Name: Disciplinaires musculo-squelettique modèle pour étudier les déformation osseuse pendant le mouvement dynamique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Découvrez une modélisation musculo-squelettique spécifique au sujet pour analyser la déformation osseuse lors de mouvements dynamiques. Cette méthode non invasive combine scan CT et analyse par éléments finis.

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Département de l’armée #W81XWH-08-1-0587, #W81XWH-15-1-0006 ; Concession de Ball State University 2010 ASPiRE.

<ol><li>Brukner, P., Bennell, K., Matheson, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrukner%2C+P+%22Stress+fracture%22">Stress fracture</a>. , Blackwell Science. Victoria, Australia. (1999).</li>
<li>Zadpoor, A., Nikooyan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+lower-extremity+stress+fractures+and+the+ground+reaction+force%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Biomech%22%5BJournal%5D)">The relationship between lower-extremity stress fractures and the ground reaction force: A systematic review.</a> Clin Biomech. 26, 23-28 (2011).</li>
<li>Matheson, G. O., Clement, D. B., McKenzie, D. C., Taunton, J. E., Lioyd-Smith, D. R., Maclntyre, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+fractures+in+athletes.+A+study+of+320+cases%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Stress fractures in athletes. A study of 320 cases.</a> Am J Sports Med. 15, 46-58 (1987).</li>
<li>Bennell, K., Grimston, S. Risk factors for developing stress fractures. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBennell%2C+K+%22Musculoskeletal+fatigue+and+stress+fractures%22">Musculoskeletal fatigue and stress fractures</a>. Burr, D., Milgrom, C. , CRC Press. New York. 15-33 (2001).</li>
<li>Milgrom, C., Giladi, M., Stein, M., Kashtan, H., Margulies, J. Y., Chisin, R., Stenberg, R., Aharonson, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+fractures+in+military+recruits.+A+prospective+study+showing+an+unusually+high+incidence%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Joint+Surg+Br%22%5BJournal%5D)">Stress fractures in military recruits. A prospective study showing an unusually high incidence.</a> J Bone Joint Surg Br. 67, 732-735 (1985).</li>
<li>Almeida, S. A., Williams, K. M., Shaffer, R. A., Brodine, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiological+patterns+of+musculoskeletal+injuries+and+physical+training%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Epidemiological patterns of musculoskeletal injuries and physical training.</a> Med Sci Sports Exerc. 31, 1176-1182 (1999).</li>
<li>Jones, B. H., Knapik, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+training+and+exercise-related+injuries%2C+surveillance%2C+research+and+injury+prevention+in+military+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Physical training and exercise-related injuries, surveillance, research and injury prevention in military populations.</a> Sports Med. 27, 111-125 (1999).</li>
<li>Jones, B. H., Thacker, S., Gilchrist, J., Kimsey, C. D., Sosin, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevention+of+lower+extremity+stress+fractures+in+athletes+and+soldiers%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Epidemiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Prevention of lower extremity stress fractures in athletes and soldiers: a systematic review.</a> Epidemiol Rev. 24, 228-247 (2002).</li>
<li>Voloshin, A., Wosk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vivo+study+of+low+back+pain+and+shock+absorption+in+the+human+locomotor+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">An in vivo study of low back pain and shock absorption in the human locomotor system.</a> J Biomech. 15, 21-27 (1982).</li>
<li>Burr, D. B., Milgrom, C., Fyhrie, D., Forwood, M., Nyska, M., Finestone, A., Hoshaw, S., Saiag, E., Simkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+human+tibial+strains+during+vigorous+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of human tibial strains during vigorous activity.</a> Bone. 18, 405-410 (1996).</li>
<li>Ekenman, I., Halvorsen, K., Westblad, P., Fellander-Tsai, L., Rolf, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+reliability+and+validity+of+an+instrumented+staple+system+for+in+vivo+measurement+of+local+bone+deformation.+An+in+vitro+study%5BTitle%5D)+AND+%22Scand+J+Med+Sci+Sports%22%5BJournal%5D)">The reliability and validity of an instrumented staple system for in vivo measurement of local bone deformation. An in vitro study.</a> Scand J Med Sci Sports. 8, 172-176 (1998).</li>
<li>Lanyon, L. E., Hampson, W. G., Goodship, A. E., Shah, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+deformation+recorded+in+vivo+from+strain+gauges+attached+to+the+human+tibial+shaft%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Orthop+Scand%22%5BJournal%5D)">Bone deformation recorded in vivo from strain gauges attached to the human tibial shaft.</a> Acta Orthop Scand. 46, 256-268 (1975).</li>
