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

תודה מיוחדת Johnels בו, נאסר חסיני, רוי Tranberg, פטריק Almström לעזרה עם אתחול של פרויקט זה. המחקר נתונים המוצגים פרוטוקול זה היה התאספו בבית החולים האוניברסיטאי סאלגרנסקה.

כל השיטות המתוארות כאן היה חלק הלימודים אושרה על ידי ועדת הבדיקה האתית אזוריים גטבורג, שוודיה (318-04, 225-08).
1. הגדרת המערכת לכידת תנועה
<ol><li>הר 4 מצלמות על הקיר כ 1.5-3 מ' מאזור מדידת גובה 1.5-2.5 מ' פונה האזור מדידה. הר מצלמה אחת על התקרה מעל אזור מדידה (איור 1). להפעיל את ...

<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>

הפרוטוקול בהצלחה ניתן לכמת את התנועה ביצועים ואיכות אצל אנשים עם מוגבלויות sensorimotor הגפיים העליונות מתונות ורכות בכל שלבי לאחר שבץ. הכדאיות של פרוטוקול זה יש הוכיח ב מוקדם ככל 3 ימים להציב קו של הגדרה קלינית, ואף הראה כי המערכת יכול לשמש מקצוע מיומן ללא כישורים טכניים ספציפיים. מומחיות טכנית...

ניתוח קנטית מתאר את התנועות של הגוף דרך המרחב והזמן, לרבות displacements ליניארי, זוויתי, המהירויות ההאצות של סמנים. מערכות הלכידה של מעגל תנועה להשתמש מצלמות מרובות במהירות גבוהה, כי גם שלח אותות אור אינפרא אדום כדי ללכוד את ההשתקפויות של סמנים פסיביים להציב על הגוף או לשדר נתוני תנועה פעיל סמנים המכילים אינפרא-אדום דיודות פולטות. מערכות אלה נחשבים "תקן הזהב" עבור רכישת נתונים קנטית1. מערכות אלו נחשבים שלהם רמת דיוק גבוהה וגמישות במדידות של משימות מגוונות. אמצעים קנטית הראו יעילים בלכידת שינויים קטנים יותר בביצועים תנועה וקשקשים איכות זה עשוי להיות מבלי שיבחינו המסורתי קליניים2,3. הוצע שקינמטיקה הזה אמור לשמש ההבחנה בין החלמה אמיתית (שיקום של מאפייני התנועה premorbid) השימוש של דפוסי תנועה (אלטרנטיבית) הבולמוס במהלך להגשמת משימה4, 5.
תנועות הגפיים העליונות ניתן לכמת באמצעות מובילים קינמטיקה, בדרך כלל המתקבל סמן היד, קינמטיקה זוויתי של המפרקים ואת מקטעי (כלומר., תא המטען). קינמטיקה מובילים לספק מידע על מסלולים, מהירות, תנועה זמני אסטרטגיות, דיוק, יושר, וחלקות, בעוד קינמטיקה זוויתי לאפיין את דפוסי תנועה במונחים של המפרק הזמני, מרחבית וזוויות פלח, המהירויות זוויתי, ותיאום interjoint. קינמטיקה מובילים, כגון, זמן תנועה, מהירות, החלקות יעילים ללכוד את הגירעונות ושיפורים בביצועים התנועה לאחר שבץ מוחי-6,-7,-8 , קינמטיקה זוויתי הצג אם תנועות של המפרקים ושל חלקי גוף הם אופטימליים עבור פעילות מסוימת. קינמטיקה של אנשים עם מוגבלויות מושווה לעתים קרובות עם התנועה ביצועים אצל אנשים ללא מגבלות8,9. מובילים, קינמטיקה זוויתי נמצאים בקורלציה בצורה תנועה המבוצעת עם מהירות יעיל, החלקות, דיוק ידרוש בקרת תנועה טובה, תיאום ושימוש של דפוסי תנועה יעילה ואופטימאלית. לדוגמה, מטופל עם קו מי זז לאט בדרך כלל גם מראה ירידה החלקות (עלייה במספר יחידות התנועה), להוריד מהירות מקסימלית, והגדילה הזחה תא המטען8. מצד שני, לשיפור קצה קינמטיקה, כגון מהירות התנועה וחלקות עלול להתרחש באופן עצמאי מן השינויים של אסטרטגיות פיצוי תנועה של תא המטען, זרוע10. זה נקבע כי ניתוח קנטית עשויים לספק מידע נוסף ומדויקת יותר על איך הפעילות מושגת לאחר פציעה או מחלה, אשר בתורו חיוני לטיפול אפקטיבי בפעוט להגיע החלמה מוטורית מרביים 11. ניתוח קנטית משמש יותר ויותר מחקרים קליניים כדי לתאר את התנועות של אנשים עם מוגבלויות הגפיים העליונות לאחר שבץ8,9, כדי להעריך את מנוע התאוששות7, 12,13 או כדי לקבוע את היעילות של התערבויות טיפוליות10,14.
פעילויות תנועה לעתים קרובות למד ב קו הצבעה, להגיע, למרות שימוש פונקציונלי פעילויות המשלבות מניפולציה של חפצים יומיומיים ממש גוברת1. מאז קינמטיקה של הגעה תלויים האילוצים ניסיוני כגון בחירת אובייקטים והמטרה של פעילות15, זה חיוני כדי להעריך את תנועות במהלך משימות תכליתי ופונקציונלי בו הקשיים האמיתיים של הפרט חיי היומיום ישתקף באופן הדוק יותר.
לפיכך, מטרת מאמר זה היא לספק תיאור מפורט של פרוטוקול מתוקננת פשוטה המשמש לניתוח קנטית של פעילות תכליתי ופונקציונלי, שותה פעילות, להחיל על אנשים עם מוגבלויות הגפיים העליונות בשלבים אקוטי וכרוני לאחר שבץ. תוצאות האימות של פרוטוקול זה עבור אנשים עם לקות וקו מתון מתון יסוכם.

