Isokinetisk robot anordning til forbedring af test-retest og Inter-rater pålidelighed til stræk refleks målinger i slagtilfælde patienter med spasticitet
Summary
Ved hjælp af en robot isokinetisk enhed med Elektromyografi (EMG) målinger, illustrerer denne protokol, at isokinetisk bevægelse selv kan forbedre Inter-rater pålidelighed for vinklen af fangst målinger i slagtilfælde patienter med mild albue flexor spasticitet.
Abstract
Måling af spasticitet er vigtigt i behandlingen planlægning og bestemmelse af effekten efter behandling. Men det nuværende værktøj, der anvendes i kliniske indstillinger har vist sig at være begrænset i Inter-rater pålidelighed. En faktor i denne dårlige Inter-rater pålidelighed er variabiliteten af passiv bevægelse, mens måle vinklen af fangst (AoC) målinger. Derfor er en isokinetisk anordning blevet foreslået at standardisere den manuelle fælles bevægelse; fordelene ved isokinetisk bevægelse for AoC-målinger er dog ikke blevet afprøvet på en standardiseret måde. Denne protokol undersøger, om isokinetisk bevægelse selv kan forbedre Inter-rater pålidelighed for AoC målinger. Til dette formål blev der udviklet en robot isokinetisk anordning, som er kombineret med overflade Elektromyografi (EMG). To betingelser, manuelle og isokinetiske bevægelser, sammenlignes med den standardiserede metode til at måle vinklen og subjektiv følelse af fangst. Det er påvist, at i 17 takts patienter med mild albue flexor spasticitet forbedrede isokinetisk bevægelse intraclass korrelationskoefficienten (ICC) for Inter-rater pålidelighed af AoC målinger til 0,890 [95% konfidensinterval (CI): 0.685 – 0.961] af EMG kriterier, og 0,931 (95% CI: 0.791 – 0.978) efter drejningsmoment kriterierne, fra 0,788 (95% CI: 0.493 – 0.920) ved manuel bevægelse. Afslutningsvis kan isokinetisk bevægelse i sig selv forbedre Inter-rater pålidelighed af AoC målinger i slagtilfælde patienter med mild spasticitet. I betragtning af, at dette system kan give større standardiseret vinkel målinger og fangst af følelse, det kan være en god mulighed for vurdering af spasticitet i en klinisk indstilling.
Introduction
Spasticitet efter slagtilfælde er almindelig og har vist sig at fremkalde komplikationer, herunder smerte og kontrakturer, hvilket resulterer i nedsat livskvalitet1,2,3. Måling af spasticitet er vigtigt at korrekt planlægge behandlingsforløbet og bestemme effekten af behandlingen. Almindeligt anvendte værktøjer i den kliniske indstilling er den modificerede Ashworth Scale (MAS)4, som er et nominelt målesystem for resistens over for passiv bevægelse, og den modificerede Tardieu Scale (MTS), som måler vinklen af fangsten (AOC), der repræsenterer hastighedsafhængig Karakteristik af spasticitet5. Men disse måleværktøjer har vist sig at have begrænset Inter-rater pålidelighed6,7, der kræver den samme rater til at udføre disse tests for at opretholde tilfredsstillende pålidelighed8.
Tre faktorer er blevet påvist fremkalde variabilitet i AoC under MTS måling, herunder (1) fejl fra vinkel målinger ved en goniometri; (2) variabilitet af manuelt flyttede fælles bevægelses profil mellem raters; og (3) variabilitet i registrering af fangsten mellem bedømmerne9. Denne protokol præsenterer en ny isokinetisk robot anordning med moment sensorer. Denne enhed anvendes til slagtilfælde patienter med mild albue flexor spasticitet ved hjælp af overflade Elektromyografi (EMG) målinger10. Det var en hypotese, at standardiseringen af albue fælles bevægelse vil forbedre Inter-rater pålidelighed for AoC målinger fremkaldt af albuen flexor stretch refleks. For at bevise dette blev pålideligheden for AoC målt ved Surface EMG beregnet og sammenlignet mellem den isokinetiske passive og manuelle hurtige albue udvidelse ved hjælp af denne udviklede robot enhed og EMG. Figur 1 viser en oversigt over hele forsøgs proceduren. I detaljer blev MTS-måle stadiet udført af to ratere, og rækkefølgen af eksperimenter (manuel vs. isokinetisk bevægelse) og rækkefølgen af ratere blev tilfældigt fastlagt, hvilket krævede ca. 50 min for hvert emne (figur 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne undersøgelse forsøgte at standardisere MTS-målingen ved hjælp af en robot isokinetisk anordning. Det blev undersøgt, hvordan konsistensen i vurderings bevægelsen påvirker resultaterne af MTS-målingen.
NAMI-værdien blev foreslået for at repræsentere graden af variabilitet i vurderings bevægelsen. Som forventet, i modsætning til den isokinetiske bevægelses metode uden variabilitet, viste den manuelle metode variabilitet mellem tests og mellem raters, hvilket resulterede i då…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev støttet af Seoul National University Bundang Hospital Research Fund (14-2014-035) og Korea og National Research Foundation of Korea (NRF) tilskud finansieret af den koreanske regering (A100249). Vi vil gerne takke SEO Hyun Park og HAE-i Kim for at hjælpe med at forberede og fortsætte med at optage 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 |
References
- 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).