<li>Ekenman, I., Halvorsen, K., Westblad, P., Tsai, L. F., Rolf, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+bone+deformation+at+two+predominant+sites+for+stress+fractures+of+the+tibia%3A+an+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Foot+Ankle+Int%22%5BJournal%5D)">Local bone deformation at two predominant sites for stress fractures of the tibia: an in vivo study.</a> Foot Ankle Int. 19, 479-484 (1998).</li>
<li>Milgrom, C., Finestone, A., Levi, Y., Simkin, A., Ekenman, I., Mendelson, S., Millgram, M., Nyska, M., Benjuya, N., Burr, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+high+impact+exercises+produce+higher+tibial+strains+than+running%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Do high impact exercises produce higher tibial strains than running?</a> Br J Sports Med. 34, 195-199 (2000).</li>
<li>Milgrom, C., Finestone, A., Simkin, A., Ekenman, I., Mendelson, S., Millgram, M., Nyska, M., Larsson, E., Burr, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-vivo+strain+measurements+to+evaluate+the+strengthening+potential+of+exercises+on+the+tibial+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Joint+Surg+Br%22%5BJournal%5D)">In-vivo strain measurements to evaluate the strengthening potential of exercises on the tibial bone.</a> J Bone Joint Surg Br. 82, 591-594 (2000).</li>
<li>Al Nazer, R., Rantalainen, T., Heinonen, A., Sievanen, H., Mikkola, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+multibody+simulation+approach+in+the+analysis+of+tibial+strain+during+walking%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Flexible multibody simulation approach in the analysis of tibial strain during walking.</a> J Biomech. 41, 1036-1043 (2008).</li>
<li>Al Nazer, R., Klodowski, A., Rantalainen, T., Heinonen, A., Sievanen, H., Mikkola, A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21302163">A full body musculoskeletal model based on flexible multibody simulation approach utilised in bone strain analysis during human locomotion.</a> Comput Method Biomec. 14, 573-579 (2011).</li>
<li>Johnson, M. A., Moradi, M. H., Crowe, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJohnson%2C+MA+%22PID+control%3A+new+identification+and+design+methods%22">PID control: new identification and design methods</a>. , Springer. New York. 543(2005).</li>
<li>Craig, R. R., Bampton, M. C. C. <a target="_blank" href="https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/3.4741">Coupling of substructures for dynamics analysis.</a> American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal. 6, 1313-1319 (1968).</li>
<li>Wasfy, T. M., Noor, A. K. <a target="_blank" href="http://appliedmechanicsreviews.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1397819">Computational strategies for flexible multibody systems.</a> Appl Mech Rev. 56, 553-613 (2003).</li>
<li>Kadaba, M. P., Ramakrishnan, H. k, Wootten, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+lower+extremity+kinematics+during+level+walking%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Measurement of lower extremity kinematics during level walking.</a> J Orthop Res. 8, 383-392 (1990).</li>
<li>Schwartz, M. H., Rozumalski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+estimating+joint+parameters+from+motion+data%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">A new method for estimating joint parameters from motion data.</a> J Biomech. 38, 107-116 (2005).</li>
<li>Devita, P., Skelly, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+landing+stiffness+on+joint+kenetics+and+energetic+in+the+lower+extremity%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Effect of landing stiffness on joint kenetics and energetic in the lower extremity.</a> Med Sci Sports Exerc. 24, 108-115 (1992).</li>
<li>Dong, X. N., Guo, X. E. <a target="_blank" href="http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.467.4983&rep=rep1&type=pdf">The dependence of transversely isotropic elasticity of human femoral cortical bone on porosity.</a> J Biomech. 37, 1281-1287 (2004).</li>
<li>Schileo, E., Taddei, F., Malandrino, A., Cristofolini, L., Viceconti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subject-specific+finite+element+models+can+accurately+predict+strain+levels+in+long+bones%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Subject-specific finite element models can accurately predict strain levels in long bones.</a> J Biomech. 40, 2982-2989 (2007).</li>
<li>Pattin, C. A., Caler, W. E., Carter, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+mechanical+property+degradation+during+fatigue+loading+of+cortical+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Cyclic mechanical property degradation during fatigue loading of cortical bone.</a> J Biomech. 29, 69-79 (1996).</li>
<li>Lifemodeler, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLifemodeler%2C+I+%22Lifemod+Manual%22">Lifemod Manual</a>. , Lifemodeler Inc. San Clemente, CA. (2010).</li>
</ol>

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrentes.

