Een gestandaardiseerde methode voor de meting van elbow kinesthesie
Summary
Hier presenteren we een gestandaardiseerde methode voor het meten van elleboog passieve kinesthesie met behulp van de drempel voor de detectie van passieve beweging (TDPM) die geschikt is voor een onderzoeksomgeving.
Abstract
Proprioceptie is een belangrijk onderdeel van gecontroleerde beweging. De drempel voor detectie van passieve beweging (TDPM) is een veelgebruikte methode voor het kwantificeren van de proprioceptieve submodaliteit van kinesthesie in onderzoeksomgevingen. Het TDPM-paradigma blijkt geldig en betrouwbaar te zijn; de apparatuur en methoden die voor TDPM worden gebruikt, verschillen echter per studie. In het bijzonder worden de onderzoekslaboratoriumapparatuur voor het produceren van passieve beweging van een extremiteit vaak op maat ontworpen door individuele laboratoria of ontoegankelijk vanwege hoge kosten. Er is behoefte aan een gestandaardiseerde, geldige en betrouwbare methode voor het meten van TDPM met behulp van direct beschikbare apparatuur. Het doel van dit protocol is om een gestandaardiseerde methode voor de meting van TDPM op de elleboog die zuinig is, gemakkelijk te beheren, en dat kwantitatieve resultaten produceert voor meetdoeleinden in onderzoek-gebaseerde instellingen. Deze methode werd getest op 20 gezonde volwassenen zonder neurologische stoornis, en acht volwassenen met een chronische beroerte. De verkregen resultaten suggereren deze methode is een betrouwbare manier om elleboog TDPM kwantificeren bij gezonde volwassenen, en biedt initiële ondersteuning voor de geldigheid. Onderzoekers op zoek naar een evenwicht tussen apparatuur betaalbaarheid en meetprecisie zijn het meest waarschijnlijk om dit protocol van voordeel te vinden.
Introduction
Proprioceptieve informatie is een belangrijke bijdrage aan de controle van de menselijke beweging. Proprioceptieve tekorten begeleiden een breed scala van neurologische aandoeningen, zoals beroerte1,2,3,4,5,6, de ziekte van Parkinson7, en zintuiglijke neuropathieën8. Orthopedische verwondingen zoals ligament en spierscheuren is ook aangetoond dat proprioceptieve functie te verminderen9. De constructie van proprioceptie wordt vaak getest in klinische uitkomstmaatregelen via detectie van door de aanbieder aangebrachte kleine wijzigingen in vinger – of teenpositie10,11,12,13,14. Dergelijke maatregelen leveren relatief grove metingen op: “afwezig”, “verminderd”, “normaal”12. Hoewel voldoende voor de detectie van grove proprioceptieve stoornissen , zijn laboratoriummechanische testmethoden nodig om subtiele proprioceptieve stoornissen14,15,,16nauwkeurig te meten .
Onderzoekers en clinici verdelen proprioceptie vaak in submodaliteiten voor meting. De meest onderzochte submodaliteiten van proprioceptie zijn gezamenlijke positie zin (JPS) en kinesthesie, meestal gedefinieerd als het gevoel van beweging3,16,17. Gezamenlijke positie zin wordt vaak getest via actieve matching taken, waar individuen repliceren een referentie gezamenlijke hoek18,19. Kinesthesie wordt vaak gemeten met behulp van de drempel tot detectie van passieve beweging (TDPM), waarbij de ledemaat van een deelnemer passief langzaam wordt bewogen, waarbij de deelnemer het punt aangeeft waarop beweging voor het eerst wordt gedetecteerd16,17,19. Meting van TDPM vereist doorgaans het gebruik van gespecialiseerde apparatuur om de langzame passieve beweging te bieden en het detectiepunt aan te duiden17.
