Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

قياس من ديناميك الثوب الكينماتيكا باستخدام العنقودية الأخرم ماركر لتقليل قطعة أثرية حركة الجلد

doi: 10.3791/51717 Published: February 10, 2015

Summary

ويعرض هذا التقرير تفاصيل عن كيفية اعتماد طريقة العنقودية الأخرم علامة للحصول على الكينماتيكا كتفي عند استخدام جهاز علامة التقاط الحركة السلبي. كما وصفت في الأدب، وهذه الطريقة توفر قياس قوي، غير الغازية، ثلاثي الأبعاد، ودينامية وصالح الكينماتيكا كتفي، والتقليل من حركة الجلد قطعة أثرية.

Abstract

قياس الكينماتيكا كتفي ديناميكية معقدة نظرا لطبيعة الانزلاق من لوح الكتف تحت سطح الجلد. وكان الهدف من هذه الدراسة هو وصف واضح للطريقة العنقودية الأخرم علامة (AMC) لتحديد الكينماتيكا كتفي عند استخدام نظام التقاط علامة الحركة السلبي، مع إيلاء الاعتبار لمصادر الخطأ التي يمكن أن تؤثر على صحة وموثوقية القياسات. ينطوي على طريقة AMC وضع مجموعة من علامات على الأخرم الخلفي، ومن خلال معايرة المعالم التشريحية فيما يتعلق الكتلة علامة أنه من الممكن للحصول على قياسات صحيحة من الكينماتيكا كتفي. تم فحص موثوقية من الأسلوب بين يومين في مجموعة من 15 أشخاص أصحاء (الذين تتراوح أعمارهم بين 19-38 عاما، ثمانية ذكور)، وأدوا الذراع الارتفاع، إلى 120 درجة مئوية، وخفض في أمامي، كتفي والطائرات السهمي. وأظهرت النتائج أن موثوقية بين اليوم كانت جيدة للتناوب كتفي التصاعدي (معامل ... المزيد الصورةالارتباط iple. CMC = 0.92) والميل الخلفي (CMC = 0.70) ولكن معرض للتناوب الداخلي (CMC = 0.53) خلال المرحلة الذراع الارتفاع. كان الخطأ الموجي أقل للدوران التصاعدي (2.7 درجة الى 4.4 درجة) والميل الخلفي (1.3 درجة الى 2.8 درجة)، مقارنة مع دوران داخلي (5.4 درجة الى 7.3 درجة). وكانت الموثوقية خلال مرحلة خفض مماثلة لنتائج لوحظ خلال مرحلة الارتفاع. إذا تم الالتزام بروتوكول الواردة في هذه الدراسة، تقدم AMC قياس موثوق للدوران التصاعدي والميل الخلفي خلال الارتفاع ومراحل خفض حركة الذراع.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

موضوعي، وقياس كمي لالكينماتيكا كتفي يمكن أن توفر تقييما لأنماط حركة غير طبيعية المرتبطة الكتف اختلال وظيفي مثل انخفاض دوران التصاعدي والميل الخلفي خلال ذراع الارتفاع الملحوظ في الكتف اصطدام 2-8. قياس الكينماتيكا كتفي، ومع ذلك، من الصعب نظرا لموقف بالغ العظم وتتجسد الطبيعة تحت سطح الجلد 1. تقنيات نموذجية قياس الحركية للربط علامات عاكسة على المعالم التشريحية لا تتبع بشكل كاف لوح الكتف كما ينساب تحت سطح الجلد 9. وقد تم اعتماد أساليب مختلفة في جميع أنحاء الأدب للتغلب على هذه الصعوبات، بما في ذلك؛ التصوير (الأشعة السينية أو بالرنين المغناطيسي) 10-14، 15،16 المنقل مقياس الزوايا، ودبابيس العظام 17-22، 23،24 اليدوي الجس، وطريقة الأخرم 3،5،19،25. كل طريقة، ولكن، لها حدودها والتي تشمل: السابقposure للإشعاع، وأخطاء الإسقاط في حالة صورة ثنائية الأبعاد التحليل القائم، تتطلب تكرار تفسير شخصي لموقع لوح الكتف، هي ثابتة في الطبيعة أو هي الغازية العالية (مثل دبابيس العظام).

الحل للتغلب على بعض هذه الصعوبات هو استخدام طريقة الأخرم حيث يتم إرفاق جهاز استشعار الكهرومغناطيسي إلى الجزء المسطح من الأخرم 25، جزء مسطح من العظام التي تمتد الأمامية في الجزء الجانبي الأكثر من لوح الكتف المؤدية من العمود الفقري لل لوح الكتف. الفكرة من حيث المبدأ وراء باستخدام طريقة الأخرم هو للحد من حركة الجلد قطعة أثرية، كما ثبت الأخرم لديك أقل قدر من حركة الجلد قطعة أثرية مقارنة مع غيرها من المواقع على لوح الكتف 26. طريقة الأخرم هو غير الغازية، ويقدم قياس ثلاثي الأبعاد ديناميكية من الكينماتيكا كتفي. وقد أظهرت الدراسات المصادقة طريقة الأخرم لتكون صالحة تصل إلى 120 درجة خلال الذراع ايلالمرحلة evation عند استخدام أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية 17،27. عند استخدام أجهزة التقاط الحركة علامة على أساس سلسلة من علامات مرتبة في كتلة، كتلة الأخرم علامة (AMC)، مطلوب ولقد ثبت لتكون صالحة عند استخدام نشطة-علامة التقاط الحركة نظام 28 وبينما باستخدام-علامة سلبية نظام التقاط الحركة خلال ارتفاع ذراع وذراع خفض 29.

