O impacto das condições de tarefa motora no braço direcionado a objetivos atingindo a cinética e a compensação do tronco em sobreviventes de acidente vascular cerebral crônico

O AVC é uma das principais causas de incapacidade a longo prazo. A compensação do tronco é a estratégia de movimento mais comum para substituir a extensão limitada de alcance do braço durante o alcance do braço direcionado para as atividades diárias. Há uma série de fatores que impactam as estratégias de controle motor, como fatores individuais, ambientais e de condição de teste.

Estudos anteriores se concentraram nos indivíduos e fatores ambientais. No entanto, os fatores da condição de teste não têm sido bem estudados em relação às estratégias de movimento compensatório em sobreviventes de AVC crônico. Projetamos este protocolo para investigar o impacto das condições de teste motor ou estratégias de controle motor de alcances de braço direcionados a objetivos em sobreviventes de acidente vascular cerebral crônico.

Especificamente, nosso objetivo é determinar como os indivíduos pós-acidente vascular cerebral utilizam diferentes estratégias de movimento quando estão realizando movimentos direcionados a metas com diferentes objetivos de tarefas. Usamos este protocolo para testar nossa hipótese de que os sobreviventes de derrame crônico aumentarão a compensação do tronco durante os movimentos de alcance do braço direcionados a metas como uma complexidade e dificuldade de tarefa funcional. Nesta seção, vamos explicar a configuração de medição cinemática.

Usamos 10 câmeras de captura de movimento tridimensionais Vicon com software de monitor de movimento para gravar o braço direcionado a metas atingindo a cinemática. Usando a versão de software Vicon Nexus de 2.8.2, configuramos as câmeras de captura de movimento, mascarando reflexos indesejados, calibração da câmera e configuração de origem de volume. Depois disso, configuramos a coleta de dados cinemáticos usando o software do monitor de movimento.

Este procedimento inclui marcadores de mapeamento, configuração da caneta, configuração de eixos mundiais e atribuição de sensores virtuais a segmentos corporais. Então colocamos as tríades de marcadores no participante. A tríade do marcador do tronco está posicionada sobre a pele sobre as vértebras torácicas entre escápulas.

A tríade do braço superior é colocada na pele no meio de cada aspecto lateral dos braços superiores. As tríades do antebraço são colocadas na pele no meio da superfície dorsal de cada antebraço. A tríade da mão é colocada na pele sobre o terceiro osso metacarpo.

Também colocamos uma tríade na mesa. Esta tríade de marcadores é usada para registrar a localização da casa e as posições de destino. Fizemos uma caneta personalizada para gravar a cinemática do pauzinho.

A caneta de pauzinho tem uma tríade marcadora e isso também é registrado no modelo. Depois de colocarmos todas as tríades marcadoras no participante, configuramos sensores de assunto usando métodos de digitalização. O procedimento registra os segmentos corporais ao modelo com base na localização da tríade marcador e o software calcula as posições de diferentes centros conjuntos.

Seguindo as instruções na tela, apontamos para os seguintes pontos turísticos usando a caneta. Para o tronco superior, uma mancha entre as vértebras C7 e T1. Para o tronco inferior, uma mancha entre as vértebras T12 e L1.

Para a articulação do ombro, dois pontos igualmente distantes do meio da cabeça do úmero. Para a articulação do cotovelo, duas manchas no cotovelo medial e lateral que são equidistantes da linha média da articulação. Para a articulação do pulso, duas manchas no pulso medial e lateral que estão a mesma distância do meio da articulação.

Para a mão, a ponta da terceira falange de cada mão. Para as posições de casa e alvo, um lugar no centro de cada posição. Para a caneta de pauzinho, um ponto na ponta do pauzinho.

Existem quatro diferentes braços direcionados a objetivos que atingem as condições de tarefa motora. Aqui, vamos explicar os detalhes dessas condições de tarefa motora. Existem dois tamanhos de destino diferentes indicando a dificuldade da tarefa.

Um alvo grande seria uma condição de tarefa mais fácil. E o alvo menor é uma condição de tarefa mais difícil. Além disso, existem dois tipos de teste diferentes, que indicam a complexidade da tarefa.

Uma tarefa de apontar é uma condição de tarefa motora mais simples e pegar um objeto com um par de pauzinhos é uma condição de tarefa motora mais complexa que requer destreza manual de alto nível. Como combinação dessas duas condições de tarefas, temos quatro condições diferentes de tarefa motora. Esta figura mostra o modelo para apontar para um alvo grande.

Há posições de casa e alvo. Cada tamanho quadrado é um por um centímetro quadrado. A distância central para centro entre os dois locais é de 20 centímetros.

