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このプロトコルは、手首に着用加速度計を使用して、日常生活における上肢の性能を定量化する方法を説明します。
脳卒中および他の神経学的状態の後にリハビリテーションサービスへの紹介のための重要な理由は、日常生活の中で機能するために自分の能力を向上させることです。それは日常生活の中で、人の活動を測定することが重要になって、ちょうどクリニックや研究室の構造化された環境の中での活動のために自分の能力を測定していません。今毎日の運動の測定を可能とされているウェアラブルセンサは加速度計です。加速度計は終日着用することができます大規模な腕時計に似た市販のデバイスです。加速度計からのデータは手足が人々の家庭や地域社会での活動を実行するために従事している方法を定量化することができます。このレポートでは、加速度測定データを収集し、臨床的に関連した情報にそれを有効にする方法を説明します。まず、データは、参加者が24時間以上2つの加速度計(各腕に1つずつ)着用有することによって収集されます。加速度計のデータはダウンロードしてdifferen 4を生成するために処理されます日常生活の中で上肢の活動の重要な側面を記述トン変数:使用時間、使用率、大きさの比率、及び二国間の大きさ。密度プロットを視覚的に24時間着用期間からのデータを表すように構成することができます。変数とその結果の密度プロットは、地域在住の成人神経学的に無傷で非常に一貫しています。この印象的な一貫性は、それら上肢毎日のパフォーマンスが通常と異なっているかどうかを判断するための有用なツールになります。この方法は、脳卒中や他の患者集団を持つ人で日常生活における上肢のパフォーマンスを向上させるために設計された上肢機能障害および介入を調査する調査研究のために適切です。それはまた、臨床神経リハビリテーションの実践に組み込まれる前に、その相対的なシンプルさのために、それは長くないかもしれません。
最後の二十年にわたり、運動を測定するためのウェアラブルセンサーへの関心の爆発がありました。神経リハビリテーションの分野で大きな関心を生成したウェアラブルセンサは加速度計です。 1、2、3加速度計は、名前が示すように、(1 G = 9.8メートル/秒2)重力単位で加速度を測定または活動カウントと呼ばれ、任意の単位で(1つの活性カウント=メーカー指定の重力値)。加速度は、人間の動きのように、典型的にはデバイスの異なる軸に対応する、三次元で測定され、記録されています。デバイスは、市販されており、大規模な腕時計に似ています。彼らは、最小限の中断で日々の活動中に着用することができます。そのため、合理的なコストとそれらの入手しやすさのため、加速度計(加速度計と呼ばれる)の使用がneurorehabilに統合されていますitation調査。
神経リハビリテーションの分野への加速度計の値は、それが診療所または実験室外部上肢運動活動の非侵襲的、公平な、定量的な尺度を提供することです。 3脳卒中およびその他の神経学的状態を持つ人々のためのリハビリテーション・サービスの主要な目標は、日常生活の中で機能するために自分の能力を向上させることである、とだけでなく、診療所や研究室インチ構造化されていない環境で測定されるように、臨床試験、および活動のパフォーマンスに構造化された環境で測定された機能の世界保健機関(WHO)の国際分類では、活動のための能力を区別します。 4加速度計は、彼らが何ができるだけで何、クリニックや研究室ではないないときに、誰かが実際に何をするか、すなわち 、非構造化環境における上肢性能の測定を可能にします。ストロークレハへの加速度計の取り込みbilitationの研究は現在、構造化された臨床環境での機能改善が構造化されていない、日常生活の中でのパフォーマンスの改善に変換することを長期保有を前提に挑戦しています。 5、6、7、8
我々のグループ9、10、11、12、13、14等7、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24は、Bを有していますEENは、研究と臨床実践で使用するために加速度測定手法の開発に多大な時間と労力を費やしました。加速度計はよく上肢パフォーマンスポストストロークを測定するための有効かつ信頼性の高いツールとして確立されています。 1、2、15、16、17、25、最新の課題は、臨床的に意味のある情報(この開発プロセスの概要については文献3を参照)に生の加速度計データを回してきました。ここに記載された方法論健常対照者に10を日常生活の中で上肢のパフォーマンスを区別するために使用することができ、ストローク6、9苦しんでいる参加者のそれから12、11 や他の疾患を持っています。この方法論から派生変数が変化し、時間をかけて改善を定量化に応答します。 14加速度計の方法論は、脳卒中および他の神経学的集団を持つ人で日常生活における上肢のパフォーマンスを向上させるために設計された上肢機能障害および介入を調査する調査研究に適しています。それはまた、臨床神経リハビリテーションの実践に組み込まれる前に、その相対的なシンプルさのために、それは長くないかもしれません。
