팔꿈치 운동성 측정을 위한 표준화된 방법

요약

여기서, 우리는 연구 설정에 적합한 수동 운동 (TDPM)의 검출에 임계값을 사용하여 팔꿈치 패시브 운동증의 측정을위한 표준화 된 방법을 제시한다.

초록

프로프리오셉션은 제어된 운동의 중요한 구성 요소입니다. 수동 이동(TDPM)의 검출에 대한 임계값은 연구 환경에서 운동체의 프로피언성 변칙성을 정량화하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. TDPM 패러다임은 유효하고 신뢰할 수있는 것으로 밝혀졌다; 그러나 TDPM에 사용되는 장비와 방법은 연구마다 다릅니다. 특히, 사지의 수동적인 이동을 생산하기 위한 실험실 장치는 종종 개별 실험실에 의해 설계되거나 높은 비용으로 인해 접근할 수 없는 맞춤형장치이다. 쉽게 사용할 수 있는 장비를 사용하여 TDPM을 측정하기 위한 표준화되고 유효하며 신뢰할 수 있는 방법이 필요합니다. 이 프로토콜의 목적은 경제적이고 관리가 용이하며 연구 기반 설정에서 측정 목적으로 정량적 결과를 생성하는 팔꿈치에서 TDPM을 측정하기 위한 표준화된 방법을 제공하는 것입니다. 이 방법은 신경 장애없이 20 건강한 성인, 만성 뇌졸중을 가진 8 명의 성인에 대해 테스트되었습니다. 얻은 결과는 이 방법이 건강한 성인에서 팔꿈치 TDPM을 정량화하는 신뢰할 수있는 방법임을 시사하며 타당성에 대한 초기 지원을 제공합니다. 장비 의 경제성과 측정 정밀도 사이의 균형을 추구하는 연구원은 이 혜택의 프로토콜을 찾을 가능성이 가장 높습니다.

서문

프로피언스 정보는 인간의 움직임을 통제하는 데 중요한 기여입니다. 약혈 적자는 뇌졸중^{,,1,2,3,34,55,6,}파킨슨 병^7,감각 신경 병^8과같은 광범위한 신경 학적 조건을 동반합니다.⁶ 인대와 근육 눈물과 같은 정형 외과 부상도 프로피오셉션 기능^9을감소시키는 것으로 나타났습니다. 프로프리오셉션의 구성은 종종 손가락 또는 발가락^{,위치(10,,11,12,13,14)에서}공급자가 적용한 작은 변경의 검출을 통해 임상 결과 측정에서 시험된다.^,, 이러한 측정은 상대적으로 거친 측정을 생성 : "결석", "장애인",^"정상"12. 총 프로피오셉션 장애를 검출하기에 충분한 반면, 실험실 기계 테스트 방법은 미묘한 proprioceptive 장애^{14,,15,,16을}정확하게 측정해야 한다.

연구원과 임상의는 수시로 측정을 위한 하위 양식으로 proprioception를 분할합니다. 프로프리오셉션의 가장 일반적으로 조사된 하위모달은 관절 위치 감지(JPS) 및 운동성, 전형적으로 운동 감각^3,,16,,17의감각으로 정의된다. 조인트 위치 감각은 종종 개인이 참조 조인트^{각도(18,,19)를}복제하는 활성 일치 작업을 통해 테스트된다. 운동증은 일반적으로 수동 이동(TDPM)의 검출에 대한 임계값을 사용하여 측정되며, 참가자의 팔다리는 수동적으로 천천히 이동하며, 참가자는 운동이 먼저 검출되는 지점을 나타내며^16,,17,,19. TDPM의 측정은 일반적으로 느린 수동 이동을 제공하고 검출^{지점(17)을}나타내기 위해 특수 장비를 사용해야 합니다.

