Name: kinematic analysis using 3d motion capture of drinking task in people with and without upper-extremity impairments
Uploaded: 2018-03-28T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Kinematic Analysis Using 3D Motion Capture of Drinking Task in People With and Without Upper-extremity Impairments at JoVE.com

خاص بفضل جوهنيلس بو، ناصر حسيني، وروى ترانبيرج وباتريك Almström لمساعدتك على البدء في هذا المشروع. وقد جمعت البيانات البحثية الواردة في هذا البروتوكول في مستشفى جامعة ساهلجرينسكا.

وكانت جميع الأساليب الموصوفة هنا جزءا من الدراسات التي وافق عليها "مجلس المراجعة الأخلاقية الإقليمية" في غوتنبرغ، السويد (318-04، 225-08).
1-إعداد "نظام التقاط الحركة"
<ol><li>جبل 4 كاميرات على الجدار حوالي 1.5-3 م بعيداً عن منطقة القياس في ذروة من 1.5-2.5 متر التي تواجه في مجال القياس. جبل ك...

<ol>
	<li>Alt Murphy, M., H&#228;ger, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+analysis+of+the+upper+extremity+after+stroke+-+how+far+have+we+reached+and+what+have+we+grasped?.">Kinematic analysis of the upper extremity after stroke - how far have we reached and what have we grasped?.</a> Physical Therapy Reviews. 20 (3), 137-155 (2015).</li><li>Bustren, E. L., Sunnerhagen, K. S., Alt Murphy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement+Kinematics+of+the+Ipsilesional+Upper+Extremity+in+Persons+With+Moderate+or+Mild+Stroke.">Movement Kinematics of the Ipsilesional Upper Extremity in Persons With Moderate or Mild Stroke.</a> Neurorehab Neural Re. 31 (4), 376-386 (2017).</li><li>Sivan, M., O'Connor, R. J., Makower, S., Levesley, M., Bhakta, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+review+of+outcome+measures+used+in+the+evaluation+of+robot-assisted+upper+limb+exercise+in+stroke.">Systematic review of outcome measures used in the evaluation of robot-assisted upper limb exercise in stroke.</a> J Rehabil Med. 43 (3), 181-189 (2011).</li><li>Demers, M., Levin, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+Activity+Level+Outcome+Measures+Commonly+Used+in+Neurological+Practice+Assess+Upper-Limb+Movement+Quality?.">Do Activity Level Outcome Measures Commonly Used in Neurological Practice Assess Upper-Limb Movement Quality?.</a> Neurorehab Neural Re. 31 (7), 623-637 (2017).</li><li>Levin, M. F., Kleim, J. A., Wolf, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+do+motor+"recovery"+and+"compensation"+mean+in+patients+following+stroke?.">What do motor "recovery" and "compensation" mean in patients following stroke?.</a> Neurorehab Neural Re. 23 (4), 313-319 (2009).</li><li>Alt Murphy, M., Willen, C., Sunnerhagen, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responsiveness+of+Upper+Extremity+Kinematic+Measures+and+Clinical+Improvement+During+the+First+Three+Months+After+Stroke.">Responsiveness of Upper Extremity Kinematic Measures and Clinical Improvement During the First Three Months After Stroke.</a> Neurorehab Neural Re. 27 (9), 844-853 (2013).</li><li>van Dokkum, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contribution+of+kinematics+in+the+assessment+of+upper+limb+motor+recovery+early+after+stroke.">The contribution of kinematics in the assessment of upper limb motor recovery early after stroke.</a> Neurorehab Neural Re. 28 (1), 4-12 (2014).</li><li>Alt Murphy, M., Willen, C., Sunnerhagen, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+variables+quantifying+upper-extremity+performance+after+stroke+during+reaching+and+drinking+from+a+glass.">Kinematic variables quantifying upper-extremity performance after stroke during reaching and drinking from a glass.</a> Neurorehab Neural Re. 25 (1), 71-80 (2011).</li><li>Subramanian, S. K., Yamanaka, J., Chilingaryan, G., Levin, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validity+of+movement+pattern+kinematics+as+measures+of+arm+motor+impairment+poststroke.">Validity of movement pattern kinematics as measures of arm motor impairment poststroke.</a> Stroke. 41 (10), 2303-2308 (2010).</li><li>Michaelsen, S. M., Dannenbaum, R., Levin, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Task-specific+training+with+trunk+restraint+on+arm+recovery+in+stroke:+randomized+control+trial.">Task-specific training with trunk restraint on arm recovery in stroke: randomized control trial.</a> Stroke. 37 (1), 186-192 (2006).</li><li>Kwakkel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+measurement+of+sensorimotor+recovery+in+stroke+trials:+Consensus-based+core+recommendations+from+the+Stroke+Recovery+and+Rehabilitation+Roundtable.">Standardized measurement of sensorimotor recovery in stroke trials: Consensus-based core recommendations from the Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtable.</a> Int J Stroke. 12 (5), 451-461 (2017).</li><li>Wagner, J. M., Lang, C. E., Sahrmann, S. A., Edwards, D. F., Dromerick, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+impairments+and+reaching+performance+in+subjects+with+poststroke+hemiparesis+during+the+first+few+months+of+recovery.">Sensorimotor impairments and reaching performance in subjects with poststroke hemiparesis during the first few months of recovery.</a> Phys Ther. 87 (6), 751-765 (2007).</li><li>van Kordelaar, J., van Wegen, E., Kwakkel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+time+on+quality+of+motor+control+of+the+paretic+upper+limb+after+stroke.">Impact of time on quality of motor control of the paretic upper limb after stroke.</a> Arch Phys Med Rehab. 95 (2), 338-344 (2014).</li><li>Thielman, G., Kaminski, T., Gentile, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rehabilitation+of+reaching+after+stroke:+comparing+2+training+protocols+utilizing+trunk+restraint.">Rehabilitation of reaching after stroke: comparing 2 training protocols utilizing trunk restraint.</a> Neurorehab Neural Re. 22 (6), 697-705 (2008).</li><li>Armbruster, C., Spijkers, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement+planning+in+prehension:+do+intended+actions+influence+the+initial+reach+and+grasp+movement?.">Movement planning in prehension: do intended actions influence the initial reach and grasp movement?.</a> Motor Control. 10 (4), 311-329 (2006).</li><li>Qualisys. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Qualisys Track Manager user manual. , (2008).</li><li>Alt Murphy, M., Banina, M. C., Levin, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perceptuo-motor+planning+during+functional+reaching+after+stroke.">Perceptuo-motor planning during functional reaching after stroke.</a> Exp Brain Res. , (2017).</li><li>Sint Jan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Color atlas of skeletal landmark definitions : guidelines for reproducible manual and virtual palpations. , (2007).</li><li>Alt Murphy, M., Sunnerhagen, K. S., Johnels, B., Willen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+kinematic+motion+analysis+of+a+daily+activity+drinking+from+a+glass:+a+pilot+study.">Three-dimensional kinematic motion analysis of a daily activity drinking from a glass: a pilot study.</a> J Neuroeng Rehabil. 3, 18 (2006).</li><li>Alt Murphy, M., Willen, C., Sunnerhagen, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement+kinematics+during+a+drinking+task+are+associated+with+the+activity+capacity+level+after+stroke.">Movement kinematics during a drinking task are associated with the activity capacity level after stroke.</a> Neurorehab Neural Re. 26 (9), 1106-1115 (2012).</li><li>Alt Murphy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Development and validation of upper extremity kinematic movement analysis for people with stroke. Reaching and drinking from a glass. , (2013).</li><li>Persson, H. C., Alt Murphy, M., Danielsson, A., Lundgren-Nilsson, A., Sunnerhagen, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cohort+study+investigating+a+simple,+early+assessment+to+predict+upper+extremity+function+after+stroke+-+a+part+of+the+SALGOT+study.">A cohort study investigating a simple, early assessment to predict upper extremity function after stroke - a part of the SALGOT study.</a> BMC Neurol. 15, 92 (2015).</li><li>Hoonhorst, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+Do+Fugl-Meyer+Arm+Motor+Scores+Relate+to+Dexterity+According+to+the+Action+Research+Arm+Test+at+6+Months+Poststroke?.">How Do Fugl-Meyer Arm Motor Scores Relate to Dexterity According to the Action Research Arm Test at 6 Months Poststroke?.</a> Arch Phys Med Rehab. 96 (10), 1845-1849 (2015).</li><li>Pang, M. Y., Harris, J. E., Eng, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+community-based+upper-extremity+group+exercise+program+improves+motor+function+and+performance+of+functional+activities+in+chronic+stroke:+a+randomized+controlled+trial.">A community-based upper-extremity group exercise program improves motor function and performance of functional activities in chronic stroke: a randomized controlled trial.</a> Arch Phys Med Rehab. 87 (1), 1-9 (2006).</li><li>Alt Murphy, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SALGOT+-+Stroke+Arm+Longitudinal+study+at+the+University+of+Gothenburg,+prospective+cohort+study+protocol.">SALGOT - Stroke Arm Longitudinal study at the University of Gothenburg, prospective cohort study protocol.</a> BMC Neurol. 11, 56 (2011).</li></ol>

