Um método padronizado para medição da cinestésia do cotovelo

Resumo

Aqui, apresentamos um método padronizado para medição da cinestesia passiva do cotovelo utilizando o limiar para detecção de movimento passivo (TDPM) adequado para uma configuração de pesquisa.

Resumo

Propriocepção é um componente importante do movimento controlado. O limiar para detecção do movimento passivo (TDPM) é um método comumente utilizado para quantificar a submodalidade proprioceptiva da cinestesia em ambientes de pesquisa. O paradigma TDPM tem sido considerado válido e confiável; no entanto, os equipamentos e métodos utilizados para tdpm variam entre estudos. Em particular, os aparelhos de laboratório de pesquisa para a produção de movimento passivo de uma extremidade são muitas vezes personalizados por laboratórios individuais ou inacessíveis devido ao alto custo. Há necessidade de um método padronizado, válido e confiável para medir o TDPM usando equipamentos prontamente disponíveis. O objetivo deste protocolo é fornecer um método padronizado para medição de TDPM no cotovelo que seja econômico, fácil de administrar, e que produza resultados quantitativos para fins de medição em configurações baseadas em pesquisa. Este método foi testado em 20 adultos saudáveis sem comprometimento neurológico, e oito adultos com derrame crônico. Os resultados obtidos sugerem que este método é uma maneira confiável de quantificar o TDPM do cotovelo em adultos saudáveis, e fornece suporte inicial para a validade. Pesquisadores que buscam um equilíbrio entre a acessibilidade dos equipamentos e a precisão da medição são mais propensos a encontrar esse protocolo de benefício.

Introdução

A informação proprioceptiva é um importante contribuinte para o controle do movimento humano. Os déficits proprioceptivos acompanham uma ampla gama de condições neurológicas como o AVC^{1,,2,,3,,4,5,6}, doença de Parkinson⁷e neuropatias sensoriais⁸. Lesões ortopédicas como ligamentos e lágrimas musculares também têm sido demonstradas para reduzir a função proprioceptiva⁹. A construção da propriocepção é frequentemente testada em medidas de desfecho clínico através da detecção de pequenas alterações aplicadas pelo provedor na posição do dedo ou do dedo do dedo^{10,,11,,12,,13,,14}. Tais medidas produzem medidas relativamente grosseiras: "ausente", "prejudicado", "normal"¹². Embora suficientes para detecção de prejuízos proprioceptivos brutos, os métodos de teste mecânicos laboratoriais são necessários para medir com precisão os prejuízos proprioceptivos sutis^14,,15,16.

Pesquisadores e médicos frequentemente dividem a propriocepção em submodalidades para medição. As submodalidades mais comumente investigadas da propriocepção são o sentido de posição articular (JPS) e a cinestésia, tipicamente definida como o sentido de movimento^3,,16,17. O sentido de posição articular é frequentemente testado através de tarefas de correspondência ativas, onde os indivíduos replicam um ângulo conjunto de referência^18,19. A cinestésia é comumente medida usando o limiar para detecção do movimento passivo (TDPM), pelo qual o membro do participante é movido passivamente lentamente, com o participante indicando o ponto em que o movimento é detectado pela primeira vez^16,,17,19. A medição do TDPM normalmente requer o uso de equipamentos especializados para fornecer o movimento passivo lento e denotar o ponto de detecção¹⁷.

Resultados válidos e confiáveis foram encontrados em diferentes articulações utilizando os métodos TDPM^{9,,16,19,20,21,22}. No entanto, há uma variação considerável nos equipamentos e métodos TDPM, criando um desafio para a comparação dos achados entre os estudos^16,17. Os laboratórios frequentemente desenvolvem seus próprios dispositivos de movimento e medição de membros, ou usam dispositivos comerciais caros e software¹⁶. As velocidades de movimento passivo também variam; A velocidade de movimento é conhecida por afetar os limiares de detecção^7,,16,23. Um método padronizado e facilmente reprodutível capaz de quantificar o TDPM em uma variedade de níveis de comprometimento é necessário. Como a anatomia e a fisiologia de cada articulação diferem, os protocolos devem ser específicos da articulação¹⁹. O protocolo aqui traçado é específico para a articulação do cotovelo. No entanto, os métodos deste protocolo podem ser úteis para estabelecer protocolos para outras articulações.