TDPM 방법^{9,,16,,19,,20,21,,22를}사용하여 상이한 관절에서 유효하고 신뢰할 수 있는 결과가 발견되었습니다.^, 그러나 TDPM 장비 및 방법에는 상당한 변화가 있어^16,,17의연구 결과에 걸쳐 결과 비교에 대한 도전을 만듭니다. 실험실은 종종 자신의 사지 이동 및 측정 장치를 개발하거나 고가의 상용 장치 및 소프트웨어^(16)를사용합니다. 수동 이동 속도도 다양합니다. 이동 속도는 검출 임계값^7,,16,,23에영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 다양한 장애 수준에서 TDPM을 정량화할 수 있는 표준화되고 쉽게 재현할 수 있는 방법이 필요합니다. 각 관절의 해부학 및 생리학이 다르기 때문에 프로토콜은 관절 특정^{19여야합니다.} 여기에 설명된 프로토콜은 팔꿈치 관절에 만릅니다. 그러나 이 프로토콜의 메서드는 다른 관절에 대한 프로토콜을 설정하는 데 유용할 수 있습니다.

감각 운동 연구 실험실에 걸쳐 일반성을 높이기 위해 팔꿈치 TDPM 테스트를 위한 패시브 움직임을 제공하는 것이 선호하는 장치는 저렴한 비용으로 시판될 것입니다. 이를 위해 팔꿈치 연속 패시브 무브먼트(CPM) 기계(사용 가능한 속도 범위 0.23°/s – 2.83°/s)가 선택되어 전동적이고 일관된 동작을 생성하였다. CPM 기계는 일반적으로 재활 병원 및 의료 용품 상점에서 발견되며 연구 비용을 줄이기 위해 임대 또는 대여 할 수 있습니다. 추가 장비 요구 사항에는 감각 운동 실험실(예: 전자전도계 및 전자촬영(EMG) 센서에서 일반적으로 발견되는 항목및 하드웨어 저장소(예: PVC 파이프, 문자열 및 테이프)가 포함됩니다.

이 TDPM 프로토콜의 측정 특성을 탐구하기 위해 두 개의 다른 그룹이 테스트되었습니다: 만성 뇌졸중을 가진 건강한 성인과 성인. 만성 뇌졸중을 가진 성인을 위해, ipsilesional (즉, 덜 영향 받은) 팔이 시험되었습니다. 만성 뇌졸중을 가진 성인의 입실성 팔꿈치의 운동 감각은 임상 시험으로 정상으로 나타날 수 있지만 정량적 실험실 방법을 사용하여 평가할 때 손상된^5,,15. 이 예는 somatosensory 손상의 민감하고 정확한 측정을 개발하고 사용하는 것의 중요성을 보여 주며 이를 테스트 목적으로 유용한 인구로 만듭니다. 이 프로토콜의 유효성 검사를 위해 알려진 그룹^{메서드(24)를}사용했습니다. 우리는 TDPM을 운동증의 또 다른 정량적 측정, 간략한 운동 성 검사 (BKT)와 비교했습니다. BKT는 입실상 상반신 장애 사후^{뇌졸중(25)에}민감한 것으로 나타났다. 정제 기반 버전 (tBKT) 그것은 BKT와 동일한 테스트 이기 때문에이 연구에서 사용 되었다, 더 많은 시험태블릿에 관리. tBKT는 1주일 간의 테스트 재시험 측정에서 안정되고 프로피언^{스크다운(26)에}민감한 것으로 나타났다. 팔꿈치 TDPM과 tBKT 결과는 팔꿈치의 감각운동 제어가 BKT^{성능(26)에}기여함에 따라 상관관계가 있을 것이라는 가설이 있었습니다.

이 논문의 목적은 일반적인 장비를 사용하여 재현 가능한 팔꿈치 TDPM을 측정하는 표준화된 방법을 설명하는 것입니다. 데이터는 방법의 신뢰성 및 초기 타당성 테스트뿐만 아니라 알려진 병리학이없는 사람에게 사용할 수 있는 타당성, 그리고 가벼운 소감각 장애가 있다고 가설이 된 사람들에게 제시됩니다.

프로토콜

세인트 스콜라스티카 대학의 기관 검토 위원회는이 프로토콜이 개발되고 테스트된 연구를 승인했습니다.