このプロトコルは、ワシントン大学ヒューマン研究保護庁によって承認されました。
注:手順は、市販の加速度計およびデータ収集のためにそれらに関連するソフトウェアに固有の書かれていた( 材料の表を参照してください)。
1.データを収集するために加速度計を準備
2.配置と参加者からデータを収集するために加速度計の着用
3.目視検査のためのデータをダウンロード
4.処理のためのデータをダウンロード
加速度測定データから作成5.変数とグラフィカルな表現
注:歩行に関連した上肢の動きを解析したデータに含まれています。前の仕事はあり歩行加速度比変数に影響を与えないことを確立しました。 15歩行の包含は、神経学的に無傷の成人のための非比変数を変更しないが、27が歩行の包含は、ストロークでの参加者のための非比変数の小さな過大評価につながる可能性があります。
地域在住の指示対象サンプルからのデータは、神経学的に無傷の大人は、脳卒中や上肢のパフォーマンスに影響を与える他の条件と参加者からのデータを解釈するために使用することができます。 10、11、12、表1は、使用時間の要約統計および健康リファレントサンプルから利用率を示しています。全体的に、ほとんどの人は一日を通して時間の約同量のための彼らの支配と非支配的な手でアクティブになっています。平均値は9時間の近くであるが、より活性と活性の低い人を撮像広い範囲があります。平均使用率はわずか1.0の下にあり、小さな標準偏差を有します。したがって、関係なく、どのようにアクティブなものの、優勢および非優勢手足は終日同様の期間に使用されます。さらに、年齢は健康の存在下での上肢のパフォーマンス指標に影響を与えません。、実質的にこれらの参照先の値(±3-4 SDS)外の小娘=「外部参照」> 12の計算値は慎重にUswatteらによって示唆されているように、彼らは、本物であることを保証するためにチェックする必要があります。 16
平均 | 標準偏差 | 最小 | 最大 | |
支配的な四肢の使用時間 | 9.1 | 1.9 | 4.4 | 14.2 |
非支配的な四肢の使用時間 | 8.6 | 2 | 4.1 | 15.5 |
使用率 | 0.95 | 0.06 | 0.79 | 1.1 |
表:まとめNeurから加速度測定の統計ologically無傷、コミュニティ住居大人。値は、基準12から、74人のコミュニティ住居成人(平均年齢54±11、53%の女性、支配的な84%右手)のリファレント試料からのものです。
密度プロットは、1つのデータを詳しく見てとることができます。データを収集し、上記のように処理して、図1は 、健康な成人からの代表的な密度プロットです。このようなプロットは、日常生活の中で上肢のパフォーマンスに関する重要な情報を提供します。すべての年齢の大人の間で非常に一貫しているこのプロットの3つの主要な機能があります。 図3は 、11第一に、画像は、対称的です。これは、上肢が同様に使用優勢および非優勢手足と、終日一緒に活性であることを示しています。動きの類似性は各肢ターキンと、時間的に特定のインスタンスであることを提示しないかもしれませんグラムそのターンは、先頭または様々な活動の間に遅れが、その日の経過とともに見ることができます。 (単独優勢と専ら非支配的な活性を示す)のいずれかの側にもバール-7と7色に似ています。対称性は利き手についての共通認識に反しています。第二に、プロットは、ツリー状の広い底部と丸いエッジです。 「リム」または底部の丸みを帯びたエッジが、他は比較的まだ、一方の手足が動いている活動を表します。この例は、他の容器とを保持しながら、片手で容器内にオブジェクトを配置するであろう。 10丸いエッジの対称性は、両手を実行し、その日の経過にわたって同様に安定化させるために活性であることを示しています。トップピークは、両手で高い棚の上に大きなオブジェクトを配置するようなより少ない頻度、より高い強度の活動を表します。 10と第3、中央に暖かい輝きがあります。これは、最も頻繁上肢の動きは、両方の肢からほぼ等しい寄与を有する低強度であることを示しています。この例は、入力またはナイフとフォークで切断されるであろう。 10
