En standardiseret metode til måling af albue kinesthesia
Summary
Her præsenterer vi en standardiseret metode til måling af albue passiv kinesthesia ved hjælp af tærsklen til påvisning af passiv bevægelse (TDPM), der er passende for en forskning indstilling.
Abstract
Proprioception er en vigtig del af kontrolleret bevægelse. Tærsklen til påvisning af passiv bevægelse (TDPM) er en almindeligt anvendt metode til kvantificering af kinestesias proprioceptive submodalitet i forskningsmiljøer. TDPM-paradigmet har vist sig at være gyldigt og pålideligt; det udstyr og de metoder, der anvendes til TDPM, varierer dog fra til studie. Især er forskningslaboratoriets apparater til fremstilling af passiv bevægelse af en ekstremitet ofte specialdesignet af de enkelte laboratorier eller utilgængelige på grund af høje omkostninger. Der er behov for en standardiseret, gyldig og pålidelig metode til måling af TDPM ved hjælp af let tilgængeligt udstyr. Formålet med denne protokol er at give en standardiseret metode til måling af TDPM ved albuen, der er økonomisk, let at administrere, og som giver kvantitative resultater til målingsformål i forskningsbaserede indstillinger. Denne metode blev testet på 20 raske voksne uden neurologisk svækkelse, og otte voksne med kronisk slagtilfælde. De opnåede resultater tyder på denne metode er en pålidelig måde at kvantificere albue TDPM hos raske voksne, og giver indledende støtte til gyldighed. Forskere, der søger en balance mellem udstyr overkommelige priser og måling præcision er mest tilbøjelige til at finde denne protokol til gavn.
Introduction
Proprioceptive oplysninger er en vigtig bidragyder til kontrollen af den menneskelige bevægelse. Proprioceptive underskud ledsage en bred vifte af neurologiske tilstande såsomslagtilfælde 1,,2,3,,4,,5,,6,Parkinsons sygdom7, og sensoriske neuropatier8., Ortopædiske skader såsom ledbånd og muskel tårer har også vist sig at reducere proprioceptive funktion9. Konstruktionen af proprioception testes ofte i kliniske resultatforanstaltninger ved påvisning af leverandørpåsøgte små ændringer i finger- eller tåposition10,11,12,13,14. Sådanne foranstaltninger giver relativt grove målinger: “fraværende”, “nedsat”, “normal”12. Selv om det er tilstrækkeligt til påvisning af bruttoproprioceptive funktionsnedsættelser, er laboratorietekniske testmetoder nødvendige for præcist at måle subtile proprioceptivefunktionsnedsættelser 14,15,16.
Forskere og klinikere deler ofte proprioception i submodaliteter til måling. De mest almindeligt undersøgte submodaliteter af proprioception er fælles holdning forstand (JPS) og kinesthesia, typisk defineret som følelsen af bevægelse3,16,17. Fælles positionsfornepning testes ofte via aktive matchningsopgaver, hvor enkeltpersoner replikerer enreferenceledkelvinkel 18,19. Kinesthesia måles almindeligvis ved hjælp af tærsklen til påvisning af passiv bevægelse (TDPM), hvorved en deltagers lemmer passivt bevæges langsomt, hvor deltageren angiver det punkt, hvor bevægelsen først opdages16,17,19. Måling af TDPM kræver typisk brug af specialiseret udstyr til at give den langsomme passive bevægelse og betegne detektionspunktet17.
Der er fundet gyldige og pålidelige resultater ved forskellige led ved hjælp af TDPM-metoderne9,16,19,20,21,22. Der er imidlertid betydelige forskelle i TDPM-udstyr og -metoder, hvilket skaber en udfordring for sammenligningen af resultaterne på tværs afstudie 16,17. Laboratorier ofte udvikle deres egne lemmer bevægelse og måleenheder, eller bruge dyre kommercielle enheder og software16. Passive bevægelseshastigheder varierer også; bevægelseshastighed vides at påvirke detektionstærsklerne7,,16,23. Der er behov for en standardiseret, let reproducerbar metode, der kan kvantificere TDPM på tværs af en række nedskrivningsniveauer. Da anatomi og fysiologi af hver fælles adskiller sig, protokoller bør være fælles specifikke19. Den protokol, der er skitseret her, er specifik for albueleddet. Metoderne i denne protokol kan dog være nyttige til at etablere protokoller for andre samlinger.