1. 시각적 화면의 제작

1. 3/4 인치 (1.9 cm) 직경 PVC 파이프를 다양한 길이로 잘라 : 2 30 인치 (76.2 cm) 조각 (화면 베이스); 2 8 인치 (20.3 cm) 조각 (화면 베이스); 1 44 인치 (111.8 cm) 조각 (수직 화면 지원); 1 32 인치 (81.3 cm) 조각 (스크린 패브릭 홀더).
2. 각 30인치(76.2cm) 피스의 한쪽 끝에 엔드 캡을 놓고 다른 쪽 끝에는 90° PVC 팔꿈치를 배치합니다. 8 인치 (20.3 cm) 조각을 두 팔꿈치의 나머지 열린 끝에 삽입합니다. PVC 티와 함께 8인치(20.3cm) 피스의 열린 끝을 연결하여 화면 베이스를 만듭니다.
3. 44인치(111.8cm) PVC 조각을 PVC 티의 수직 부분에 삽입하여 스크린에 수직으로 지지합니다. 44인치(111.8cm) 피스의 오픈 엔드에 45° PVC 팔꿈치를 놓습니다. 32인치(81.3cm) 조각을 45° PVC 팔꿈치의 열린 끝에 삽입하여 스크린 패브릭 홀더를 만듭니다. 32인치(81.3cm) 피스의 오픈 엔드에 엔드 캡을 놓습니다.
4. 패브릭 불투명도를 보장하기 위해 디쉬타월을 서로 위에 놓습니다. 운동 테이프로 32 인치 (81.3cm) 조각에 고정하십시오. 완전히 조립된 화면은 그림 1에서볼 수 있습니다.

2. 테스트 장비 준비

1. 제조업체의 지침에 따라 전자곤지오미터 및 전자촬영(EMG) 센서를 교정합니다.
2. 연속 패시브 모션(CPM) 기계를 켜고 확장/플렉션 모드를 활성화합니다. CPM 기계를 프로그래밍하여 팔꿈치 확장속도를 0.23°/s로 90°~130°로 이동합니다.

3. TDPM 테스트를 위한 참가자 준비

1. 참가자에게 표준 높이 의자(18인치/45.7cm)에 앉아 바닥에 똑바로 등과 발을 평평하게 고정시켜 놓습니다.
2. 표준화된 스크립트를 사용하여 EMG 센서와 전자고니오미터 배치에 대한 참가자를 구두로 준비합니다. 그들은 움직임을 기록하고 시험 하는 동안 근육이 완화 되도록 도움이 될 것입니다. 팔에 랜드마크를 표시하고 센서를 부착하기 시작해서 제가 배치한 위치에서 휴식을 취할 수 있습니다."
3. 이두근 브라치이와 삼두근 brachii EMG 센서를 부착합니다.
   1. 팔꿈치 굴곡에 수동으로 저항하여 이두근 브라치 근육 배를 찾고 EMG 센서 배치의 위치를 나타내는 작은 세척 가능한 마커점으로 근육 배의 중심점을 표시합니다. 죽은 피부 세포를 제거하고 알코올 면봉으로 스크러빙한 다음 EMG 센서를 부착하여 피부를 준비합니다.
   2. 수동으로 팔꿈치 확장을 저항하여 삼두근 브라치이의 측면 머리의 근육 배를 찾아 내고 EMG 센서 배치의 위치를 나타내는 세척 가능한 마커의 작은 점으로 근육 배의 대량의 중심 점을 표시합니다. 죽은 피부 세포를 제거하고 알코올 면봉으로 스크러빙한 다음 EMG 센서를 부착하여 피부를 준비합니다.
   3. 등각성 이두근 브라치이 수축을 불러들이고, 아이소메트릭 삼두근 브라치수축을 유발하고, EMG 활성화를 관찰하여 EMG 기능을 테스트한다.
4. 참가자에게 전자곤계를 부착합니다.
   1. 손목의 등색 측면의 중간점을 결정하고 세척 가능한 마커로 표시합니다.
   2. 측면 서사시의 가장 눈에 띄는 측면을 palpate 세척 마커와 마크.
   3. 상완골의 큰 덩이줄기를 만지색하고 세척 가능한 마커로 표시합니다. 필요에 따라 상완골의 내부 및 외부 회전을 통해 테스트 암을 수동적으로 이동하여 더 큰 결핵 위치를 확인합니다.
   4. 용지 테이프를 사용하여 문자열의 한쪽 끝을 측면 서사시 표시에 연결합니다. 끈을 팽팽한 당겨 등부 손목 미드포인트 마크와 연결합니다.
   5. 세면 마커를 사용하여 대동 팔뚝을 따라 선을 세면 마커를 사용하여 문자열과 일치합니다.
   6. 문자열의 자유 끝을 더 큰 튜버클 마크로 이동하고 문자열을 팽팽하게 당깁니다.
   7. 세척 가능한 마커를 사용하여 문자열에 맞춰 단상상석을 따라 선을 추적한 다음 문자열을 제거합니다.
   8. 추적 된 선의 경로를 따라 전기 곤니미터의 말단 패들을 놓고, 측면 서사시 마크에서 1.5 인치 (3.8cm)를 분해합니다.
   9. 추적 된 선의 경로를 따라 전기 곤니미터의 근접 패들을 놓고, 측면 서사시 마크에서 1.5 인치 (3.8cm)를 근교로 놓습니다. 종이 테이프를 사용하여 전자고니오미터의 나머지 성분을 피부에 고정합니다.
5. 참가자의 상부 극단을 CPM 기계에 편안하게 배치합니다.
   1. CPM 기계의 높이와 방향을 조정하여 90° 시탈 평면 어깨 굴곡, 90° 팔꿈치 굴곡 및 중립 팔뚝의 위치를 달성합니다. 참가자의 측면 서사시를 CPM 컴퓨터의 회전 축과 정렬합니다.
   2. CPM 기계 핸드 헬지에서 참가자의 손바닥에 편안하게 맞고 손목 스트랩을 통해 팔뚝을 고정합니다. 그림 1은 TDPM 테스트에 대한 최종 참가자 설정을 보여 주습니다.