O objetivo da tarefa para apontar para um alvo grande é alcançar e tocar no centro do quadrado alvo com a ponta dos pauzinhos o mais rápido e preciso possível. O participante segura um pauzinho e localiza a ponta do pauzinho no centro da posição de casa. Quando o participante ouve um som de go, ele ou ela alcança e toca no centro do quadrado alvo o mais rápido e preciso possível.

O participante tem três segundos para completar a tarefa. Haverá um sinal de parada após três segundos do sinal de imção. Se o participante não conseguir concluir a tarefa dentro de três segundos, ela será considerada um teste falho.

O participante repete esta tarefa 10 vezes com dez segundos de descanso entre cada prova. Go.Stop. Usamos o mesmo modelo para pegar uma tarefa de objeto grande usando um par de pauzinhos. Um cubo de plástico, um centímetro na borda, é colocado no local alvo.

O objetivo da tarefa é alcançar e pegar o cubo de plástico de cerca de uma polegada de altura com um par de pauzinhos o mais rápido possível sem cair. O participante segura um par de pauzinhos e localiza as pontas no centro da posição de casa. Quando o participante ouve um som de go, ele ou ela alcança e pega o cubo o mais rápido possível.

O participante precisa pegar o cubo antes do sinal de parada, que deu três segundos após o sinal de ir. Se o participante não puder pegar o cubo dentro de três segundos, ele será considerado um teste falho. Ele ou ela é solicitado a trazer as pontas dos pauzinhos de volta para a posição de casa.

Deixar cair ou voar o cubo de plástico durante a tarefa é considerado um teste falho. Go.Stop. O apontador para um alvo pequeno é o mesmo que apontar para um alvo grande, mas o tamanho do alvo quadrado é de 0,3 por 0,3 centímetros quadrados. O participante segura os pauzinhos e localiza a ponta do pauzinho no centro da posição de casa.

Quando o participante ouve um som de go, ele atinge e toca no centro do quadrado alvo o mais rápido e preciso possível. Go.Stop. A tarefa de captação de um objeto pequeno é a mesma que pegar uma tarefa de objeto grande, mas o objeto alvo está a 0,3 centímetros de borda. Um cubo de plástico de 0,3 centímetros na borda será colocado no local alvo.

O objetivo da tarefa é alcançar e pegar o cubo de plástico de cerca de uma polegada de altura com um par de pauzinhos o mais rápido possível sem cair. O participante segura um par de pauzinhos e localiza as pontas no centro da posição de casa. Quando o participante ouve um som de go, ele ou ela alcança e pega o cubo o mais rápido possível Go.Stop.

Nesta seção, vamos explicar o braço direcionado ao objetivo que atinge a análise de dados cinemáticos. Exportamos os dados de posição dos seguintes marcos do software do monitor de movimento. Ponta da caneta, posição de casa sobre a mesa, posição alvo sobre a mesa, cada mão no meio da terceira falange, cada centro das articulações do cotovelo, cada centro das articulações do ombro, coluna C7 representando o movimento do tronco.

Os marcos conjuntos de extremidade superior de cada participante e os dados de posição do tronco são exportados nos eixos X, Y e Z como um arquivo de texto para cada condição de tarefa. Os dados cinemáticos são pré-processados usando scripts personalizados e software MATLAB. O pré-processamento de dados cinemáticos inclui filtragem usando um filtro de baixa passagem butterworth de terceira ordem com um corte de três Hertz.

Em seguida, calculamos as direções resultantes de X, Y e Z da posição da mão performática. Após o pré-processamento dos dados de posição, realizamos a análise de dados cinemáticos utilizando-se a posição tridimensional da mão em execução para calcular as variáveis cinemáticas dos alcances do braço direcionados ao objetivo. Usamos scripts personalizados e software MATLAB para análise de dados cinemáticos.

Em primeiro lugar, calculamos velocidade tangencial, aceleração e empurrão da mão de execução, que são os primeiros, segundo e terceiro derivados dos dados de posição, respectivamente. Então usamos o perfil de velocidade tangente de cada ensaio para determinar o início do movimento, deslocamento e velocidade máxima. As seguintes variáveis cinemáticas foram calculadas a partir da análise de dados cinemáticos, duração do movimento, velocidade máxima, tempo absoluto e relativo à velocidade máxima e empurrão sem dimensão de log.

Aqui, vamos descrever essas variáveis cinemáticas com um perfil de velocidade exemplar. O início do movimento e os deslocamentos são identificados usando os limiares de início e deslocamento de movimento, que é de 0,01 metros por segundo. O início do movimento é definido como o primeiro quadro do alcance onde a velocidade tangencial é superior a 0,01 metros por segundo.