Op verschillende gewrichten zijn geldige en betrouwbare resultaten gevonden met tdpm-methoden9,16,19,20,21,22. Er is echter een aanzienlijke variatie in TDPM-apparatuur en -methoden , waardoor een uitdaging ontstaat voor de vergelijking van de bevindingen in studies16,17. Laboratoria ontwikkelen vaak hun eigen ledematen beweging en meetapparatuur, of gebruik maken van dure commerciële apparaten en software16. Passieve bewegingssnelheden variëren ook; van invloed is op de bewegingssnelheid op detectiedrempels7,16,23. Er is een gestandaardiseerde, gemakkelijk reproduceerbare methode nodig die TDPM kan kwantificeren over een reeks bijzondere waardeverminderingsniveaus. Omdat de anatomie en fysiologie van elk gewricht verschilt, moeten protocollen gezamenlijk specifiek19zijn. Het hier geschetste protocol is specifiek voor het ellebooggewricht. De methoden van dit protocol kunnen echter nuttig zijn om protocollen voor andere gewrichten vast te stellen.
Om de generaliability voor sensorimotorische onderzoekslaboratoria te vergroten, zou het voorkeursapparaat voor het verstrekken van de passieve beweging voor elleboog-TDPM-tests commercieel beschikbaar zijn tegen een betaalbare prijs. Daartoe werd gekozen voor een elleboog continue passieve beweging (CPM) machine (beschikbare snelheidsbereik 0,23°/s – 2,83°/s) om de gemotoriseerde, consistente beweging te produceren. CPM machines worden vaak gevonden in revalidatie ziekenhuizen en medische aanbod winkels en kan worden gehuurd of geleend om onderzoekskosten te verlagen. Aanvullende apparatuurvereisten zijn onder andere items die vaak worden aangetroffen in sensorimotorische laboratoria (d.w.z. elektrogoniometer- en elektromyografie (EMG)-sensoren) en bouwmarkten (bijvoorbeeld PVC-pijp, snaar en tape).
Twee verschillende groepen werden getest om de meeteigenschappen van dit TDPM-protocol te onderzoeken: gezonde volwassenen en volwassenen met een chronische beroerte. Voor de volwassenen met een chronische beroerte werd de ipsilesional (d.w.z., minder aangetaste) arm getest. Kinesthetische zin in de ipsilesional elleboog bij volwassenen met een chronische beroerte kan normaal lijken bij klinische testen, maar verminderd bij de evaluatie met behulp van kwantitatieve laboratoriummethoden5,15. Dit voorbeeld illustreert het belang van het ontwikkelen en gebruiken van gevoelige en nauwkeurige maatregelen van somatosensorische stoornissen en maakt dit een nuttige populatie voor testdoeleinden. Voor de validatie van dit protocol hebben we de bekende groepenmethode24gebruikt. We vergeleken TDPM met een andere kwantitatieve maatregel van kinesthesie, de Brief Kinesthesia Test (BKT). De BKT is aangetoond gevoelig te zijn voor ipsilesional bovenste ledematen bijzondere waardevermindering na beroerte25. De tablet-gebaseerde versie (tBKT) werd gebruikt in deze studie, omdat het dezelfde test als de BKT, toegediend op een tablet met meer proeven. De tBKT is aangetoond stabiel te zijn in een week test-hertest meting en gevoelig voor proprioceptive knockdown26. Het was verondersteld dat de elleboog TDPM en tBKT resultaten zou worden gecorreleerd als sensorimotorische controle van de elleboog bijdraagt aan BKT prestaties26.
Het doel van dit document is om een gestandaardiseerde methode voor het meten van elleboog TDPM die reproduceerbaar is met behulp van gemeenschappelijke apparatuur schetsen. Er worden gegevens gepresenteerd met betrekking tot betrouwbaarheid en initiële validiteitstesten van de methode, evenals de haalbaarheid van gebruik voor personen zonder bekende pathologie, en degenen die werden verondersteld een milde somatosensorische stoornis te hebben.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het gepresenteerde protocol beschrijft hoe te meten elleboog TDPM op een gestandaardiseerde manier met behulp van een gemeenschappelijke CPM machine om de passieve beweging te bieden. Over 20 gezonde deelnemers bleek de gemiddelde elleboog TDPM-meting vergelijkbaar te zijn met de gemiddelde waarde die in eerdere studies werd vastgesteld met behulp van andere TDPM-meetopstellingen7,,19,32en betrouwbare resultaten opleverden tijde…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen Dr Jon Nelson bedanken voor de technische ondersteuning van EMG en elektrogoniometer apparatuur die hier wordt gebruikt.
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).
