Kronik İnme Kurtulanlarında Kinematik ve Gövde Telafisi'ne Ulaşan Hedefe Yönlendirilmiş Kol Üzerindeki Motor Görev Koşullarının Etkisi

İnme, uzun süreli sakatlığın önde gelen bir nedenidir. Gövde telafisi, hedefe yönelik kol uzanmaları sırasında sınırlı kol uzanmasını günlük aktivitelere ikame etmek için en yaygın hareket stratejisidir. Bireysel, çevresel ve test durumu faktörleri gibi motor kontrol stratejilerini etkileyen bir dizi faktör vardır.

Önceki çalışmalar bireylere ve çevresel faktörlere odaklanmıştır. Bununla birlikte, kronik inme kurtulanlarında telafi edici hareket stratejileri ile ilgili test durumu faktörleri iyi çalışılmamıştır. Bu protokolü, kronik inme kurtulanlarında hedefe yönelik kol erişimlerinin motor test koşullarının veya motor kontrol stratejilerinin etkisini araştırmak için tasarladık.

Özellikle, inme sonrası bireylerin farklı görev hedeflerine sahip hareketlere ulaşan hedefe yönelik kol yaparken farklı hareket stratejilerini nasıl kullandıklarını belirlemeyi amaçlıyoruz. Bu protokolü, kronik inme kurtulanlarının işlevsel bir görev karmaşıklığı ve zorluğu olarak hareketlere ulaşan hedefe yönelik kol sırasında gövde tazminatını artıracağı hipotezimizi test etmek için kullanıyoruz. Bu bölümde kinematik ölçüm kurulumunu açıklayacağız.

Kinematiklere ulaşan hedefe yönelik kolu kaydetmek için hareket monitörü yazılımına sahip 10 Vicon üç boyutlu hareket yakalama kamerası kullanıyoruz. 2.8.2'nin Vicon Nexus yazılım sürümünü kullanarak, istenmeyen yansımaları maskeleyen hareket yakalama kameralarını, kamera kalibrasyonunu ve ses kaynağı kurulumunu kurduk. Bundan sonra, hareket monitörü yazılımını kullanarak kinematik veri toplamayı kurduk.

Bu yordam, işaretleyicileri eşlemeyi, kalemi ayarlamayı, dünya eksenlerini ayarlamayı ve gövde segmentlerine sanal sensörler atamayı içerir. Sonra katılımcının üzerine işaret üçlüsü koyduk. Gövde işaretleyici üçlüsü, kürek kemiği arasındaki torasik omurlar üzerinde cilde yerleştirilmiştir.

Üst kol üçlüsü, her üst kol yanal yönünün ortasında cilde yerleştirilir. Kol triadları, her bir kolun sırt yüzeyinin ortasındaki cilde yerleştirilir. El üçlüsü üçüncü metakarpal kemiğin üzerine cilde yerleştirilir.

Ayrıca masaya bir işaret üçlüsü yerleştiriyoruz. Bu işaret üçlüsü, ev ve hedef konumlarının konumunu kaydetmek için kullanılır. Yemek çubuğunun kinematiklerini kaydetmek için özel bir çubuk kalemi yaptık.

Çubuk kaleminin bir işaret triyadı vardır ve bu da modelde kayıtlıdır. Tüm işaret triadlarını katılımcının üzerine yerleştirdikten sonra, dijitalleştirme yöntemlerini kullanarak konu sensörleri kurarız. Prosedür, işaretleyici üçlülerinin konumuna göre gövde segmentlerini modele kaydeder ve yazılım farklı eklem merkezlerinin konumlarını hesaplar.

Ekrandaki istemleri izleyerek, ekran kalemi kullanarak aşağıdaki yer işaretlerine işaret ediyoruz. Üst gövde için, C7 ve T1 omurları arasında bir nokta. Alt gövde için, T12 ve L1 omurları arasında bir nokta.

Omuz eklemi için, iki nokta humerus başının ortasından uzaktır. Dirsek eklemi için, medial ve lateral dirsekte eklemin orta hattından eşitlikçi iki nokta. Bilek eklemi için, medial ve yanal bilekte eklemin ortasına eşit mesafede iki nokta.