For at øge generalizability på tværs af sensoriske forskningslaboratorier, det foretrukne apparat til at give den passive bevægelse for albue TDPM test ville være kommercielt tilgængelige til en overkommelig pris. Til dette formål blev en albue kontinuerlig passiv bevægelse (CPM) maskine (tilgængeligt hastighedsområde 0,23°/s – 2,83°/s) valgt til at producere den motoriserede, ensartede bevægelse. CPM maskiner er almindeligt forekommende i rehabilitering hospitaler og medicinsk forsyning butikker og kan lejes eller lånes til at reducere forskningsomkostningerne. Yderligere krav til udstyr omfatter elementer, der almindeligvis findes i sensoriske laboratorier (dvs. elektrogoniometer- og emg-sensorer (elektromyografi) og isenkræmmere (f.eks. PVC-rør, snor og tape).
To forskellige grupper blev testet for at udforske måleegenskaberne i denne TDPM-protokol: raske voksne og voksne med kronisk slagtilfælde. For voksne med kronisk slagtilfælde blev den ipsilesional (dvs. mindre berørte) arm testet. Kinæstetisk forstand i ipsilesionsalbuen hos voksne med kronisk slagtilfælde kan forekomme normal med kliniske test, men nedsat ved vurdering ved hjælp af kvantitativelaboratoriemetoder 5,15. Dette eksempel illustrerer vigtigheden af at udvikle og bruge følsomme og præcise målinger af somatosensorisk svækkelse og gør dette til en nyttig population til testformål. Til validering af denne protokol brugte vi metoden “kendte grupper”24. Vi sammenlignede TDPM med et andet kvantitativt mål for kinesthesia, Brief Kinesthesia Test (BKT). BKT har vist sig at være følsom over for ipsilesional øvre lemmer værdiforringelse post slagtilfælde25. Den tabletbaserede version (tBKT) blev anvendt i denne undersøgelse, fordi det er den samme test som BKT, administreret på en tablet med flere forsøg. TBKT har vist sig at være stabil i en uges test-retest måling og følsomme over for proprioceptive knockdown26. Det var en hypotese, at albuen TDPM og tBKT resultater ville være korreleret som sensorisk kontrol af albuen bidrager til BKT ydeevne26.
Formålet med dette papir er at skitsere en standardiseret metode til måling af albue TDPM, der er reproducerbar ved hjælp af fælles udstyr. Data præsenteres vedrørende pålidelighed og indledende validitetstest af metoden, samt muligheden for brug for personer uden kendt patologi, og dem, der var hypotese at have mild somatosensorisk svækkelse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den præsenterede protokol beskriver, hvordan du måler albue TDPM på en standardiseret måde ved hjælp af en fælles CPM-maskine til at give den passive bevægelse. På tværs af 20 raske deltagere viste den gennemsnitlige TDPM-måling af albuen at svare til den gennemsnitligeværdi,der blev identificeret i tidligere undersøgelser ved hjælp af andre TDPM-måleopsætninger7,19,32, og gav pålidelige resultater på tværs af …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke Dr. Jon Nelson for teknisk støtte af EMG og elektrogoniometer udstyr, der anvendes her.
