2 lipca 2021
Podwójna fluoroskopia dokładnie rejestruje in vivo dynamiczny ruch ludzkich stawów, który można zobrazować w odniesieniu do zrekonstruowanej anatomii (np. artrokinematyki). W niniejszym artykule przedstawiono szczegółowy protokół ilościowego określania artrokinematyki stawu biodrowego podczas czynności związanych z obciążeniem w życiu codziennym, w tym integrację podwójnej fluoroskopii z tradycyjnym przechwytywaniem ruchu markera skórnego.
Protokół ten łączy pomiar kinematyki stawu biodrowego in vivo z przechwytywaniem ruchu całego ciała, aby utracić stan roli biomechaniki w zwyrodnieniu stawu biodrowego. W porównaniu z tradycyjnymi metodami śledzenia ruchu bioder, podwójna fluoroskopia ma lepszą dokładność, co pozwala na badanie subtelnego związku między kształtem bioder a wzorcami ruchu. W przypadku ćwiczeń obrotowych poproś uczestnika, aby obrócił lub przesunął stopy tak, aby miednica była skierowana do przodu na bieżni.
A biodro będące przedmiotem zainteresowania znajduje się w środku połączonego pola widzenia na fluoroskopach na końcu osi. Po zoptymalizowaniu pozycji poproś uczestnika o wykonanie obrotu podczas podwójnego obrazowania fluoroskopowego. I zapisz wszystkie klatki, w których kość udowa i miednica są widoczne w obu widokach z kamery fluoroskopowej.
Uchwycenie jak największej części osi. O ćwiczeniach chodu poinformuj uczestnika przed uruchomieniem pasa bieżni. Zwiększ prędkość bieżni do odpowiedniej prędkości chodzenia.
I pozwól uczestnikom normalnie chodzić przed zebraniem obrazów. W przypadku nachylonego chodu poproś uczestników, aby zeszli z bieżni. Odblokuj bieżnię, ustaw nachylenie na pięć stopni i ponownie uruchom bieżnię.
Zanim uczestnik wróci na bieżnię, aby wykonać ćwiczenie. W przypadku czynności przywodzenia do odwodzenia, poproś uczestnika, aby stanął w polu widzenia fluoroskopów. I podnieś interesującą Cię nogę o około 45 stopni w górę i na bok, nie poruszając tułowiem.
W przypadku dynamicznej aktywności centrum stawu biodrowego lub łuku gwiaździstego, poproś uczestnika, aby stanął w polu widzenia systemu podwójnej fluoroskopii i unił, a następnie opuścił nogę do przodu w krokach co 45 stopni do 180 stopni. Zanim położysz nogę z powrotem na ziemi, poproś uczestnika, aby objął nogę i powrócił do pozycji stojącej. W celu umieszczenia markera nałóż klej w sprayu na stronę skóry paska z tkaniny każdej z pięciu płytek znacznikowych.
I owiń je szczelnie wokół uczestnika. Sprawdź z uczestnikiem, czy paski są napięte, ale nie są niewygodne. Następnie umieść płytki znacznikowe na paskach tkaniny.
Po umyciu rąk w celu usunięcia nadmiaru kleju w sprayu i założeniu rękawiczek w celu ochrony markerów, nałóż pięć markerów używanych wyłącznie do kalibracji na obojczyk, przyśrodkowe kolana i kostkę przyśrodkową. Następnie nałóż 16 markerów do śledzenia do górnych kolców biodrowych, tylnych górnych kolców biodrowych, krętarza większego obrazowanej kości udowej, ramion, mostka, kolan bocznych, kostki bocznej i stóp. Aby zidentyfikować punkt orientacyjny układu współrzędnych, otwórz bliższą część kości udowej jako plik modelu, a następnie otwórz pasek narzędzi słupka i panel danych, aby dodać standardowe pole krzywizny pierwszej zasady.
Wybierz gładkość równą 10 i kliknij przycisk Zastosuj. Następnie wybierz powierzchnie głowy kości udowej. W panelu edycji kliknij opcję Wybierz zakres, aby uwzględnić tylko krzywiznę ujemną.
Określ środek głowy kości udowej za pomocą tego narzędzia do dopasowania kuli z narzędzia pomiarowego. Wyeksportuj tę powierzchnię głowy kości udowej jako siatkę powierzchniową w formacie k. Podobnie zastosuj pierwszą zasadę krzywizny do dystalnej kości udowej za pomocą łyżki, która ma pięć.
Kliknij ponownie opcję Wybierz zakres, aby uwzględnić tylko ściany o ujemnej krzywiźnie. Eksportuj tę powierzchnię kłykcia kości udowej w celu dopasowania cylindra, aby określić przyśrodkową oś boczną. Następnie zastosuj drugą zasadę krzywizny do dystalnej kości udowej, stosując gładkość trzech.
