Artykuł metodologiczny

Pomiar dynamicznej kinematyki łopatki za pomocą klastra markerów wyrostka barkowego w celu zminimalizowania artefaktu ruchu skóry

DOI:

10.3791/51717

⸱

10 lutego 2015

 ,  , 
1Faculty of Health Sciences, University of Southampton, 2Electronics and Computer Sciences, University of Southampton

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten raport przedstawia szczegóły dotyczące sposobu na zastosowanie metody klaster znaczników akromionu do uzyskiwania kinematyki łopatki podczas korzystania z pasywnego urządzenia do przechwytywania ruchu znaczników. Jak opisano w literaturze, metoda ta zapewnia solidny, nieinwazyjny, trójwymiarowy, dynamiczny i prawidłowy pomiar kinematyki łopatki, minimalizując artefakt ruchu skóry.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pomiar dynamicznej kinematyki łopatki jest skomplikowany ze względu na ślizgowy charakter łopatki pod powierzchnią skóry. Celem pracy było jednoznaczne opisanie metody wyznaczania kinematyki łopatki metodą AMC (ang. acromion marker cluster) w przypadku zastosowania pasywnego systemu przechwytywania ruchu markerów, z uwzględnieniem źródeł błędów, które mogą mieć wpływ na trafność i wiarygodność pomiarów. Metoda AMC polega na umieszczeniu skupiska markerów nad tylnym wyrostkiem barkowym, a poprzez kalibrację anatomicznych punktów orientacyjnych względem skupiska markerów możliwe jest uzyskanie prawidłowych pomiarów kinematyki łopatki. Wiarygodność metody badano w ciągu dwóch dni w grupie 15 zdrowych osób (w wieku 19-38 lat, ośmiu mężczyzn), które wykonywały uniesienie ramienia do 120° i obniżenie w płaszczyźnie czołowej, łopatkowej i strzałkowej. Wyniki pokazały, że niezawodność między dniami była dobra dla rotacji łopatki w górę (współczynnik korelacji wielokrotnej; CMC = 0,92) i pochylenie do tyłu (CMC = 0,70), ale sprawiedliwe dla rotacji wewnętrznej (CMC = 0,53) podczas fazy unoszenia ramienia. Błąd kształtu fali był niższy dla obrotu w górę (od 2,7° do 4,4°) i pochylenia do tyłu (od 1,3° do 2,8°) w porównaniu z obrotem wewnętrznym (od 5,4° do 7,3°). Niezawodność w fazie obniżania była porównywalna z wynikami obserwowanymi w fazie podnoszenia. Jeśli przestrzegany jest protokół opisany w tym badaniu, AMC zapewnia wiarygodny pomiar rotacji w górę i pochylenia do tyłu podczas faz podnoszenia i opuszczania ruchu ramienia.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obiektywny, ilościowy pomiar kinematyki łopatki może dostarczyć oceny nieprawidłowych wzorców ruchowych związanych z dysfunkcją barku1, takich jak zmniejszona rotacja w górę i pochylenie do tyłu podczas unoszenia ramienia obserwowane w uderzeniu barku2-8. Pomiar kinematyki łopatki jest jednak trudny ze względu na głębokie położenie kości i jej ślizganie się pod powierzchnią skóry1. Typowe kinematyczne techniki pomiarowe polegające na umieszczaniu znaczników odblaskowych na anatomicznych punktach orientacyjnych nie śledzą odpowiednio łopatki, gdy przesuwa się ona pod powierzchnią skóry9. W literaturze przedmiotu przyjęto różne metody przezwyciężenia tych trudności, w tym; obrazowanie (rezonans rentgenowski lub magnetyczny)10-14, goniometry15,16, szpilki kostne17-22, badanie palpacyjne manualne23,24, metoda wyrostka barkowego3,5,19,25. Każda metoda ma jednak swoje ograniczenia, do których należą: narażenie na promieniowanie, błędy projekcji w przypadku analizy obrazu dwuwymiarowego, wymagają wielokrotnej subiektywnej interpretacji położenia łopatki, mają charakter statyczny lub są wysoce inwazyjne (np. szpilki kostne).

