Login processing...

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

Medicine

Измерение динамических Скапулярий кинематики Использование кластера акромиального маркер, чтобы минимизировать смещение кожи Артефакт

doi: 10.3791/51717 Published: February 10, 2015

Summary

В данном отчете представлены сведения о том, как принять акромион маркера кластерным методом получения кинематику образок при использовании пассивного устройства, маркер захвата движения. Как было описано в литературе, этот метод обеспечивает надежную, неинвазивным, трехмерный, динамический и правильное измерение кинематики лопаточной, сводя к минимуму движение кожи артефакт.

Abstract

Измерение динамических кинематики лопаточных является сложным из-за скольжения природы лопатки под поверхностью кожи. Целью исследования было четко описать метод акромион маркер кластера (AMC) определения кинематики образок при использовании пассивной системой захвата движения маркера, с учетом для источников ошибок, которые могут повлиять на достоверность и надежность измерений. Способ включает в себя размещение АМС кластер маркеров на задней акромион, и через калибровки анатомических ориентиров по отношению к маркеру кластера, то можно получить достоверные данные кинематики лопаточных. Надежность метода была рассмотрена между двух дней в группе 15 здоровых лиц (в возрасте 19-38 лет, восемь мужчин), как они выполняются руки высоту, до 120 °, а снижение в лобной, лопаточной и сагиттальной плоскостях. Результаты показали, что между днем ​​надежности было хорошо для восходящего вращения лопаточного (коэффициент Multниям Корреляция; CMC = 0,92) и задний наклон (CMC = 0,70), но справедливо для внутреннего вращения (CMC = 0,53) в течение фазы рука места. Ошибка сигнала была ниже восходящей вращения (2,7 ° до 4,4 °) и задний наклон (1,3 ° до 2,8 °), по сравнению с внутренним вращением (5,4 ° до 7,3 °). Надежность при опускании фазы был сопоставим с результатами, полученными на этапе подъема. Если протокол указано в этом исследовании приклеена к, АМС обеспечивает надежное измерение вверх вращения и задней наклона во время подъема и опускания фазах движения рычага.

Introduction

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

Цель, количественное измерение кинематики лопаточной может дать оценку аномальной движение, связанное с плеча дисфункции 1, такие как снижение вверх вращения и задней наклона во время руки возвышения наблюдаемого в удар плечом 2-8. Измерение кинематики лопаточной, однако, трудно из-за глубокого положении кости и скользящим природы под поверхностью кожи 1. Типичные кинематические методы измерения прикрепления отражающих маркеров более анатомических ориентиров не адекватно отслеживать лопатки, как это скользит под поверхностью кожи 9. Различные методы были приняты в специализированной литературе, чтобы преодолеть эти трудности, в том числе; томография (X-Ray или магнитный резонанс) 10-14, угломеры 15,16, булавки кости 17-22, ручной пальпации 23,24, и метод акромион 3,5,19,25. Каждый метод, однако, имеет свои ограничения, которые включают в себя: экстают такую ​​экспозицию к радиации, ошибки проектирования в случае двумерного анализа на основе образа, требуются повторные субъективную интерпретацию расположения лопатки являются статическими в природе или высоко инвазивными (например, контакты костей).

Раствор для преодоления некоторых из этих трудностей состоит в использовании метода акромион, где электромагнитное датчик, прикрепленный к плоской части акромион 25, плоский участок кости, который проходит вперед на самом боковой части лопатки, ведущей от позвоночника лопатки. Принцип идея с использованием метода акромион является снижение движение кожи артефакт, как акромион как было показано, имеют наименьшее количество движения кожи артефакт по сравнению с другими сайтами на лопатки 26. Метод акромион является неинвазивным и обеспечивает динамическую трехмерную измерение кинематики лопаточной. Валидация исследования показали, метод акромиального в силе до 120 ° в течение руку эльфаза evation при использовании электромагнитных датчиков 17,27. При использовании маркера на основе устройств захвата движения серию маркеров, расположенных в кластере, акромион маркер кластера (AMC), не требуется, и было показано, что действует при использовании активно-маркера системы захвата движения 28 и во время использования пассивно-маркер Система захвата движения во время подъема руки и рука снижения 29.

Использование АМС с пассивным движения маркера захвата устройства для измерения кинематики образок был использован для оценки изменений в лопаточной кинематики после вмешательства для решения удар плечом 30. Действительный использование этого метода, однако, зависит от способности точно применять кластер маркеров, положение которых было показано, что влияет на результаты 31, калибровки анатомические ориентиры 32 и обеспечения движения руки находятся в пределах допустимого диапазона движения (т.е. ниже 120 ° рука превышений) 29. ЭтоБыло также предложено повторного применения маркера кластера, при использовании активного маркера на основе системы захвата движения, было установлено, что источником повышенной ошибки по лопаточной задней наклона 28. Поэтому, важно установить между днем ​​надежности метода акромиального тем чтобы она обеспечивала стабильную меру кинематики лопаточной. Обеспечение того, чтобы измерения являются надежными позволит изменения в лопаточной кинематики, из-за вмешательства, например, для измерения и исследованы. Методы, используемые для измерения кинематики образок были описаны в других 29,33; Целью настоящего исследования было предоставление шаг за шагом руководство и справочным пособием для применения этих методов с использованием системы захвата движения пассивно-маркера, с учетом потенциальным источникам ошибок, и проверить достоверность метода измерений ,

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

ПРИМЕЧАНИЕ: использование человеческих участников был утвержден на факультете Комитета по этике медицинских наук в Университете Саутгемптона. Все участники подписали формы согласия перед сбором данных началось. Чтобы данные, представленные в этом исследовании кинематики были записаны с помощью пассивного движения маркера захвата системы, состоящей из 12 камер; шесть 4-мегапиксельные камеры и шесть 16-мегапиксельные камеры, работающие на частоте дискретизации 120 Гц.