وقد استخدم استخدام AMC مع علامة الحركة جهاز التقاط السلبي لقياس الكينماتيكا كتفي لتقييم التغيرات في الكينماتيكا كتفي بعد تدخل لمعالجة الكتف اصطدام 30. استخدام صحيح لهذه الطريقة، ومع ذلك، يعتمد على القدرة على تطبيق دقيق لمجموعة من علامات، والموقف منها وقد تبين أن تؤثر على النتائج 31، معايرة المعالم التشريحية 32 وضمان حركات الذراع تقع ضمن نطاق صالح الحركة (أي اقل من 120 درجة الذراع الارتفاع) 29. هذاكما تم اقترح إعادة تقديم الطلب من الكتلة علامة، عند استخدام نظام التقاط الحركة النشطة علامة مقرها، وجدت لتكون مصدرا لزيادة الخطأ الميل كتفي الخلفي 28. ولذلك، المهم وضع موثوقية بين يوما من طريقة الأخرم لضمان أنه يوفر مقياسا مستقرة من الكينماتيكا كتفي. ضمان قياسات موثوقة سيمكن التغيرات في الكينماتيكا كتفي، وذلك بسبب تدخل، على سبيل المثال، إلى أن تقاس وفحصها. وقد وصفت الطرق المستخدمة لقياس الكينماتيكا كتفي أماكن أخرى 29،33. كان الهدف من هذه الدراسة إلى تقديم دليل ومرجع أداة خطوة بخطوة لتطبيق هذه الطرق باستخدام نظام التقاط الحركة السلبي، علامة، مع النظر في المصادر المحتملة للخطأ، ودراسة إمكانية الاعتماد على طريقة القياس .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ملاحظة: تمت الموافقة على استخدام البشر المشاركين من كلية العلوم جنة الأخلاقيات الصحية في جامعة ساوثهامبتون. وقعت جميع المشاركين استمارات الموافقة قبل بدء جمع البيانات. لتم تسجيل البيانات المقدمة في هذه الدراسة الكينماتيكا باستخدام نظام التقاط علامة الحركة السلبي تتألف من 12 الكاميرات. ست كاميرات 4 ميجابيكسل وست كاميرات 16 ميجابيكسل تعمل على تردد أخذ العينات من 120 هرتز.

1. إعداد مشارك

  1. طرح موضوعات لإزالة الملابس الجزء العلوي من الجسم أو إلى ارتداء حمالة صدر رياضية، سترة، أو حمالة الأعلى. من المهم أن الملابس لا تتداخل مع حركة علامات أو انسداد علامات من وجهة نظر الكاميرات.
  2. بناء كتلة الأخرم علامة تتكون من 'L' قطعة على شكل من البلاستيك 70 ملم في الطول طول كل جانب من جوانب. إرفاق ثلاث علامات العاكس للAMC، واحدة على نهاية كل نهاية كل جانب واحد حيث الإلكترونيةمنظمة العمل ضد الجوع الجانب قاء (الشكل 1).
  3. إرفاق الكتلة الأخرم علامة (AMC) على الجزء الخلفي من الأخرم حيث يلتقي الأخرم العمود الفقري كتفي، وذلك باستخدام شريط لاصق مزدوج الوجهين. أحد جوانب اللوحة يجب أن تتبع في العمود الفقري من لوح الكتف مشيرا إعلامي، والآخر يجب أن يشير الأمامي للطائرة كتفي (الشكل 1).
  4. إرفاق علامة العنقودية المقرر أن الجزء العلوي من الذراع باستخدام الأشرطة (الشكل 2).
  5. إرفاق علامات العاكس للمعالم التشريحية التالية في أوصت به الجمعية الدولية لالميكانيكا الحيوية 33 (الشكلان 1 و 2): الشق القصية (IJ، أعمق مشتركة من الشق القصية)، عملية الخنجري (PX، ومعظمهم الذيلية نقطة على القص)، C7 (عملية الشائكة للفقرة C7)، T8 (عملية الشائكة للفقرة T8)، القصي الترقوي المفصل (SC، ومعظمهم بطني نقطة على المفصل القصي الترقوي)، شعاعي الإبري (معظم البوي الذيليةNT على الإبري شعاعي)، والزندي الإبري (معظم نقطة الذيلية على الإبري الزندي).