El için, her elin üçüncü falanksının ucu. Ev ve hedef pozisyonlar için, her pozisyonun merkezinde bir nokta. Yemek çubuğu kalemi için, yemek çubuğunun ucunda bir nokta.

Motor görev koşullarına ulaşan dört farklı hedefe yönelik kol vardır. Burada, bu motorlu görev koşullarının ayrıntılarını açıklayacağız. Görev zorluğunu gösteren iki farklı hedef boyutu vardır.

Büyük bir hedef daha kolay bir görev koşulu olacaktır. Ve küçük hedef daha zor bir görev koşuludur. Ayrıca, görev karmaşıklığını gösteren iki farklı test türü vardır.

İşaret görevi daha basit bir motor görev koşuludur ve bir çift çubukla bir nesneyi almak, üst düzey el becerisi gerektiren daha karmaşık bir motor görev durumudur. Bu iki görev koşulunun bir kombinasyonu olarak dört farklı motor görev koşuluna sahibiz. Bu şekilde, büyük bir hedefe işaret etme şablonu göster gösterilir.

Ev ve hedef mevzileri var. Her kare boyutu birer birer santimetrekaredir. İki konum arasındaki merkezden merkeze mesafe 20 santimetredir.

Büyük bir hedefe işaret etmek için görev hedefi, yemek çubukları ucuyla hedef karenin ortasına mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde ulaşmak ve dokunmaktır. Katılımcı bir çubuk tutar ve yemek çubuğunun ucunu ev konumunun ortasında bulur. Katılımcı bir git sesi duyduğunda, hedef karenin merkezine mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde ulaşır ve dokunur.

Katılımcının görevi tamamlamak için üç saniyesi vardır. Üç saniye sonra bir durdurma sinyali olacak. Katılımcı görevi üç saniye içinde tamamlayamazsa, başarısız deneme sürümü olarak kabul edilir.

Katılımcı, her deneme arasında on saniye dinlenme ile bu görevi 10 kez yineler. Go.Stop. Bir çift çubuk kullanarak büyük bir nesne görevi almak için aynı şablonu kullanıyoruz. Hedef konuma bir santimetre kenardan plastik bir küp yerleştirilir.

Görev amacı, plastik küpe düşmeden mümkün olduğunca çabuk bir çift çubukla yaklaşık bir inç yüksekliğe ulaşmak ve almaktır. Katılımcı bir çift çubuk tutar ve ev pozisyonunun merkezindeki ipuçlarını bulunur. Katılımcı bir git sesi duyduğunda, küpü mümkün olduğunca çabuk uzatır ve alır.

Katılımcının, git sinyalinden üç saniye sonra verilen durdurma sinyalinden önce küpü alması gerekir. Katılımcı küpü üç saniye içinde alamazsa, başarısız bir deneme olarak kabul edilir. Yemek çubuklarının uçlarını ev pozisyonuna geri getirmesi istenir.

Görev sırasında plastik küpü düşürmek veya uçurmak başarısız bir deneme olarak kabul edilir. Go.Stop. Küçük bir hedefe işaret etmek, büyük bir hedefe işaret etmekle aynıdır, ancak kare hedef boyutu 0,3'e 0,3 santimetre karedir. Katılımcı yemek çubuklarını tutar ve yemek çubuğunun ucunu ev konumunun ortasında bular.

Katılımcı bir git sesi duyduğunda, hedef karenin merkezine mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde ulaşır ve dokunur. Go.Stop. Küçük bir nesne görevinin toplanması, büyük bir nesne görevinin toplanmasıyla aynıdır, ancak hedef nesne kenarda 0,3 santimetredir. Hedef konuma kenarda 0,3 santimetrelik plastik bir küp yerleştirilecektir.

Görev amacı, plastik küpe düşmeden mümkün olduğunca çabuk bir çift çubukla yaklaşık bir inç yüksekliğe ulaşmak ve almaktır. Katılımcı bir çift çubuk tutar ve ev pozisyonunun merkezindeki ipuçlarını bulunur. Katılımcı bir git sesi duyduğunda, küpü mümkün olduğunca çabuk uzatır ve alır Go.Stop.