يمكن استخدام البروتوكول بنجاح قياس أداء الحركة والنوعية في الأفراد ذوي العاهات حسي حركي الطرف العلوي متوسطة وخفيفة في جميع مراحل بعد السكتة الدماغية. جدوى هذا البروتوكول قد أثبت في الإعداد السريرية أقرب 3 أيام ما بعد السكتة الدماغية، وأظهرت أن هذا النظام يمكن استخدامها من قبل المهنيين ال...

ويصف التحليل الحركية حركات الجسم عبر المكان والزمان، بما في ذلك التشريد الخطي والزاوي والسرعات والتسارع. أنظمة التقاط الحركة الإلكترونية البصرية تستخدم عدة كاميرات عالية السرعة التي وضعها أما إرسال إشارات الأشعة تحت الحمراء الخفيفة لالتقاط الأفكار من علامات سلبية على الجسم أو نقل بيانات الحركة من علامات النشطة التي تحتوي على الأشعة تحت الحمراء الصمامات الثنائية التي ينبعث منها قدر. وتعتبر هذه الأنظمة 'المعيار الذهبي' للحصول على البيانات الحركية1. وتقدر قيمة هذه الأنظمة على درجة عالية من الدقة والمرونة في قياسات مهام المتنوعة. التدابير الحركية أظهرت أن تكون فعالة في التقاط التغييرات الصغيرة في أداء الحركة والمقاييس النوعية التي قد تكون دون أن تكتشف مع التقليدية السريرية2،3. ويقترح أن الكينماتيكا ينبغي أن تستخدم للتمييز بين الانتعاش الحقيقي (استعادة خصائص حركة بريموربيد) واستخدام أنماط حركة التعويضية (البديلة) أثناء إنجاز المهمة4، 5.
حركات الطرف العلوي يمكن قياسها كمياً باستخدام الكينماتيكا نقطة النهاية، الحصول على صورة عامة من علامة يد، والكينماتيكا الزاوي من المفاصل وشرائح (أي.، الجذع). الكينماتيكا نقطة النهاية توفر معلومات حول مسارات والسرعة، واستراتيجيات الحركة الزمانية، الدقة، الاستقامة والنعومة، بينما الكينماتيكا الزاوي تميز أنماط الحركة من حيث المشترك الزماني والمكاني وزوايا الجزء، سرعات الزاوي، والتنسيق إينتيرجوينت. الكينماتيكا نقطة النهاية، مثل وقت الحركة والسرعة والنعومة فعالة لالتقاط حالات العجز وتحسينات في أداء الحركة بعد السكتة الدماغية6،،من78 وإظهار الكينماتيكا الزاوي عما إذا كان حركات المفاصل وأجزاء الجسم الأمثل لمهمة محددة. غالباً ما تتم مقارنة الكينماتيكا من ذوي العاهات مع أداء الحركة في الأفراد دون العاهات8،9. نقطة النهاية والكينماتيكا الزاوي ترتبط بطريقة أن حركة يؤديها مع سرعة فعالة، والنعومة، وسوف تتطلب دقة مراقبة حركة جيدة والتنسيق، واستخدام أنماط الحركة الفعالة والأمثل. على سبيل المثال، مريض بالسكتة الدماغية الذي يتحرك ببطء عادة وانخفضت أيضا يظهر النعومة (زيادة عدد وحدات الحركة)، تخفيض السرعة القصوى، وازداد الجذع تشريد8. من ناحية أخرى، قد تحدث بشكل مستقل عن تغيرات الاستراتيجيات التعويضية الحركة من الجذع التحسينات في نقطة النهاية الكينماتيكا، مثل سرعة الحركة والنعومة وتسليح10. وقد ثبت أن تحليل الحركية قد توفر معلومات إضافية وأكثر دقة حول كيف يتم إنجاز هذه المهمة بعد الإصابة أو المرض، الذي بدوره ضروري للعلاج الفعال فردية للوصول إلى استرداد السيارات الأمثل 11-تحليل الحركية متزايدة يستخدم في الدراسات السريرية لوصف الحركات في الأشخاص الذين لديهم ضعف الطرف العلوي بعد السكتة الدماغية8،9، لتقييم استرداد السيارات7، 12،13 أو تحديد مدى فعالية التدخلات العلاجية10،14.
