Login processing...

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

Medicine

מדידה דינמי הגלימה קינמטיקה באמצעות Cluster acromion מרקר למזעור Artifact תנועת עור

doi: 10.3791/51717 Published: February 10, 2015

Summary

דוח זה מציג את הפרטים של איך לאמץ את שיטת אשכול סמן acromion קבלת קינמטיקה גלימה בעת שימוש במכשיר לכידה תנועת סמן פסיבי. כפי שכבר תואר בספרות, בשיטה זו מספקת מדידה חזקה, לא פולשנית, תלת ממדים, דינמית ותקפה של קינמטיקה גלימה, מזעור חפץ תנועת עור.

Abstract

המדידה של קינמטיקה גלימה הדינמית היא מורכבת בשל אופי הזזה של עצם השכמה מתחת לפני השטח של העור. מטרת המחקר הייתה לתאר את שיטת אשכול סמן acromion (AMC) קביעת קינמטיקה גלימה בעת שימוש במערכת לכידת תנועת סמן פסיבית, עם התחשבות במקורות של שגיאה שעלולה להשפיע על התוקף והמהימנות של מדידות באופן ברור. שיטת AMC כוללת הצבת מקבץ של סמנים מעל acromion האחורי, ובאמצעות כיול של ציוני דרך אנטומי ביחס לאשכול הסמן ניתן להשיג מדידות תקפות של קינמטיקה עצם השכם. האמינות של השיטה נבדקה בין יומיים בקבוצה של 15 אנשים בריאים (19-38 שנים בגילים, שמונה גברים) כפי שהם ביצעו העלאת זרוע, עד 120 מעלות, והורידה בחזיתי, הגלימה ומטוסי sagittal. תוצאות מחקר הראו כי האמינות בין-היום הייתה טובה לסיבוב כלפי מעלה גלימה (מקדם Multמתאם iple; CMC = 0.92) והטיה אחורית (CMC = 0.70), אך הוגנת לסיבוב פנימי (CMC = 0.53) בשלב העלאת זרוע. שגיאת צורת הגל הייתה נמוכה יותר עבור סיבוב כלפי מעלה (2.7 ° עד 4.4 מעלות) והטיה אחורית (1.3 ° עד 2.8 מעלות), בהשוואה לסיבוב פנימי (5.4 ° עד 7.3 מעלות). האמינות בשלב הנמכה הייתה דומה לתוצאות שנצפו בשלב ההעלאה. אם הפרוטוקול שתואר במחקר זה הוא דבק, AMC מספק מדידה אמינה של סיבוב כלפי מעלה והטיה אחורית במהלך ההעלאה והורדה של שלבי תנועת זרוע.

Introduction

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

מדידה אובייקטיבית, כמותיים של קינמטיקה הגלימה יכולה לספק הערכה של דפוסים חריגים תנועה הקשורים לתפקוד לקוי של כתף 1, כגון סיבוב כלפי מעלה מופחת והטיה אחורית במהלך העלאת זרוע נצפתה בפגיעה בכתף 2-8. מדידה של קינמטיקה גלימה, עם זאת, קשה בשל מיקום של העצם העמוק והטבע מחליק מתחת לפני שטח עור 1. טכניקות אופייניות kinematic מדידה של צירוף סמנים רעיוני על ציוני דרך אנטומי לא כראוי לעקוב אחר עצם השכם כפי שמחליק מתחת לפני שטח העור 9. שיטות שונות אומצו לאורך כל הספרות להתגבר על קשיים אלה, ובכלל זה; הדמיה (רנטגן או תהודה מגנטית) 10-14, goniometers 15,16 סיכות, עצם 17-22, מישוש ידני 23,24, ושיטת acromion 3,5,19,25. כל שיטה, לעומת זאת, יש מגבלות שלה, אשר כוללות: לשעברposure לקרינה, שגיאות הקרנה במקרה של ניתוח תמונה דו-ממדי המבוסס, דורשות חזרו פרשנות סובייקטיבית של המיקום של עצם השכמה, הם סטטי בטבע או שהם פולשני מאוד (למשל סיכות עצם).