Rozwiązaniem na pokonanie niektórych z tych trudności jest zastosowanie metody akromionu, gdzie czujnik elektromagnetyczny jest przymocowany do płaskiej części wyrostka barkowego25, płaskiej części kości, która rozciąga się do przodu w najbardziej bocznej części łopatki prowadzącej od kręgosłupa łopatki. Główną ideą stosowania metody wyrostka barkowego jest zmniejszenie artefaktu ruchu skóry, ponieważ wykazano, że wyrostek barkowy ma najmniejszą ilość artefaktów ruchu skóry w porównaniu z innymi miejscami na łopatce26. Metoda akromionu jest nieinwazyjna i zapewnia dynamiczny trójwymiarowy pomiar kinematyki łopatki. Badania walidacyjne wykazały, że metoda akromionu jest ważna do 120° w fazie unoszenia ramienia przy użyciu czujników elektromagnetycznych17,27. W przypadku korzystania z urządzeń do przechwytywania ruchu opartych na znacznikach wymagana jest seria znaczników ułożonych w klaster, klaster znaczników akromii (AMC), i wykazano, że jest ona prawidłowa podczas korzystania z systemu przechwytywania ruchu z aktywnym znacznikiem28 oraz podczas korzystania z systemu przechwytywania ruchu z pasywnym znacznikiem podczas podnoszenia i opuszczania ramienia29.

Użycie AMC z pasywnym urządzeniem do przechwytywania ruchu markera do pomiaru kinematyki łopatki zostało wykorzystane do oceny zmian w kinematyce łopatki po interwencji mającej na celu rozwiązanie problemu uderzenia barku30. Prawidłowe zastosowanie tej metody zależy jednak od zdolności do dokładnego zastosowania grupy markerów, które, jak wykazano, mają wpływ nawyniki31, kalibracji anatomicznych punktów orientacyjnych32 i zapewnienia, że ruchy ramienia mieszczą się w prawidłowym zakresie ruchu (tj. poniżej 120° uniesienia ramienia)29. Zasugerowano również, że ponowne zastosowanie klastra markerów, przy użyciu aktywnego systemu przechwytywania ruchu opartego na markerach, okazało się źródłem zwiększonego błędu dla tylnego pochylenia łopatki28. Dlatego ważne jest, aby ustalić wiarygodność międzydzienną metody wyrostka barkowego, aby upewnić się, że zapewnia ona stabilny pomiar kinematyki łopatki. Zapewnienie, że pomiary są wiarygodne, umożliwi zmierzenie i zbadanie zmian w kinematyce łopatki, spowodowanych na przykład interwencją. Metody stosowane do pomiaru kinematyki łopatki zostały opisane w innym miejscu29,33; Celem niniejszego badania było dostarczenie przewodnika krok po kroku i narzędzia referencyjnego do zastosowania tych metod przy użyciu systemu przechwytywania ruchu z pasywnym markerem, z uwzględnieniem potencjalnych źródeł błędów, a także zbadanie wiarygodności metody pomiaru.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

UWAGA: Udział uczestników z grona ludzi został zatwierdzony przez Komisję Etyki Wydziału Nauk o Zdrowiu na Uniwersytecie w Southampton. Wszyscy uczestnicy podpisali formularze zgody przed rozpoczęciem zbierania danych. W przypadku danych przedstawionych w niniejszym badaniu kinematyka była rejestrowana przy użyciu pasywnego systemu przechwytywania ruchu markerami, składającego się z 12 kamer; sześciu kamer 4-megapikselowych i sześciu kamer 16-megapikselowych pracujących z częstotliwością próbkowania 120 Hz.

1. Przygotowanie uczestnika

  1. Poproś badanych o zdjęcie odzieży z górnej części ciała lub o założenie biustonosza sportowego, kamizelki lub topu bez ramiączek. Ważne jest, aby odzież nie utrudniała ruchu markerów ani nie zasłaniała ich przed kamerami.
  2. Przygotuj klastr markerów akromialnych składający się z plastikowego elementu w kształcie litery „L” o długości 70 mm wzdłuż każdego ramienia. Do AMC przymocuj trzy markery odblaskowe: po jednym na końcu każdego ramienia oraz jeden w miejscu ich połączenia (Rycina 1).
  3. Przymocuj klastr markerów akromialnych (AMC) do tylnej części akromion, w miejscu styku akromion z grzebieniem łopatki, używając dwustronnej taśmy klejącej. Jedno ramię płytki powinno przebiegać wzdłuż grzebienia łopatki, kierując się przyśrodkowo, a drugie powinno być skierowane przednio względem płaszczyzny łopatki (Rycina 1).
  4. Przymocuj zestaw markerów klastrowych do ramienia za pomocą pasów (Rycina 2).
  5. Przymocuj markery odblaskowe do następujących punktów anatomicznych zgodnie z zaleceniami International Society of Biomechanics33 (Ryciny 1 & 2): wcięcie mostka (IJ; najgłębszy punkt wcięcia mostka), wyrostek xifoideus (PX; najbardziej kaudalny punkt mostka), C7 (wyrostek kolczysty kręgu C7), T8 (wyrostek kolczysty kręgu T8), staw mostkowo-obojczykowy (SC; najbardziej ventralny punkt stawu mostkowo-obojczykowego), wyrostek rylcowaty kości promieniowej (najbardziej kaudalny punkt wyrostka rylcowatego kości promieniowej) oraz wyrostek rylcowaty kości łokciowej (najbardziej kaudalny punkt wyrostka rylcowatego kości łokciowej).

