Name: measurement of spatial stability in precision grip
Uploaded: 2020-06-04T12:30:00
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Nous remercions M. T. Nishida (technicien, département des ventes, Division des matériaux de performance des appareils, Nitta Co., Ltd, Osaka, Japon.) pour son soutien technique.

La série d’études du présent document a été approuvée par gunma University Ethical Review Board for Medical Research Involving Human Subjects.
REMARQUE : Les critères d’inclusion pour les participants étaient la capacité de comprendre l’utilisation d’une force minimale et la capacité d’exécuter la tâche avec le pouce et l’index. Les critères d’exclusion ont été choisis en fonction de l’objet des expériences.
1. Préparation de l’équi...

<ol>
	<li>Johansson, R. S., Flanagan, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coding+and+use+of+tactile+signals+from+the+fingertips+in+object+manipulation+tasks.">Coding and use of tactile signals from the fingertips in object manipulation tasks.</a> Nature Reviews Neuroscience. 10 (5), 345-359 (2009).</li><li>Cole, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grasp+force+control+in+older+adults.">Grasp force control in older adults.</a> Journal of Motor Behavior. 23 (4), 251-258 (1991).</li><li>Lang, C. E., Schieber, M. H., Nowak, D. A., Hermsd&#246;rfer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stroke.">Stroke.</a> Sensorimotor control of grasping. , 296-310 (2009).</li><li>Johansson, R. S., Westling, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+glabrous+skin+receptors+and+sensorimotor+memory+in+automatic+control+of+precision+grip+when+lifting+rougher+or+more+slippery+objects.">Roles of glabrous skin receptors and sensorimotor memory in automatic control of precision grip when lifting rougher or more slippery objects.</a> Experimental Brain Research. 56 (3), 550-564 (1984).</li><li>Parikh, P. J., Cole, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Handling+objects+in+old+age:+forces+and+moments+acting+on+the+object.">Handling objects in old age: forces and moments acting on the object.</a> Journal of Applied Physiology. 112 (7), 1095-1104 (2012).</li><li>Augurelle, A. S., Smith, A. M., Lejeune, T., Thonnard, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+cutaneous+feedback+in+maintaining+a+secure+grip+during+manipulation+of+hand-held+objects.">Importance of cutaneous feedback in maintaining a secure grip during manipulation of hand-held objects.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (2), 665-671 (2003).</li><li>Monz&#233;e, J., Lamarre, Y., Smith, 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=The+effects+of+digital+anesthesia+on+force+control+using+a+precision+grip.">The effects of digital anesthesia on force control using a precision grip.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (2), 672-683 (2003).</li><li>Fortier-Poisson, P., Langlais, J. S., Smith, 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=Correlation+of+fingertip+shear+force+direction+with+somatosensory+cortical+activity+in+monkey.">Correlation of fingertip shear force direction with somatosensory cortical activity in monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 115 (1), 100-111 (2016).</li><li>Kurihara, J., Lee, B., Hara, D., Noguchi, N., Yamazaki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+center+of+pressure+trajectory+of+the+finger+during+precision+grip+task+in+stroke+patients.">Increased center of pressure trajectory of the finger during precision grip task in stroke patients.</a> Experimental Brain Research. 237 (2), 327-333 (2018).</li><li>Noguchi, N., 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=Grip+force+control+during+object+manipulation+in+cervical+myelopathy.">Grip force control during object manipulation in cervical myelopathy.</a> Spinal Cord. , (2020).</li><li>Lee, B., Miyanjo, R., Tozato, F., Shiihara, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-task+interference+in+a+grip+and+lift+task.">Dual-task interference in a grip and lift task.</a> The Kitakanto Medical Journal. 64 (4), 309-312 (2014).</li></ol>

Cette procédure expérimentale fournit la preuve qu’une feuille flexible de capteur de pression pourrait être utile pour évaluer la stabilité spatiale pendant l’adhérence de précision. La direction altérée de force d’adhérence représente saisir l’instabilité spatiale telle qu’un glissement de doigt. Toutefois, les instruments existants de direction de la force de type cellule de charge ont une limitation en termes d’assurer un mouvement naturel de portée à l’adhérence. Pour résoudre ce probl?...

