肘部扩展预测卒中后运动障碍和性能

文摘

背景和目的。运动运动分析有助于确定卒中后与hemiparetic分公司达成战略。然而,达到战略之间的关系和性能上常见的功能性结果措施尚不清楚。方法。35参与者被测试电机性能和运动障碍使用狼电机功能测试(时间和功能能力衡量)和Fugl-Meyer评估,分别。向前运动的运动分析达到范式提供了潜在的预测达到战略包括肩弯曲,肘部延伸,树干位移。逐步线性回归模型有三个潜在的预测使用除了Pearson-product相关性。结果。运动学分析肘扩展预测性能沃尔夫运动功能测试和Fugl-Meyer评估。肩弯曲和树干位移没有显著预测功能或到达时间的结果。狼运动功能测试和Fugl-Meyer评估是高度相关的。结论。把手肘扩展期间达到的能力是汽车的一个重要预测性能和卒中后hemiparetic手臂运动能力。

1。介绍

中风是一种常见的致残条件往往会损害的能力与stroke-affected上肢。因为到达是一个必不可少的组成部分日常生活的许多任务,幸存者经历自治和生活质量下降(1]。最近中风康复概念转变刺激增加上肢干预是基于运动学习,运动控制,恢复运动由于活动依赖性神经可塑性。更注重结果用于建立改进后的干预措施也发生在努力描绘运动恢复和/或补偿(2]。

许多中风康复结果客观描述运动能力有限策略(2,3]。结果测量用于干预研究往往集中在任务完成或临床医生评级的运动,导致有限,具体,精确,定量数据有效区分补救的赤字和补偿运动的发展策略。中风幸存者的功能意义的能力完成有意义的任务不应该破坏,然而,这些类型的结果测量不提供有关特定运动信息策略(3]。狼运动功能测试(WMFT)是一种常见的基于任务的结果测量,它已经迅速成为一个标准的研究调查的上肢康复干预措施,诸如导致治疗(CIT)。总值WMFT包含和精细运动组件的所有关节在各种功能任务,比如可以达到,拿起铅笔,或折叠毛巾。每个任务强调速度的指令完成所有任务后续评级的录像功能的能力。功能能力是评价在6个顺序量表包含任务完成和概括关于运动策略(例如,运动协同制造)。WMFT还包括两个强度措施,但这些是在科学文献中报道较少。WMFT建立了可靠性(4- - - - - -7]。的Fugl-Meyer上肢评估(FM)是另一种常见的测量工具用于中风康复。除了评估一些基本的运动任务或任务组件(例如,扣人心弦的一罐或球,拿着铅笔两点捏),FM评估还评估更基本的运动能力的基础任务绩效三分等级分类。例如,受试者被要求产生孤立的肩部运动,同时保持肘部延伸中评估者利率运动能力。其他得分标准包括反射的存在、震颤、测距不准,和速度的运动。调频建立了有效性和可靠性作为研究工具(8- - - - - -10]。一起,WMFT和调频评估提供有价值的信息关于电机性能和卒中后运动障碍,然而他们不产生精确的定量数据运动策略和可能缺乏足够的敏感性特征策略随着时间的变化。

莱文et al。2)建议更健壮的运动策略的措施可以实现为了澄清干预后恢复与补偿运动模式。运动运动分析提供精确的能力量化运动策略在向前达到中风的幸存者。事实上,许多研究已经证实,达到能力受损和低效的卒中后运动补偿(1,11- - - - - -13]。运动控制障碍包括异常inter-joint协调,达到峰值速度,减少和降低运动平滑。前进到距离也减少了中风后(14),可能与常见的屈肌协同模式和要求对重力(flex的肩膀15]。招聘前的树干弯曲或增加肩绑架可以弥补有限的肘部和肩膀弯曲扩展,分别。这些补偿策略可能反映了学习反应初始赤字,使实现一个目标,但可能会改变电动机性能对长期低效和无效的功能性运动(11,16]。

随着研发改良的快速移动相关干预措施,调查人员和临床医生还必须精确和可量化的个体如何与电动机赤字完成运动的证据。这是特别重要的,以确保康复策略真正帮助个人实现必要的效率、灵活性和功能成功当试图完成有意义的任务。例如,尽管WMFT收益率表现任务涉及hemiparetic到达的时间数据,具体的数据到达策略不是转达了。由于运动策略之间的关系(例如,使用前树干弯曲或能力延长弯头)和任务性能要求达到是不清楚。因此,本研究的目的是确定实现策略和常见的任务和运动之间的关系基于能力的结果应用于中风康复。具体来说,我们使用运动学运动分析来评估肩,肘,树干hemiparetic期间贡献达到,WMFT和调频任务绩效评估和电动机容量相关功能的实现。