<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

ניתוח קנטית היא שיטה חזקה עבור הערכה אובייקטיבית של תנועות הגפיים העליונות במרחב תלת-ממדי (3D). דגימת תנועה תלת מימדי עם מערכת המצלמה מעגל נחשב תקן הזהב עבור ניתוח תנועה קנטית והוא משמש יותר ויותר מדד התוצאה כדי להעריך את ביצועי התנועה ואת איכות לאחר פציעה או מחלה המערבים תנועות הגפיים העליונות. מאמר זה מתאר פרוטוקול סטנדרטיים לניתוח קנטית של שתייה המשימה חלה אצל אנשים עם מוגבלויות הגפיים העליונות לאחר שבץ. הפעילות שתייה משלבת להגיע, אוחז, הרמת כוס מטבלה לשתות, הצבת את הספל חזרה, ואני חוזרת היד לקצה השולחן. תנוחת הישיבה יתוקנן לגודל הגוף של הפרט הפעילות מתבצעת במהירות מקורסי נוחים, תנועות לפיצוי לא מוגבלות. הכוונה היא לשמור את הפעילות הטבעית ובקרבה מצב אמיתי כדי לשפר את תוקפו האקולוגי של הפרוטוקול. מערכת לכידת תנועה 5 מצלמות משמש כדי לאסוף את מיקומי הקואורדינטות 3D מ 9 סמנים retroreflective ממוקם על ציוני דרך האנטומי של הזרוע, תא המטען, הפנים. מיקום פשוט סמן יחיד משמש כדי להבטיח את הכדאיות של הפרוטוקול בהגדרות קליניים. תוכנות מחשב Matlab מספקת ניתוחים אוטומטית ומהירה של נתוני תנועה. קינמטיקה הטמפורלי של זמן תנועה, מהירות, מהירות שיא, שעת שיא מהירות, וחלקות (מספר יחידות התנועה) יחד עם מרחבי זוויתי קינמטיקה של כתף, מרפק משותף, כמו גם תנועות המטען מחושבים. המשימה שתייה היא הערכה חוקית עבור אנשים עם לקות מתונה ורכות הגפיים העליונות. מבנה, תוקף שמסווגת ו בו זמנית יחד עם תגובתיות (רגישות לשינוי) של המשתנים קנטית המתקבל הפעילות שתייה הוקמו.

הפרוטוקול המתואר במאמר זה הוחל ליחידים עם שבץ מוחי, פקדים בריא2,6,8,19,20,21. בסך הכל, יש נתונים קנטית 111 אנשים עם קו 55 שולטת בריא נותחו מחקרים שונים. הגפיים העליונות ירי?...

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

פרוטוקול זה מתאר שיטה אובייקטיבית כדי להעריך את התנועה הביצועים והתפקוד sensorimotor של הגפיים העליונות חלה על אנשים עם קו ופקדים בריא. הליך בחינה מתוקננת, המשתנים ניתוח והתוצאה קנטית עבור לכידת תנועה תלת מימדי של שתייה הפעילות הינם מסופקים.

ניתוח קנטית באמצעות תנועה תלת-ממד ללכוד של פעילות שתייה אצל אנשים עם ובלי ליקויי העליונה-הגפיים

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

התאמת תגובות התנהגותיות לאותות-fMRI של קליפת המוח הקדם חזיתית האנושי: בחינת תהליכים קוגניטיביים באמצעות ניתוח משימה

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

להדמיה מניפולציה גנטית של דנדריטים עם קוצים בקליפת עכבר היפוקמפוס מוחין באמצעות<em&gt; ברחם</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

הפרעות optogenetic של פעילות עצבית עם תאורת לייזר בחצי ללא פגע<em&gt; דרוזופילה</em&gt; זחלים בתנועה

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

חקירה של Synaptic תיוג / לכידה וצלב-לכידה באמצעות חריפות בהיפוקמפוס פרוסות ממכרסמים

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

הערכה ותקשורת לאנשים עם הפרעות תודעה

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

מציץ המוח Polysomes עם מיקרוסקופית כוח אטומי

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

המטוס Sagittal קנטית והרצתי ניתוח בעכברים C57BL/6 נתון MOG35-55 המושרה חיסון ניסיוני של דלקת המוח וחוט השדרה

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 ניתוח קימטי עבור הערכה פונקציונלית במודל חולדה של פציעה העצבים הגיד מעיכה

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

ביצוע בו אלקטרונצגרפיה והקלטות ספקטרוסקופיית כמעט אינפרא-אדום עם משימה פלנקר

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

מורפולוגיה מוחית של משתמשי קנאביס עם או בלי פסיכוזה: מחקר MRI פיילוט

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