الشكل (1)
الشكل 1: موقف الكتلة الأخرم علامة، C7 وT8 علامات تشريحية تم تعديل هذا الرقم من وارنر، MB، تشابيل، PH & ستوكس، MJ قياس الكينماتيكا كتفي خلال ذراع خفض استخدام الكتلة الأخرم علامة هوم. وسائل التحقق. الخيال العلمي 31، 386-396، دوى: HTTP: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

الشكل 2
الرقم: 2 المواقع ماركر لدرجة القصية (IJ)، عملية الخنجري (PX)، قصي ترقوي (SC)، العنقودية الذراع العليا، الإبري الزندي (US)، الإبري شعاعي (RS).

2. Participanر المعايرة

ملاحظة: تحتاج المواقع من المعالم التشريحية لوح الكتف على أن تحدد فيما يتعلق الكتلة الأخرم علامة. مطلوب المعايرة من المعالم لكل مشارك.

  1. بناء عصا المعايرة التي تتكون من أربعة علامات عاكسة توضع في تشكيل ل'T' (الشكل 3). قياس المسافة من طرف عصا المعايرة لأول علامة عصا.
  2. جس وتحديد المعالم التشريحية التالية على النحو الموصى به من قبل الجمعية الدولية لالميكانيكا الحيوية 33. وضع غيض من عصا المعايرة على المعلم (الشكل 3). القبض على ثلاث ثوان من البيانات مع نظام التقاط الحركة ضمان علامات على عصا، وAMC ومجموعة الذراع العلوية كلها مرئية للكاميرات.
    1. المفصل الأخرمي الترقوي (AC) - ضع اليد على الترقوة، ثم تتحرك أفقيا حتى النقطة التي تصل إلى الترقوة الأخرم.وضع غيض من عصا في المفصل بين الترقوة والأخرم.
    2. الأخرم زاوية (AA) - جس على طول العمود الفقري من لوح الكتف إلى النقطة الأكثر الجانبية. وضع غيض من عصا على الجانب الظهري للالأخرم في النقطة الأكثر الجانبية (الشكل 3).
    3. العمود الفقري وسطي من لوح الكتف (TS) - جس على طول العمود الفقري من لوح الكتف إلى النقطة الأكثر وسطي. وضع غيض من عصا عند النقطة التي يلتقي العمود الفقري الحدود وسطي من لوح الكتف.
    4. الزاوية السفلية من لوح الكتف (AI) - جس دون المستوى على طول الحدود وسطي من لوح الكتف. وضع غيض من عصا على النقطة الأكثر الذيلية من لوح الكتف.
    5. اللقيمة وسطي (EM) - مع الكوع المشارك في 90 درجة من انثناء مشيرا إلى الأمام، مع الإبهام بهم يشير إلى الاتجاه الصعودي، ووضع اليد على الجانب الإنسي من الكوع لتحديد موقع اللقيمة وسطي. وضع غيض من عصا على النقطة الأكثر الذيلية للاللقيمة وسطي. epicondyles الجانبية (EL) - مع الكوع المشارك في 90 درجة من الانحناء لافتا إلى الأمام، مع الإبهام بهم يشير إلى الاتجاه الصعودي، ووضع اليد على الجانب الوحشي من الكوع لتحديد موقع اللقيمة الجانبية. وضع غيض من عصا على النقطة الأكثر الذيلية للاللقيمة الجانبية.
  3. لتحديد مركز مشترك الحقاني العضدي، اطلب من المشاركين لإجراء حركة ديرورة مع ذراعهم العلوي مع الكوع مددت تماما، من درجة الصفر ذراع الارتفاع إلى ما يقرب من 40 درجة الذراع الارتفاع. ويجب أن تؤدي هذه الحركة في حين تهدف للحد من إطالة / التراجع والارتفاع / الاكتئاب من مجمع الكتف. يمكن للمحقق تقديم المساعدة إذا لزم الأمر. تسجيل هذه الحركة لحوالي 30 ثانية.

الشكل (3)
الشكل 3: معايرة عصا تستخدملتحديد موقع تشريحي معلما العظمية فيما يتعلق الكتلة الأخرم علامة (AMC).

بروتوكول 3. تجربة

  1. نسأل المشاركين لأداء الذراع الارتفاع من صفر إلى 120 درجة الذراع الارتفاع، ومن ثم خفض ذراعهم أسفل الظهر للراحة إلى جانبهم في المستوى السهمي، أمامي وكتفي. الطائرة كتفي ما يقرب من 40 درجة الأمامي إلى الطائرة الأمامية.

