Mesure de la stabilité spatiale dans l’adhérence de précision

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 phase^{de 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 leur^{adhérence 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 et^{moteurs 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’adhérence^{ont 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.

Protocol

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…

Representative Results

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…

Discussion

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?…

Materials

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