مهام الحركة كثيرا ما درس في السكتة الدماغية هي الإشارة والتوصل، على الرغم من تزايد استخدام المهام الوظيفية التي تتضمن معالجة الكائنات الحقيقية اليومية1. منذ الكينماتيكا التوصل إلى تعتمد على القيود التجريبية مثل اختيار الكائنات وهدف المهمة15، من الضروري تقييم الحركات أثناء مهام وظيفية وهادفة فيها الصعوبات الحقيقية في الفرد وسوف تنعكس الحياة اليومية على نحو أوثق.
وهكذا، الهدف من هذه الورقة تقديم وصف مفصل لبروتوكول موحد بسيط يستخدم لتحليل الحركية لمهمة وظيفية وهادفة، شرب المهمة، وتطبيقها على الأفراد المصابين بضعف الطرف العلوي في المراحل الحادة والمزمنة بعد السكتة الدماغية. وسوف يمكن تلخيص النتائج من المصادقة على هذا البروتوكول للأفراد المصابين بإعاقة دماغية خفيفة ومتوسطة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="665">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">5 camera optoelectronic ProReflex Motion capture system (MCU 240 Hz)</td>
			<td style="width:153px;">Qualisys AB, Gthenburg, Sweden</td>
			<td style="width:68px;">N/A</td>
			<td style="width:251px;">Movement analysis system with passive retroreflective markers</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Markers&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Qualisys AB, Gthenburg, Sweden</td>
			<td style="width:68px;">N/A</td>
			<td style="width:251px;">Retroleflective passive circular markers, diameter of 12 mm</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Calibration frame and wand</td>
			<td style="width:153px;">Qualisys AB, Gthenburg, Sweden</td>
			<td style="width:68px;">N/A</td>
			<td style="width:251px;">L-shape calibration frame (defines the origin and orientation of the coordinate system); T-shape wand (300 mm)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Qualisys Track Manager</td>
			<td style="width:153px;">Qualisys AB, Gthenburg, Sweden</td>
			<td style="width:68px;">N/A</td>
			<td style="width:251px;">3D Tracking software</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Matlab</td>
			<td style="width:153px;">Mathworks, Inc, Natick, Ca</td>
			<td style="width:68px;">N/A</td>
			<td style="width:251px;">Data analysis software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

kinematic analysis using 3d motion capture of drinking task in people with and without upper-extremity impairments

