Isokinetische robot apparaat ter verbetering van de test-hertest en de betrouwbaarheid van de Interrater voor Stretch reflex metingen bij beroerte-patiënten met spasticiteit
Summary
Met behulp van een robotische isokinetische inrichting met elektromyografie (EMG)-metingen illustreert dit protocol dat isokinetische beweging zelf de betrouwbaarheid van de interrater kan verbeteren voor de hoek van de vangst metingen bij beroerte-patiënten met milde elleboog flexor spasticiteit.
Abstract
Het meten van spasticiteit is belangrijk bij de behandelingsplanning en het bepalen van de werkzaamheid na de behandeling. Het huidige hulpmiddel dat in klinische instellingen wordt gebruikt, is echter beperkt in de betrouwbaarheid van de Inter-Rater. Een factor in deze slechte betrouwbaarheid van de Inter-Rater is de variabiliteit van passieve beweging tijdens het meten van de hoek van de vangst (AoC) metingen. Daarom is een isokinetische inrichting voorgesteld om de handmatige gezamenlijke beweging te standaardiseren; de voordelen van isokinetische beweging voor AoC-metingen zijn echter niet gestandaardiseerd getest. Dit Protocol onderzoekt of isokinetische beweging zelf de betrouwbaarheid voor AoC-metingen kan verbeteren. Hiervoor werd een Robotic isokinetische inrichting ontwikkeld die wordt gecombineerd met oppervlakte elektromyografie (EMG). Twee voorwaarden, handmatige en isokinetische bewegingen, worden vergeleken met de gestandaardiseerde methode om de hoek en het subjectieve gevoel van vangst te meten. Het is aangetoond dat bij 17 beroerte patiënten met milde elleboog flexor spasticiteit, isokinetische beweging verbeterde de intraclass correlatiecoëfficiënt (ICC) voor de betrouwbaarheid van de Inter-Rater van AoC-metingen naar 0,890 [95% betrouwbaarheidsinterval (CI): 0.685 – 0.961] door de EMG criteria, en 0,931 (95% BI: 0.791 – 0.978) door de koppel criteria, van 0,788 (95% BI: 0.493 – 0.920) door handmatige beweging. Tot slot kan isokinetische beweging zelf de betrouwbaarheid van AoC-metingen bij beroerte-patiënten met milde spasticiteit verbeteren. Gezien het feit dat dit systeem meer gestandaardiseerde hoekmetingen en de vangst van het gevoel kan bieden, kan het een goede optie zijn voor de evaluatie van spasticiteit in een klinische setting.
Introduction
Spasticiteit na een beroerte is gebruikelijk en is aangetoond dat het induceren van complicaties, met inbegrip van pijn en contracturen, resulterend in verminderde kwaliteit van leven1,2,3. Het meten van spasticiteit is belangrijk om het verloop van de behandeling goed te plannen en de effectiviteit van de behandeling te bepalen. Veelgebruikte gereedschappen in de klinische setting zijn de gemodificeerde Ashworth schaal (MAS)4, een nominaal meetsysteem voor weerstand tegen passieve beweging, en de gemodificeerde Tardieu schaal (MTS), die de vang hoek (AoC) meet, die de Velocity-afhankelijke karakteristiek van spasticiteit5. Deze meetinstrumenten hebben echter aangetoond dat zij een beperkte betrouwbaarheid van Inter-Rater6,7hebben, die dezelfde Rater nodig heeft om deze tests uit te voeren om een bevredigende betrouwbaarheid te handhaven8.
Drie factoren zijn aangetoond induceren variabiliteit in AoC tijdens MTS meting, met inbegrip van (1) fouten van hoekmetingen door een goniometrie; (2) variabiliteit van handmatig verplaatst gezamenlijke bewegingsprofiel tussen raters; en (3) variabiliteit in het meten van de vangst tussen beoordelaars9. In dit protocol wordt een nieuw isokinetische robot apparaat met koppel sensoren gepresenteerd. Dit apparaat wordt toegepast op beroerte patiënten met milde elleboog flexor spasticiteit met behulp van oppervlakte elektromyografie (EMG) metingen10. Het was veronderstelde dat de standaardisatie van de elleboog gewrichtsbeweging de betrouwbaarheid van een inter-Rater voor AoC-metingen zal verbeteren, opgewekt door de elleboog flexor stretch reflex. Om dit te bewijzen, werd de betrouwbaarheid van AoC zoals gemeten door de oppervlakte-EMG berekend en vergeleken tussen de isokinetische passieve en handmatige snelle elleboog uitbreiding, met behulp van dit ontwikkelde robot apparaat en EMG. Figuur 1 toont een overzicht van de gehele experimentele procedure. In detail werd de MTS-meet fase uitgevoerd door twee beoordelaars, en de volgorde van de experimenten (Manual vs. isokinetische beweging) en de volgorde van de beoordelaars werden willekeurig bepaald, wat ongeveer 50 min voor elk onderwerp vereiste (Figuur 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze studie probeerde de MTS-meting te standaardiseren met behulp van een robotisch isokinetische apparaat. Er werd onderzocht hoe de consistentie van de beoordelings beweging de resultaten van de MTS-meting beïnvloedt.
