiungementi del braccio diretto verso l'obiettivo rispetto allo spostamento del tronco negli individui post-corsa. La seconda figura affronta le differenze nelle variabili cinematiche tra le popolazioni partecipanti e tra le diverse attività motorie. In questa figura, i box plot delineati in rosso indicano i sopravvissuti cronici all'ictus e i box plot delineati in blu indicano i giovani adulti non disabili.

E l'asse X, abbiamo quattro diverse condizioni di attività che puntano a un bersaglio di grandi dimensioni, indicando un piccolo bersaglio che raccoglie un oggetto di grandi dimensioni e raccoglie un piccolo oggetto. I sopravvissuti cronici all'ictus avevano un braccio diretto verso l'obiettivo diverso che raggiungeva caratteristiche cinematiche rispetto ai giovani adulti non disabili in diverse condizioni di attività. In sintesi, i sopravvissuti all'ictus cronico avevano un braccio più lento e a scatti che raggiungeva i giovani adulti non disabili.

Inoltre, i sopravvissuti cronici all'ictus erano più dipendenti dalle regolazioni del raggiungimento basate sul feedback, che è indicato dal tempo relativo inferiore alla velocità di picco. Questi risultati sono coerenti con i risultati precedenti. Infine, la figura due dimostra anche che la complessità del compito influisce sulla cinematica del movimento di raggiungimento del braccio diretto verso l'obiettivo.

I partecipanti utilizzano movimenti più lenti e a scatti per attività motorie più complesse rispetto alle semplici attività motorie per entrambe le popolazioni partecipanti. Inoltre usano un controllo più basato sul feedback del braccio che raggiunge un compito più complesso. Le persone tendono anche a utilizzare più compensazione del tronco per attività motorie più complesse rispetto alle semplici attività motorie.

I nostri risultati preliminari supportano che questo protocollo può essere utilizzato per indagare l'impatto delle condizioni di test sulle strategie di movimento del braccio diretto verso l'obiettivo nei sopravvissuti all'ictus cronico.