تحليل الحركية وسيلة قوية لإجراء تقييم موضوعي لحركة الطرف العلوي في الفضاء ثلاثي الأبعاد (3D). التقاط الحركة ثلاثية الأبعاد مع نظام كاميرا البصرية الإلكترونية يعتبر بمثابة المعيار الذهبي لتحليل حركة الحركية ويزداد يستخدم كقياس نتائج تقييم أداء الحركة ونوعية بعد الإصابة أو المرض تشمل حركات الطرف العلوي. توضح هذه المقالة بروتوكول موحد لتحليل الحركية للشرب المهمة المطبقة في الأفراد المصابين بضعف الطرف العلوي بعد السكتة الدماغية. تتضمن المهمة شرب التوصل إلى استيعاب ورفع كوب من طاولة تناول مشروب، وضع الكأس مرة أخرى، وإعادة نقل يده إلى حافة الجدول. يتم توحيد موقف الجلوس إلى حجم الجسم للفرد ويتم تنفيذ المهمة في سرعة وتيرة مريحة والحركات التعويضية غير مقيدة. القصد إبقاء المهمة الطبيعية وبالقرب من حالة الحياة الحقيقية لتحسين صحة البيئية للبروتوكول. يتم استخدام نظام التقاط حركة الكاميرا 5 لجمع 3D تنسيق المواقف من 9 علامات الانعكاسية المتمركزة على المعالم التشريحية للذراع والجذع والوجه. موضع علامة واحدة بسيطة تستخدم للتأكد من إمكانية البروتوكول في إعدادات السريرية. مصنوعة خصيصا Matlab البرنامج يوفر تحليلات بيانات حركة تلقائية وسريعة. يتم حساب الكينماتيكا الزمني من وقت الحركة، السرعة، السرعة القصوى، ووقت الذروة السرعة والنعومة (عدد وحدات الحركة) جنبا إلى جنب مع الكينماتيكا الزاوي المكانية من الكتف والكوع، فضلا عن حركات الجذع. مياه الشرب والمهمة إجراء تقييم صحيح للأشخاص ذوي الإعاقة في الطرف العلوي متوسطة وخفيفة. بناء، صلاحية التمييزية والمتزامنة مع الاستجابة (الحساسية لتغيير) تم إنشاء المتغيرات الحركية التي تم الحصول عليها من مياه الشرب للمهام.

طبق البروتوكول، المذكورة في هذه المادة على الأفراد المصابين بالسكتة الدماغية، وضوابط صحية2،،من68،19،،من2021. وفي المجموع، قد تم تحليلها البيانات الحركية من الأفرا?...

Watch this Scientific Journal Video about Kinematic Analysis Using 3D Motion Capture of Drinking Task in People With and Without Upper-extremity Impairments at JoVE.com

Kinematic Analysis Using 3D Motion Capture of Drinking Task in People With and Without Upper-extremity Impairments

ويصف هذا البروتوكول طريقة موضوعية لتقييم أداء الحركة ووظيفة حسي حركي من الطرف العلوي المطبقة على الأفراد المصابين بالسكتة الدماغية، وضوابط صحية. إجراء اختبار موحد، يتم توفير متغيرات التحليل والنتيجة الحركية لالتقاط الحركة ثلاثية الأبعاد للشرب المهمة.

تحليل الحركية باستخدام 3D الحركة التقاط المهمة مياه الشرب في الناس مع ودون ضعف في الطرف العلوي

Kinematic analysis is a powerful method for objective assessment of upper extremity movements in a three-dimensional (3D) space. Three-dimensional motion ...