図1:神経学的に無傷大人からの代表的な例。密度プロットは、日常生活における上肢使用の24時間を示し、第二のバイ第基づいてプロットしました。 x軸(強度比)が活性に各肢の寄与を示しています。 y軸(両側大きさ)は、運動の強度を示しています。色は明るい色が高い周波数を示し、図の右側の大きいカラーバースケールで、周波数を表します。小さなバール-7と7は、それぞれ、片側優勢および非優勢な活性を表します。「>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
成人のこのサンプルを横切って、密度プロットは、形状と色が著しく類似しています。比較的不活性な11人は寒色と短く、幅の広い、写真を持っている傾向があります。非常にアクティブになっている人々は、暖色と背の高い絵を持っている傾向があります。大人の間で印象的な一貫性は、これらの規範からと異なる上肢のパフォーマンスで参加者を識別することが容易になります。
図2は、脳卒中を持つ人における密度プロットの例です。この人は、これらのデータが収集されているに11ヶ月前に右側に彼の脳に影響を与える虚血性脳卒中を持っていた右利きの男性です。脳の右側には、本体の左側面を制御し、Motricによって示されるように彼の左上肢は、中等度の麻痺や障害を持っていました60/100のITY指数28得点と57分の38のアクションリサーチアームテスト29得点。 24時間身に着けている期間中、麻痺、左の手足は1.5時間、アクティブであったと非麻痺、右の手足が5.8時間、アクティブでした。彼の使用率は0.47、正常値の約半分でした。 図1の密度プロットと比較すると、この密度プロットが麻痺上肢が日常生活中に、まれにアクティブであったことを示し、明らかに非対称です。 -7における単一のバーの暗赤色の色と比較プロットの中央部分の寒色は、単に非麻痺肢を有する運動の高い頻度を示します。全体的なピークは低強度の活動を示す、低いです。全体的に、密度のプロットは麻痺手足が日々の活動にのみ最小限に関与していることを示しています。
図2:パーからの代表的な例脳卒中と息子。密度プロットは、日常生活における上肢使用の24時間を示し、第二のバイ第基づいてプロットしました。 x軸(強度比)が活性に各肢の寄与を示しています。 y軸(両側大きさ)は、運動の強度を示しています。色は明るい色が高い周波数を示し、図の右側の大きいカラーバースケールで、周波数を表します。小さなバール-7と7は、それぞれ、片側優勢および非優勢な活性を表します。図1を対称性、ピーク高さ、色の比較この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
加速度測定の方法論は、脳卒中を持つ人で使用するために開発されてきたが、この方法の有用性は、他の集団にまで及びます。これは、バリでの成果を評価するための有益なことができます患者集団のETY。 図3は、肘下の上肢切断持つ人の濃度プロットの例です。この個人は約8年前に事故で負傷75歳の男性でした。彼の右に、以前に支配的な、手が事故の時に切断しました。彼は、上肢プロテーゼを所有しているが、それは重い物を持ち上げるために毎月わずか1~2回を身に着けています。時間のほとんどは、この図のように、彼はそれを着用していません。 24時間身に着けている期間中に、無傷の、左肢は6.9時間活性し、残留、右肢は、(加速度計は、残存肢上に遠位に装着された)4.7時間活性でした。彼の使用割合は、残存肢上に無傷の肢に係合するための好みを示す、0.68でした。この密度プロットはあまり対称であり、制御対象( 図1)のそれより涼しい色を有するが、より対称的であり、 図2に示すストロークの人よりも多くの活性を示します。したがって、この人物Fそのまま手足をフレーヴァーが、それでも日常生活の間、活動中の残留手足を行っています。
図3:上肢切断術を持つ人からの代表的な例。密度プロットは、日常生活における上肢活性の24時間を示し、第二のバイ第基づいてプロットしました。 x軸(強度比)は、時間のモーメントでの活性に各肢の寄与を示しています。 y軸(両側大きさ)は、運動の強度を示しています。色は明るい色が高い周波数を示し、図の右側の大きいカラーバースケールで、周波数を表します。小さなバール-7と7は、それぞれ、片側優勢および非優勢な活性を表します。図1および図2に対称性、ピーク高さ、色の比較で拡大表示こちらをクリックしてください。この図のバージョン。