4. TDPM 시험 관리

1. 다음과 같은 표준화된 구두 정보와 함께 테스트 절차에 대해 참가자에게 알리십시오: "이 테스트 중에 기계는 팔꿈치를 곧게 펴거나 구부리기 위해 매우 느리게 움직일 것입니다. 우리는 각 재판의 시작에 "시작"말할 것이다, 여덟 재판이있을 것입니다. 내가 시작하면, 기계는 팔을 움직일 수도 있거나 움직이지 않을 수도 있습니다. 팔이 움직인다고 느끼자마자 버튼을 누르십시오만, 움직임을 느낄 때만 누르십시오. 당신이 움직임을 느끼지 않는 경우, 우리는 시간의 기간 후 재판을 중지합니다; 우리가 재판을 중지 할 때까지주의를 기울이십시오. 사용 하려는 단추입니다. 지금 버튼을 눌러 테스트해 주세요."
2. 참가자에게 전자곤니오미터 이벤트 마킹 트리거 스위치를 손잡고 스위치를 테스트합니다.
3. 절차의 추가 측면에 대해 참가자에게 알리십시오: "각 시험 사이에 팔이 움직였든 아니든 간에, 우리는 팔을 기계에서 꺼내서 곧게 펴서 다시 기계에 놓습니다. 느긋하게 유지해 주세요. 시험에 대한 질문이 있으십니까? 이 커튼을 사용하여 이 테스트 기간 동안 시야를 차단하고 이 청력 보호 기능을 귀에 배치하여 테스트 중에 들을 수 있는 소리를 최소화할 것입니다."
4. 테스트 중인 암의 뷰와 시각적 화면을 사용하여 CPM 기계의 시야를 차단하여 시각적 입력을 폐색합니다. 참가자의 어깨에 드레이프 스크린 소재를 사용하여 팔 운동 중 감각적 입력을 방지합니다. 참가자에게 노이즈 캔슬링 헤드폰을 배치하여 청각 입력을 줄입니다(그림 1참조).
5. 큰 소리로 "시작"을 명시하고 운동이 시작될 때 참가자 추측을 줄이기 위해 CPM 기계의 움직임을 시작하기 전에 시험 당 해당 시간을^{기다립니다.} 표준화된 지연 시간은 표 1에표시됩니다.

평가판 번호	1	2	3	4	5	6	7	8
지연(들)	1	잡을	3	1	2	잡을	3	1

표 1: 표준화된 시간 지연 및 평가판 위치 잡기. 참가자가 이동이 시작되는 시기를 추측하려는 시도를 방지하기 위해 다양한 평가판 시작 시간 지연이 포함되어 있습니다. 캐치 트라이얼은 참가자가 실제로^{운동(19,,31)을}검출하는지 여부를 테스트하기 위해 포함되어 있습니다.

