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

Особая благодарность Bo Johnels, Нассер Хоссейни, Рой Tranberg и Патрик Almström за помощь с начала осуществления этого проекта. Данные исследований, представленных в этом протоколе была собрана на университетской больницы Сальгренска.

Все методы, описанные здесь были частью исследования, утвержденных Советом региональных этические обзор в Гётеборге, Швеция (318-04, 225-08).
1. Настройка системы захвата движения
<ol><li>Подключите 4 камеры на стене около 1,5-3 м от области измерений на высоте 1,5-2,5 м с видом области и...

<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>

Протокол может успешно использоваться для количественного определения движения производительность и качество в лицам с нарушениями сенсомоторной средней и легкой верхней конечности на всех этапах после инсульта. Доказана в клинических условиях как 3 дней после инсульта и показал, чт...

Кинематический анализ описывает движений тела через пространство и время, в том числе линейных и угловых перемещений, скоростей и ускорений. Оптико-электронные системы захвата движения используют несколько Высокоскоростные камеры, которые либо отправить инфра красные световые сигналы для захвата отражений от пассивного маркеры размещены на теле или передавать движение данных из активных маркеров, содержащие инфракрасный светоиспускающие диоды. Эти системы рассматриваются как «золотой стандарт» для приобретения кинематической данных1. Эти системы ценятся за их высокую точность и гибкость в измерения различных задач. Кинематическая меры показали, чтобы быть эффективным в захвате небольшие изменения в движение производительности и качества, которые могут быть незамеченными с традиционными клинические шкалы2,3. Было предложено, что кинематики должно использоваться для различия между истинное восстановление (восстановление характеристики преморбидные движения) и использования компенсационных (альтернативных) движение шаблонов во время выполнения задачи4, 5.
Верхняя конечность движений может быть определена количественно с помощью кинематики конечной точки, как правило, полученные от ручной маркером и угловые кинематики от суставов и сегменты (т.е., ствол). Концевой кинематики предоставить информацию о траектории, скорости, височной движения стратегии, точность, прямолинейность и гладкость, в то время как угловые кинематики характеризуют движение модели с точки зрения временных и пространственных совместных и сегмент углов, угловых скоростей и interjoint координации. Концевой кинематики, такие, как, время движения, скорость и плавность эффективны ли захватить дефицитов и улучшения производительности движение после инсульта6,,78 и угловых кинематики шоу движения суставов и сегментов тела являются оптимальными для конкретной задачи. Кинематика от людей с недостатками часто сравнивают с движения производительности в лиц без дефектов8,9. Конечной точкой и угловых кинематики связаны таким образом, что движение осуществляется с эффективная скорость, гладкость, и точность будет требовать хорошее движение контроля, координации и использования эффективного и оптимального движения шаблонов. Например пациент с инсультом, который движется медленно, обычно также показывает снижение сглаживания (увеличение числа единиц движения), снижение максимальной скорости и увеличился багажник перемещения8. С другой стороны улучшения в конечной кинематики, таких как скорость движения и гладкость может произойти независимо от изменения стратегий компенсационное движение ствола и рычаг10. Было установлено, что кинематический анализ могут предоставлять дополнительные и более точную информацию о как задача выполняется после травмы или заболевания, которое в свою очередь имеет важное значение для индивидуального эффективного лечения для достижения оптимального мотор восстановления 11. кинематический анализ все чаще используется в клинических исследованиях для описания движения людей с ухудшениями верхней конечности после инсульта8,9, оценить мотор восстановления7, 12,13 или определить эффективность терапевтических вмешательств в10,14.
Движение задачи часто изучаются в ход указывая и достижения, хотя использование функциональных задач, которые включают манипуляции реальных повседневных объектов увеличивается на1. Так как кинематики достижения зависят от экспериментальных ограничения например, выбор объектов и цели задачи15, важно оценить движений во время целенаправленной и функциональных задач, в котором реальные трудности в индивидуальных Повседневная жизнь будет отражено более тесно.
Таким образом целью данной работы является предоставить подробное описание простой стандартный протокол, используемый для кинематического анализа целенаправленной и функциональные задачи, пить задач, применяемых к лицам с дефектами верхней конечности в острой и хронической стадии после инсульта. Будут обобщены результаты проверки этого протокола для лиц с нарушениями умеренной и мягкий ход.