פתרון ללהתגבר על חלק מהקשיים אלה הוא להעסיק את שיטת acromion בי חיישן אלקטרומגנטים מחובר לחלק השטוח של acromion 25, חלק שטוח של עצם המשתרע anteriorly בחלק הצדדי ביותר של עצם השכמה המוביל מעמוד השדרה של עצם השכם. הרעיון מאחורי העיקרון בשיטת acromion הוא להפחית חפץ תנועת העור, כacromion הוכח לי את הכמות המינימאלית של חפץ תנועת עור בהשוואה לאתרים אחרים בהשכמות 26. שיטת acromion אינה פולשני ומספקת מדידה תלת-ממדית דינמית של קינמטיקה עצם השכם. מחקרים הראו אימות שיטת acromion להיות תקף עד 120 מעלות בזרוע אלשלב evation בעת שימוש בחיישנים אלקטרומגנטיים 17,27. כאשר סדרה של סמנים מסודרים באשכול, אשכול סמן acromion (AMC) באמצעות מכשירי לכידת תנועת סמן מבוסס, נדרש והוכח בתוקף בעת שימוש במערכת לכידת תנועה פעיל-מרקר 28 ותוך שימוש פסיבי-מרקר מערכת לכידת תנועה בגובה זרוע וזרוע הורדת 29.

השימוש בAMC עם התקן לכידה תנועת סמן פסיבי למדידת קינמטיקה גלימה נעשה שימוש כדי להעריך את השינויים בקינמטיקה הגלימה הבאים התערבות כדי לטפל בפגיעה בכתף 30. השימוש חוקי בשיטה זו, עם זאת, תלויה ביכולת ליישם את האשכול של סמנים מדויקים, את עמדתו של אשר הוכחה להשפיע על תוצאות 31, לכייל ציוני דרך אנטומי 32 ותנועות זרוע הבטחה נמצאות בטווח חוקי של תנועה (כלומר להלן 120 ° גובה זרוע) 29. זהגם הוצע reapplication של אשכול הסמן, בעת השימוש במערכת לכידת תנועת סמן מבוסס פעילה, נמצא כי מקור השגיאה מוגברת להטיה אחורית גלימה 28. זהו, אם כן, חשוב לקבוע את האמינות בין-היום של שיטת acromion כדי להבטיח שהיא מספקת מדד יציב של קינמטיקה עצם השכם. להבטיח שמדידות הן אמינות יאפשר שינויים בקינמטיקה גלימה, בשל התערבות, למשל, שיש למדוד ובדק. השיטות המשמשות למדידת קינמטיקה הגלימה תוארו במקום אחר 29,33; מטרת המחקר הנוכחי הייתה לספק כלי מדריך והתייחסות צעד-אחר-צעד ליישום שיטות אלה באמצעות מערכת לכידת תנועה פסיבית-מרקר, תוך התחשבות במקורות הפוטנציאליים של שגיאה, ולבחון את אמינותה של שיטת המדידה .

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

הערה: השימוש במשתתפים אנושיים אושרו על ידי הפקולטה למדעי בריאות ועדת אתיקה באוניברסיטת סאות'המפטון. כל המשתתפים חתמו על טפסי הסכמה לפני איסוף הנתונים החל. לנתונים שהוצגו בקינמטיקה מחקר זה נרשמו באמצעות מערכת לכידת תנועה פסיבית סמן בהיקף של 12 מצלמות; שש מצלמות 4 מגה פיקסל-ושש מצלמות 16 מגה-פיקסל הפועלות בתדר דגימה של 120 הרץ.

1. משתתף הכנה

  1. שאל נושאים להסיר בגדי הגוף העליונים שלהם או ללבוש חזיית ספורט, אפוד, או עליון סטרפלס. חשוב שהבגדים לא להפריע את תנועתם של הסמנים או לחסום סמנים מהתצוגה של המצלמות.
  2. לבנות אשכול סמן acromion המורכב מ'L 'חתיכת פלסטיק 70 מ"מ באורך לאורך כל היבט בצורה. צרף שלושה סמני retroreflective לAMC, אחד בסוף כל סוף כל היבט ואחד שבו דוארנפגש ach היבט (איור 1).
  3. צרף את אשכול סמן acromion (AMC) על החלק האחורי של acromion בי acromion פוגש את עמוד השדרה הגלימה, באמצעות דבק דו צדדי. היבט אחד של הצלחת צריך לעקוב בעמוד השדרה של עצם השכמה מצביעה מדיאלית, אחרים צריך להצביע קדמי למטוס הגלימה (איור 1).
  4. צרף סמן אשכול מוגדר הזרוע העליונה באמצעות רצועות (איור 2).
  5. צרף סמני retroreflective לציוני הדרך אנטומיים הבאים במומלץ על ידי האגודה הבינלאומית לביומכניקה 33 (איורים 1 ו -2): sternal חריץ (IJ; משותפים העמוק ביותר של חריץ sternal), תהליך xiphoid (PX; נקודת הזנב רוב על עצם החזה), C7 (זיזים קוציים של החוליה C7), T8 (זיזים קוציים של החוליה T8), משותפת Sternoclavicular (SC; נקודת הגחון רוב על מפרק sternoclavicular), styloid רדיאלי (פוי הזנב רובNT על styloid רדיאלי), וstyloid גמדי (נקודת הזנב רוב בstyloid גמדי).