2。方法

2.1。参与者

35个参与者的便利样本用于这项研究。所有的参与者给予书面同意依照当地的政策制度审查委员会。参与者满足以下入选标准:卒中后至少6个月;至少有10°的活跃的手腕扩展和10°扩展2手指和拇指;大约30°的活跃的肩膀弯曲;至少有一半的normalpassive上肢关节的活动范围。排除标准包括其他神经系统疾病(如多发性硬化、帕金森病);3个月内注射治疗痉挛状态的参与;一个心理状况的考试分数不到2417];疼痛在麦吉尔疼痛量表中得分大于5。类似这些条件应用于密集的上肢中风治疗方法,如导致治疗(18]。

2.2。实验设计

参与者进行了功能和运动运动分析测试在同一天。功能结果措施包括Fugl-Meyer评估(FM)、狼运动功能测试(WMFT)时间,和功能能力的分数。分数代表的平均时间的时间完成一项任务;如果一个主题是无法完成这个任务,最大平均使用时间为120秒。三个潜在功能结果的预测措施来源于hemiparetic达到运动运动分析:肩弯曲,手肘扩展和前躯干位移。

2.3。潜在的预测

三个潜在预测来自运动的运动分析stroke-affected上肢在达到:手肘弯曲伸缩,肩膀弯曲伸缩,树干位移。弯曲伸缩运动时肘部和肩膀的量化达到任务这些运动核心组件的功能达到日常活动期间使用(1,19]。请参见图1实验设置。运动达到任务的细节已报告在别处(20.,21]。达到任务由4弯曲伸缩运动之间的交替2目标定位的矢状面hemiparetic肩膀。远端目标放在最大达到接触点,也就是说,一个主题可能达到最远的点在矢状面。近端目标是放置在一个自然返回位置为主题。参与者被指示尽快达到这两个目标之间至少4周期。

手臂运动学记录60 Hz基于摄像头的三维运动分析系统。反光标记放在胸骨切口,肩、肘、腕的局部麻痹的手臂。每个反光标记的序列的三维坐标,相对于坐标系统内置在桌子表面,由运动学运动分析计算软件(运动)。关节角(屈伸运动肩和肘部)计算程度的偏移时,各关节达到从近端到远端目标。树干前位移计算的线性距离胸骨切口标记在矢状面当参与者达到从近端到远端目标。意味着每段计算基于4周期。

2.4。统计分析

人口统计数据的描述性统计结果的措施,和潜在的预测计算包括连续数据的平均值和标准错误,和作为分类计数变量。

正常的措施和潜在的预测结果是使用Shapiro-Wilks统计验证测试。主干位移要求使用自然对数变换满足这个测试的假设。肘部扩展远足需要转换使用4的平方根值后添加到每个值。4的值被添加到每个分数为了使数据之前积极转换计算平方根。

Pearson-product时刻相关性计算来确定功能结果措施和运动之间的相关性的措施。获得潜在的预测变量与运动学运动分析被用来建立一个一般线性模型的因变量包括FM分数和WMFT时间和功能能力的分数。向前逐步使用过程中每个变量检查了每一步的进入模式。调整计算值和概率值。存在multicolinearity预测变量中使用方差膨胀因子回归模型进行评估。意义是。

3所示。结果

一位与会者被排除在研究中因为她的分数95%标准测量误差(7]规范数据的年龄组WMFT,表明最小或没有障碍22]。描述性统计样本的人口统计数据表中列出1和描述性统计对因变量和自变量表中列出2。

因变量之间的相关性显示的图形显示数据2(一个)- - - - - -2 (c)。WMFT时间和调频分数强负相关()表明更快的性能时间WMFT与更高的调频总分。WMFT功能能力和调频分数之间的关系是()表明较高的FM分数与更高的功能能力分数相关。强烈WMFT功能能力和时间分数负相关()。

作为显示在图3和表3,手肘扩展有密切关系WMFT时间(),WMFT功能能力()和调频分数()。潜力预测进入三线性多元回归模型与逐步进入使用WMFT时间和功能能力分数和调频得分作为因变量。唯一重要的预示WMFT时间分数和调频分数是肘部扩展的数量。肩弯曲和前躯干运动回归分析中被移除。肘部的方差占0.464 WMFT得分,0.46 WMFT功能能力得分的方差,和0.477 FM得分的方差。最终的回归方程如下: 这些方程可以用于模型的预测功能分数基于肘部延伸时达到两个目标之间的运动学描述的任务。注意,肘部延伸进入方程的数量需要适当的变换(即。,添加一个值为4,根号)。

4所示。讨论

中风的幸存者往往发展的运动模式包括能力有限延长弯头和增加依赖前树干弯曲在前进。这些临床理解源于控制电动机协同效应和软弱,通常导致中风的幸存者学习补偿运动来完成功能和有意义的任务。补偿性运动的效率低下是一个明显的因素减少hemiparetic肢体在日常生活中使用。尽管密集的康复方法如CIT已经成功地展示了成功改善学习不使用与上肢轻偏瘫,少干预一直专注于测量的变化(或提高)特定运动策略。事实上,体重已经给关心性能结果措施时间和一般上肢运动能力,没有将这些数据连接到特定运动的策略措施。因此,受试者的研究可能报告执行得更快,但缺乏他们的动作“看”的照片,也就是说,中风的幸存者采取什么运动策略以减少他或她的性能达到任务期间?从目前的研究结果表明,更快的任务性能时间和上肢电动机容量与受试者的能力产生较大的手肘在hemiparetic达到扩展远足。此外,手肘向前扩展期间使用的数量达到可能预测电动机性能WMFT调频和运动障碍。至少两组结果指向一个特定的运动策略,也就是说,手肘扩展,相关和重要的功能使用hemiparetic手臂。