<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

Кинематический анализ является мощный метод для объективной оценки движения верхней конечности в трехмерном пространстве (3D). Трехмерное движение захвата с камеры оптоэлектронные системы рассматривается как золотой стандарт для анализа кинематики движения и все чаще используется как результат измерения для оценки движения производительности и качества после травмы или болезни с участием движения верхней конечности. Эта статья описывает стандартный протокол для кинематического анализа питьевой задачи применяется в лицам с нарушениями верхних конечностей после инсульта. Выпивая задача включает в себя достижения, схватив и выиграет Кубок из таблицы, чтобы выпить, поместив Кубок обратно и движение руки обратно к краю таблицы. Сидячем положении является стандартным для размера тела человека и задача выполняется в удобной самоподготовки скорость и компенсаторных движений не ограничены. Намерение является сохранить задачу, естественные и близко к реальной жизни ситуации для улучшения экологического действительность протокола. Система захвата движения 5-камеры используется для сбора 3D координат позиции от 9 световозвращающие маркеры, расположенные на анатомические ориентиры руки, туловища и лица. Размещение простых один маркер используется для обеспечения возможности протокола в клинических условиях. По индивидуальному заказу Matlab программное обеспечение обеспечивает автоматизированный и быстрый анализ движения данных. Вычисляются височной кинематика движения времени, скорости, пик скорости, время пиковой скорости и сглаживания (количество единиц движения) наряду с пространственной угловой кинематики плечевого и локтевого сустава, а также движений туловища. Выпивая задачей является допустимым оценки для лиц с расстройствами средней и легкой верхней конечности. Конструкция, дискриминационных и параллельные действия наряду с реагирования (чувствительность изменить) кинематической переменных, полученные от питья задачи были созданы.

Протокол, описанные в этой статье был применен к лицам с инсультом и здорового управления2,6,8,19,,2021. В общей сложности в различных исследованиях были проанализир?...

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

Этот протокол описывает объективный метод оценки производительности движения и сенсомоторной функции верхней конечности, применительно к лицам с инсультом и здорового контроля. Стандартизированный тест процедуру, кинематический анализ и результаты переменных для захвата трехмерного движения питьевой задачи предоставляются.

Кинематический анализ с использованием 3D движение захвата питьевой задачи в людях с и без верхней конечности расстройства

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

Соотнося поведенческих реакций на МРТ Сигналы от человека префронтальной коры: Изучение когнитивных процессов с помощью Task Analysis

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

Визуализация и генетических манипуляций дендритов и шипы в мышь коры головного мозга и гиппокамп использования<em&gt; Внутриутробное</em&gt; Электропорация

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 Возмущение нейронной активности с лазерной подсветкой в ​​полу-нетронутыми<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинки в движении

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

Исследование Synaptic Tagging / Захват и кросс-захвата с помощью острой срезах гиппокампа от грызунов

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

Оценка и общение людей с расстройствами сознания

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

Вглядываясь мозга полисом с атомно-силовой микроскопии

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

Сагиттальная плоскость кинематической походка анализа мышей C57BL/6, подвергается MOG35-55 индуцированной Экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит

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 кинематический анализ для функциональной оценки в Крыса Модель Сиатический нерв Давка травмы

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

Проведение одновременных электроэнцефалографии и функциональных записей спектроскопии ближнего инфракрасного спектроскопии с фланкерной задачей

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

Морфология мозга потребителей каннабиса с психозом или без него: пилотное исследование МРТ

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