この方法論を使用するかもしれない方法の別の例は、活性を増加する必要が不自由な人ではあります。 図4は、熟練した看護施設における高齢者、右利きの個人滞留密度プロットの例です。この人は急性疾患の後に衰弱したと自立を取り戻し、帰宅するために、看護やリハビリテーションサービスを受けました。支配的な肢2.4時間活性であり、非支配的な肢2.0時間活性でした。使用率が規定範囲の低い端にある、0.84であった( 表1参照 )。一般的な医学的状態から予想されるように、この密度プロットは、ほぼ対称であるが、ピークは非常に低く、色は身に着けている期間中、ほとんど活性を示し、主にクールです。
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図4:熟練した看護施設(SNF)に医療病気からの回復者からの代表的な例。密度プロットは、日常生活における上肢活性の22時間を示し、第二のバイ第基づいてプロットしました。 x軸(強度比)は、時間のモーメントでの活性に各肢の寄与を示しています。 y軸(両側大きさ)は、運動の強度を示しています。色は明るい色が高い周波数を示し、図の右側の大きいカラーバースケールで、周波数を表します。小さなバール-7と7は、それぞれ、片側優勢および非優勢な活性を表します。図1を対称性、ピーク高さ、色の比較この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
最後に、この方法論はbでないかもしれませんちょうど大人のための電子。プロトコルは、身に着けている奨励するためにマイナーな改造で、お子様には適している( 例えばカラフルなストラップ、デバイスは「あなたはスーパーヒーローのように見えるように」の提案ということ)。典型的には、現像子供から密度プロットは、ツリー形状が狭く、ピークが実質的に高いこと、大人と同じ一般的な形状を示しています。子供の形状は、その高い活性レベルと一致しています。一般的に開発子供と片麻痺脳性麻痺の子供から密度プロットの例は、p上で見ることができます。 25、基準3に、図5Bおよび5C。さらに調査が小児科臨床実践への応用のために必要とされます。これは、使用率が脳性麻痺児では、脳卒中、1成人における上肢活動の自己申告に一貫性の適度な関係を持っていますが、ことが注目され、使用率は、上部のLIMの親レポートとは関係ありませんB活性。 30かどうかのセンサ測定と報告した値との間に変更された関係は、記者の認識や子どもたちが未知の移動方法のいくつかの定量的または定性的な違いです。今後の研究が痛んで定型発達の子どものための規範的な値を決定し、障害児の値の解釈を調査するために必要とされています。
このレポートでは、手首に装着した加速度計を使用して、日常生活の中で上肢のパフォーマンスを測定するための方法論を詳述します。リハビリテーション研究と臨床実践におけるこの方法の使用は、学ぶ機会、すなわち 、既存の方法に大きな進歩をもたらす方法を実験的または一般的な治療に影響を与える機能日常生活の中でのパフォーマンス、クリニックや研究室ではないだけの能力。加速度計は、と一緒に、又は認知障害または意識不明バイアスに対してより感受性であり得る自己報告毎日の性能の尺度、31、32、33、の代わりに使用することができます。 Tを強制する可能性が予想に反して34、35、36は 、この方法の37早期適用が生じたデータを、5彼はフィールドリハビリテーションサービスの内容と配信を再考します。
プロトコルにおける重要なステップは、正確かつ実際のデータ(プロトコルが2.2、2.3、および3.3ステップ)着用期間中に収集されたことを確認します。これらの手順に従わない場合には意味を持たない計算された値につながる可能性があります。人がクリニックや研究室を離れると加速度計が割り当てられた手首の上にあることを確認してくださいすることは比較的容易です。参加者は、多くの場合、指示または予想よりも異なる振る舞いとして、加速度計が返された後のデータの目視検査が必要です。比較的まれながら、参加者はまもなく、調査チームを離れる間違っ両側に再び背中にそれらを入れて、またはそれらを身に着けるために彼らの家族の中で他の人を奨励しようとした後、加速度計を削除することが知られています。これの多くは、加速度計を明確にそれぞれの側のためにマークされている場合は、身に着けているログが完了し回避することができ、データがまもなくAFTEに検査されていますR返す、 つまりケースにフォローアップの電話は、サイドと時間を身に着けて明確にする必要があります。