איור 1
איור 1:. מיקום של אשכול סמן acromion, C7 וT8 סמנים אנטומיים נתון זה שונה ומורנר, MB, Chappell, PH וסטוקס, MJ מדידת קינמטיקה גלימה בזרוע הורדה באמצעות אשכול סמן acromion Hum.. Mov. Sci 31, 386-396, doi:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

איור 2
איור 2: מקומות מרקר לחריץ sternal (IJ), תהליך xiphoid (PX), sternoclavicular (SC), אשכול זרוע עליון, styloid גמדי (ארה"ב), styloid רדיאלי (RS).

2. Participant כיול

הערה: מיקומים של האתרים אנטומיים של עצם השכם צריכה להיקבע ביחס לאשכול סמן acromion. כיול של ציוני הדרך נדרש לכל משתתף.

  1. לבנות שרביט כיול מורכב מארבעה סמנים רעיוני להציב לתוך ההיווצרות 'T' (איור 3). מדוד את המרחק מקצה שרביט הכיול על מנת לסמן את השרביט הראשון.
  2. למשש ולאתר את נקודתי הציון האנטומיות הבאה כפי שהומלץ על ידי האגודה הבינלאומית לביומכניקה 33. הנח את הקצה של שרביט הכיול על ציון הדרך (איור 3). ללכוד שלוש שניות של נתונים במערכת לכידת התנועה להבטיח סמנים על השרביט, AMC ואשכול זרוע העליון הם גלויים לכל המצלמות.
    1. מפרק שיא כתף ובריח (AC) - מקום שני לעצם הבריח, ולאחר מכן להעביר רוחבי עד לנקודה שבי עצם הבריח מגיע acromion.הנח את הקצה של השרביט במפרק שבין עצם הבריח וacromion.
    2. זווית acromion (AA) - למשש לאורך עמוד השדרה של עצם השכמה לנקודת הרוחב ביותר. הנח את הקצה של השרביט על היבט הגב של acromion בנקודת הרוחב ביותר (איור 3).
    3. עמוד השדרה המדיאלי של עצם השכמה (TS) - למשש לאורך עמוד השדרה של עצם השכמה לנקודה המדיאלי ביותר. הנח את הקצה של השרביט בנקודה שבי עמוד השדרה עומדת בגבול המדיאלי של עצם השכמה.
    4. זווית נחותה של עצם השכמה (AI) - למשש inferiorly לאורך הגבול המדיאלי של עצם השכמה. הנח את הקצה של השרביט על הנקודה של עצם השכמה הזנב ביותר.
    5. epicondyle המדיאלי (EM) - עם המרפק של המשתתף ב 90 מעלות של כיפוף מצביע קדימה, עם האגודל שלהם מצביע כלפי מעלה, מניח את ידו על הצד המדיאלי של המרפק כדי לאתר את epicondyle המדיאלי. הנח את הקצה של השרביט על נקודת epicondyle המדיאלי הזנב ביותר. epicondyles לרוחב (EL) - עם המרפק של המשתתף ב 90 מעלות של כיפוף מצביעים קדימה, עם האגודל שלהם מצביע כלפי מעלה, מניח את ידו על הצד הלטרלי של המרפק כדי לאתר את epicondyle לרוחב. הנח את הקצה של השרביט על נקודת epicondyle רוחב הזנב ביותר.
  3. כדי לקבוע את המרכז המשותף glenohumeral, שואל את המשתתף לבצע תנועת circumduction עם הזרוע שלהם עם המרפק הפתוחה לגמרי, מהעלאת זרוע אפס מעלות לכ -40 מעלות גובה זרוע. הם חייבים לבצע את התנועה הזאת בזמן במטרה למזער את ההימשכות / הכחשה וגובה / דיכאון של מתחם הכתף; החוקר יכול לספק סיוע במידת צורך. להקליט תנועה זו לכ -30 שניות.

איור 3
איור 3: שרביט כיול משמשלאתר ציון דרך גרמי אנטומיים ביחס אשכול סמן acromion (AMC).

פרוטוקול ניסוי 3.

  1. שאל משתתף כדי לבצע העלאת זרוע מאפס עד 120 ° גובה זרוע, ולאחר מכן להוריד את הזרוע שלהם בחזרה לנוח על ידי הצד שלהם במטוס sagittal, החזיתי וגלימה. מטוס הגלימה הוא כ -40 מעלות קדמית למישור הפרונטלי.