Le but de cette étude était de développer une méthode non invasive pour déterminer la déformation du tibia lors des activités à impact élevé. Quantifier la déformation du tibia en raison de la charge d’impact conduira à une meilleure compréhension du tibia fracture de stress. Dans cette étude, a développé un modèle de l’appareil locomoteur disciplinaires et simulations sur ordinateur ont été exécutées à reproduire les mouvements de baisse-atterrissage effectués dans un laboratoire. A examiné l’effet de la hauteur de chut...

Osseuse traumatismes liés au stress, tels que les fractures de stress, sont des blessures de surutilisation sévère nécessitant de longues périodes de récupération et d’encourir des coûts médicaux importants1,2. Fractures de stress sont communs aussi bien dans les populations sportives et militaires. Parmi tous les sports liés à des blessures, fractures de stress représentent 10 % du total3. En particulier, les athlètes de piste face à un taux plus élevé de blessures à 20 %4. Soldats d’expérience également un taux élevé de fractures de stress. Par exemple, un taux de 6 % des blessures a été signalé pour l' US Army1 et un taux de 31 % des blessures dans l' armée israélienne5. Parmi toutes les fractures de fatigue signalées, tibia fracture de stress est le plus commun du7,6,8.
Sport et formations physiques avec un risque accru de fracture de fatigue tibia sont normalement associées aux impacts au sol élevée (p. ex., saut, l’atterrissage et coupe). Au cours de la locomotion, une force de l’impact au sol est appliquée sur le corps quand le pied entre en contact avec le sol. Cette force d’impact est dissipée par le système musculo-squelettique et des chaussures. Le système squelettique est une série de leviers permettant aux muscles d’appliquer des forces pour absorber l' impact de sol9. Lorsque les muscles de la jambe ne peut pas réduire suffisamment l’impact avec le sol, les os du bas du corps doivent absorber la force résiduelle. La structure osseuse subiront déformation au cours de ce processus. L’absorption répétitive de la force de l’impact résiduel peut entraîner microdamages dans l’OS, qui s’accumulent et deviennent des fractures de stress. À ce jour, l’information relative aux os, réaction aux forces d’impact au sol externe est limitée. Il est important d’étudier comment l’os du tibia répond à la charge mécanique introduite par les forces d’impact élevées lors des requêtes dynamiques. Examinant la déformation osseuse tibia lors des activités à impact élevé pourrait conduire à une meilleure compréhension du mécanisme de la fracture de fatigue tibia.
Les techniques classiques utilisées pour mesurer la déformation osseuse in vivo dépendent instrumenté jauges10,11,12,13,14,15. Procédures chirurgicales sont nécessaires pour implanter des jauges de contrainte sur la surface osseuse. En raison de la nature invasive, études in vivo sont limitées par un petit échantillon de volontaires. En outre, la jauge de contrainte ne peut surveiller une petite région de la surface osseuse. Récemment, une méthode non invasive utilisant une simulation sur ordinateur pour analyser la déformation osseuse a été introduite16,17. Cette méthodologie permet la possibilité de combiner la modélisation musculo-squelettique et simulations informatiques afin d’étudier la déformation osseuse au cours du mouvement humain.
Un modèle de l’appareil locomoteur est représenté par un squelette et des muscles squelettiques. Le squelette est constitué de segments osseux, qui sont des corps rigides ou indéformable. Les muscles squelettiques sont modélisés comme des contrôleurs à l’aide de l’algorithme de progressive-intégral-dérivé (PID). La régulation PID de trois trimestres utilise des erreurs dans l’estimation pour améliorer la précision de sortie18. Essentiellement, les régulateurs PID représentant les muscles essaient de reproduire les mouvements du corps en développant les forces nécessaires pour produire des changements de longueur des muscles au fil du temps. Le contrôleur PID utilise l’erreur dans la courbe de longueur/temps pour modifier la force pour reproduire le mouvement. Ce processus de simulation crée une solution réalisable pour coordonner tous les muscles à travailler ensemble pour déplacer le squelette et produire le mouvement du corps.
Un ou plusieurs segments dans le squelette du modèle de l’appareil locomoteur peuvent être modélisés comme des organes flexibles pour permettre la mesure de la déformation. Par exemple, l’os du tibia peut être décomposé en un nombre fini d’éléments, qui se compose de milliers de nœuds elements et. L’effet d’une charge mécanique du tibia flexible peut être examiné par le biais de l’analyse par éléments finis (FE). L’analyse de FE calcule la réponse de chargement d’éléments individuels au fil du temps. Comme le nombre de nœuds elements et augmentation des os, le temps de calcul de l’analyse de FE augmentera de manière significative.
Afin de réduire les coûts informatiques avec une évaluation précise de la déformation des organes flexibles, analyse modale de FE a été développé et utilisé dans l’industrie automobile et l’aéronautique19,20. Au lieu d’analyser les réponses des éléments individuels de FE à charge mécanique dans le domaine temporel, cette procédure évalue les réponses mécaniques d’un objet basés sur différentes fréquences de vibration dans le domaine fréquentiel. Cette méthode entraîne une réduction significative des temps de calcul tout en fournissant une mesure précise de déformation20. Bien que l’analyse modale de FE a été largement utilisé pour étudier la fatigue mécanique dans les secteurs automobiles et aérospatiales, l’application de cette méthode a été très limitée dans la science du mouvement humain. Al Nazer et coll., utilisé une analyse modale de FE pour examiner la déformation tibiale durant la marche humaine et rapporté encourageant résultats16,17. Cependant, leur méthode a été grandement affectée en utilisant uniquement des données cinématiques limitées provenant d’une expérience de conduire des simulations par ordinateur ; Il n’y a pas de réel impact forces utilisés pour aider les simulations au sol. Cette approche peut être raisonnable pour l’étude des mouvements lent faible impact comme la marche, mais il n’est pas une solution réaliste pour étudier les mouvements d’impact au sol élevée. Ainsi, afin d’examiner les réactions de la partie inférieure du corps osseux lors d’activités dynamiques à fort impact, il est essentiel de développer une approche innovante pour pallier les lacunes associées à la méthode indiquée précédemment. Plus précisément, une méthode utilisant des données cinématiques expérimentales précises et réel au sol des forces d’impact doivent être développées. Par conséquent, l’objectif de cette étude était de développer un modèle musculo-squelettique spécifiques pour effectuer des simulations de dynamiques multicorps avec analyse modale de FE pour examiner la déformation tibiale lors des activités à impact élevé. Un mouvement dynamique impact élevé représenté par goutte-débarquements de hauteurs différentes a été sélectionné pour tester la méthode.

<table><tbody><tr><td>CT Scanner</td><td>GE Medical System</td><td>N/A</td><td>Light Speed VCT. Pour la réalisation d’une tomodensitométrie du tibia.</td></tr><tr><td>Système de capture de mouvement</td><td>Vicon Inc</td><td>N/A</td><td>Vicon FX40 caméras haute vitesse. Pour effectuer la capture de mouvement 3D.</td></tr><tr><td>Plaques de force</td><td>AMTI Inc</td><td>N/A</td><td>Collecte des forces de réaction au sol 3D</td></tr><tr><td>Vicon Nexus</td><td>Vicon Inc</td><td>N/A</td><td>Logiciel de capture de mouvement. Pour le traitement des données de trajectoire des marqueurs visuels.</td></tr><tr><td>Visual 3D</td><td>C-Motion Inc</td><td>N/A</td><td>Logiciel d’analyse biomécanique. Pour le calcul de la cinématique 3D et de la cinétique des mouvements humains.</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks Inc</td><td>N/A</td><td>Logiciel de programmation informatique. Pour effectuer le filtrage des données brutes, la conversion et le traitement des données.</td></tr><tr><td>ADAMS 2012</td><td>MSC Software Inc</td><td>N/A</td><td>Programme de simulation informatique dynamique multicorps.</td></tr><tr><td>LifeMOD</td><td>Lifemodeler Inc</td><td>N/A</td><td>Un plug-in logiciel dans ADAMS. Pour la construction de modèles musculo-squelettiques du corps humain.</td></tr><tr><td>MIMICS 13</td><td>Materialise Inc</td><td>N/A</td><td>Programme de traitement d’images. Un outil de modélisation 3D pour traiter les données d’imagerie. Pour la création d’un modèle de tibia 3D à partir de tomodensitogrammes.</td></tr><tr><td>MARC 2012</td><td>MSC Software Inc</td><td>N/A</td><td>Logiciel d’analyse par éléments finis. Pour effectuer le maillage de volume, générer un modèle EF de tibia et exécuter une analyse EF modale.</td></tr><tr><td>SPSS 19</td><td>IBM Inc</td><td>N/A</td><td>Logiciel d’analyse statistique.</td></tr></tbody></table>

disciplinaires musculo-squelettique modèle pour étudier les déformation osseuse pendant le mouvement dynamique

Subject-specific Musculoskeletal Model for Studying Bone Strain During Dynamic Motion

Traumatismes liés au stress osseux sont communs dans les sports et les formations militaires. Forces d’impact répétitives vaste terrain au cours de la formation pourraient être la cause. Il est essentiel de déterminer l’effet de l’impact avec le sol haute forces sur la déformation de l’os du bas du corps afin de mieux comprendre les mécanismes des traumatismes liés au stress osseux. Mesure de la jauge de contrainte conventionnelle a été utilisé pour étudier in vivo la déformation tibia. Cette méthode est associée aux limites y compris le caractère invasif de la procédure, l’implication de quelques sujets humains et les données de déformation limitée de surfaces petit os. La présente étude vise à introduire une nouvelle approche pour étudier la déformation osseuse tibia sous conditions de charge élevée aux chocs. Un modèle musculo-squelettique spécifiques a été créé pour représenter un homme en bonne santé (19 ans, 80 kg, 1 800 mm). Un modèle de tibia flexible par éléments finis a été créé sur un balayage de la tomodensitométrie (TDM) du tibia droit du sujet. Capture de mouvement de laboratoire a permis d’obtenir des cinématique et au sol des forces de réaction de goutte-débarquements de hauteurs différentes (26, 39, 52 cm). Simulation dynamique multicorps combinée à une analyse modale du tibia flexible effectuées pour quantifier la déformation du tibia au cours de la goutte-débarquements. Données de déformation calculée tibia sont en bon accord avec des études antérieures en vivo . Il est évident que cette approche non invasive peut être appliquée afin d’étudier la déformation osseuse tibia lors des activités à impact élevé pour une grande cohorte, ce qui conduira à une meilleure compréhension du mécanisme de la blessure de fractures de fatigue tibia.

Un mâle en bonne santé du Caucase (19 ans, hauteur de 1 800 mm, masse de 80 kg) s’est porté volontaire pour l’étude. Avant la collecte de données, l’objet examiné et signé le formulaire de consentement approuvé par l’Université Institutional Review Board avant de participer à l’étude. L’expérience a été menée en vertu de la déclaration d’Helsinki. L’expérience a été réalisée selon le protocole suivant.
Afin de vérifier l’exactit...

Lors de l’atterrissage, OS de la partie inférieure du corps expérience grosses charges mécaniques et sont déforment. Il est essentiel de mesurer la déformation osseuse afin de mieux comprendre les mécanismes des traumatismes liés au stress osseux associés aux impacts. Une nouvelle approche de l’intégration disciplinaire modélisation musculo-squelettique et analyse par éléments finis sert à mesurer la déformation tibiale au cours de mouvements dynamiques.

Disciplinaires musculo-squelettique modèle pour étudier les déformation osseuse pendant le mouvement dynamique

Bone stress injuries are common in sports and military trainings. Repetitive large ground impact forces during training could be the cause. It is ...

L’objectif global de cette procédure est de créer un modèle musculo-squelettique spécifique au sujet pour l’analyse de la tension osseuse. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’ingénierie biomédicale, telles que la quantification de la déformation osseuse humaine lors d’un mouvement dynamique. Le principal avantage de cette technique est qu’une approche non invasive est mise en œuvre pour étudier la solidité osseuse lors d’activités physiques dynamiques.Marisa Loo et Kerstyn Hall, étudiantes diplômées de mon laboratoire, feront la démonstration de la procédure. Pour commencer cette procédure, effectuez une tomodensitométrie et une mesure anthropométrique sur le sujet. Après cela, placez des marqueurs réfléchissants de 14 mm sur le corps des participants, comme indiqué dans le protocole de texte.Placez des assiettes en plastique semi-rigide avec quatre grappes de marqueurs sur les cuisses et les tiges des participants. Après avoir entré les informations des sujets dans le programme de capture de mouvement, demandez-leur de se tenir immobiles au centre de la pièce calibrée, les pieds écartés de la largeur des épaules. Ensuite, demandez-leur d’é

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