6. EMG 센서 피드백 판독값을 모니터링하여 이두근 브라치와 삼두근 의 활성화를 관찰하여 참가자가 운동 감지를 돕기 위해 활성 움직임을 사용하지 않도록 하십시오.
   1. 근육 활성화가 주목되는 경우, 시험을 중지하고 다음과 같은 표준화 된 스크립트를 사용: "당신의 근육이 활성화. 시험 중에 팔을 편안하게 해 주세요." 이 예심은 데이터 분석에서 제외에 대해 주목해야하며, 연구원은 다음 예심 (프로토콜 단계 4.7)을 시작하기 위해 참가자와 CPM을 재설정하는 것을 진행합니다.
7. 각 평가판 사이에 CPM 컴퓨터에서 참가자의 테스트 암을 제거하고 CPM 컴퓨터를 90° 시작 위치로 반환합니다. 수동적으로 전체 확장을 통해 참가자의 팔꿈치를 이동한 다음 다시 90° 굴곡으로 이동하여 근육 스핀들 운동 이력^27,,28을표준화합니다. 다음 시험을 위해 팔을 CPM 컴퓨터에 다시 놓습니다.
8. 참가자의 팔이 이동되지 않는 두 개의 "캐치"시험을 포함하여 8 번의 시험을^{완료하십시오 19.} 참가자가 트리거 스위치를 누르거나 트리거 스위치가 저하되지 않으면 15초 후에 각 평가판(catch 및 비catch)을 종료합니다.
9. 캐치 트라이얼 동안 참가자가 구두로 보고를 하거나 트리거 스위치를 우울하게 하는 경우 다음과 같은 표준화된 응답을 사용합니다. 나는 기계가 매우 느리게 움직이기 어렵다는 것을 알고 있습니다. 팔이 움직이거나 팔위치가 변했다고 느끼자마자 버튼을 집중해서 밀어넣으려고 합니다."

5. 참가자의 TDPM 점수 계산

1. 전기곤니오미터 추적을 사용하여 CPM 기계 의 움직임이 시작된 지점에 대한 전기 고니오미터 각도 측정을 식별하고 참가자가 움직임을 나타내는 트리거 스위치를 우울하게 하는 지점에 대해 식별합니다. 대표적인 예제의 그림 2를 참조하십시오.

그림 2: 검출 점을 가진 예 전기 곤니미터 추적. 전자고니오미터 라인 추적(녹색 선), 연속 패시브 모션(CPM) 기계 운동의 시작점, 참가자가 움직임을 나타내는 지점(제1 블루 피크)이 표시됩니다. 시험 시작 시 전자고니오미터 판독값(분홍색 원)과 검출점(주황색 원)의 차이는 해당 평가판의 TDPM 값을 결정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

2. 시작 각도를 최종 각도에서 빼서 CPM이 이동한 도 수를 식별합니다. 이 평가판에 대한 참가자의 팔꿈치 TDPM 값입니다.
3. 참가자의 전체 TDPM 점수를 확인하려면 6개의 비캐치 시험에서 가장 작고 가장 큰 TDPM 값을 제거한 다음 나머지 4개의 평가판^{점수(29)를}평균합니다.

결과

참가자:
여기에 제시 된 프로토콜을 사용하여, 팔꿈치 TDPM은 개인의 두 개의 다른 그룹에 대한 학술 연구 실험실에서 측정되었다: 20 건강한 성인, 만성 뇌졸중8 성인. 두 그룹의 참가자는 전단지, 이메일 및 입소문을 사용하여 지역 사회에서 모집되었습니다. 건강한 성인(여성 14명, 남성 6명, 평균 연령(SD) = 28세(7.9년, 오른손잡이 19세, 왼손잡이 1명)가 손상되지 않은 인구에 대한 대표...

토론

제시된 프로토콜은 일반적인 CPM 기계를 사용하여 표준화된 방식으로 팔꿈치 TDPM을 측정하는 방법을 설명하여 수동 적인 움직임을 제공합니다. 20명의 건강한 참가자에 걸쳐 평균 팔꿈치 TDPM 측정은 다른 TDPM 측정 설정을 사용하여^7,19,32이전 연구에서 확인된 평균 값과 유사한 것으로 나타났으며, 테스트 세션 전반에 걸쳐 신뢰?...

자료

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.