Materials
| 3/4 inch diameter PVC pipe | Charlotte Pipe | Pipe to be cut into lengths of: 30 inches/76.2 cm (x2); 8 inches/20.3 cm (x2); 44 inches/111.8 cm (x1); 32 inches/81.3 cm (x1). | |
| 3/4 inch diameter PVC pipe end caps (x3) | Charlotte Pipe | ||
| 45° PVC elbow (x1) | Charlotte Pipe | ||
| 90° PVC elbows (x2) | Charlotte Pipe | ||
| Athletic tape | 3M | ||
| Delsys acquisition software (EMGworks) | Delsys | ||
| Double-sided tape | 3M | ||
| Duct tape | 3M | Used to assist in removal of dead skin cells on participant's skin prior to EMG sensor placement. | |
| Elbow Continuous Passive Motion (CPM) Machine | Artromot | Chattanooga Artromot E2 Compact Elbow CPM; Model 2038 | |
| Electrogoniometer | Biometrics, Ltd | ||
| Flour sack dishcloths (x2) | Room Essentials | Fabric used for creation of visual screen. | |
| Handheld external trigger switch | Qualisys | Trigger switch used for electrogoniometer event marking. | |
| Hearing occlusion headphones | Coby | ||
| Isopropyl alcohol | Mountain Falls | ||
| Paper tape | 3M | ||
| Ruler with inch markings | Westcott | ||
| Standard height chair | KI | ||
| String | Quality Park | Approximately 15 inches of string needed. String used for standardization of electrogoniometer placement. | |
| Trigno Goniometer Adapter | Delsys | ||
| Trigno Wireless Electromyography Sensors | Delsys | ||
| Washable marker | Crayola | ||
| Washcloth | Aramark | Used in combination with isopropyl alcohol for cleaning participant's skin prior to EMG sensor placement. |
References
- Coderre, A. M., et al. Assessment of upper-limb sensorimotor function of subacute stroke patients using visually guided reaching. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (6), 528-541 (2010).
- Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (2), 178-187 (2010).
- Semrau, J. A., Herter, T. M., Scott, S. H., Dukelow, S. P. Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke. Stroke. 44 (12), 3414-3421 (2013).
- Meyer, S., Karttunen, A. H., Thijs, V., Feys, H., Verheyden, G. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic review. Physical Therapy. 94 (9), 1220-1231 (2014).
- Desrosiers, J., Bourbonnais, D., Bravo, G., Roy, P. M., Guay, M. Performance of the ‘unaffected’ upper extremity of elderly stroke patients. Stroke. 27 (9), 1564-1570 (1996).
- Carey, L. M., Matyas, T. A. Frequency of discriminative sensory loss in the hand after stroke in a rehabilitation setting. Journal of Rehabilitation Medicine. 43 (3), 257-263 (2011).
- Konczak, J., Krawczewski, K., Tuite, P., Maschke, M. The perception of passive motion in Parkinson’s disease. Journal of Neurology. 254 (5), 655 (2007).
- Van Deursen, R. W. M., Simoneau, G. G. Foot and ankle sensory neuropathy, proprioception, and postural stability. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 29 (12), 718-726 (1999).
- Reider, B., et al. Proprioception of the knee before and after anterior cruciate ligament reconstruction. Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic & Related Surgery. 19 (1), 2-12 (2003).
- Hizli Sayar, G., Unubol, H. Assessing Proprioception. The Journal of Neurobehavioral Sciences. 4 (1), 31-35 (2017).
- Fugl-Meyer, A. R., Jääskö, L., Leyman, I., Olsson, S., Steglind, S. The post-stroke hemiplegic patient. 1. a method for evaluation of physical performance. Scandinavian journal of Rehabilitation Medicine. 7 (1), 13-31 (1975).
- Stolk-Hornsveld, F., Crow, J. L., Hendriks, E., Van Der Baan, R., Harmeling-van Der Wel, B. The Erasmus MC modifications to the (revised) Nottingham Sensory Assessment: a reliable somatosensory assessment measure for patients with intracranial disorders. Clinical Rehabilitation. 20 (2), 160-172 (2006).
- Winward, C. E., Halligan, P. W., Wade, D. T. The Rivermead Assessment of Somatosensory Performance (RASP): standardization and reliability data. Clinical Rehabilitation. 16 (5), 523-533 (2002).
