Misurazione della stabilità spaziale nell'impugnatura di precisione
Summary
L’obiettivo di questo protocollo è misurare la sostituzione del centro di pressione (COP) utilizzando un foglio di sensori ad alta risoluzione spaziale per riflettere la stabilità spaziale in una presa di precisione. L’uso di questo protocollo potrebbe contribuire a una maggiore comprensione della fisiologia e della fisiopatologia della presa.
Abstract
Lo scopo del protocollo è quello di valutare indirettamente la direzione della forza delle dita durante la manipolazione di un oggetto portatile in base alle relazioni biomeccaniche in cui la direzione della forza deviata causa la sostituzione del centro di pressione (COP). Per valutare questo problema, viene utilizzato un foglio sensore di pressione a bassa, flessibile e ad alta risoluzione spaziale. Il sistema consente di misurare la traiettoria COP oltre all’ampiezza della forza e alla sua regolazione temporale. Una serie di esperimenti ha scoperto che l’aumento della lunghezza della traiettoria rifletteva un deficit sensorimotorio nei pazienti con ictus, e che la diminuzione della traiettoria COP riflette una strategia compensativa per evitare che un oggetto scivolasse dall’impugnatura delle mani negli anziani. Inoltre, la traiettoria COP potrebbe anche essere ridotta da una doppia interferenza del compito. Questo articolo descrive la procedura sperimentale e discute come la COP delle dita contribuisca alla comprensione della fisiologia e della fisiopatologia della presa.
Introduction
Il controllo della forza è la base fondamentale dell’impugnatura di precisione. Rispetto all’impugnatura di potenza, l’impugnatura di precisione valuta l’uscita di forza minima che riflette la capacità di manipolare un oggetto. Più sistemi sensorimotori contribuiscono all’aderenza di precisione. Ad esempio, durante un’attività di presa e sollevamento, le informazioni visive consentono la percezione delle dimensioni e della forma dell’oggetto. Dopo che le dita toccano l’oggetto, i segnali tattili vengono consegnati alla corteccia somatosensoriale per regolare la forza di presa di precisione. La forza di presa (GF) viene generata quando la punta delle dita entra in contatto con l’oggetto e aumenta durante la fase disollevamento 1. Quando un oggetto si avvicina all’altezza obiettivo nell’aria, i giovani adulti sani producono il GF minimo per ottimizzare l’input cutaneo dalle polpe delle dita e risparmiare energia. D’altra parte, gli adulti più anziani usano una grande forza di presa per evitare di lasciare scivolare l’oggetto dalla loropresa 2. Nei pazienti con ictus, l’insorgenza della forza di presa è ritardata e la capacità di regolare il margine di sicurezza è compromessa a causa di deficit sensoriali e motori. La forza di presa esagerata è considerata una risposta strategica per compensare i deficit sensoriali e motori3.
Il protocollo standard per misurare il controllo GF nell’impugnatura di precisione è stato suggerito da Johansson e Westling negli anni ’804. Hanno sviluppato un dispositivo per monitorare simultaneamente sia le forze di carico che di presa. Da allora, l’ampiezza gf e la sua regolazione temporale sono state utilizzate come parametri cinetici tipici in numerosi studi sull’impugnatura di precisione. Un altro parametro cinetico è la direzione di forza5. La direzione della forza deriva da una combinazione di forze di presa e sollevamento. Al fine di mantenere una presa di precisione stabile, è necessario generare forze di presa e sollevamento correttamente dirette tra il pollice e l’indice e la direzione della forza deviata può causare instabilità spaziale. Sebbene vari strumenti di direzione della forza di tipo cella di carico siano utilizzati negli studi di presa, questi strumenti hanno una limitazione in termini di monitoraggio del controllo della forza di presa nella manipolazione di oggetti di diverse dimensioni e forme utilizzati nella vita quotidiana. Pertanto, un sensore flessibile e collegabile è essenziale per indagare le relazioni tra il controllo della forza di presa e le funzioni quotidiane.
Lo scopo di questo protocollo è quello di valutare indirettamente la direzione della forza delle dita durante la manipolazione di un oggetto in base alla relazione biomeccanica in cui la direzione della forza deviata causa la sostituzione del Centro di Pressione (COP). Il COP è il centro di tutte le forze e rappresenta il modo in cui le forze sono bilanciate sul foglio del sensore. L’uso della COP per valutare il controllo della forza di presa è stato suggerito per la prima volta da Augurelle etal. Hanno monitorato lo spostamento della COP per indagare sul ruolo del feedback cutaneo e hanno scoperto che la COP deviata si è verificata dopo l’anestesia digitale. Tuttavia, lo spostamento della COP è stato monitorato solo verticalmente nel loro studio; pertanto, lo spostamento cop in uno spazio tridimensionale non è stato adeguatamente valutato. Per risolvere questa limitazione è stato utilizzato un foglio sensore di pressione a pressione spaziale sottile, flessibile e adaltarisoluzione spaziale per misurareil COP. Questo documento descrive la procedura sperimentale e discute come la COP delle dita contribuisca alla comprensione della fisiologia e della fisiopatologia della presa.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questa procedura sperimentale fornisce la prova che un foglio flessibile del sensore di pressione potrebbe essere utile per valutare la stabilità spaziale durante l’impugnatura di precisione. La direzione della forza di presa alterata rappresenta l’instabilità spaziale, ad esempio uno slittamento delle dita. Tuttavia, gli strumenti di direzione della forza di tipo cella di carico esistenti hanno una limitazione in termini di garanzia di un movimento naturale di portata-presa. Per risolvere questo problema tecnico, è s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo il Sig. T. Nishida (Tecnico, Dipartimento vendite, Divisione materiali per le prestazioni dei dispositivi, Nitta Co., Ltd, Osaka, Giappone.) per il supporto tecnico.
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 |
References
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