O deslocamento de movimento é definido como o último quadro do alcance onde a velocidade tangente é superior a 0,01 metros por segundo. A duração do movimento é definida como o tempo entre o início do movimento e o deslocamento. A velocidade máxima é a amplitude de velocidade máxima entre o início do movimento e o deslocamento.

Tempo para velocidade máxima é a hora de atingir a velocidade máxima do início do movimento. O início do movimento, deslocamento e velocidade máxima são automaticamente rotulados usando scripts personalizados do software MATLAB. Após essa rotulagem automatizada, os rótulos são visualizados e inspecionados por um investigador.

Se as etiquetas estiverem incorretas, o investigador faz ajustes manuais. O empurrão sem dimensão de log é calculado a partir do perfil do alcance usando esta equação, que é a terceira derivada da posição. Calculamos duas medidas de compensação do tronco durante o alcance do braço direcionado à meta.

Primeiro, calculou-se o deslocamento do tronco. Esta medida é a diferença de distância do marco do tronco, C7 entre o início do movimento e o deslocamento. A outra medida de compensação do tronco é o comprimento da trajetória do ombro.

Esta medida é a distância de viagem do marco do ombro entre o início do movimento de alcance do braço e o deslocamento. O comprimento da trajetória do ombro é uma nova medida de compensação do tronco durante o alcance do braço direcionado à meta. Nós empregamos esta medida para capturar a compensação do tronco em todas as direções.

Usamos as três dimensões para calcular essas medidas de compensação do tronco. Nesta seção, vamos apresentar nossos resultados preliminares. Nosso estudo preliminar tem dois sobreviventes de derrame crônico com leve comprometimento motor da extremidade superior no lado direito e dois adultos jovens não deficientes.

Todos os participantes não tinham nenhuma ou pouca experiência prévia de uso de pauzinhos. Sobreviventes de derrame crônico realizam a tarefa de motores usando sua mão direita paretica, que era dominante antes do início do derrame. Jovens não deficientes realizaram tarefas motoras com a mão direita, que é sua mão dominante.

Aqui, comparamos duas medidas diferentes de compensação do tronco para determinar se a trajetória do ombro é uma medida mais sensível do que o deslocamento do tronco para capturar a compensação do tronco. A figura um mostra os lotes de violino de medidas de compensação de troncos em duas populações participantes diferentes. As parcelas verdes indicam o comprimento da trajetória do ombro e as parcelas vermelhas indicam o deslocamento do tronco.

Cada ponto na trama do violino indica cada braço atingindo o movimento. A figura um mostra que adultos não deficientes e sobreviventes de acidente vascular cerebral não têm diferença no deslocamento do tronco. Enquanto o comprimento da trajetória do ombro dos sobreviventes de derrame crônico é maior do que o de adultos não deficientes.

Este resultado pode indicar que o comprimento da trajetória do ombro é uma medida mais sensível de compensação do tronco durante o alcance do braço direcionado ao objetivo do que o deslocamento do tronco em indivíduos pós-acidente vascular cerebral. A figura dois aborda diferenças nas variáveis cinemáticas entre as populações participantes e entre diferentes tarefas motoras. Nesta figura, as tramas de caixa delineadas vermelhas indicam que os sobreviventes do derrame crônico e as tramas de caixas azul esboçadas indicam os jovens não deficientes.

E no eixo X, temos quatro condições de tarefas diferentes apontando para um alvo grande, apontando para um pequeno alvo pegando um objeto grande e pegando um pequeno objeto. Os sobreviventes de derrame crônico tinham diferentes características cinemáticas direcionadas a objetivos em comparação com adultos jovens não deficientes em diferentes condições de tarefa. Em resumo, os sobreviventes de derrame crônico tinham um braço mais lento e mais do que os adultos jovens não deficientes.

Além disso, os sobreviventes de acidente vascular cerebral crônico eram mais dependentes de ajustes baseados em feedback do alcance, o que é indicado pelo menor tempo relativo à velocidade máxima. Esses resultados são consistentes com os resultados anteriores. Por fim, a figura dois também demonstra que a complexidade da tarefa impacta a cinemática do movimento de alcance do braço direcionado a metas.

Os participantes utilizam movimentos mais lentos e mais para tarefas motoras mais complexas do que tarefas motoras simples para ambas as populações participantes. Além disso, eles usam mais controle baseado em feedback do braço, buscando uma tarefa mais complexa. As pessoas também tendem a usar mais compensação de tronco para tarefas motoras mais complexas do que tarefas simples do motor.

Nossos resultados preliminares apoiam que este protocolo possa ser usado para investigar o impacto das condições de teste em estratégias de movimento direcionadas a metas em sobreviventes de derrame crônico.