Badanie biomechaniczne; klaster markerów akromionu na plecach; używany do analizy ruchu; rozmieszczenie markerów.
Rycina 1: Położenie klastra markerów akromionu oraz anatomicznych markerów C7 i T8. Rycina została zmodyfikowana na podstawie: Warner, M. B., Chappell, P. H. & Stokes, M. J. Measuring scapular kinematics during arm lowering using the acromion marker cluster. Hum. Mov. Sci. 31, 386-396, doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

Markery do analizy ruchu ludzkiego ciała, rozmieszczenie markerów górnej części ciała do badania kinematycznego, eksperyment z biomechaniki.
Rysunek 2: Lokalizacje markerów dla wcięcia mostkowego (IJ), wyrostka mieczykowatego (PX), stawu mostkowo-obojczykowego (SC), klastra ramienia, wyrostka rylcowatego kości łokciowej (US), wyrostka rylcowatego kości promieniowej (RS).

2. Kalibracja uczestnika

UWAGA: Położenie punktów anatomicznych łopatki musi zostać określone względem klastra markerów akromionu. Kalibracja punktów orientacyjnych jest wymagana dla każdego uczestnika.

  1. Zbuduj pręt kalibracyjny składający się z czterech markerów odblaskowych rozmieszczonych w kształcie litery „T” (Rysunek 3). Zmierz odległość od końcówki pręta kalibracyjnego do pierwszego markera pręta.
  2. Poprzez palpację zlokalizuj następujące punkty anatomiczne zgodnie z zaleceniami International Society of Biomechanics33. Umieść końcówkę pręta kalibracyjnego na danym punkcie (Rysunek 3). Nagraj trzy sekundy danych za pomocą systemu motion capture, upewniając się, że markery na pręcie, AMC oraz klaster ramienia są widoczne dla kamer.
    1. Staw akromioklawikularny (AC) — Połóż dłoń na obojczyku, a następnie przesuń ją bocznie aż do miejsca, w którym obojczyk łączy się z akromionem. Umieść końcówkę pręta w stawie między obojczykiem a akromionem.
    2. Kąt akromionu (AA) — Wykonaj palpację wzdłuż grzebienia łopatki do najbardziej bocznego punktu. Umieść końcówkę pręta na powierzchni grzbietowej akromionu w najbardziej bocznym punkcie (Rysunek 3).
    3. Przyśrodkowy koniec grzebienia łopatki (TS) — Wykonaj palpację wzdłuż grzebienia łopatki do najbardziej przyśrodkowego punktu. Umieść końcówkę pręta w miejscu, w którym grzebień łączy się z przyśrodkową krawędzią łopatki.
    4. Kąt dolny łopatki (AI) — Wykonaj palpację w kierunku dolnym wzdłuż przyśrodkowej krawędzi łopatki. Umieść końcówkę pręta w najbardziej ogonowym punkcie łopatki.
    5. Nadkłykieć przyśrodkowy (EM) — Gdy łokieć uczestnika jest zgięty pod kątem 90° i skierowany do przodu, a kciuk skierowany do góry, połóż dłoń na przyśrodkowej stronie łokcia, aby zlokalizować nadkłykieć przyśrodkowy. Umieść końcówkę pręta w najbardziej ogonowym punkcie nadkłykcia przyśrodkowego.
    6. Nadkłykcie boczne (EL) — Gdy łokieć uczestnika jest zgięty pod kątem 90° i skierowany do przodu, a kciuk skierowany do góry, połóż dłoń na bocznej stronie łokcia, aby zlokalizować nadkłykieć boczny. Umieść końcówkę pręta w najbardziej ogonowym punkcie nadkłykcia bocznego.
  3. Aby wyznaczyć środek stawu ramiennego, poproś uczestnika o wykonanie ruchu obwodowego ramieniem przy całkowicie wyprostowanym łokciu, od zera stopni uniesienia ramienia do około 40° uniesienia ramienia. Ruch ten musi być wykonywany przy jednoczesnym dążeniu do zminimalizowania protrakcji/retrakcji oraz uniesienia/obniżenia kompleksu barkowego; badacz może pomóc w razie potrzeby. Nagraj ten ruch przez około 30 s.