Podświetl grzbiety nadkłykcia i kliknij wybierz zakres. Zastosowanie górnej granicy ujemnej 0,1. Wyeksportuj te ściany, aby wygenerować płaszczyznę i użyć jej do wyizolowania powierzchni kłykcia tylnego dla pasowania cylindra.
Aby śledzić bez znaczników, wybierz klatkę w żądanym zakresie z dobrą wizualizacją kości. Ręcznie ustaw cyfrowo zrekonstruowany radiogram kości będącej przedmiotem zainteresowania na podstawie tomografii komputerowej, korzystając z sześciu stopni swobody dostępnych w oprogramowaniu. Gdy cyfrowo zrekonstruowany radiogram kości okaże się dobrze wyrównany w obu widokach, zapisz rozwiązanie, klikając przycisk ręczny w panelu rozwiązań.
Następnie w panelu rozwiązań kliknij przycisk DHS, aby zastosować krok optymalizacji wyszukiwania po przekątnej i przejrzeć wynik. Jeśli preferowany jest zoptymalizowany wynik, przejdź do następnej klatki, w przeciwnym razie wprowadź niezbędne poprawki i zapisz ponownie, klikając przycisk ręczny w panelu rozwiązań. Aby zakończyć pierwszy przebieg śledzenia, użyj przycisku zakresu LP i DHS w panelu rozwiązań.
W oknie wprowadź zestaw ramek, które mają być śledzone, oraz dwie ramki, które mają być używane jako odniesienie. Przejrzyj i dopracuj każdą klatkę próby, korzystając zarówno z rozwiązań ręcznych, jak i opartych na DHS. Użyj wykresu parametrów, aby upewnić się, że współczynnik korelacji jest wystarczająco wysoki i że orientacja kości nie ma nagłych skoków w żadnym parametrze.
Aby zobrazować ruch, otwórz powierzchnię kości udowej i miednicy w oprogramowaniu w celu wizualizacji kinematycznej. W razie potrzeby za pomocą funkcji konwertuj na siatkę przekształć powierzchnie w siatki. Wybierz obie powierzchnie i wyeksportuj je jako siatkę powierzchniową w formacie k.
Korzystając z danych wyjściowych śledzenia, wygeneruj plik tekstowy z transformacjami współrzędnych dla każdej kości i klatki. Następnie za pomocą narzędzia kinematycznego oraz wygenerowanych wcześniej plików siatkowych i tekstowych animujemy kinematykę. Używając półprzezroczystej powierzchni, sprawdź, czy animowana kinematyka wygląda rozsądnie.
Alternatywnie, korzystając z narzędzia odległości powierzchni, uruchom animowaną kinematykę i sprawdź, czy powierzchnie mają odpowiednią odległość między nimi. Pokazano tutaj kinematykę dla 100 klatek otaczających maksymalny obrót zewnętrznych i wewnętrznych osi obrotu dla reprezentatywnego uczestnika. Ten rysunek przedstawia pomiar odległości powierzchniowej między lewą miednicą hemi a kością udową.
Przy maksymalnej rotacji rotacji zewnętrznej i wewnętrznej obróć się względem modeli kostnych za pomocą podwójnej fluoroskopii. Dbałość o szczegóły jest ważna dla dokładnego śledzenia artrokinematyki. Bardzo ważne jest, aby każdy etap gromadzenia i przetwarzania danych odbywał się w sposób celowy.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejszy protokół łączy pomiary kinematyki stawu biodrowego in vivo z analizą ruchu całego ciała w celu zbadania biomechaniki w przebiegu degeneracji stawu biodrowego. Podwójna fluoroskopia zwiększa dokładność śledzenia ruchu w stawie biodrowym, ujawniając subtelne zależności między kształtem stawu a wzorcami ruchu.
Dokładna kwantyfikacja kinematyki stawów in vivo jest niezbędna do minimalizacji ryzyka podczas walidacji celów w odkrywaniu leków na układ mięśniowo-szkieletowy. Podwójna fluoroskopia umożliwia precyzyjny pomiar artrokinematyki stawu biodrowego podczas dynamicznych czynności obciążeniowych, co wspiera mechanistyczne zrozumienie zależności między strukturą a funkcją. Możliwość ta zwiększa pewność prognostyczną w modelach przedklinicznych poprzez redukcję niejednoznaczności biomechanicznej w badaniach nad oddziaływaniem z celem terapeutycznym.
Metoda ta łączy biologię odkrywczą z walidacją przedkliniczną, dostarczając precyzyjnego biomechanicznie fenotypowania, które stanowi podstawę do wyboru celu terapeutycznego oraz decyzji dotyczących optymalizacji wiodącego związku.