Para aumentar a generalizabilidade entre os laboratórios de pesquisa sensorimotores, o aparelho preferido para fornecer o movimento passivo para testes de TDPM de cotovelo estaria disponível comercialmente a um custo acessível. Para isso, foi escolhida uma máquina de movimento passivo contínuo de cotovelo (CPM) (faixa de velocidade disponível de 0,23°/s – 2,83°/s) para produzir o movimento motorizado e consistente. As máquinas cpm são comumente encontradas em hospitais de reabilitação e lojas de suprimentos médicos e podem ser alugadas ou emprestadas para reduzir os custos de pesquisa. Requisitos adicionais de equipamentos incluem itens comumente encontrados em laboratórios sensoriais (ou seja, eletrogoniômetro e eletromígrafo (EMG) e lojas de hardware (por exemplo, tubo de PVC, corda e fita).

Dois grupos diferentes foram testados para explorar as propriedades de medição deste protocolo TDPM: adultos saudáveis e adultos com derrame crônico. Para os adultos com AVC crônico, foi testado o braço ipsilesional (ou seja, menos afetado). O sentido cinestésico no cotovelo ipsilesional em adultos com derrame crônico pode parecer normal com testes clínicos, mas prejudicado quando avaliado utilizando métodos laboratoriais quantitativos^5,,15. Este exemplo ilustra a importância de desenvolver e utilizar medidas sensíveis e precisas de comprometimento somatossensorial e torna esta uma população útil para fins de teste. Para validação deste protocolo, utilizamos o método de grupos^{conhecidos 24}. Comparamos o TDPM com outra medida quantitativa de cinestésia, o Breve Teste de Cinestesia (BKT). O BKT mostrou-se sensível ao comprometimento ipsilesional do membro superior após o derrame²⁵. A versão baseada em tablet (tBKT) foi usada neste estudo porque é o mesmo teste do BKT, administrado em um tablet com mais ensaios. O tBKT mostrou-se estável na medição de teste de uma semana e sensível ao knockdown proprioceptivo²⁶. Foi a hipótese de que os resultados do cotovelo TDPM e tBKT estariam correlacionados, pois o controle sensorial do cotovelo contribui para o desempenho da BKT²⁶.

O objetivo deste artigo é traçar um método padronizado de medição do TDPM cotovelo que seja reprodutível usando equipamento comum. Os dados são apresentados quanto à confiabilidade e aos testes iniciais de validade do método, bem como a viabilidade de uso para pessoas sem patologia conhecida, e aquelas que foram hipóteses de ter leve comprometimento somatosensorial.

Protocolo

O Conselho de Revisão Institucional do Colégio St. Scholastica aprovou o estudo no qual este protocolo foi desenvolvido e testado.

1. Fabricação da tela visual

1. Corte o tubo de PVC de 1,9 cm de diâmetro de 3/4 polegadas (base de tela); duas peças de 20,3 cm (base de tela); uma peça de 111,8 cm (suporte vertical de tela); e uma peça de 81,3 cm (porta-tecido de tela).
2. Coloque uma tampa final em uma extremidade de cada peça de 76,2 cm e um cotovelo de PVC de 90° na outra extremidade. Insira peças de 20,3 cm nas extremidades abertas restantes de ambos os cotovelos. Conecte as extremidades abertas das duas peças de 20,3 cm com a camiseta de PVC para criar uma base de tela.
3. Insira a peça de PVC de 111,8 cm na parte vertical do tee de PVC para criar um suporte vertical para tela. Coloque o cotovelo de PVC de 45° na extremidade aberta da peça de 111,8 cm. Insira a peça de 81,3 cm na extremidade aberta do cotovelo de PVC de 45° para criar um suporte de tecido de tela. Coloque uma tampa final na extremidade aberta da peça de 81,3 cm.
4. Coloque toalhas de prato em cima uma da outra para garantir a opacidade do tecido. Fixar-se na peça de 81,3 cm com fita atlética. A tela totalmente montada pode ser vista na Figura 1.

2. Preparação do equipamento de teste

1. Calibrar os sensores de eletrogoniômetro e eletromografia (EMG) de acordo com as instruções dos fabricantes.
2. Ligue a máquina de movimento passivo contínuo (CPM) e ative o modo Extensão/Flexão. Programe a máquina CPM para mover-se através de 90° a 130° de extensão do cotovelo a uma velocidade de 0,23°s.