לאחר עיבוד 4. של Kinematic נתונים

הערה: פירוט השלבים הבא ההליך הדרוש לחישוב קינמטיקה הגלימה במהלך ניסויי תנועה הדינמיים. צעדים אלה תוארו וחקרו בהרחבה בספרות 21,33,34 ואת תכליתו של הסעיף הבא היא לספק סינתזה וצעד-אחר-צעד מדריך ליישום צעדי הדוגמנות נדרשים לקבל קינמטיקה עצם השכם. יישומם של צעדים שבנערך בתוכנת מידול kinematic רלוונטית. Conta התוכנהתוספות פקודות כדי לאפשר יצירה של מערכות קואורדינטות מקומיות, המרה של קואורדינטות מגלובליות למקומי מערכת קואורדינטות, המרה של קואורדינטות ממקומיות לגלובלי לתאם מערכות וחישוב הסיבובים זווית אוילר. צעדים אלה יאפשר עצם השכם, עצם הזרוע ובית החזה כדי להיות מוגדרים כגופים קשיחים. סיבוב בהמשך של עצם השכמה ביחס החזה, והזרוע עם חזה כבוד אז יכולים להיות נחושה.

  1. שימוש בקואורדינטות של סמנים על AMC, להגדיר מערכת קואורדינטות מקומית שרירותית לAMC (איור 4 א). לכל ניסוי כיול ציון הדרך האנטומי גלימה, לקבוע את המיקום של הקצה של השרביט, המייצג את מיקומו של ציון הדרך האנטומי, בכבוד מערכת קואורדינטות המקומית בAMC באמצעות השלבים הבאים.
    הערה: תוכנת דוגמנות Kinematic מכילה פקודות כדי לאפשר יצירת המקומית לתאם מערכות והמרה של קואורדינטות מגלובליותלקואורדינטות מקומיות, ראה איור 4 לפקודות דוגמא.
    1. השתמש בסמנים בשרביט כדי ליצור מערכת קואורדינטות מקומית לשרביט (איור 4 א) באמצעות הפקודה הבאה בתוכנת מידול kinematic: AMC = [AMCO, AMCA-AMCO, AMCO-AMCM, xyz] שבו AMCO, AMCA וAMCM הן התוויות הניתנות לסמנים על AMC.
    2. שימוש בתוכנת המידול kinematic, לחשב את המיקום של הקצה של השרביט במערכת הצירים הגלובליים. בדוגמא בתנאי זה הוא 83 מ"מ מהסמן 1 (M1) לאורך ציר X של השרביט (איור 4); להשתמש בפקודה: שרביט = [M1, M1-M2, M3-M4, xyz] וWandtip = M1 + {} * 83,0,0 עמדות (שרביט) שבו M1, M2, M3 וM4 הם התוויות הניתנות לסמנים על השרביט.
    3. לקבוע את המיקום של הקצה של השרביט ביחס למקומי מערכת קואורדינטות של AMC (AA% $) (איור 4C) באמצעות פקודות הדוגמנות: AA% $ = WandTip / AMC וPARAM (AA% $).
    4. חזור על השלבים 4.1.1 ל4.1.3 לכל ציון דרך האנטומי עצם שכם.
    5. לקבוע את המיקום של epicondyles המדיאלי ורוחב ביחס לאשכול סמן זרוע, במקום AMC, באמצעות שימוש בשלבים לעיל.
  2. השתמש במשפט הכיול הדינמי כדי לחשב את מיקומו של המרכז המשותף glenohumeral ביחס לעצם השכמה. לחשב את המיקום של המרכז המשותף glenohumeral, ביחס לעצם השכם, כנקודת ציר הסליל בין הזרוע ועצם שכם הציר. לפרטים נוספים על טכניקה זו מתייחסת ל -35 Veeger.
  3. לחשב את מרכז המרפק המשותף (ELJC) כאמצע המרחק שבין הרוחב (EL) והמדיאלי epicondyles (EM) של הזרוע; ELJC = (EM + EL) / 2.
  4. במהלך הניסויים הדינמיים, השתמש בעמדה הידועה של ציוני דרך אנטומי ביחס לAMC כדי לקבוע את המיקום של ציוני דרך אנטומי בתוך המערכת הגלובלית לתאם (איור 5).
    איור 5 למשל פקודות.
    1. עיין באיור 5 א שמראה את מיקומו של אתר זווית acromion ביחס לAMC (AA% $) כפי שמתואר בשלב 4.1.
    2. ציון דרך להמיר את מיקומו של סמן וירטואלי AA% $ למערכת קואורדינטות הגלובלית עבור כל נקודת זמן במהלך המשפט הדינמי כדי ליצור את זווית acromion (AA) (איור 5) באמצעות פקודת דוגמנות kinematic הבאה: AA = AA% $ * AMC ו תפוקה (AA).
    3. חזור על שלבים 4.4.2 עבור כל אתר אנטומיים.
  5. להגדיר מערכת קואורדינטות מקומית לבית החזה ועצם השכם על ידי חישוב וקטורי היחידה בין הסמנים הרלוונטיים לייצג כל ציר לגוף נוקשה ניתנו באמצעות פקודת דוגמנות kinematic הבאה: עצם השכם = [AA, TS-AA, AA-AI, zxy] . בית החזה = [IJ, MUTHX-MLTHX, IJ-C7, YZx], שבו MUTHX היא נקודת האמצע בין IJ והציון דרך C7 וMLTHX היא נקודת האמצע בין ציוני דרך PX וT8.
    הערה: הגדרת הצירים מבוססות על האגודה הבינלאומית לביומכניקה 'המלצות (ISB) 33 (טבלת 1 ואיור 6).
    1. שימוש בשיטה דומה, להגדיר מערכת קואורדינטות מקומית לזרוע באמצעות "אפשרות 2 'כפי שהומלצה על ידי ISB 33.
      הערה: אפשרות 2 דורשת מטוס מספיק שהוקם על ידי המרכז המשותף gleohumeral, מרפק משותף מרכז וstyloid הגומד, כלומר מידת כיפוף מרפק נדרש. אם המשתתף מתקרב הרחבת מרפק מלאה, צירי humeral עלולים להפוך לבלתי יציבים, ולכן יש להשתמש ב'האפשרות 1 '(טבלה 1). ראה אל Wu et. (2005) לפרטים נוספים.
  6. לקבוע את הכיוון של עצם השכמה ביחס לבית החזה לכל נקודת זמן במהלך המשפט הדינמיתוך שימוש בשיטת פירוק זווית אוילר עם רצף סיבוב של סיבוב הפנימי (Y), סיבוב כלפי מעלה (X ') והטיה אחורית (Z' ') 33 באמצעות פקודת דוגמנות kinematic הבאה: ScapularKin = - <Thorax, עצם השכם, yxz> ( איור 7).
  7. לקבוע את הכיוון של הזרוע ביחס לבית החזה במהלך המשפט הדינמי תוך שימוש ברצף שאינו קרדן סיבוב של Y (מטוס של גובה), X '(גובה) וY' '(סיבוב צירי) 36 באמצעות תוכנת דוגמנות kinematic רלוונטית.
    הערה: מאקרו זמין להורדה מהיצרן על מנת לקבוע רצפי סיבוב לא קרדן בתוך תוכנת דוגמנות kinematic שימוש בכתב היד הזה.