Le contrôle de la force est la base fondamentale de l’adhérence de précision. Par rapport à l’adhérence de puissance, la poignée de précision évalue la puissance minimale de sortie reflétant la capacité de manipuler un objet. Plusieurs systèmes sensorimotor contribuent à l’adhérence de précision. Par exemple, lors d’une tâche d’adhérence et de levage, l’information visuelle permet de visualiser la taille et la forme de l’objet. Après que les doigts touchent l’objet, des signaux tactiles sont livrés au cortex somatosensory pour ajuster la force d’adhérence de précision. La force d’adhérence (GF) est générée lorsque les doigts entrent en contact avec l’objet, et elle augmente pendant la phasede levage 1. Lorsqu’un objet s’approche de la hauteur de l’objectif dans l’air, les jeunes adultes en bonne santé produisent le GF minimal afin d’optimiser l’entrée cutanée des pulpes des doigts et de conserver l’énergie. D’autre part, les personnes âgées utilisent une grande force d’adhérence pour éviter de laisser l’objet glisser de leuradhérence 2. Chez les patients victimes d’un AVC, l’apparition de la force d’adhérence est retardée et la capacité d’ajuster la marge de sécurité est altérée en raison de déficits sensoriels et moteurs. La force d’adhérence exagérée est considérée comme une réponse stratégique pour compenser les déficits sensoriels etmoteurs 3.
Le protocole standard pour mesurer le contrôle GF dans l’adhérence de précision a été suggéré par Johansson et Westling dans les années 19804. Ils ont développé un dispositif pour surveiller simultanément les forces de charge et d’adhérence. Depuis lors, l’amplitude de GF et sa régulation temporelle ont été employées comme paramètres cinétiques typiques dans de nombreuses études sur l’adhérence de précision. Un autre paramètre cinétique est la direction de force5. La direction de la force résulte d’une combinaison de forces d’adhérence et de levage. Afin de maintenir une adhérence de précision stable, des forces d’adhérence et de levage correctement dirigées doivent être générées entre le pouce et l’index, et la direction de la force déviée peut causer une instabilité spatiale. Bien que divers instruments de direction de la force de type cellule de charge soient utilisés dans les études de saisie, ces instruments ont une limitation en termes de surveillance du contrôle de la force d’adhérence dans la manipulation d’objets de différentes tailles et formes utilisées dans la vie quotidienne. Ainsi, un capteur flexible et attachable est essentiel pour étudier les relations entre le contrôle de la force d’adhérence et les fonctions quotidiennes.
Le but de ce protocole est d’évaluer indirectement la direction de la force du doigt lors de la manipulation d’un objet en fonction de la relation biomécanique dans laquelle la direction de la force déviée provoque le remplacement du Centre de pression (COP). La COP est le centre de toutes les forces, et représente la façon dont les forces sont équilibrées sur la feuille de capteur. L’utilisation de la COP pour évaluer le contrôle de la force d’adhérence a d’abord été suggérée par Augurelle et coll.6. Ils ont surveillé le déplacement de COP pour étudier le rôle de la rétroaction cutanée et ont constaté que la COP déviée s’est produite après anesthésie numérique. Toutefois, le déplacement de la COP n’a été surveillé que verticalement dans son étude; par conséquent, le déplacement de la COP dans un espace tridimensionnel n’a pas été évalué adéquatement. Pour résoudre cette limitation, une feuille de capteur de pression à résolution spatiale mince, flexible et haute a été utilisée pour mesurer cop. Des capteurs à résolution spatiale relativement élevée (~60-100 points par cm2)pour mesurer le contrôle de la force d’adhérenceont été utilisés 7,8, mais les progrès récents de la résolution spatiale (248 points par cm2)permettent de mesurer la trajectoire de la COP comme paramètre pour quantifier la stabilité spatiale. Cet article décrit la procédure expérimentale et discute de la façon dont le DOIGT COP contribue à la compréhension de la physiologie et de la pathophysiologie de la saisie.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alcohol swab</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Wipe participant&#8217;s finger pulps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressor</td>
			<td>Nitta Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Apply pressure to the sensor seats</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller of compressor</td>
			<td>Nitta Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Use to manupirate the compressor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sides tapes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Use to attach the sensorseats to the iron cube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron cube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>150-250g, 30&#215;30&#215;30 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor connector</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Connect the sensorseats to computer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor sheet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Pressure Mapping Sensor 5027, Tekscan, South Boston, MA, 50 USA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Setting stand</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Set the iron cube on it during the measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software; I-SCAN 5027, Ver. 7.51</td>
			<td>Nitta Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Use for the measurement</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of spatial stability in precision grip

Le but du protocole est d’évaluer indirectement la direction de la force du doigt lors de la manipulation d’un objet portatif en fonction des relations biomécaniques dans lesquelles la direction de la force déviée provoque le remplacement du centre de pression (COP). Pour évaluer cela, une feuille de capteur de pression à résolution spatiale mince, flexible et haute est utilisée. Le système permet de mesurer la trajectoire de la COP en plus de l’amplitude des forces et de sa régulation temporelle. Une série d’expériences a révélé que l’augmentation de la longueur de la trajectoire reflétait un déficit sensorimoteur chez les patients victimes d’un AVC, et que la diminution de la trajectoire de la MPA reflète une stratégie compensatoire pour éviter qu’un objet ne glisse de l’adhérence des mains chez les personnes âgées. En outre, la trajectoire de la COP pourrait également être réduite par une double interférence de tâche. Cet article décrit la procédure expérimentale et discute de la façon dont le doigt COP contribue à une compréhension de la physiologie et de la pathophysiologie de la saisie.