4. مرحلة ما بعد المعالجة الحركية من بيانات

ملاحظة: الخطوات التالية التفاصيل الإجراء اللازمة لحساب الكينماتيكا كتفي خلال المحاكمات الحركة الديناميكية. وقد وصفت هذه الخطوات واستكشاف على نطاق واسع في الأدب 21،33،34، والغرض من القسم التالي هو توفير توليفة وخطوة بخطوة دليل لتنفيذ الخطوات النمذجة المطلوبة للحصول على الكينماتيكا كتفي. ويجري تطبيق هذه الخطوات في مجال البرمجيات النمذجة الحركية ذات الصلة. من المآخذ البرمجياتأوامر الإضافية لتمكين إنشاء الأنظمة المحلية تنسيق، وتحويل الإحداثيات من العالمي إلى المحلي تنسيق نظام، وتحويل الإحداثيات من المحلية إلى العالمية تنسيق النظم وحساب يولر تناوب زاوية. هذه الخطوات سوف تسمح لوح الكتف، عظم العضد والصدر ليتم تعريفها بأنها الهيئات الجامدة. ومن ثم يمكن تحديد وقت لاحق دوران الكتف فيما يتعلق القفص الصدري، وعظم العضد فيما يتعلق الصدر.

  1. باستخدام إحداثيات علامات على AMC، تعريف تنسيق النظام المحلي التعسفي لAMC (الشكل 4A). لكل كتفي التشريحية معلما معايرة محاكمة، وتحديد موقع غيض من عصا، والذي يمثل موقع معلما التشريحية، مع احترام نظام الإحداثيات المحلية على AMC باستخدام الخطوات التالية.
    ملاحظة: نماذج البرمجيات الحركية تحتوي على أوامر لتمكين خلق المحلية تنسيق النظم وتحويل الإحداثيات من منظور عالميإلى الإحداثيات المحلية، انظر الشكل 4 لأوامر سبيل المثال.
    1. استخدام علامات على عصا لخلق نظام الإحداثيات المحلي لعصا (الشكل 4A) باستخدام الأمر التالي في برنامج النمذجة الحركية: AMC = [امكو، AMCA-امكو، AMCO-AMCM، XYZ] حيث امكو، AMCA وAMCM هي التسميات نظرا إلى علامات على AMC.
    2. باستخدام برنامج النمذجة الحركية، وحساب موقع غيض من عصا في نظام الإحداثيات العالمي. في المثال قدمت هذا هو 83 ملم من علامة 1 (M1) على طول محور X عصا (الشكل 4B)؛ استخدام الأمر: العصا = [M1، M1-M2، M3-M4، XYZ] وWandtip = M1 + {83،0،0} * ATTITUDE (العصا) حيث M1، M2، M3 و M4 هي التسميات المعطاة للعلامات على عصا.
    3. تحديد موقع غيض من عصا فيما يتعلق نظام تنسيق المحلية من AMC ($٪ AA) (الشكل 4C) باستخدام الأوامر النمذجة: $٪ AA = WandTip / AMC وPARAM ($٪ AA).
    4. كرر الخطوات من 4.1.1 إلى 4.1.3 ولكل معلم التشريحية كتفي.
    5. تحديد موقع epicondyles الإنسي والجانبية فيما يتعلق الكتلة العضد علامة، بدلا من AMC، وذلك باستخدام باستخدام الخطوات المذكورة أعلاه.
  2. استخدام المحاكمة معايرة الديناميكية لحساب موقع مركز مشترك الحقاني العضدي فيما يتعلق لوح الكتف. حساب الموقف من مركز مشترك الحقاني العضدي، فيما يتعلق لوح الكتف، حيث أن النقطة المحورية للمحور حلزونية بين العضد والكتف. لمزيد من التفاصيل حول هذه التقنية الرجوع إلى Veeger 35.
  3. حساب مركز مشترك الكوع (ELJC) كما منتصف المسافة بين الجانبي (EL) وسطي epicondyles (EM) من عظم العضد. ELJC = (EM + EL) / 2.
  4. وخلال التجارب الديناميكية، استخدم موقف معروف من المعالم التشريحية فيما يتعلق AMC لتحديد الموقع من المعالم التشريحية داخل النظام العالمي تنسيق (الشكل 5).
    الشكل رقم 5 لأوامر سبيل المثال.
    1. الرجوع إلى الشكل 5A يظهر موقع تاريخي زاوية الأخرم فيما يتعلق AMC ($٪ AA) كما هو موضح في النقطة 4.1.
    2. تحويل موقع $٪ AA علامة افتراضية للنظام العالمي لتنسيق كل نقطة زمنية خلال المحاكمة ديناميكية لخلق زاوية الأخرم (AA) معلما (الشكل 5B) باستخدام الأمر النمذجة الحركية التالية: AA = $٪ AA * AMC و OUTPUT (AA).
    3. كرر الخطوات من 4.4.2 لكل معلم التشريحية.
  5. تحديد تنسيق النظام المحلي لالصدر والكتف عن طريق حساب متجهات الوحدة بين علامات ذات الصلة لتمثيل كل محور لهيئة جامدة معين باستخدام الحركية قيادة النمذجة التالية: لوح الكتف = [AA، TS-AA، AA-AI، ZXY] . الصدر = [IJ، MUTHX-MLTHX، IJ-C7، YZس]، حيث MUTHX هو نقطة الوسط بين IJ وC7 معلما وMLTHX هو نقطة الوسط بين المعالم PX وT8.
    ملاحظة: تعريف محاور تقوم على الجمعية الدولية لالميكانيكا الحيوية "(ISB) توصيات 33 (الجدول 1) والشكل (6).
    1. باستخدام طريقة مماثلة، وتحديد نظام إحداثيات المحلي لعظم العضد باستخدام 'الخيار 2 "على النحو الموصى به من قبل ISB 33.
      ملاحظة: الخيار 2 يتطلب طائرة الكافية التي شكلتها مركز مشترك gleohumeral، الكوع مركز مشترك والإبري الزند، أي درجة من انثناء الكوع هو مطلوب. إذا النهج المشارك تمديد الكوع الكامل، قد تصبح محاور عضدي غير مستقرة، وبالتالي "الخيار 1" ينبغي أن تستخدم (الجدول 1). انظر وو وآخرون (2005) لمزيد من التفاصيل.
  6. تحديد التوجه للكتف نسبة إلى الصدر لكل نقطة زمنية خلال المحاكمة ديناميكيةباستخدام طريقة أويلر التحلل زاوية مع تسلسل دوران دوران الداخلي (Y)، والتناوب التصاعدي (X ') والميل الخلفي (Z' ') 33 باستخدام الأمر النمذجة الحركية التالية: ScapularKin = - <الصدر، لوح الكتف، YXZ> ( الشكل 7).
  7. تحديد اتجاه العضد فيما يتعلق القفص الصدري أثناء المحاكمة ديناميكية باستخدام تسلسل غير الكردان دوران Y (طائرة من الارتفاع)، X '(الارتفاع) وY' '(محوري دوران) 36 باستخدام برامج النمذجة الحركية ذات الصلة.
    ملاحظة: الماكرو هو متاح للتحميل من الشركة المصنعة لتحديد تسلسل دوران غير الكردان في داخل البرنامج النمذجة الحركية المستخدمة في هذه المخطوطة.