Bu bölümde kinematik veri analizine ulaşan hedefe yönelik kolu açıklayacağız. Hareket monitörü yazılımından aşağıdaki yer işaretlerinin konum verilerini dışa aktarıyoruz. Çubuk kalemin ucu, masadaki ev konumu, masadaki hedef konum, her bir el üçüncü falanksın ortasında, dirsek eklemlerinin her merkezi, omuz eklemlerinin her merkezi, gövde hareketini temsil eden C7 omurgası.

Her katılımcının üst ekstremite ortak yer işaretleri ve gövde konumu verileri, her görev koşulu için bir metin dosyası olarak X, Y ve Z eksenlerinde dışa aktarılır. Kinematik veriler özel komut dosyaları ve MATLAB yazılımı kullanılarak önceden işlenir. Kinematik veri ön işleme, üç Hertz kesmeli üçüncü bir sipariş Butterworth düşük geçiş filtresi kullanılarak filtrelemeyi içerir.

Daha sonra performans gösteren el pozisyonunun X, Y ve Z yönlerinin sonucunu hesaplıyoruz. Pozisyon verilerinin önceden işlenmesinden sonra hedefe yönlendirilen kol uzanır kinematik değişkenlerini hesaplamak için performans gösteren elin üç boyutlu pozisyonunun sonucunu kullanarak kinematik veri analizini gerçekleştirdik. Kinematik veri analizi için özel komut dosyaları ve MATLAB yazılımı kullanıyoruz.

Her şeyden önce, pozisyon verilerinin sırasıyla birinci, ikinci ve üçüncü türevleri olan teğetsel hızı, ivmeyi ve performans elinin sarsıntısını hesaplıyoruz. Daha sonra hareket başlangıcını, ofsetini ve tepe hızını belirlemek için her denemenin tangental hız profilini kullanırız. Aşağıdaki kinematik değişkenler kinematik veri analizi, hareket süresi, pik hız, mutlak ve göreceli zaman ile tepe hızı ve log boyutsuz jerk hesaplandı.

Burada, bu kinematik değişkenleri örnek bir hız profiliyle açıklayacağız. Hareket başlangıcı ve ofsetler, saniyede 0,01 metre olan hareket başlangıcı ve ofset eşikleri kullanılarak tanımlanır. Hareket başlangıcı, teğetsel hızın saniyede 0,01 metrenin üzerinde olduğu erişimin ilk karesi olarak tanımlanır.

Hareket uzaklığı, tanjen hızının saniyede 0,01 metrenin üzerinde olduğu erişimin son karesi olarak tanımlanır. Hareket süresi, hareket başlangıcı ve uzaklığı arasındaki süre olarak tanımlanır. Tepe hızı, hareket başlangıcı ve ofset arasındaki maksimum hız genliğidir.

Pik hızına ulaşma süresi, hareketin başlangıcından itibaren en yüksek hıza ulaşma zamanıdır. Hareket başlangıcı, ofset ve tepe hızı MATLAB yazılımının özel komut dosyaları kullanılarak otomatik olarak etiketlenir. Bu otomatik etiketlemeden sonra etiketler bir araştırmacı tarafından görselleştirilir ve incelenir.

Etiketler yanlışsa, araştırmacı el ile ayarlamalar yapar. Log boyutsuz jerk, pozisyonun üçüncü türevi olan bu denklem kullanılarak erişimin sarsıntı profilinden hesaplanır. Hedefe yönelik kol uzanması sırasında iki ölçü gövde tazminatı hesapladık.

İlk olarak, gövde deplasmanı hesaplandı. Bu ölçü, gövde simgesinin, C7'nin hareket başlangıcı ve ofset arasındaki mesafe farkıdır. Diğer gövde kompanzasyon ölçüsü omuz yörünge uzunluğudur.