The overall goal of this motion capture methodology is to provide an objective method to evaluate the movement performance quality and sensorimotor function of the upper extremity in individuals with stroke and in healthy controls. This method can help answer key questions in the field of neural rehabilitation, such as how does a stroke influence upper extremity movements and recovery and how this information can be used for selecting effective treatments. The main advantage of this technique is that specific movement deficits and recovery that might be undetected when using traditional clinical scales can be quantified in detail.Assisting us for the demonstration of the procedure today will be Ulla-Britt Bergstrom, who is a occupation therapist working at Neural Rehabilitation Clinic at Sahlgrenska University Hospital. To set the motion capture system, mount four cameras on the wall approximately one to three meters away from the measurement area at the height of 1.5 to 2.5 meters facing the measurement area. Mount one camera on the ceiling just above the measurement area.Placing one of the cameras on the ceiling with viewing angle over the entire measurement area was crucial for the data collection. This resulted in almost 100%successful data collection. Start the camera system.Next, place the L-shaped calibration frame on the table with the short axis in line with the edge of the table and the long axis pointing forward. Then, open the 3-D tracking in data acquisition software. Start calibration by selecting capture, then calibrate.Enter the calibration time of 30 seconds and click, okay. Move the wand in all directions throughout the entire measurement area above the chair and table to ensure that all five cameras capture the wand in as many orientations as possible. Accept calibration residuals below 0.5 millimeters.Now, direct the subject, wearing a sleeveless top, to sit on a height-adjustable chair with her back against the chair's back. The upper arm should be in neutral adducted position. Rest the arm on the table and align the wrist with the edge of the table.The knee, hip, and elbow angles should be approximately 90 degrees. Next, place the retro-reflective passive markers with double adhesive tape on the skeletal landmarks of the tested hand, wrist, elbow, right and left shoulder, thorax, and forehead. After that, place two markers on the cup.In this procedure, place a hard plastic cup with 100 milliliters of water 30 centimeters from the table edge in the midline of the subject. Ask the subject to perform the drinking task in a comfortable, self-paced speed by one, reaching and grasping the cup. Two, lifting the cup from the table towards her mouth.Three, taking as sip. Four, placing the cup back on the table behind a marked line. And five, returning to the initial position with the hand on the edge of the table.It is important to encourage the patient to do the task as naturally as possible and therefore, only the three middle trials will be used for calculation of the kinematics to ensure that the patient is familiar with the testing. Make sure the subject understands the instructions and can reach the cup comfortably with the less affected arm without leaning forward. Prior to each recording, ensure the start position is correct and ask the subject to be ready.Start the capture by selecting, start capture and give verbal instructions to tell her to start. When the subject finishes the task, stop the recording by selecting, stop. Record five trials with a short pause between each trial, starting with the less affected arm.Check if the data acquisition reaches 95 to 100%for each identified marker. When incomplete data are detected, perform extra trials after identifying the problem and adjusting the sitting or marker positions to ensure full visibility of the markers in order to obtain at least three successful trials. This figure shows the representative velocity profile of a healthy control performing the drinking task.A smooth bell-shaped velocity profile with one dominant peak can be seen for each movement phase, which is typical for normal movement. In contrary, this figure shows that a velocity profile of an individual with moderate stroke reveals a less smooth profile with increased number of velocity peaks. Also, the peak velocity in each movement phase is lower and the total movement time is longer.This is the animation of the drinking task performed by a healthy control recorded in real time. The markers on the head, trunk, left arm, and two markers on the drinking cup, along with the movement trajectories are displayed. This is the same animation of an individual with stroke.Notice the less smooth movement trajectories and increased forward movement of the trunk during the drinking task. This is an example of the same task performed by an individual with more severe motor impairment. This person also had spasticity.The visible sub-movements indicate repetitive accelerations and decelerations signifying deficits in movement smoothness. Once mastered, this technique can be done in 10 to 15 minutes by any trained professional without specific technical qualifications. Technical expertise is however, needed to create and develop a program for the data analysis.This procedure is particularly relevant for clinical studies due to a simple set-up with straight-forward data acquisition and analysis of an ecologically valid task. Using this method, we obtain valid, reliable, and responsive kinematics that quantify the key elements of the movement analysis in people with stroke. After it's development, this method paved the way for the researchers in the field of neural rehabilitation to explore upper extremity kinematics in general but also, specifically, during purposeful tasks such as drinking from a glass.The key variables identified in the drinking task for people with stroke, such as movement time, smoothness, elbow angle, velocity, and compensatory trunk displacement are also recognized as central for stroke in other tasks. After watching this video, you should have a good understanding how to set up and carry out a simple and clinically feasible kinematic analysis of an upper extremity task using an optical motion capture system.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Neuroscience