- Lincoln, N. B., et al. The unreliability of sensory assessments. Clinical rehabilitation. 5 (4), 273-282 (1991).
- Sartor-Glittenberg, C. Quantitative measurement of kinesthesia following cerebral vascular accident. Physiotherapy Canada. 45, 179-186 (1993).
- Hillier, S., Immink, M., Thewlis, D. Assessing proprioception: a systematic review of possibilities. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (10), 933-949 (2015).
- Han, J., Waddington, G., Adams, R., Anson, J., Liu, Y. Assessing proprioception: a critical review of methods. Journal of Sport and Health Science. 5 (1), 80-90 (2016).
- Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical Therapy. 90 (8), 1176-1184 (2010).
- Juul-Kristensen, B., et al. Test-retest reliability of joint position and kinesthetic sense in the elbow of healthy subjects. Physiotherapy Theory and Practice. 24 (1), 65-72 (2008).
- Deshpande, N., Connelly, D. M., Culham, E. G., Costigan, P. A. Reliability and validity of ankle proprioceptive measures. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (6), 883-889 (2003).
- Boerboom, A., et al. Validation of a method to measure the proprioception of the knee. Gait & Posture. 28 (4), 610-614 (2008).
- Nagai, T., Sell, T. C., Abt, J. P., Lephart, S. M. Reliability, precision, and gender differences in knee internal/external rotation proprioception measurements. Physical Therapy in Sport. 13 (4), 233-237 (2012).
- Refshauge, K. M., Chan, R., Taylor, J. L., McCloskey, D. Detection of movements imposed on human hip, knee, ankle and toe joints. The Journal of Physiology. 488 (1), 231-241 (1995).
- Portney, L. G., Watkins, M. P. . Foundations of Clinical Research: Applications to Practice. 892, (2009).
- Borstad, A., Nichols-Larsen, D. S. The Brief Kinesthesia test is feasible and sensitive: a study in stroke. Brazilian Journal of Physical Therapy. 20 (1), 81-86 (2016).
- Vernoski, J. L. J., Bjorkland, J. R., Kramer, T. J., Oczak, S. T., Borstad, A. L. A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception. Journal of Visualized Experiments. (133), e57218 (2018).
- Proske, U., Tsay, A., Allen, T. Muscle thixotropy as a tool in the study of proprioception. Experimental Brain Research. 232 (11), 3397-3412 (2014).
- Wise, A. K., Gregory, J. E., Proske, U. Detection of movements of the human forearm during and after co-contractions of muscles acting at the elbow joint. The Journal of Physiology. 508, 325 (1998).
- Wilcox, R. R., Granger, D. A., Clark, F. Modern robust statistical methods: Basics with illustrations using psychobiological data. Universal Journal of Psychology. 1 (2), 21-31 (2013).
- Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9 (1), 97-113 (1971).
- Piriyaprasarth, P., Morris, M. E., Delany, C., Winter, A., Finch, S. Trials needed to assess knee proprioception following stroke. Physiotherapy Research International. 14 (1), 6-16 (2009).
- Juul-Kristensen, B., et al. Poorer elbow proprioception in patients with lateral epicondylitis than in healthy controls: a cross-sectional study. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 17 (1), 72-81 (2008).
- Skinner, H. B., Barrack, R. L., Cook, S. D. Age-related decline in proprioception. Clinical Orthopaedics and Related Research. (184), 208-211 (1984).
- Pai, Y. C., Rymer, W. Z., Chang, R. W., Sharma, L. Effect of age and osteoarthritis on knee proprioception. Arthritis & Rheumatism. 40 (12), 2260-2265 (1997).
- Dunn, W., et al. Measuring change in somatosensation across the lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69 (3), (2015).
- Alghadir, A., Zafar, H., Iqbal, Z., Al-Eisa, E. Effect of sitting postures and shoulder position on the cervicocephalic kinesthesia in healthy young males. Somatosensory & Motor Research. 33 (2), 93-98 (2016).