Analiza biomechaniczna z użyciem pręta kalibracyjnego i klastra markerów; eksperyment z badania ruchu człowieka.
Rysunek 3: Pręt kalibracyjny użyty do lokalizacji anatomicznego punktu kostnego względem klastra markerów akromionu (AMC).

3. Protokół eksperymentu

  1. Poproś uczestnika o wykonanie odwodzenia ramienia od 0° do 120° oraz ponowne opuszczenie ramienia do pozycji spoczynkowej przy boku w płaszczyźnie strzałkowej, czołowej i łopatkowej. Płaszczyzna łopatkowa znajduje się przybliżone 40° przed płaszczyzną czołową.

4. Postprocesowanie danych kinematycznych

UWAGA: Poniższe kroki szczegółowo opisują procedurę niezbędną do obliczenia kinematyki łopatki podczas prób dynamicznego ruchu. Kroki te zostały szeroko opisane i zbadane w literaturze21,33,34 , a celem poniższej sekcji jest przedstawienie syntezy oraz instrukcji krok po kroku dotyczącej wdrażania etapów modelowania wymaganych do uzyskania kinematyki łopatki. Zastosowanie tych kroków odbywa się w odpowiednim oprogramowaniu do modelowania kinematycznego. Oprogramowanie to zawiera polecenia umożliwiające tworzenie lokalnych układów współrzędnych, konwersję współrzędnych z układu globalnego na lokalny, konwersję współrzędnych z układów lokalnych na globalne oraz obliczanie rotacji kątów Eulera. Kroki te pozwolą na zdefiniowanie łopatki, kości ramiennej i klatki piersiowej jako ciał sztywnych. Następnie można określić rotację łopatki względem klatki piersiowej oraz kości ramiennej względem klatki piersiowej.