De NAMI-waarde werd voorgesteld om de mate van variabiliteit in de beoordelings beweging weer te geven. Zoals verwacht vertoonde de handmatige methode, in tegenstelling tot de isokinetische bewegings methode zonder variabiliteit, variabiliteit tussen tests en tussen raters, re…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd gesteund door de Seoul National University bundang Hospital Research Fund (14-2014-035) en Korea en National Research Foundation of Korea (NRF) Grant, gefinancierd door de Koreaanse overheid (A100249). We willen SEO Hyun Park en Hae-in Kim bedanken voor het helpen voorbereiden en doorgaan met het opnemen van video.
Materials
| 3D printer | Lokit | 3Dison+ | FDA type 3D printer |
| Ball sprine shaft | Misumi | LBF15 | |
| Bridge Analog Input module | National Instruments | NI 9237 | |
| CAN communication module | National Instruments | NI 9853 | |
| Caster | Misumi | AC-50F | |
| Electromyography (EMG) device | Laxtha | WEMG-8 | |
| EMG electrode | Bioprotech | 1.8×1.2 mm Ag–AgCl | |
| Encoder | Maxon | HEDL 9140 | 500 CPT |
| Gearbox | Maxon | GP 81 | 51:1 ratio |
| Lab jack | Misumi | 99-1620-20 | |
| Linear slider | Misumi | KSRLC16 | |
| Motor | Maxon | EC-60 | brushless EC motor |
| Motor driver | Elmo | DC Whistle | |
| PLA | Lokit | 3D printer material | |
| Real-time processor | National Instruments | sbRIO-9632 | |
| Torque sensor | Transducer Techniques | TRS-1K |
Referências
- Sommerfeld, D. K., Gripenstedt, U., Welmer, A. K. Spasticity after stroke: An overview of prevalence, test instruments, and treatments. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 91 (9), 814-820 (2012).
- Sommerfeld, D. K., Eek, E. U. B., Svensson, A. K., Holmqvist, L. W., von Arbin, M. H. Spasticity after Stroke: Its Occurrence and Association with Motor Impairments and Activity Limitations. Stroke. 35 (1), 134-139 (2004).
- Lundström, E., Terént, A., Borg, J. Prevalence of disabling spasticity 1 year after first-ever stroke. European Journal of Neurology. 15 (6), 533-539 (2008).
- Ashford, S., Turner-Stokes, L. Systematic Review of Upper-limb Function Measurement Methods in Botulinum Toxin Intervention for Focal Spasticity. Physiotherapy Research International. 18 (3), 178-189 (2013).
- Patrick, E., Ada, L. The Tardieu Scale differentiates contracture from spasticity whereas the Ashworth Scale is confounded by it. Clinical Rehabilitation. 20 (2), 173-189 (2006).
- Li, F., Wu, Y., Li, X. Test-retest reliability and inter-rater reliability of the Modified Tardieu Scale and the Modified Ashworth Scale in hemiplegic patients with stroke. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine. 50 (1), 9-15 (2014).
- Mehrholz, J., et al. Reliability of the Modified Tardieu Scale and the Modified Ashworth Scale in adult patients with severe brain injury: a comparison study. Clinical Rehabilitation. 19 (7), 751-759 (2005).
- Ansari, N. N., Naghdi, S., Hasson, S., Azarsa, M. H., Azarnia, S. The Modified Tardieu Scale for the measurement of elbow flexor spasticity in adult patients with hemiplegia. Brain Injury. 22 (13-14), 1007-1012 (2008).
- van den Noort, J. C., Scholtes, V. A., Harlaar, J. Evaluation of clinical spasticity assessment in Cerebral palsy using inertial sensors. Gait & Posture. 30 (2), 138-143 (2009).
- Sin, M., Kim, W. S., Cho, K., Cho, S., Paik, N. J. Improving the test-retest and inter-rater reliability for stretch reflex measurements using an isokinetic device in stroke patients with mild to moderate elbow spasticity. Journal of Electromyography and Kinesiology. 39 (1), 120-127 (2018).
- Grippo, A., et al. Biomechanical and electromyographic assessment of spastic hypertonus in motor complete traumatic spinal cord-injured individuals. Spinal Cord. 49 (1), 142-148 (2011).
- Rabita, G., Dupont, L., Thevenon, A., Lensel-Corbeil, G., Pérot, C., Vanvelcenaher, J. Differences in kinematic parameters and plantarflexor reflex responses between manual (Ashworth) and isokinetic mobilisations in spasticity assessment. Clinical Neurophysiology. 116 (1), 93-100 (2005).
- Lynn, B. O., et al. Comprehensive quantification of the spastic catch in children with cerebral palsy. Research in Developmental Disabilities. 34 (1), 386-396 (2013).
- Boyd, R. N., Graham, H. K. Objective measurement of clinical findings in the use of botulinum toxin type A for the management of children with cerebral palsy. European Journal of Neurology. 6 (1), 23-35 (1999).