3. Preparação do participante para o teste de TDPM

1. Sente o participante em uma cadeira de altura padrão (18 polegadas/45,7 cm), garantindo sentar-se com uma reta para trás e pés lisos no chão.
2. Prepare verbalmente o participante para o sensor EMG e a colocação do eletrogoniômetro usando um script padronizado: "Para começar, vou preparar sua pele para anexar sensores. Eles ajudarão a registrar o movimento e garantir que seus músculos estejam relaxados durante o teste. Vou marcar pontos no seu braço e começar a anexar os sensores, para que você possa relaxar na posição em que eu colocá-lo."
3. Conecte os bíceps braquii e os sensores de brachii EMG tríceps.
   1. Resista manualmente à flexão do cotovelo para localizar a barriga do músculo braquii bíceps e marcar o ponto central da barriga muscular com um pequeno ponto de marcador lavável para denotar a localização para a colocação do sensor EMG. Prepare a pele removendo as células mortas da pele seguidas de esfregar com um cotonete de álcool e, em seguida, anexar o sensor EMG.
   2. Resista manualmente à extensão do cotovelo para localizar a barriga muscular da cabeça lateral do tríceps braquii e marcar o ponto central na maior parte da barriga muscular com um pequeno ponto de marcador lavável para denotar a localização para a colocação do sensor EMG. Prepare a pele removendo células mortas da pele seguidas de esfregar com um cotonete de álcool e, em seguida, conecte o sensor EMG.
   3. Teste a função EMG evocando uma contração de bíceps isométricos, seguida de uma contração de braquii tríceps isométrico, e observando para ativação emG.
4. Anexe o eletrogoniômetro ao participante.
   1. Determine o ponto médio do aspecto dorsal do pulso e marque com um marcador lavável.
   2. Palpate o aspecto mais proeminente do epicôndyle lateral e marca com um marcador lavável.
   3. Palpar o tubérculo maior do úmero e marque com um marcador lavável. Verifique a localização do tubérculo maior movendo passivamente o braço de ensaio através da rotação interna e externa do úmero conforme necessário.
   4. Conecte uma extremidade da corda à marca epicôndil lateral usando fita de papel. Puxe a corda esticada, conectando-a com a marca do pulso dorsal.
   5. Trace uma linha ao longo do antebraço proximal em linha com a corda usando um marcador lavável.
   6. Mova a extremidade livre da corda para a marca do tubérculo maior e puxe a corda esticada.
   7. Trace uma linha ao longo do úmero distal em linha com a corda usando um marcador lavável e, em seguida, remova a corda.
   8. Coloque a pá distal do eletrogoniômetro ao longo do caminho da linha traçada, 3,8 cm distally da marca de epicôndyle lateral.
   9. Coloque a pá proximal de eletrogoniômetro ao longo do caminho da linha traçada, 3,8 cm proximalmente a partir da marca epicôndyle lateral. Fixar os demais componentes do eletrogoniômetro na pele usando fita de papel.
5. Posicione a extremidade superior do participante confortavelmente na máquina CPM.
   1. Ajuste a altura e a orientação da máquina CPM para alcançar uma posição de flexão do ombro do avião sagital de 90°, flexão de cotovelo de 90° e um antebraço neutro. Alinhe o epicôndyle lateral do participante com o eixo rotacional da máquina CPM.
   2. Ajuste o suporte manual da máquina CPM para caber confortavelmente com a palma da mão do participante e fixe o antebraço através de uma correia de pulso. A Figura 1 mostra a configuração final do participante para o teste de TDPM.

4. Administração do teste TDPM

1. Informe o participante do procedimento de teste com as seguintes informações verbais padronizadas: "Durante este teste, a máquina vai se mover muito lentamente para endireitar ou dobrar o cotovelo. Vamos dizer "começar" no início de cada julgamento, haverá oito julgamentos. Quando eu disser começar, a máquina pode ou não mover seu braço. Por favor, pressione o botão assim que sentir seu braço se mover, mas somente quando sentir movimento. Se você não sentir movimento, vamos parar o julgamento depois de um período de tempo; tente prestar atenção até pararmos o julgamento. Este é o botão que você vai usar. Por favor, pressione o botão agora para testá-lo."
2. Entregue ao participante o interruptor de acionamento do evento eletrogoniômetro e teste o interruptor.
3. Informe o participante de aspectos adicionais do procedimento: "Entre cada ensaio, se seu braço se moveu ou não, tiraremos seu braço da máquina e o endireitaremos, e então colocaremos de volta na máquina. Por favor, fique relaxado. Você tem alguma dúvida sobre o teste? Usaremos esta cortina para bloquear sua visão durante este teste e colocar essa proteção auditiva sobre seus ouvidos para minimizar quaisquer sons que você possa ouvir durante os testes."
4. Oclui a entrada visual bloqueando a visão do braço que está sendo testado e a máquina CPM usando uma tela visual. Material de tela de cortina no ombro do participante para evitar entrada sensorial durante o movimento do braço. Diminua a entrada auditiva colocando fones de ouvido com cancelamento de ruído no participante (ver Figura 1).
5. Em voz alta, "comece", e aguarde a quantidade correspondente de tempo por ensaio antes de iniciar o movimento da máquina CPM para diminuir a adivinhação dos participantes quando o movimento começará¹⁹. Os tempos de atraso padronizados são mostrados na Tabela 1.