加速度測定の方法論は、一般的な上肢の性能を定量化している間、それは動きの質についてや、参加者が食べていたことを知っているように身に着けている期間中に実施された具体的な活動に関する情報を提供していません。この問題の議論のための参照3を参照してください。科学的な質問やリハビリテーションの介入は、このような活動の量や日常の活動における二国間手足の関与など、日常生活の中で一般的な上肢のパフォーマンスを変えることに焦点を当てているときにツールとして、加速度計は、アウトカム指標として最も有用であろう。科学的な質問やリハビリテーションの介入が動きの品質を変更したり、日常生活の中で唯一の少数の特定の動きを変更することに焦点を当てているとき、加速度計は、アウトカム指標としてはあまり有用であろう。私たちは、そのcomputatを予想しますional方法は、時間の経過とともに改善され、この方法論の将来の世代は、これらの制限を克服することができるかもしれません。
結論として、加速度計は、日常生活の中で上肢性能の定量的評価のための機会を提供します。ここで説明する方法は、一日あたりのステップまたは中等度の身体活動の分は、ウェアラブルデバイスに記録されているより一般的なモビリティの方法論、の上肢バージョンと見なすことができます。ストロークのある人のために開発されているが38、39、40、41、42、43、方法の多様性は、他の集団の様々な将来のアプリケーションを可能にします。追加の方法論の開発は、臨床と研究QUEに答えるために、脳卒中以外の成人および小児neurorehabiliation集団で必要とされます上肢の二国間の活動に関連stions。
著者は、彼らが競合する金融利害関係を持たないことを宣言します。
私たちは、加速度測定の方法論やデータへの貢献のためにブルターニュヒル、ライアン・ベイリー、およびマイク・アービン感謝します。このプロジェクトの資金は、NIH R01 HD068290から来ています。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Accelerometers (2) | Actigraph LLC | wGT3X-BT | This is the most common device on the market. Similar products are available from other vendors. http://actigraphcorp.com/products-showcase/activity-monitors/actigraph-wgt3x-bt/ |
Hub | Actigraph LLC | 7 Port USB Hub | This device connects the accelerometers to the computer allowing for charging and communication. Includes hub, usb cables, power connector. http://actigraphcorp.com/products/7-port-usb-hub-2016/ |
Straps | Actigraph LLC | Woven Nylon Wrist Band | Other straps that are velcro or disposable are also available. http://actigraphcorp.com/product-category/accessories/ |
Actilife Software | Actigraph LLC | It is best to purchase the software from the same vendor as the accelerometers. Similar products are available from other vendors. http://actigraphcorp.com/products-showcase/software/actilife/ | |
Computational software | The most common software is MATLAB, but computation could also be done in Excel or other similar products. |
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