טבלת 1
MUTHX = נקודת האמצע בין IJ וC7. MLTHX = נקודת האמצע בין PX וT8. GH = GLמרכז משותף enohumeral. ELJC = מרפק משותף מרכז.

אופרטורים מתמטיים:

^ = מוצר רוחב של שני וקטורים

|| = ערך מוחלט של וקטור

טבלת 1: מקומי מערכת קואורדינטות לכל מגזר נוקשה.

5. נתונים הפחתה וניתוח

הערה: צעדי צמצום הנתונים הבאים והניתוח מבוצעים בתוכנה מספרית דוגמנות (כגון MATLAB) המאפשרת מניפולציה של מטריצות נתונים. נתונים kinematic מחולק לגובה ושלבי הורדה של תנועת humeral, זמן מנורמל עבור כל שלב של תנועה, אז קינמטיקה הגלימה באות לידי ביטוי ביחס לזווית גובה humeral.

  1. לקבוע את הגובה ושלב הנמכת גובה humeral כמתואר להלן (איור 8). שלבים אלה נקבעים מהמהירות הזוויתית של זווית humeral הגובה (איור 8). ראה פונקצית ElevationLoweringPhases.mלהגיש.
    1. לקבוע את תחילת העלאת humeral כאשר המהירות הזוויתית של הזרוע עולה 2% סף של מהירות זוויתית humeral המקסימאלי.
    2. לקבוע את סיום שלב ההעלאה כנקודה שבה המהירות הזוויתית humeral נופלת מתחת ל -2% מהמהירות הזוויתית humeral המקסימלי, או כאשר גובה humeral עולה על 120 מעלות.
    3. לקבוע את תחילת שלב humeral הורדה כאשר המהירות הזוויתית נופלת מתחת ל -2% מהמהירות המינימלית זוויתי, או לנקודה שבי גובה humeral יורד מתחת 120 מעלות.
    4. לקבוע את סיום שלב הנמכה כאשר המהירות הזוויתית עולה על 2% ממהירות זוויתית המינימלית.
  2. לנרמל את הנתונים על ידי ביון נתונים kinematic בכל שלב של תנועה 101 נקודות נתונים (איור 9). ראה קובץ פונקצית Time_normalisation.m.
  3. הגעה קינמטיקה גלימה ביחס לגובה humeral על ידי התוויית זווית הזרוע (מעלות) לעומת r כלפי מעלהotation (מעלות) (איור 10). ראה קובץ פונקצית PlotScapHumRhythm.m.