الجدول 1
MUTHX = منتصف بين IJ وC7. MLTHX = منتصف بين PX وT8. GH = GLenohumeral مركز مشترك. ELJC = الكوع مركز مشترك.

العمليات الحسابية:

^ = المنتج عبر اثنين من ناقلات

|| = القيمة المطلقة للناقل

الجدول 1: النظام المحلي تنسيق لكل قطاع جامدة.

5. الحد من وتحليل البيانات

يتم تنفيذ الخطوات تخفيض البيانات التالية والتحليل في مجال البرمجيات النمذجة العددية (مثل MATLAB) التي تسمح التلاعب مصفوفات البيانات: ملاحظة. وتنقسم البيانات الحركية في الارتفاع ومراحل خفض حركة عضدي، والوقت تطبيع لكل مرحلة من مراحل الحركة، ثم يتم التعبير عن الكينماتيكا كتفي نسبة إلى زاوية عضدي الارتفاع.

  1. تحديد الارتفاع ومرحلة خفض الارتفاع عضدي كما هو موضح أدناه (الشكل 8). ويتم تحديد هذه المراحل من السرعة الزاوية للزاوية الارتفاع عضدي (الشكل 8). انظر وظيفة ElevationLoweringPhases.mملف.
    1. تحديد بداية ارتفاع عضدي عندما السرعة الزاوية للعظم العضد تتجاوز عتبة 2٪ من عضدي القصوى السرعة الزاوية.
    2. تحديد نهاية المرحلة الارتفاع كما النقطة التي تقع في السرعة الزاوية عضدي أقل من 2٪ من عضدي القصوى السرعة الزاوية، أو عند ارتفاع عضدي يتجاوز 120 درجة.
    3. تحديد بدء المرحلة عضدي تخفيض عندما تنخفض السرعة الزاوية أقل من 2٪ من السرعة الزاوية الدنيا، أو النقطة التي يسقط ارتفاع عضدي اقل من 120 درجة.
    4. تحديد نهاية المرحلة خفض عندما تتجاوز السرعة الزاوية 2٪ من الحد الأدنى من السرعة الزاوية.
  2. تطبيع البيانات عن طريق التحريف البيانات الحركية في كل مرحلة من مراحل الحركة إلى 101 نقاط البيانات (الشكل 9). انظر Time_normalisation.m ملف وظيفة.
  3. التعبير عن الكينماتيكا كتفي فيما يتعلق ارتفاع عضدي من قبل المتهم بالتآمر في زاوية الذراع (درجة) مقابل ص التصاعديotation (درجة) (الشكل 10). انظر PlotScapHumRhythm.m ملف وظيفة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

تم تجنيد خمسة عشر المشاركين الذين قد لا يعرف تاريخ اصابات في الكتف والرقبة أو الذراع على الدراسة (الجدول 2). لتقييم داخل التصنيفات (بين يوم) الموثوقية، وحضر المشاركون دورتين جمع البيانات مفصولة 24 ساعة على الأقل وبحد أقصى 7 أيام. خلال كل دورة جمع البيانات، وإجراء نفس محقق بروتوكول لربط علامات عاكسة، الكتلة الأخرم علامة والمعايرة معلما التشريحية، كما هو مفصل أعلاه. تم تقييم موثوقية الموجي الحركية التي تم الحصول عليها من التجارب الديناميكية باستخدام معامل الارتباط المتعدد (CMC) 37. واستخدمت خطأ القياس الموجي لتقييم حجم الخطأ بين أيام (σ ب) 38.