  1. Wykorzystując współrzędne markerów na AMC, zdefiniuj dowolny lokalny układ współrzędnych dla AMC (Rycina 4a). Dla każdego procesu kalibracji anatomicznych punktów orientacyjnych łopatki należy określić położenie końcówki sondy, która reprezentuje położenie punktu orientacyjnego, względem lokalnego układu współrzędnych na AMC, wykonując następujące kroki.
    UWAGA: Oprogramowanie do modelowania kinematycznego zawiera polecenia umożliwiające tworzenie lokalnych układów współrzędnych oraz konwersję współrzędnych z układu globalnego na lokalny, patrz Rycina 4 przykładowe polecenia.
    1. Użyj markerów na sondzie, aby utworzyć dla niej lokalny układ współrzędnych (Rycina 4a) używając następującego polecenia w oprogramowaniu do modelowania kinematycznego: AMC= [AMCO,AMCA-AMCO,AMCO-AMCM,xyz], gdzie AMCO, AMCA i AMCM to etykiety przypisane markerom na AMC.
    2. Korzystając z oprogramowania do modelowania kinematycznego, oblicz położenie końcówki pręta w globalnym układzie współrzędnych. W przedstawionym przykładzie odległość ta wynosi 83 mm od znacznika 1 (M1) wzdłuż osi X pręta (Rycina 4b); użyj polecenia: Wand = [M1,M1-M2,M3-M4,xyz] oraz Wandtip = M1+{83,0,0}*ATTITUDE(Wand), gdzie M1, M2, M3 i M4 to etykiety przypisane markerom na sondzie.
    3. Wyznacz położenie końcówki sondy względem lokalnego układu współrzędnych AMC ($%AA) (Rycina 4c) używając poleceń modelowania: $%AA = WandTip/AMC oraz PARAM($%AA).
    4. Powtórzyć kroki od 4.1.1 do 4.1.3 dla każdego punktu orientacyjnego anatomii łopatki.
    5. Wyznacz położenie nadkłykcia przyśrodkowego i bocznego względem klastra markerów kości ramiennej, a nie względem AMC, stosując powyższe kroki.
  2. Wykorzystaj dynamiczną próbę kalibracyjną do obliczenia położenia środka stawu ramiennego względem łopatki. Oblicz pozycję środka stawu ramiennego względem łopatki, przyjmując go jako punkt obrotu osi helikalnej między kością ramienną a łopatką. Więcej szczegółów na temat tej techniki znajduje się w pracy Veegera.35.
  3. Oblicz środek stawu łokciowego (ELJC) jako punkt środkowy między nadkłykciem bocznym (EL) a przyśrodkowym (EM) kości ramiennej; ELJC = (EM + EL) / 2.
  4. Podczas prób dynamicznych należy wykorzystać znane położenie punktów anatomicznych względem AMC, aby wyznaczyć lokalizację tych punktów w globalnym układzie współrzędnych (Rysunek 5).
    UWAGA: Oprogramowanie do modelowania zawiera polecenia umożliwiające konwersję współrzędnych z lokalnych układów współrzędnych na globalne układy współrzędnych, patrz Rysunek 5 na przykład polecenia.
    1. Nawiązać do Rysunek 5a przedstawiające położenie punktu orientacyjnego kąta akromionu względem AMC ($%AA), zgodnie z opisem w punkcie 4.1.
    2. Przelicz położenie wirtualnego markera $%AA do globalnego układu współrzędnych dla każdego punktu czasowego podczas próby dynamicznej, aby utworzyć punkt orientacyjny kąta akromionu (AA) (Rysunek 5b) przy użyciu następującego polecenia modelowania kinematycznego: AA = $%AA*AMC oraz OUTPUT(AA).
    3. Powtórz kroki 4.4.2 dla każdego punktu orientacyjnego anatomii.
  5. Zdefiniuj lokalny układ współrzędnych dla klatki piersiowej i łopatki, obliczając wektory jednostkowe między odpowiednimi markerami w celu reprezentacji każdej osi dla danego ciała sztywnego, korzystając z następującego polecenia modelowania kinematycznego: Scapula = [AA, TS-AA, AA-AI, zxy]. Thorax = [IJ, MUTHX-MLTHX, IJ-C7, yzx], gdzie MUTHX jest punktem środkowym między punktami orientacyjnymi IJ i C7, a MLTHX jest punktem środkowym między punktami orientacyjnymi PX i T8.
    UWAGA: Definicje osi oparto na zaleceniach International Society of Biomechanics (ISB)33 (Tabela 1 i Rysunek 6).
    1. Stosując podobną metodę, zdefiniuj lokalny układ współrzędnych dla kości ramiennej, korzystając z „Opcji 2” zalecanej przez ISB33.
      UWAGA: Opcja 2 wymaga utworzenia odpowiedniej płaszczyzny przez środek stawu ramiennego, środek stawu łokciowego oraz wyrostek rylcowaty kości łokciowej. t. j. wymagany jest pewien stopień zgięcia w stawie łokciowym. Jeśli uczestnik zbliża się do pełnego wyprostu łokcia, osie ramienne mogą stać się niestabilne, w związku z czym należy zastosować „Opcję 1” (Tabela 1). Patrz Wu i wsp. (2005) w celu uzyskania dalszych szczegółów.
  6. Wyznacz orientację łopatki względem klatki piersiowej dla każdego punktu czasowego podczas próby dynamicznej, stosując metodę dekompozycji kątów Eulera z sekwencją rotacji: rotacja wewnętrzna (Y), rotacja górna (X’) i pochylenie tylne (Z’’).33 korzystując z następującego polecenia modelowania kinematycznego: ScapularKin = - (Rysunek 7).
  7. Wyznacz orientację kości ramiennej względem klatki piersiowej podczas próby dynamicznej, stosując niekardanową sekwencję rotacji Y (płaszczyzna uniesienia), X’ (uniesienie) i Y’’ (rotacja osiowa).36 przy użyciu odpowiedniego oprogramowania do modelowania kinematycznego.
    UWAGA: Od producenta można pobrać makro służące do wyznaczania sekwencji rotacji niekardanowskich w oprogramowaniu do modelowania kinematycznego wykorzystanym w niniejszym artykule.

Tabela równań układu współrzędnych stawu ramiennego; analiza klatki piersiowej, obojczyka, łopatki i kości ramiennej.
MUTHX = punkt środkowy między IJ a C7. MLTHX = punkt środkowy między PX a T8. GH = środek stawu ramiennego. ELJC = środek stawu łokciowego.