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

חמש עשרה משתתפים שלא ידוע ההיסטוריה של פציעות כתף, צוואר או זרוע גויסו על המחקר (טבלה 2). כדי להעריך תוך מדרג (בין-יום) אמינות, משתתפים השתתפו בשני מפגשי איסוף הנתונים מופרדים על ידי לפחות 24 שעות ועד למקסימום של 7 ימים. במהלך כל מפגש איסוף נתונים, אותו החוקר ביצע את הפרוטוקול לחיבור סמנים רעיוני, אשכול סמן acromion וכיולי ציון דרך אנטומי, כמפורט לעיל. האמינות של צורת הגל kinematic התקבלה מניסויים דינמיים הוערכה באמצעות מקדם מתאם מרובה (CMC) 37. טעות מדידת צורת גל שימשה להערכת כמות השגיאה בין ימים (σ ב) 38.

גיל (שנים) משקל (קילוגרם) הואight (מ ') מדד מסת גוף (קילוגרם / מ"ר)
קבוצה (n = 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
זכרים (n = 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
נקבות (n = 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

נתונים דמוגרפיים משתתף טבלה 2., ממוצע ± סטיית תקן (SD) ומגוון.

אמינות תוך המדרג (בין-יום) מיוצרת CMC הגבוה (> 0.92) לסיבוב כלפי מעלה והטיה אחורית (> 0.69) בגובה humeral והורדה בכל המטוסים של תנועת זרוע. סיבוב פנימי הפגין ערכי CMC נמוכים (0.44-0.76) בכל המטוסים של גובה זרוע והורדה (לוח 3). זה בא לידי ביטוי גם בטעות מדידת צורת הגל עם ערכים נמוכים בדרך כלל בטעות לסיבוב כלפי מעלה σ = 2.7 מעלות ל -4.4 מעלות) והטיה אחורית σ = 1.3 מעלות ל -2.8 מעלות), המצביע על אמינות טובה, בהשוואה לסיבוב פנימי ( σ ב = 3.9 מעלות ל -7.3 °;) (לוח 3). יש לא נראית כל הטיה בין ימים, עם דפוסי גל דומים שהתקבלו לסיבוב כלפי מעלה, הטיה אחורית וסיבוב פנימי בשני הגבהים ושלבי הורדה (איור 10).

איור 4
איור 4.) מקומי מערכת קואורדינטות של אשכול סמן acromion (AMC) כפי שנקבע על ידי שלושה סמנים על AMC (AMCO, AMCA, AMCM). B) מקומי מערכת קואורדינטות של השרביט באמצעות ארבעה הסמנים מחוברים לשרביט ( M1, M2, M3, M4 ו). קצה השרביט מחושב לאחר מכן כנקודה 83 מ"מ מסמן M1 לאורך ציר X של השרביט. C) המיקום של הקצה של השרביט, המייצג את מיקומו של ציון דרך אנטומי בתוך המערכה הצירים הגלובליות, נקבע ביחס למקומימערכת קואורדינטות של AMC. מקבלות פקודות דוגמנות kinematic דוגמא לכל שלב. נתון זה שונה ומורנר, MB, Chappell, PH וסטוקס, MJ מדידת קינמטיקה גלימה בזרוע הורדה באמצעות אשכול סמן acromion. Hum. Mov. Sci 31, 386-396, doi:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

איור 5
איור 5.) מיקומו של אתר זווית acromion ביחס למקומי מערכת קואורדינטות של acromion סמן אשכול. B) ההמרה של זווית acromion (AA) ציון דרך מהמקומי למערכת קואורדינטות העולמית (צירים שחורים).