عمر (سنة) الوزن (كلغ) هوآيت (م) مؤشر كتلة الجسم (كجم / متر مربع)
المجموعة (ن = 15) 24.9 ± 4.4 65.8 ± 11.7 1.7 ± 0.1 22.6 ± 2.3
19-38 48-86 1،5-1،9 18،3-36،5
الذكور (ن = 8) 25.1 ± 1.5 73.4 ± 9.9 1.8 ± 0.06 23.2 ± 2.4
23-27 62-86 1،7-1،9 19،8-26،4
الإناث (ن = 7) 24.6 ± 1.5 57 ± 6.3 1.6 ± 0.06 </ td> 21.9 ± 2.2
23-27 48-68،5 154-170 18،3-24،2

الجدول 2. التركيبة السكانية مشارك، يعني ± الانحراف المعياري (SD)، وطائفة.

للالتصنيفات داخل (بين يوم) موثوقية عالية أنتجت CMC (> 0.92) للدوران التصاعدي والميل الخلفي (> 0.69) خلال عضدي الارتفاع وخفض في جميع الطائرات من حركة الذراع. أظهر دوران الداخلي أقل القيم CMC (0،44-0،76) خلال جميع الطائرات من ارتفاع الذراع وخفض (الجدول 3). وقد انعكس هذا أيضا في خطأ القياس الموجي مع انخفاض القيم عموما الخطأ للتناوب التصاعدي (σ ب = 2.7 درجة الى 4.4 درجة) والخلفي الميل (σ ب = 1.3 درجة الى 2.8 درجة)، مما يدل على موثوقية جيدة، بالمقارنة مع دوران الداخلي ( σ ب = 3.9 درجة الى 7.3 درجة؛) (الجدول 3). ولا يبدو أن هناك أي تحيز بين أيام، مع أنماط الموجي مماثلة حصلت لدوران التصاعدي، والميل الخلفي والدوران الداخلي خلال كل من الارتفاع ومراحل خفض (الشكل 10).

الشكل (4)
الشكل 4. A) نظام الكتلة الأخرم علامة (AMC) على النحو الذي تحدده علامات الثلاثة على AMC (امكو، AMCA، AMCM). B) المحلية تنسيق نظام عصا تنسيق المحلية باستخدام أربع علامات تعلق على عصا ( M1، M2، M3، M4 و). يتم احتساب غيض من عصا في وقت لاحق كنقطة 83 ملم من علامة M1 على طول X محور عصا. C) موقع غيض من عصا، والذي يمثل موقع معلما التشريحية داخل منظومة تنسيق العالمي، يتم تحديد فيما يتعلق المحليةنظام الإحداثيات من AMC. يتم إعطاء الأوامر سبيل المثال النمذجة الحركية لكل خطوة. تم تعديل هذا الرقم من وارنر، MB، تشابيل، PH & ستوكس، MJ قياس الكينماتيكا كتفي خلال ذراع خفض استخدام الكتلة الأخرم علامة. همهمة. وسائل التحقق. الخيال العلمي 31، 386-396، دوى: HTTP: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

الرقم 5
الشكل 5. A) موقع المعلم زاوية الأخرم فيما يتعلق المحلية تنسيق نظام الأخرم علامة العنقودية. ب) تحويل زاوية الأخرم (AA) معلما من المستوى المحلي إلى تنسيق النظام العالمي (محاور السوداء).

الشكل (6)
الرقم 6. نظام تنسيق المحليةمن لوح الكتف التي يحددها مواقع الأخرم زاوية (AA)، والعمود الفقري وسطي من لوح الكتف (TS) والزاوية السفلية (AI) في أعقاب الجمعية الدولية لالميكانيكا الحيوية التوصيات. يتم توفير المثال الأوامر الحركية النمذجة. تم تعديل هذا الرقم من وارنر، MB، تشابيل، PH & ستوكس، MJ قياس الكينماتيكا كتفي خلال ذراع خفض استخدام الكتلة الأخرم علامة. همهمة. وسائل التحقق. الخيال العلمي 31، 386-396، دوى: HTTP: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

الرقم 7
الرقم 7. تناوب يولر زاوية من لوح الكتف حول كل محور، وفيما يتعلق القفص الصدري، في أعقاب سلسلة دوران دوران الداخلي (Y)، والتناوب التصاعدي (X ') والميل الخلفي (Z "). تم تعديل هذا الرقم من وارنر، MB، تشابيل، PH & ستوكس، MJ قياس الكتف الكينماتيكا ص الذراع خلال خفض استخدام الكتلة الأخرم علامة. همهمة. وسائل التحقق. الخيال العلمي 31، 386-396، دوى: HTTP: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