Operatory matematyczne:

^ = iloczyn wektorowy dwóch wektorów

|| = wartość bezwzględna wektora

Tabela 1: Lokalny układ współrzędnych dla każdego sztywnego segmentu.

5. Redukcja i analiza danych

UWAGA: Następujące kroki redukcji i analizy danych są wykonywane w oprogramowaniu do modelowania numerycznego (takim jak MATLAB), które umożliwia manipulację macierzami danych. Dane kinematyczne są dzielone na fazy uniesienia i opuszczania ramienia, normalizowane czasowo dla każdej fazy ruchu, a następnie kinematyka łopatki jest wyrażona w odniesieniu do kąta uniesienia ramienia.

  1. Wyznaczyć fazę uniesienia i opuszczania ramienia zgodnie z opisem poniżej (Rysunek 8). Fazy te określa się na podstawie prędkości kątowej kąta uniesienia ramienia (Rysunek 8). Patrz plik funkcji ElevationLoweringPhases.m.
    1. Wyznaczyć początek uniesienia ramienia w momencie, gdy prędkość kątowa ramienia przekroczy próg stanowiący 2% maksymalnej prędkości kątowej ramienia.
    2. Wyznaczyć koniec fazy uniesienia jako punkt, w którym prędkość kątowa ramienia spadnie poniżej 2% maksymalnej prędkości kątowej ramienia lub gdy uniesienie ramienia przekroczy 120°.
    3. Wyznaczyć początek fazy opuszczania ramienia w momencie, gdy prędkość kątowa spadnie poniżej 2% minimalnej prędkości kątowej, lub w punkcie, w którym uniesienie ramienia spadnie poniżej 120°.
    4. Wyznaczyć koniec fazy opuszczania w momencie, gdy prędkość kątowa przekroczy 2% minimalnej prędkości kątowej.
  2. Znormalizować dane poprzez interpolację danych kinematycznych w każdej fazie ruchu do 101 punktów danych (Rysunek 9). Patrz plik funkcji Time_normalisation.m.
  3. Przedstawić kinematykę łopatki w relacji do uniesienia ramienia, wykreślając kąt ramienia (stopnie) względem rotacji górnej (stopnie) (Rysunek 10). Patrz plik funkcji PlotScapHumRhythm.m.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Do badania zrekrutowano piętnastu uczestników, którzy nie mieli znanej historii urazów barku, szyi lub ramienia (Tabela 2). Aby ocenić niezawodność wewnątrzoperatorową (między dniami), uczestnicy wzięli udział w dwóch sesjach gromadzenia danych, oddzielonych odstępem co najmniej 24 godzin i maksymalnie 7 dni. Podczas każdej sesji gromadzenia danych ten sam badacz przeprowadzał protokół mocowania markerów refleksyjnych, klastra markerów wyrostka barkowego oraz kalibrację punktów anatomicznych, zgodnie z p...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wybór metodologii określania kinematyki łopatki ma zasadnicze znaczenie i należy rozważyć ważność, wiarygodność i jej adekwatność dla badania naukowego. W literaturze przyjęto różne metody, ale każda z nich ma swoje ograniczenia. Klaster markerów wyrostka barkowego pokonuje szereg tych ograniczeń, takich jak błędy projekcji z obrazowania 2D lub wymagające wielokrotnej interpretacji położenia łopatki, zapewniając nieinwazyjny dynamiczny pomiar kinematyczny łopatki. Jednak metoda AMC jest nadal podatna na artefakty związan...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Żaden z autorów nie był powiązany z żadną organizacją, która mogłaby wpłynąć na wynik tej pracy.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca leży w ramach multidyscyplinarnej jednostki badawczej Southampton Musculoskeletal Research (Southampton University Hospitals Trust/University of Southampton) oraz Arthritis Research UK Centre for Sport, Exercise and Osteoarthritis. Autorzy pragną podziękować swoim źródłom finansowania; Arthritis Research UK za sfinansowanie sprzętu laboratoryjnego (nr grantu: 18512) oraz Vicon Motion System, Oxford UK za sfinansowanie stypendium doktoranckiego (M.Warner). Autorzy pragną również podziękować uczestnikom oraz Kate Scott i Lindsay Pringle za pomoc w rekrutacji uczestników.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Pasywny system przechwytywania znacznikówVicon Motion SystemsN/A
NexusVicon Motion SystemsN/AOprogramowanie do przechwytywania danych
KulturystaVicon Motion SystemsN/AOprogramowanie do modelowania
Znaczniki odblaskowe 14 mmVicon Motion SystemsVACC-V162B
Znaczniki odblaskowe 6,5 mmVicon Motion SystemsVACC-V166
Różdżka kalibracyjnaVicon Motion SystemsN/A
Plastikowa podstawaN/AN/ASkonstruowane "we własnym zakresie"
Matlab MathworksN/AOprogramowanie do modelowania numerycznego