Plusieurs études ont introduit des protocoles expérimentaux et deux paramètres cinétiques (la trajectoire cop et le GF) pour mesurer la force du doigt lors de la manipulation d’un objet. Dans des études précédentes, il a été constaté que la trajectoire cop a augmenté chez les patients victimes d’AVC9. Dans les patients de myélopathie cervicale, le GF s’est corrélé avec le seuil cutané de pression et la fonction supérieured’extrémité 10. Dans les je...

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Measurement of Spatial Stability in Precision Grip

L’objectif de ce protocole est de mesurer le remplacement du centre de pression (COP) à l’aide d’une feuille de capteur à haute résolution spatiale pour refléter la stabilité spatiale dans une poignée de précision. L’utilisation de ce protocole pourrait contribuer à une meilleure compréhension de la physiologie et de la pathophysiologie de la saisie.

Mesure de la stabilité spatiale dans l’adhérence de précision

The purpose of the protocol is to indirectly evaluate the direction of the finger force during manipulation of a handheld object based on the ...

Pour obtenir une compréhension complète du contrôle grip force de la saisie, il est important d’évaluer une direction de force du doigt. Nous proposons une nouvelle technique plus simple pour mesurer la stabilité spatiale dans la saisie de précision, pour évaluer la direction de force de doigt dans un arrangement clinique. Ryoto Teshima, doctorant de notre laboratoire, fera la démonstration de la procédure.Avant de commencer une analyse, connectez deux câbles de connecteur de capteur aux ports USB d’un ordinateur et tirez vers le haut le levier attaché à un connecteur de capteur, pour permettre l’insertion de l’onglet de capteur dans la fente d’insertion. Retournez le levier attaché à sa position d’origine et ouvrez le logiciel de capteur dans l’ordinateur. Si les feuilles du capteur sont correctement connectées, des cartes de distribution de pression en temps réel apparaîtront sur le moniteur.Pour ajuster la pression, insérez les zones de détection de la feuille de capteur une par une dans une plate-forme de compresseur et allumez la soupape d’air du contrôleur de compresseur. Commencez à appliquer la pression et ajustez l’organisme de réglementation à la valeur de charge appropriée. Pendant l’application de la pression, sélectionnez Outils et Equilibration et cliquez sur Equilibrate1 et commencez, dans la boîte de dialogue d’équilibrage.La couleur de l’équilibrage de la fenêtre, devrait passer au gris. À la fin de l’équilibrage, sélectionnez Enregistrer Eq.File, entrez le nom du fichier et cliquez sur Enregistrer, pour enregistrer l’équilibrage. Cliquez sur Ok.Sélectionnez Outils et Étalonnage et cliquez sur Ajouter, pour entrer la valeur de charge dans Newtons dans la boîte force appliquée. Cliquez sur Démarrer et vérifiez le résultat de l’étalonnage, pour confirmer que l’étalonnage a été effectué correctement. Ici, la valeur Newton est de 134,33 et la valeur des cellules chargées correspond à celle des feuilles de capteur utilisées.Cliquez ensuite sur SaveCal. Classez, entrez le nom du fichier et cliquez sur Enregistrer, pour enregistrer l’étalonnage. Placez des morceaux de trois à cinq millimètres de long, de ruban adhésif à double face, sur chacun des quatre coins du cube de fer.Utilisez le ruban adhésif pour fixer les parties sensibles à la pression des deux feuilles de capteur, des deux côtés du cube de fer et placez le cube de fer sur un support de réglage, sur une table. Configurer les appareils pour une mesure. Ouvrez ensuite les fichiers d’équilibrage et d’étalonnage dans le logiciel.Après avoir organisé l’environnement de mesure, sélectionnez options et paramètres d’acquisition dans le logiciel. Dans la boîte de dialogue Paramètres d’acquisition de données, entrez 36 000 dans la boîte Movie Frames, 0,01 dans la case Période et 100 dans la boîte fréquence, et cliquez sur Ok. Pour effectuer une mesure, placez le participant devant une table et ajustez la hauteur de la table à la flection articulaires de l’épaule du participant de zéro degré et à une position de flection articulaires du coude de 90 degrés.Placez le cube de fer et placez le support à 30 centimètres du participant, dans le plan mi-sagittal sur la table, et essuyez les pulpes des doigts du participant avec un écouvillon d’alcool ou une towelette. Demandez au participant