Unit 1

3-Dimensional Kinetics of a Rigid Body

SCIENTISTS IN ACTION

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

ربط الاستجابات السلوكية لإشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي من قشرة الفص الجبهي الإنسان: دراسة العمليات المعرفية عن طريق تحليل المهمة

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar ...

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

التصور والتلاعب الجيني من التشعبات والاعمده الفقريه في قشرة الدماغ والحصين ماوس باستخدام<em&gt; في الرحم</em&gt; Electroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Optogenetic اضطراب النشاط العصبي مع إضاءة الليزر في شبه سليمة<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; اليرقات في الحركة

Drosophila larval locomotion is a splendid model system in developmental and physiological neuroscience, by virtue of the genetic accessibility of the ...

Investigation of Synaptic Tagging/Capture and Cross-capture using Acute Hippocampal Slices from Rodents

التحقيق في متشابك وسم / القبض على والصليب التقاط باستخدام الحاد شرائح الحصين من القوارض

Synaptic tagging and capture (STC) and cross-tagging are two important mechanisms at cellular level that explain how synapse-specificity and associativity ...

Assessment and Communication for People with Disorders of Consciousness

تقييم والاتصالات للأشخاص الذين يعانون من اضطرابات في الوعي

In this experiment, we demonstrate a suite of hybrid Brain-Computer Interface (BCI)-based paradigms that are designed for two applications: assessing the ...

Peering at Brain Polysomes with Atomic Force Microscopy

يطل في الدماغ Polysomes مع مجهر القوة الذرية

The translational machinery, i.e., the polysome or polyribosome, is one of the biggest and most complex cytoplasmic machineries in cells. Polysomes, ...

Sagittal Plane Kinematic Gait Analysis in C57BL/6 Mice Subjected to MOG35-55 Induced Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

تحليل مشيه الحركية الطائرة السهمي في الفئران C57BL/6 تعرض إلى MOG35-55 التي يسببها التجريبية النخاع المناعة الذاتية

Kinematic gait analysis in the sagittal plane has frequently been used to characterize motor deficits in multiple sclerosis (MS). We describe the ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

3D تحليل الحركية للتقييم الوظيفي في نموذج الفئران من عرق النسا الأعصاب سحق الإصابة

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task

إجراء تصوير كهربي متزامن وتسجيلات تصوير مطيافة وظيفية بالقرب من الأشعة تحت الحمراء مع مهمة فلانكر

Concurrent EEG and fNIRS recordings offer an excellent opportunity to gain a full understanding of the neural mechanism of cognitive processing by ...

Brain Morphology of Cannabis Users With or Without Psychosis: A Pilot MRI Study

مورفولوجيا الدماغ من متعاطي القنب مع أو بدون الذهان: دراسة التصوير بالرنين المغناطيسي التجريبية

Cannabis is the illicit drug most commonly used worldwide, and its consumption can both induce psychiatric symptoms in otherwise healthy subjects and ...