الرقم 8
الرقم 8. A) عضدي الارتفاع وتخفيض مع بداية ونهاية كل مرحلة الرمز بواسطة الخطوط المنقطة الخضراء. B) عضدي السرعة الزاوية تستخدم لتحديد بداية ونهاية كل مرحلة. خط متقطع أحمر العلوي يمثل العتبة المستخدمة لتحديد بداية ونهاية مرحلة الارتفاع. أدنى طبقات خط متقطع أحمر يمثل العتبة المستخدمة لتحديد بداية ونهاية مرحلة خفض. الخطوط المنقطة الخضراء تمثل النقاط التي السرعة الزاوية تجاوزت العتبات.

ig9highres.jpg "/>
الرقم 9. دوران التصاعدي كتفي خلال ذراع الارتفاع الذي تم محرف أكثر من 101 نقاط البيانات لتطبيع مع الاحترام لآخر.

الرقم 10
الشكل 10. الطول الموجي الحركية من لوح الكتف ليوم واحد (أسود) ويستمر يومين (الرمادي). تناوب كتفي خلال السهمي حركة الذراع الطائرة المعروضة هي. تناوب التصاعدي خلال الارتفاع (A) وخفض مرحلة (B)، الميل الخلفي خلال الارتفاع (C) وخفض المرحلة (D) والتناوب الداخلي خلال الارتفاع (E) وخفض مرحلة (F). الخطوط المتقطعة تمثل ± 1 الانحراف المعياري.

تناوب كتفي المستوى السهمي طائرة كتفي الطائرة الأمامية
CMC خطأ الموجي CMC خطأ الموجي CMC خطأ الموجي
تناوب الداخلي ارتفاع 0.44 ± 0.3 7.3 ° ± 1.6 0.50 ± 0.2 6.7 ° ± 0.8 0.44 ± 0.3 3.9 ° ± 1.5
0.93 ± 0.1 3.1 ° ± 1.6 0.94 ± 0.1 3.4 ° ± 1.0 0.93 ± 0.1 2.7 ° ± 1.5
الميل الخلفي 0.69 ± 0.2 2.3 ° ± 0.9 0.78 ± 0.2 1.4 ° ± 0.5 0.82 ± 0.2 1.3 ° ± 0.3
تناوب الداخلي تخفيض 0.53 ± 0.3 7.0 ° ± 1.4 0.45 ± 0.2 7.2 ° ± 1.1 0.76 ± 0.2 5.4 ° ± 2.9
تناوب التصاعدي 0.94 ± 0.0 4.4 ° ± 1.0 0.92 ± 0.1 4.3 ° ±1.1 0.94 ± 0.1 3.9 ° ± 1.7
الميل الخلفي 0.70 ± 0.2 2.5 ° ± 1.4 0.77 ± 0.2 1.8 ° ± 0.9 0.87 ± 0.1 2.8 ° ± 0.8

CMC = معامل الارتباط المتعدد.

الجدول 3. البينية التصنيفات (بين أيام) والموثوقية في الكتلة علامة الأخرم على النحو الذي يحدده معامل الارتباط المتعدد والخطأ الموجي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

اختيار منهجية تحديد الكينماتيكا كتفي أمر بالغ الأهمية، وينبغي إيلاء الاعتبار للصحة، والموثوقية ومدى ملاءمتها للدراسة بحثية. وقد اعتمدت أساليب مختلفة في جميع أنحاء الأدب ولكن كل طريقة لها حدودها. الكتلة الأخرم علامة تتغلب على عدد من هذه القيود، مثل أخطاء الإسقاط من 2D التصوير أو التي تتطلب التفسير المتكرر للموقع من لوح الكتف من خلال توفير قياس الحركية الديناميكية غير الغازية من لوح الكتف. ومع ذلك، الأسلوب AMC لا يزال عرضة للحركة الجلد قطعة أثرية، وخاصة في ارتفاع زوايا الارتفاع الذراع ويشكك في صحة طريقة في هذه المواقف الذراع أعلى. وكانت دراسة سابقة أن تقييم صلاحية طريقة المبينة في هذه الدراسة، أظهرت أنه في الذراع الارتفاع فوق 120 درجة يصبح الخطأ قياس كبير جدا وأسلوب لم يعد صالحا 29. ومع ذلك، فإن مسماركما أظهرت ذ أن عودة الذراع لموقف اقل من 120 درجة في أعقاب الذراع الذراع عالية الارتفاع لا يزال طريقة العنقودية علامة الأخرم صحيح (29). فمن الممكن للحد من الأخطاء في أعلى الذراع زوايا الارتفاع عن طريق إجراء معايرة من المعالم التشريحية مع الذراع مرتفعة 32. ومع ذلك، وهذا يزيد من الخطأ في انخفاض زوايا الارتفاع الذراع. ولذلك، فمن المهم النظر في أهداف الدراسة التي يجري تحديدها الكينماتيكا كتفي وتقرر الموقف الذراع الارتفاع الأمثل الذي لمعايرة المعالم التشريحية.