困难延长弯头卒中后是常见的,这限制是临床观察的屈肌协同模式,产生并发弯曲运动,常影响中风的幸存者,也控制单个关节的能力(23]。Zackowski et al。23)描述了肘部扩展困难作为一个“联合个性化赤字”的一部分,andhypothesized这个赤字与异常达到性能比其他潜在的预测等受损的感觉。从目前的研究结果平行这个finding-elbow扩展有密切关系的功能结果变量,包括组件。

我们发现前躯干位移和肩膀弯曲没有功能结果的预测措施。这是一个有趣的发现,因为预期的运动特性之间的关系。例如,减少弯头扩展可以补偿增加肩弯曲或前躯干屈曲。然而,从目前的研究结果表明,没有强大的箱子使用的数量之间的关系和功能性能(见表3)。这一发现进一步支持这一概念,主干可能不是一个必须的卒中后运动模式,因为没有与这些功能的结果。这些结果与其它不同报告hemiparetic范围。例如,Michaelsen et al。1)发现,肘部延伸预测大约80%的方差在躯干运动向前与hemiparetic臂达成任务。此外,毕比和朗(24)发现,只有积极主动的肩膀,中指在卒中后1个月显著解释方差对上肢功能在卒中后3个月。虽然我们比这些报告显然发现了一个不同的发现,方法论的差异可以解释这些研究之间的非平行的发现和现在的一个。目前的研究潜力预测的数量限制为3个为每个预测维持足够的样本大小。我们也将基于动态预测变量达到范式而不是孤立运动在每一个关节,以前的工作已经完成。可以说是一个动态的模型近似的功能使用hemiparetic手臂比一个只考虑孤立动作在一个特定的关节。换句话说,贡献肩膀弯曲和树干位移明显小于肘部延伸在达到一个动态模型应用在我们的研究中。此外,不同的学科的特点与其他研究相比,本研究可能会限制这些解释的功能状态可能不同。

困难扩展的结果清楚地记录肘是一个中风,这直觉如何影响功能的性能结果用于中风康复干预措施。WMFT和FMare功能结果的措施需要一定量的手肘扩展组件的每个评估期间。这可能是原因之一,我们发现手肘显著扩展这两种结果的预测性能。一些任务在调频需要隔离的肩膀运动(弯曲和绑架),并且能够达到和维持肘关节扩展在这运动是得分的关键部分。其他任务需要的能力维持正确的手肘位置,同时隔离在手腕动作。强调控制肘关节的调频可以解释为什么使用肘部扩展的能力显著预测水平的障碍。许多任务WMFT需要某种程度的手肘向前扩展期间达到。例如,受试者被要求达到从他们圈在所有比较精细的任务表。另一个任务还需要向横向滑动hemiparetic手肘部延伸目标线。有趣的发现是,肘部延伸解释大约同等程度的变化在调频和WMFT分数,但这两种结果需要控制肘关节截然不同。 The FM requires the elbow joint to be stabilized in extension, whereas the WMFT requires more active elbow flexion and extension during functional tasks. This suggests that the ability to control the elbow joint is critical for evaluation of motor capacity as well as motor task performance.

本研究并非没有限制。首先,许多潜在的预测因素进入回归模型的限制样本大小(即。每个预测,10 - 20)。出于这个原因,只有树干、肩膀和手肘运动预测因素进入回归模型。存在潜在的附加自由度多解释因变量方差。例如,手腕扩展的用量可能会影响性能。第二,数据只有收集在基线和不允许随着时间的预测。这是一个未来的研究领域,应该扩大为了进一步阐明(即达到战略的变化如何影响性能。补偿运动导致长期后果吗?)。最后,主题代表只有一个子集的中风人群有一些自愿返回控制和运动机能的影响中风肢体根据汽车入选标准。这些运动特征将在大约20%的中风人群常见的(25]。一个更大的样本容量会增加外部效度通过允许更多的由本研究归纳,就是人口出现不同程度的运动障碍。

5。结论

总之,这项研究的结果表明,运动策略必须更精确地检查和相关功能的性能和容量。这样做可能协助康复科学家和临床医生描述运动康复运动的补偿模式,很可能会影响治疗干预措施的开发和管理。此外,除了CIT的重视越来越多的hemiparetic手臂使用,这些数据表明,采用运动参与者策略是以功能性能和康复还发现了另一个代理的变化过程。

确认

作者要感谢Kari Greteman与数据收集她的援助。本研究部分由美国国立卫生研究院的支持(1 r01 HD045751-01A1和1 r21hd053718-01a1)。

引用

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