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kibler, W. B., et al. Clinical implications of scapular dyskinesis in shoulder injury: the 2013 consensus statement from the 'scapular summit'. British Journal of Sports Medicine. 47, 877-885 (2013).
  2. Luckasiewicz, A. C., McClure, P. W., Michener, L. A., Pratt, N., Sennett, B. Comparison of 3-dimensional scapular position and orientation between subjects with and without shoulder impingement. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 29, 574-586 (1999).
  3. Ludewig, P. M., Cook, T. M. Alterations in shoulder kinematics and associated muscle activity in people with symptoms of shoulder impingement. Physical Therapy. 80, 276-291 (2000).
  4. McClure, P. W., Bialker, J., Neff, N., Williams, G., Karduna, A. R. Shoulder function and 3-dimensional kinematics in people with shoulder impingement syndrome before and after a 6-week exercise program. Physical Therapy. 84, 832-848 (2004).
  5. Lin, J. J., et al. Functional activity characteristics of individuals with shoulder dysfunctions. Journal of Electromyography and Kinesiology. 15, 576-586 (2005).
  6. Tate, A. R., McClure, P. W., Kareha, S., Irwin, D., Barbe, M. F. A clinical method for identifying scapular dykinesis, Part 2: Validity. Journal of Athletic Training. 44, 165-173 (2009).
  7. Timmons, M. K., et al. Scapular kinematics and subacromial-impingement syndrome: a meta-analysis. Journal of Sports Rehabilitation. 21, 354-370 (2012).
  8. Endo, K. Y. K., Yasui, N. Influence of age on scapulo-thoracic orientation. Clinical Biomechanics. 16, 1009-1013 (2004).
  9. Lovern, B., Stroud, L. A., Evans, R. O., Evans, S. L., Holt, C. A. Dynamic tracking of the scapula using skin-mounted markers. Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers. 223, 823-831 (2009).
  10. Inman, V. T., Sanders, J. B., Abbott, L. C. Observations on the function of the shoulder joint. Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 26, 1-30 (1944).
  11. Saha, A. K. Mechanics of elevation of the glenohumeral joint. Acta Orthopaedica Scandanavia. 44, 668(1973).
  12. Freedman, L., Munro, R. R. Abduction of the arm in the scapular plane: scapular and glenohumeral movements. A roentgenographic study. Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 48, 1503-1510 (1966).
  13. Poppen, N. K., Walker, P. S. Normal and abnormal motion of the shoulder. Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 58, 195-201 (1976).
  14. Graichen, H., et al. Magnetic resonance-based motion analysis of the shoulder during elevation). Clinical Orthopedic Related Research. 370, 154-163 (2000).
  15. Youdas, J. W., Carey, J. R., Garrett, T. R., Suman, V. J. Reliability of goniometric measurements of active arm elevation in the scapula plane obtained in a clinical setting. Arch. Phys. Med. Rehabil. 75, 1137-1144 (1994).
  16. Doody, S. G., Freedman, L., Waterland, J. C. Shoudler movement during abduction in the scapula plane. Arch. Phys. Med. Rehabil. 51, 595-604 (1970).
  17. Karduna, A. R., McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B. Dynamic measurements of three-dimensional scapular kinematics: a validation study. Journal of Biomechanical Engineering. 123, 184-191 (2001).
  18. McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B., Karduna, A. R. Direct 3-dimensional measurement of scapular kinematics during dynamic movements in vivo. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 10, 269-277 (2001).
  19. Bourne, D. A., Choo, A. M. T., Regan, W. D., MacIntyre, D. L., Oxland, T. R. Three-dimensional rotation of the scapula during functional movements: an in vivo study in healthy volunteers. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16, 150-162 (2007).
  20. Braman, J. P., Engel, S. C., LaPrade, R. F., Ludewig, P. M. In vivo assessment of scapulohumeral rhythm during unconstrained overhead reaching in asymptomatic subjects. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16, 960-967 (2009).