من أجل أي أسلوب قياس لاعتباره أداة قابلة للحياة من المهم إنشاء موثوقيتها. وقد أظهرت البيانات المقدمة في هذه الورقة أن الكتلة علامة الأخرم يمكن تصنيفها على أنها ممتازة لموثوقية جيدة بين أيام للتناوب التصاعدي كتفي والميل الخلفي على التوالي. وقد لوحظت هذه النتيجة عندمادراسة الموجي الحركية بأكمله خلال ارتفاع وتخفيض مراحل، مما يدل على أن الكتلة الأخرم علامة هي طريقة موثوق بها لقياس خلال مرحلتي حركة الذراع. في دراسات سابقة، كانت قد أظهرت ضعيتها الكتلة الأخرم علامة أن تؤثر سلبا على موثوقية 27،28، وخاصة موثوقية الميل الخلفي كتفي عند مقارنة المحققين مختلف. 28 نتائج من هذه الدراسة، ومع ذلك، كان إثبات أن الميل الخلفي قياس موثوق بين أيام. قد تكون مسؤولة اختلافات في منهجية بين دراسة فان اندل (2008) وهذه الدراسة التي تشمل نوع نظام التقاط الحركة (علامة نشطة مقابل. علامة سلبية)، وتصميم والتعلق موقع الكتلة الأخرم علامة للحصول على الفروق الملحوظة . وبالإضافة إلى ذلك، فمن المعروف أن المواقع من الكتلة الأخرم علامة على مناطق مختلفة من الأخرم يؤثر على دقة measurement 31. على الرغم من أن الدراسة أظهرت جيدة بين الموثوقية اليوم، يجب توخي الحذر عند إرفاق الكتلة علامة الأخرم إلى المشارك لضمان الحصول على نتائج صحيحة وموثوقة.

على الرغم من أن لوحظ موثوقية جيدة وممتازة للتناوب التصاعدي والميل الخلفي، والتناوب الداخلي من لوح الكتف أظهرت الفقراء على موثوقية عادلة عند دراسة الموجي الحركية بأكمله. هذا ما يتفق مع الدراسات السابقة التي وجدت أيضا أقل النتائج CMC للتناوب الداخلي (0.82)، وأكبر خطأ (4.3 درجة) بالمقارنة مع دوران التصاعدي والميل الخلفي (CMC = 0.94 و0.85، الخطأ = 3.3 درجة و 3.4 درجة على التوالي ) 39،40. تناوب الداخلي هو، بالتالي، أقل موثوقية من تناوب كتفي. السبب في دوران الداخلي لديه موثوقية الأكثر فقرا قد يكون راجعا إلى النطاق الأدنى من الحركة (5 ~ °) لاحظ مقارنة تناوب كتفي الأخرى. الأخطاء ورد في كوتتراوح الطول الموجي inematic من 3.9 درجة الى 7.3 درجة وهذا يعني أن الأخطاء في بعض الحالات أكبر من الحركة التي تجري. وبالإضافة إلى ذلك، ضمن المشاركين تقلب كبير في جوهرها 3،18،41. موثوقية الفقيرة قد وبالتالي، لا تكون نتيجة للتقنية القياس، بل التباين الفردي الأصيل إلى جانب وجود مجموعة صغيرة من الحركة. وينبغي اتخاذ الحذر عند دراسة القياسات المتكررة من تناوب كتفي الداخلية.

والهدف من قياس الكينماتيكا كتفي هو تحديد dyskinesis كتفي، والتي غالبا ما لوحظ سريريا في المرضى الذين يعانون من الكتف اصطدام وبعد ذلك تقييم التغيرات في الكينماتيكا كتفي التالية التدخلات العلاج للحد من آثار الكتف اصطدام 30. تم استخدام تقنية الموضحة في هذه الدراسة لإظهار التغيرات في الكينماتيكا كتفي في مجموعة من الأفراد مع الكتف اصطدام بعد موتومراقبة ص إعادة التدريب ممارسة 30 ولقد ثبت لتكون صالحة 29 وموثوق بها.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Passive marker capture system Vicon Motion Systems N/A
Nexus Vicon Motion Systems N/A Data capture software
Bodybuilder Vicon Motion Systems N/A Modeling software
14 mm retro reflective markers Vicon Motion Systems VACC-V162B
6.5 mm retro reflective markers Vicon Motion Systems VACC-V166
Calibration wand Vicon Motion Systems N/A
Plastic base N/A N/A Constructed 'in-house'
Matlab Mathworks N/A Numerical modelling software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).
قياس من ديناميك الثوب الكينماتيكا باستخدام العنقودية الأخرم ماركر لتقليل قطعة أثرية حركة الجلد
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Warner, M. B., Chappell, P. H., Stokes, M. J. Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact. J. Vis. Exp. (96), e51717, doi:10.3791/51717 (2015).More

Warner, M. B., Chappell, P. H., Stokes, M. J. Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact. J. Vis. Exp. (96), e51717, doi:10.3791/51717 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter