本报告详细介绍了在使用被动标记式运动捕捉设备时，如何采用肩峰标记簇方法获取肩胛骨运动学数据。如文献所述，该方法可提供一种可靠、无创、三维、动态且有效的肩胛骨运动学测量手段，最大限度地减少皮肤移动伪影。
本报告详细介绍了在使用被动标记式运动捕捉设备时，如何采用肩峰标记簇方法获取肩胛骨运动学数据。如文献所述，该方法可提供一种可靠、无创、三维、动态且有效的肩胛骨运动学测量手段，最大限度地减少皮肤移动伪影。
由于肩胛骨在皮肤表面下的滑动特性，动态肩胛骨运动学的测量较为复杂。本研究旨在明确描述在使用被动标记式运动捕捉系统时，通过肩峰标记簇（AMC）方法测定肩胛骨运动学的具体操作，并探讨可能影响测量有效性与可靠性的误差来源。AMC方法是在肩峰后部放置一组标记簇，通过将解剖标志点相对于标记簇进行校准，从而获得有效的肩胛骨运动学测量数据。该方法的可靠性在15名健康个体（年龄19–38岁，男性8名）中进行了跨日评估，受试者在冠状面、肩胛面和矢状面内完成手臂上举至120°及回落的动作。结果显示，在手臂上举阶段，肩胛骨上旋（多重相关系数，CMC = 0.92）和后倾（CMC = 0.70）的日间可靠性良好，而内旋的可靠性为中等（CMC = 0.53）。上旋的波形误差较低（2.7°至4.4°），后倾亦然（1.3°至2.8°），而内旋的波形误差较高（5.4°至7.3°）。在回落阶段的可靠性与上举阶段相当。若遵循本研究中所述的实验方案，AMC方法可在手臂运动的上举和回落阶段，对肩胛骨上旋和后倾提供可靠的测量结果。
对肩胛骨运动学进行客观、定量的测量，可评估与肩关节功能障碍相关的异常运动模式1，例如在肩关节撞击综合征中，上臂上举时出现的肩胛骨上旋不足和后倾减少2-8。然而，由于肩胛骨位置较深且在皮肤表面下具有滑动特性，其运动学测量较为困难1。传统的运动学测量方法是将反光标记贴在解剖标志点上，但该方法无法准确追踪肩胛骨在皮肤下的滑动过程9。为克服这些困难，文献中已采用多种方法，包括：影像学技术（X射线或磁共振成像）10-14、角度计15,16、骨针固定17-22、手动触诊23,24以及肩峰标记法3,5,19,25。然而，每种方法均存在局限性，例如：存在辐射暴露风险、二维图像分析时出现投影误差、需要反复主观判断肩胛骨位置、仅能进行静态测量，或具有高度侵入性（例如 骨针固定）。
解决其中一些困难的方法是采用肩峰法，即将电磁传感器附着在肩峰的平坦部位25，肩峰是肩胛骨最外侧部分从肩胛冈延伸出的一块向前突出的扁平骨面。使用肩峰法的基本原理在于减少皮肤运动伪影，因为研究表明，与其他肩胛骨部位相比，肩峰处的皮肤运动伪影最小26。肩峰法具有非侵入性，并可提供肩胛骨运动学的动态三维测量。验证研究显示，在使用电磁传感器时，肩峰法在上肢抬高至120°范围....
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注意：本研究中人类受试者的使用已获得南安普顿大学健康科学伦理委员会的批准。所有受试者在数据采集开始前均签署了知情同意书。本研究中呈现的数据通过被动标记式动作捕捉系统记录运动学信息，该系统由12台相机组成：6台400万像素相机和6台1600万像素相机，采样频率为120 Hz。
1. 受试者准备
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共招募了15名无肩部、颈部或手臂损伤史的受试者参与本研究（表2）。为评估评定者内部（日间）的重复性，每位受试者参加了两次数据采集，两次之间至少间隔24小时，最长不超过7天。在每次数据采集过程中，均由同一名研究人员按照上述详细步骤执行反光标记点、肩峰标记簇及解剖标志点的标定方案。采用多重相关系数（CMC）37评估动态试验所获得运动学波形的可靠性。使用波形测量误差来评估不同日期之间的误差程度（σb）38。
| 年龄（岁） | 体重（kg） | 身高（m） | 体重指数（kg/m²） |
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确定肩胛骨运动学的方法选择至关重要，应充分考虑该方法的有效性、可靠性及其对研究的适用性。文献中已采用多种方法，但每种方法均存在局限性。肩峰标记簇（acromion marker cluster）克服了其中一些局限，例如二维成像中的投影误差，或需反复主观判断肩胛骨位置的问题，从而实现了对肩胛骨的无创动态运动学测量。然而，AMC 方法仍易受皮肤移动伪影的影响，尤其是在上臂抬高角度较大时，这引发了对该方法在高抬臂位置下有效性的质疑。先前一项评估本研究所述方法有效性的研究表明，当上臂抬高超过120度时，测量误差过大，该方法不再有效29。但该研究同时证实，当上臂从高位抬高后回落至120度以下位置时，肩峰标记簇方法仍保持有效29。通过在上臂抬高的状态下进行解剖标志点的校准，有可能降低高抬臂角度下的测量误差32。然而，这会增加低抬臂角度下的误差。因此，在确定肩胛骨运动学的研究中，必须结合研究目的，审慎选择用于校准解剖标志点的最佳上臂抬高位置。
为了使任何测量技术被视为可行的工具，建立其可靠性至关重要。本文所呈现的数据表明，肩峰标记.......
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所有作者均未与任何可能影响本工作结果的组织存在关联。
本研究工作隶属于南安普顿肌肉骨骼研究组（南安普顿大学医院信托基金会/南安普顿大学）以及英国关节炎研究基金会运动、锻炼与骨关节炎研究中心。作者谨此感谢资助机构：英国关节炎研究基金会为实验室设备提供了资助（项目编号：18512），英国牛津Vicon运动系统公司为博士研究生奖学金提供了资助（M.Warner）。作者同时感谢所有受试参与者，以及Kate Scott和Lindsay Pringle在受试者招募过程中提供的帮助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 被动标记点捕捉系统 | Vicon Motion Systems | N/A | |
| Nexus | Vicon Motion Systems | N/A | 数据采集软件 |
| Bodybuilder | Vicon Motion Systems | N/A | 建模软件 |
| 14 mm 反射标记点 | Vicon Motion Systems | VACC-V162B | |
| 6.5 mm 反射标记点 | Vicon Motion Systems | VACC-V166 | |
| 校准杆 | Vicon Motion Systems | N/A | |
| 塑料底座 | N/A | N/A | 自行内部制作 |
| Matlab | Mathworks | N/A | 数值建模软件 |
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