Bu ölçü, omuz simgesinin kol ile hareket başlangıcı ve ofset arasındaki seyahat mesafesidir. Omuz yörünge uzunluğu, hedefe yönelik kol uzanması sırasında yeni bir gövde telafisi önlemidir. Bu önlemi, bagaj tazminatını her yönden yakalamak için aldık.

Bu gövde telafisi önlemlerini hesaplamak için üç boyutu da kullanıyoruz. Bu bölümde, ön sonuçlarımızı sunacağız. Ön çalışmamızda sağ tarafta hafif üst ekstremite motor bozukluğu olan iki kronik inme kurtulanı ve iki engelli olmayan genç yetişkin bulunmaktadır.

Tüm katılımcıların çubuk kullanımıyla ilgili daha önce hiç veya çok az deneyimi yoktu. Kronik inmeden kurtulanlar, inme başlamadan önce baskın olan paretik sağ ellerini kullanarak motor görevini yerine getirmektedir. Engelli olmayan genç yetişkinler, baskın el olan sağ elleriyle motor görevleri yerine getirmişler.

Burada, omuz yörüngesinin gövde tazminatını yakalamak için gövde yerindensinden daha hassas bir önlem olup olmadığını belirlemek için iki farklı gövde telafisi önlemini karşılaştırdık. Şekil bir, iki farklı katılımcı popülasyonunda gövde tazminat önlemlerinin keman çizimlerini göstermektedir. Yeşil arsalar omuz yörünge uzunluğunu, kırmızı arsalar ise gövde yer değiştirmesini gösterir.

Keman arsasındaki her nokta, her kolun harekete ulaştığını gösterir. Şekil bir, engelli olmayan yetişkinlerin ve kronik inmeden kurtulanların gövde yer değiştirmelerinde bir fark olmadığını göstermektedir. Kronik inmeden kurtulanların omuz yörünge uzunluğu engelli olmayan yetişkinlerden daha fazladır.

Bu sonuç, omuz yörünge uzunluğunun, hedefe yönlendirilen kol uzanması sırasında, inme sonrası bireylerde gövde deplasmanına göre daha hassas bir gövde telafisi ölçüsü olduğunu gösterebilir. Şekil iki, katılımcı popülasyonları arasındaki kinematik değişkenlerdeki ve farklı motor görevler arasındaki farklılıkları ele alır. Bu şekilde, kırmızı anahatlı kutu çizimleri kronik inmeden kurtulanları ve mavi anahatlı kutu çizimleri engelli olmayan genç yetişkinleri göstermektedir.

Ve X ekseni, büyük bir hedefe işaret eden dört farklı görev koşuluna sahibiz, küçük bir hedefin büyük bir nesneyi ve küçük bir nesneyi algıladığını işaret ediyor. Kronik inmeden kurtulanlar, farklı görev koşullarında engelli olmayan genç yetişkinlere kıyasla kinematik özelliklere ulaşan farklı hedefe yönelik kola sahipti. Özetle, kronik inmeden kurtulanlar, engelli olmayan genç yetişkinlere göre daha yavaş ve daha sarsıntılı kollara sahipti.

Ayrıca, kronik inmeden kurtulanlar, en yüksek hıza daha düşük göreceli zaman ile belirtilen, erişimin geri bildirime dayalı ayarlamalarına daha bağımlıydı. Bu sonuçlar önceki bulgularla tutarlıdır. Son olarak, şekil iki, görev karmaşıklığının hedefe yönlendirilen kolun harekete ulaşma kinematiklerini etkilediğini de göstermektedir.

Katılımcılar, her iki katılımcı popülasyonu için basit motor görevlerden daha karmaşık motor görevler için daha yavaş ve daha sarsıntılı hareketler kullanırlar. Ayrıca, daha karmaşık bir göreve ulaşan kolun geri bildirim tabanlı kontrolünü daha fazla kullanırlar. İnsanlar ayrıca basit motor görevlerden daha karmaşık motor görevler için daha fazla gövde telafisi kullanma eğilimindedir.

İlk sonuçlarımız, bu protokolün kronik inme kurtulanlarında test koşullarının hedefe yönelik kola ulaşma hareket stratejileri üzerindeki etkisini araştırmak için kullanılabileceğini desteklemez.