איור 6
איור 6. מקומי מערכת קואורדינטותשל עצם השכמה שהוגדרה על ידי מיקומם של acromion הזווית (AA), עמוד השדרה המדיאלי של עצם השכמה (TS) והזווית הנחות (AI) הבאות האגודה הבינלאומית של המלצות ביומכניקה. פקודות דוגמנות kinematic דוגמא מסופקות. נתון זה שונה ומורנר, MB, Chappell, PH וסטוקס, MJ מדידת קינמטיקה גלימה בזרוע הורדה באמצעות אשכול סמן acromion. Hum. Mov. Sci 31, 386-396, doi:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

איור 7
איור 7. סיבובים זווית אוילר של עצם השכמה סביב כל ציר, ביחס לבית החזה, בתום רצף סיבוב של הסיבוב הפנימי (Y), סיבוב כלפי מעלה (X ') והטיה אחורית (Z "). נתון זה שונה ומורנר, MB, Chappell, PH וסטוקס, עצם השכם מדידת MJ קינמטיקה r במהלך זרוע הורדה באמצעות אשכול סמן acromion. Hum. Mov. Sci 31, 386-396, doi:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

איור 8
איור 8.) העלאה והורדת humeral עם ההתחלה וסיום של כל שלב כונה על ידי הקווים הירוקים המנוקדים. מהירות הזוויתית humeral B) משמשים כדי לקבוע את ההתחלה וסיום של כל שלב. הקו המקווקו האדום העליון מייצג את הסף המשמש לקביעת ההתחלה וסיום של שלב ההעלאה. הקו המקווקו האדום lowermost מייצג את הסף המשמש לקביעת ההתחלה וסיום של שלב הנמכה. קווים מקווקווים ירוקים מייצגים את הנקודות בהן המהירות הזוויתית חרגה מהסף.

ig9highres.jpg "/>
איור 9. סיבוב כלפי מעלה גלימה בגובה זרוע שכבר אינטרפולציה על 101 נקודות נתונים לנרמל ביחס לזמן.

איור 10
איור 10. גל Kinematic של עצם השכמה ליום אחד (שחור) ויום שני (אפור). סיבובים גלימה במהלך תנועת זרוע מטוס sagittal המוצגת הם; סיבוב כלפי מעלה במהלך הגובה (א) ושלב הנמכת שלב (B), הטיה אחורית במהלך הגובה (C) והוריד שלב (D) וסיבוב פנימי בגובה (E) והוריד (F). קווים מקווקווים מייצגים ± 1 סטיית תקן.

סיבוב גלימה מטוס sagittal מטוס גלימה מטוס פרונטאלית
CMC שגיאת צורת גל CMC שגיאת צורת גל CMC שגיאת צורת גל
סיבוב פנימי העלאה 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
הטיה אחורית 0.69 ± 0.2 2.3 ° ± 0.9 0.78 ± 0.2 1.4 ° ± 0.5 0.82 ± 0.2 1.3 ° ± 0.3
סיבוב פנימי הורדה 0.53 ± 0.3 7.0 ° ± 1.4 0.45 ± 0.2 7.2 ° ± 1.1 0.76 ± 0.2 5.4 ° ± 2.9
סיבוב כלפי מעלה 0.94 ± 0.0 4.4 ° ± 1.0 0.92 ± 0.1 4.3 ° ±1.1 0.94 ± 0.1 3.9 ° ± 1.7
הטיה אחורית 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 = מקדם מתאם מרובה.

אמינות טבלה 3. Intra-מדרג (בין-ימים) של אשכול סמן acromion כפי שנקבע על ידי מקדם מתאם מרובה וטעייה צורת גל.

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

הבחירה של המתודולוגיה לקביעת קינמטיקה גלימה היא קריטית, והתחשבות בתוקף, האמינות וההתאמה שלה למחקר יש לתת. שיטות שונות אומצו לאורך כל הספרות אך לכל שיטה יש את מגבלותיו. אשכול סמן acromion מתגבר מספר המגבלות אלה, כגון שגיאות הקרנה מהדמית 2D או שמצריך פרשנות חוזרת ונשנית של המיקום של עצם השכמה ידי מתן מדידת kinematic דינמי לא פולשנית של עצם השכמה. עם זאת, שיטת AMC עדיין רגישה לחפץ תנועת עור, במיוחד בזוויות גובה זרוע גבוהות ומביאה לשאלה תוקפו של השיטה בעמדות זרוע גבוהות אלה. מחקר קודם שהעריך את תוקפו של השיטה שתוארה במחקר הנוכחי, הוכיח כי בגובה זרוע מעל 120 מעלות טעות המדידה הופכת גדולה מדי והשיטה כבר אינה תקפה 29. עם זאת, ההרבעהy גם הוכיח שכאשר חוזר הזרוע לעמדה מתחת 120 מעלות הבאות גובה גבוה זרוע זרוע שיטת אשכול סמן acromion נשארה בתוקף 29. ניתן להפחית את הטעויות בזוויות גובה זרוע גבוהות יותר על ידי ביצוע הכיול של ציוני דרך אנטומי עם הזרוע מורמת 32. עם זאת, זה מגדיל את השגיאה בזוויות גובה זרוע תחתונה. לכן, חשוב לשקול את מטרות המחקר שלקינמטיקה גלימה שנקבעת ולהחליט עמדת גובה זרוע האופטימלית שעם לכייל את ציוני דרך אנטומי.