d’utiliser une force minimale avec son pouce et son index, de saisir les deux côtés du cube de fer auquel les feuilles du capteur sont attachées et de soulever le cube à environ cinq centimètres au-dessus du support de réglage. Le tenir pendant cinq à sept secondes, avant de le remettre sur le support de réglage.Lorsque le participant est prêt, cliquez sur Enregistrer et la trajectoire du Centre de force, pour surveiller le Centre de pression dans le logiciel et lui donner un indice pour commencer la tâche. Lorsque la tâche est terminée, cliquez sur Arrêter et enregistrez les données de film enregistrées. Pour évaluer le rendement de la tâche en présence d’interférences visuelles, permettez d’abord au participant de toucher les capteurs sans dépasser 0,5 Newtons de pression, avant d’ordonner au participant de fermer les yeux et d’utiliser une force minimale avec son pouce et son index, de soulever le cube de fer à environ cinq centimètres au-dessus du support de réglage.Ensuite, maintenez le cube pendant cinq à sept secondes, avant de le remettre sur le support de réglage. Pour évaluer le rendement de la tâche en présence d’interférences cognitives, demandez au participant comme tâche de calcul, soustrayez continuellement sept de 100 aussi précisément que possible, tout en utilisant une force minimale avec son pouce et son index, pour soulever le cube de fer à environ cinq centimètres au-dessus du support de réglage, pendant cinq à sept secondes, avant de le remettre sur le support de réglage. Pour évaluer le rendement de la tâche en présence d’interférences contralatérales du mouvement de la main, placez un tableau de cheville à 30 centimètres du participant, à côté du cube de fer dans le plan sagittal moyen, et placez la taille et le nombre appropriés de chevilles, selon la difficulté de tâche.Ensuite, demandez au participant de manipuler le cube de fer avec une force minimale à l’aide de son pouce et de son index, et de soulever et de tenir le cube de fer à environ cinq centimètres au-dessus du support de réglage d’une main tout en inversant les chevilles avec l’autre main. Pour analyser la Force grip, ouvrez le fichier film pour analyse dans la boîte de dialogue. Lorsque la carte de distribution de pression enregistrée apparaît, cliquez sur Vue Windows multiple, pour ouvrir la fenêtre graphique.Localisez le moment où la charge commence à être appliquée dans chaque ascenseur et notez l’heure en référence au graphique. Enregistrez les données Grip Force au format ASCII et ouvrez le fichier film. Localisez le numéro d’image auquel la charge a commencé à être appliquée dans chaque ascenseur dans la feuille de calcul et notez le numéro d’image en référence au moment où la charge a été appliquée.Calculez ensuite la force d’adhérence totale utilisée dans une plage, qui est la somme des valeurs de la cellule qui a été appliquée. Pour analyser le Centre de pression, ouvrez le fichier de film pour analyse, pour afficher la trajectoire du Centre de pression, sur la carte de distribution de pression. Avec la carte de distribution de pression enregistrée active, cliquez sur Play Forward, pour lire le film.Cliquez sur Arrêt et avancez image par image, jusqu’à ce que le cadre auquel le Centre de pression commence à apparaître dans chaque ascenseur, sur la carte de distribution de pression. Notez le numéro d’image et enregistrez les données du Centre de pression au format ASCII, en vous assurant que center of force et whole movie sont sélectionnés. Ouvrez le fichier de film et localisez le numéro d’image auquel le Centre de pression commence à apparaître dans chaque ascenseur sur la feuille de calcul, en référence au numéro d’image noté.Calculez ensuite la longueur de trajectoire du Centre de pression entre les images. Ici, les trajectoires du Centre de pression et les traces grip force de l’index dominant, dans les tâches simples et doubles pour les adultes représentatifs jeunes et âgés sont montrés. Dans cette analyse représentative, la force d’adhérence a augmenté dans l’interférence contralatérale de mouvement de main, alors que les trajectoires de centre de pression ont tendu à diminuer.Assurez-vous d’informer les participants d’utiliser une force minimale dans l’exécution des tâches. Sinon, ils auront tendance à utiliser une force d’adhérence relativement forte, pour éviter une instabilité spatiale.

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