인 비보 이중 불소시경을 이용한 동적 체중 베어링 활동 중 고관절 관절역학의 정량화

Penny R. Atkins; Niccolo M. Fiorentino; Andrew  E. Anderson

doi:10.3791/62792

방법 논문

인 비보 이중 불소시경을 이용한 동적 체중 베어링 활동 중 고관절 관절역학의 정량화

3.1K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/62792

⸱

2021년 7월 2일

Penny R. Atkins¹^,² , Niccolo M. Fiorentino¹^,³ , Andrew E. Anderson¹^,²^,⁴^,⁵

¹Department of Orthopaedics, University of Utah, ²Scientific Computing and Imaging Institute, University of Utah, ³Department of Mechanical Engineering, University of Vermont, ⁴Department of Biomedical Engineering, University of Utah, ⁵Department of Physical Therapy, University of Utah

이 논문에서

요약

이중 형광법은 인간 관절의 생체 내 동적 모션에서 정확하게 캡처하며, 이는 재구성된 해부학(예를 들어, 관절역학)에 비해 시각화될 수 있다. 본 명세서에서는, 일상 생활의 체중 베어링 활동 중에 고관절 관절학을 정량화하는 상세한 프로토콜이 제시되고, 전통적인 피부 마커 모션 캡처와 이중 형광체의 통합을 포함한다.

초록

몇몇 고관절 병리학은 비정상적인 생체 역학의 근본적인 가정을 가진 이상한 형태에 기인했습니다. 그러나, 관절 수준의 구조 기능 관계는 동적 관절 움직임을 정확하게 측정하는 데 어려움으로 인해 정량화하기가 어렵다. 광학 피부 마커 모션 캡처에 내재된 연조직 유물 오류는 신체 내의 엉덩이 관절의 깊이와 관절을 둘러싼 연조직의 큰 질량에 의해 악화된다. 따라서, 뼈 모양과 엉덩이 관절 운동사이의 복잡한 관계는 다른 관절보다 정확하게 연구하기가 더 어렵다. 본 명세서에서, 고관절의 동적 움직임을 정확하게 측정하기 위해 컴퓨터 단층 촬영(CT) 관절 촬영, 체적 이미지의 3차원(3D) 재구성, 이중 형광체 및 광학 모션 캡처를 통합하는 프로토콜이 제시된다. 이 프로토콜을 사용하여 엉덩이의 형태 기능 관계를 연구하기 위해 이중 형광법을 적용한 기술 및 임상 연구가 요약되고 데이터 수집, 처리 및 분석에 대한 구체적인 단계 및 향후 고려 사항이 설명됩니다.

서론

고관절 관절염(OA)으로 고통받는 45~64세 성인을 대상으로 수행된 총 고관절 관절성형술(THA) 시술수는 2000년과 2010년^1년사이에 두 배 이상 증가했다. 2000년부터 2014년까지 THA 절차가 증가함에 따라, 최근 연구에 따르면 향후^20년동안 전체 연간 절차 수가 세 배가 될 수 있다고 예측했습니다. THA 절차의 이러한 큰 증가는 현재 처리 비용이 미국에서만 매년 180억 달러를 초과한다는 점을 고려하면^{놀랍습니다.}

엉덩이의 발달 이형성증 (DDH) 및 femoacetabular 임파실 증후군 (FAIS), 각각 언더 또는 과도하게 제한 된 엉덩이를 기술, 엉덩이 OA^4의주요 병인으로 추정 된다. THA를 겪고 있는 개별에 있는 이 구조적인 고관절 기형의 높은 보급은 처음에 3 년 전⁵이상 기술되었습니다. 여전히, 비정상적인 엉덩이 해부학과 골관절염 사이의 관계는 잘 이해되지 않습니다. 엉덩이 OA의 발달에 있는 기형의 역할의 작동 이해를 향상하기 위한 한 가지 도전은 비정상적인 엉덩이 형태가 무증상 성인 사이에서 아....