על מנת שכל טכניקת מדידה כדי להיחשב כלי קיימא חשוב להקים את האמינות שלו. הנתונים שהוצגו בנייר הנוכחי הראו כי אשכול סמן acromion יכול להיות מסווג כבעל מצוין לאמינות בין-היום טוב לסיבוב כלפי מעלה גלימה והטיה אחורית בהתאמה. ממצא אלו נצפו כשבוחן את צורת גל kinematic כל עת ההעלאה והורדת שלבים, הוכחה כי אשכול סמן acromion הוא שיטה אמינה של מדידה בשני השלבים של תנועת זרוע. במחקרים קודמים, מיקום מחדש של אשכול סמן acromion שהוכח להשפיע לרעה אמינות 27,28, במיוחד את האמינות של הטיה אחורית גלימה כאשר משווים חוקרים שונים. 28 תוצאות מהמחקר הנוכחי, לעומת זאת, מראה כי ההטיה האחורית הייתה מדידה אמינה בין ימים. הבדלים במתודולוגיה בין המחקר של ואן אנדל (2008) והמחקר הנוכחי הכוללים את סוג מערכת לכידת תנועה (סמן פעיל vs. סמן פסיבי), ואתר העיצוב והתקשרות של אשכול סמן acromion עשויים להסביר את ההבדלים שנצפו . בנוסף, ידוע כי המיצוב של אשכול סמן acromion על אזורים שונים של acromion משפיע על דיוק measurement 31. למרות שהמחקר הראה טוב בין אמינות היום, יש להקפיד בעת צירוף אשכול סמן acromion למשתתף כדי להבטיח תוצאות תקפות ומהימנות מתקבלות.

למרות אמינות טובה ומצוינת נצפתה לסיבוב כלפי מעלה והטיה אחורית, הסיבוב הפנימי של עצם השכמה הפגין עני לאמינות הוגנת כאשר בוחנים את צורת גל kinematic כולו. זה בהסכם עם מחקרים קודמים שמצאו גם תוצאות CMC נמוכות יותר עבור סיבוב פנימי (0.82) ושגיאה גדולה יותר (4.3 מעלות) בהשוואה לסיבוב כלפי מעלה והטיה אחורית (CMC = 0.94 ו0.85, שגיאה = 3.3 מעלות ו -3.4 מעלות בהתאמה ) 39,40. סיבוב פנימי הוא, לכן, אמין לפחות של הסיבובים עצם השכם. הסיבה לכך שהסיבוב פנימי יש אמינות נמוכה עלולה להיות בגלל הטווח התחתון של תנועה (~ 5 מעלות) הבחנתי בהשוואה לסיבובי גלימה אחרות. טעויות שדווחו בkגל inematic נע בין 3.9 ל -7.3 מעלות מעלות כלומר הטעויות במקרים מסוימים גדולים יותר מהתנועה המתרחשת. בנוסף, בתוך משתתף ההשתנות היא מטבעו גדול 3,18,41. האמינות הירודה עשויה, לכן, לא תהיה כתוצאה מטכניקת המדידה, אלא השתנות פרט הגלומות בשילוב עם מגוון קטן של תנועה. יש לנקוט זהירות בעת בחינת מדידות חוזרות ונשנות של סיבובים גלימה פנימיים.

המטרה של מדידת קינמטיקה גלימה היא לכמת dyskinesis גלימה, אשר לעתים קרובות הוא ציין קליני בחולים עם פגיעה בכתף 1, ולאחר מכן להעריך את השינויים בקינמטיקה הגלימה הבאים התערבויות טיפול כדי להפחית את ההשפעות של פגיעה בכתף 30. הטכניקה המתוארת במחקר הנוכחי נעשתה שימוש כדי להדגים שינויים בקינמטיקה גלימה בקבוצה של אנשים עם פגיעה בכתף ​​בעקבות motoשליטת r הסבה תרגיל 30 והוכח להיות תקף 29 ואמינים.

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).
מדידה דינמי הגלימה קינמטיקה באמצעות Cluster acromion מרקר למזעור Artifact תנועת עור
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