  21. Ludewig, P. M., Hassett, D. R., LaPrade, R. F., Camargo, J. A., Braman, J. P. Comparison of scapular local coordinate systems. Clinical Biomechanics. 25, 415-421 (2010).
  22. Ludewig, P. M., et al. Motion of the shoulder complex during multiplanar humeral elevation. The Journal of Bone and Joint Surgery. 91, 378-389 (2009).
  23. Johnson, G. R., Stuart, P. R., Mitchell, S. A method for the measurement of three-dimensional scapular movement. Clinical Biomechanics. 8, 269-274 (1993).
  24. Helm, F. C., Pronk, G. M. Three-dimensional recording and description of motions of the shoulder mechanism. Journal of Biomechanical Engineering. 117, 27-40 (1995).
  25. McQuade, K. J., Smidt, G. L. Dynamic Scapulohumeral rhythm: The effects of external resistance during elevation of the arm in the scapular plane. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 27, 9(1998).
  26. Matsui, K., Shimada, K., Andrew, P. D. Deviation of skin marker from bone target during movement of the scapula. Journal of Orthopaedic Science. 11, 180-184 (2006).
  27. Meskers, C. G. M., Jvan de Sande, M. A., de Groot, J. H. Comparison between tripod and skin-fixed recording of scapular motion. J. Biomech. 40, 941-948 (2007).
  28. Andel, C. J., van Hutten, K., Eversdijk, M., Veeger, D. J., Harlaar, J. Recording scapular motion using an acromion marker cluster. Gait and Posture. 29, 123-128 (2009).
  29. Warner, M. B., Chappell, P. H., Stokes, M. J. Measuring scapular kinematics during arm lowering using the acromion marker cluster. Hum. Mov. Sci. 31, 386-396 (2012).
  30. Worsley, P., et al. Motor control retraining exercises for shoulder impingement: effects on function, muscle activation, and biomechanics in young adults. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 22, e11-e19 (2013).
  31. Shaheen, A. F., Alexander, C. M., Bull, A. M. J. Effects of attachment position and shoulder orientation during calibration on the accuracy of the acromial tracker. J. Biomech. 44, 1410-1413 (2011).
  32. Prinold, J. A. I., Shaheen, A. F., Bull, A. M. J. Skin-fixed scapula trackers: A comparison of two dynamic methods across a range of calibration positions. J. Biomech. 44, 2004-2007 (2011).
  33. Wu, G., et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of the various joints for the reporting of human joint motion - Part II: shoulder, elbow, wrist and hand. J. Biomech. 38, 981-992 (2005).
  34. Karduna, A. R., McClure, P. W., Michener, L. A. Scapular kinematics: effects of altering the Euler angle sequence of rotations. J. Biomech. 33, 1063-1068 (2000).
  35. Veeger, H. E. J. The position of the rotation center of the glenohumeral joint. J. Biomech. 33, 1711-1715 (2000).
  36. Doorenbosch, C. A. M., Harlaar, J., Veeger, H. E. J. The globe system: an unambiguous description of shoulder positions in daily life movements. J. Rehabil. Res. Dev. 40, 147-156 (2003).
  37. Kadaba, M. P., et al. Repeatability of kinematic, kinetic, and electromyographic data in normal adult gait. Journal of Orthopaedic Research. 7, 849-860 (1989).
  38. Schwartz, M. H., Trost, J. P., Wervey, R. A. Measurement and management of errors in quantitative gait data. Gait and Posture. 20, 196-203 (2004).
  39. Jaspers, E., et al. The reliability of upper limb kinematics in children with hemiplegic cerebral palsy. Gait and Posture. 33, 568-575 (2011).
  40. Thigpen, C. A., Gross, M. T., Karas, S. G., Garrett, W. E., Yu, B. The repeatability of scapular rotations across three planes of humeral elevation. Research in Sports Medicine. 13, 181-198 (2005).
  41. Groot, J. H. The variability of shoulder motions recorded by means of palpation. Clinical Biomechanics. 12, 461-472 (1997).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

System przechwytywania ruchuuniesienie ramieniarotacja zewn trzna opatkipomiar pochylenia tylnegoanaliza rotacji wewn trznejprotok kalibracji marker worientacja klatki piersiowej i ko ci ramiennejbiomechanika rehabilitacji

Powiązane artykuły