Número do teste	1	2	3	4	5	6	7	8
Atraso (s)	1	Pegar	3	1	2	Pegar	3	1

Tabela 1: Atrasos padronizados de tempo e locais de teste de captura. Atrasos variados no início do teste são incluídos para evitar que as tentativas dos participantes de adivinhar quando o movimento começará. Os testes de captura estão incluídos para testar se o participante está realmente detectando o movimento^19,31.

6. Observe para ativação dos músculos braquii e tríceps braquii, monitorando as leituras de feedback do sensor EMG para garantir que o participante não tente usar o movimento ativo para auxiliar na detecção do movimento.
   1. Se a ativação muscular for notada, pare o teste e use o seguinte script padronizado: "Seus músculos estão ativando. Por favor, tente manter seu braço relaxado durante o teste." Este estudo deve ser notado para exclusão da análise de dados, com o pesquisador procedendo com a redefinição do participante e do CPM para iniciar o próximo teste (protocolo passo 4.7).
7. Entre cada ensaio, remova o braço de teste do participante da máquina CPM e devolva a máquina cpm para uma posição inicial de 90°. Mova passivamente o cotovelo do participante através de extensão completa e, em seguida, de volta à flexão de 90° para padronizar o histórico de movimento do eixo muscular^27,28. Coloque o braço de volta na máquina cpm para o próximo teste.
8. Complete oito ensaios, incluindo dois ensaios de "captura" onde o braço do participante não é movido¹⁹. Termine cada tentativa (pegar e não pegar) quando o participante deprimir o interruptor de gatilho ou depois de 15 segundos se o interruptor do gatilho não estiver pressionado.
9. Se durante um teste de captura um participante relatar verbalmente que não pode sentir movimento ou deprimir o interruptor de gatilho, use a seguinte resposta padronizada: "Seu braço não se moveu durante esse teste. Eu sei que é difícil de sentir, a máquina se move muito lentamente; tente se concentrar e apertar o botão assim que sentir o braço se mover ou que a posição do braço tenha mudado."

5. Cálculo da pontuação do TDPM do participante

1. Utilizando o rastreamento eletrogoniômetro, identifique a medição do ângulo eletrogoniômetro para o ponto em que o movimento da máquina CPM começou, e para o ponto em que o participante deprimiu o interruptor de gatilho indicando movimento foi sentido. Consulte a Figura 2 para obter um exemplo representativo.

Figura 2: Exemplo de rastreamento eletrogoniômetro com ponto de detecção. O traçado da linha eletrogoniômetro (linha verde), o ponto de partida do movimento contínuo da máquina de movimento passivo (CPM) e o ponto em que o movimento indicado pelo participante foi detectado (primeiro pico azul) são mostrados. A diferença entre as leituras eletrogoniômetros no início do ensaio (círculo rosa) e no ponto de detecção (círculo laranja) determina o valor TDPM para esse ensaio. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Subtrair o ângulo de partida do ângulo final, identificando assim o número de graus que o CPM moveu; este é o valor TDPM do cotovelo do participante para esse teste.
3. Para determinar a pontuação geral do TDPM do participante, remova os menores e maiores valores de TDPM dos seis ensaios não-captura e, em seguida, faça uma média das quatro pontuações restantes de teste²⁹.

Resultados

Participantes:
Utilizando o protocolo aqui apresentado, o TDPM de cotovelo foi medido em um laboratório de pesquisa acadêmica para dois grupos diferentes de indivíduos: 20 adultos saudáveis e oito adultos com AVC crônico. Os participantes de ambos os grupos foram recrutados da comunidade usando panfletos, e-mails e boca-a-boca. Foram testados os adultos saudáveis (14 mulheres, seis do sexo masculino; média idade (SD) = 28 (7,9) anos; 19 destros e um canhotos para gerar resultados representativo...

Discussão

O protocolo apresentado descreve como medir o TDPM do cotovelo de forma padronizada usando uma máquina CPM comum para fornecer o movimento passivo. Em 20 participantes saudáveis, a medição média do TDPM do cotovelo foi semelhante ao valor médio identificado em estudos anteriores utilizando outras configurações de medição TDPM^7,,19,,32, e produziu resultados confiáveis em sessões de teste. TDPM do cotovelo ipsilesiona...

Materiais

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
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.