1. Участник Подготовка

  1. Спросите предметы, чтобы удалить их верхнюю одежду тела или носить спортивный бюстгальтер, жилет, или без бретелек вершины. Важно, чтобы одежда не мешает движению маркеров или закрывают маркеров с точки зрения камеры.
  2. Построить акромион маркер кластер, состоящий из 'L' формы кусок пластика 70 мм в длину вдоль каждой стороны. Прикрепите три световозвращающие маркеров для КУА, один на конце каждого конца каждого аспекта и один, где ЕACH аспект Знакомства (Рисунок 1).
  3. Прикрепите акромион маркер кластера (AMC) на задней части акромиона где акромион отвечает образок позвоночник, используя двустороннюю клейкую ленту. Одним из аспектов пластины должны следовать позвоночник лопатки указывая медиально, другой должен указать впереди лопаточной плоскости (рис 1).
  4. Приложите кластера маркер, установленный в верхней части руки, используя ремни (рис 2).
  5. Прикрепите световозвращающие маркеров для следующих анатомических ориентиров на рекомендованные Международным обществом биомеханики 33 (рис 1 и 2): яремной вырезки (IJ; глубочайшие сустав яремной вырезки), процесс мечевидный (PX, большинство хвостовой точку на грудине), C7 (остистого отростка С7 позвонка), T8 (остистым отростком T8 позвонка), Sternoclavicular сустава (SC; Самое вентральной точка на Sternoclavicular сустава), радиальные отростка (Самый хвостовой поиNT от радиального отростка) и локтевой отростка (Самый хвостовой точка на локтевой отростка).

Рисунок 1
Рисунок 1:. Позиция акромион маркера кластера, C7 и T8 анатомические маркеры Эта цифра была изменена с Warner, MB, Chappell, рН и Стокса, MJ Измерение кинематики образок во время руку снижения помощью акромион маркер кластер Hum.. Mov. Научно 31, 386-396, DOI:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

Фиг.2
Рисунок 2: места маркером для яремной вырезки (Ij), мечевидного отростка (ПВ), Sternoclavicular (SC), верхняя кластера руки, локтевой отростка (США), радиальная отростка (RS).

2. Participanт калибровки

ПРИМЕЧАНИЕ: Места расположения анатомических ориентиров лопатки в должны быть определены по отношению к акромион маркера кластера. Калибровка ориентиров требуется для каждого участника.

  1. Построить калибровочную палочку, состоящую из четырех отражающих маркеров, помещенных в формировании 'T' (рис 3). Измерьте расстояние от кончика калибровки палочки к первому палочкой маркера.
  2. Пропальпируйте и найдите следующие анатомические ориентиры, как это рекомендовано Международного общества биомеханики 33. Поместите кончик калибровки палочки на ориентир (рис 3). Захват три секунды данными с системой захвата движения, обеспечивающей маркеров на палочке, AMC и верхней кластер рука видны все на камеры.
    1. Акромиально-ключичного сустава (AC) - Место руку на ключицу, а затем двигаться в сторону до точки, где ключица достигает акромиона.Поместите кончик палочки на стыке между ключицей и акромиона.
    2. Акромиального угол (AA) - Пропальпируйте вдоль позвоночника от лопатки до самого бокового точки. Поместите кончик палочки на спинной части акромиона на самом боковой точке (рис 3).
    3. Медиальная позвоночник лопатки (TS) - Пропальпируйте вдоль позвоночника от лопатки до самого медиальной точки. Поместите кончик палочки в точке, где позвоночник встречается с медиальной границы лопатки.
    4. Нижнего угла лопатки (AI) - Пропальпируйте книзу вдоль медиального края лопатки. Поместите кончик палочки на самом хвостового точки лопатки.
    5. Медиальная надмыщелок (EM) - С локоть участника в 90 ° сгибания указывая вперед, с их большой палец, направленная вверх, поместите руку на медиальной стороне локтя, чтобы найти срединную надмыщелка. Поместите кончик палочки на самом хвостового точки медиальной надмыщелка. Боковые надмыщелки (EL) - с локтя участника в 90 ° сгибания указывая вперед, с их большой палец, направленная вверх, поместите руку на боковой стороне локтя, чтобы найти боковую надмыщелка. Поместите кончик палочки на самом хвостового точки боковой надмыщелка.
  3. Чтобы определить центр плечевого сустава, задать участника выполнить круговое движение с их верхней части руки с локтя полностью выт, от нуля градусов рычага высоте примерно 40 ° рычага подъема. Они должны выполнять это движение в то время как целью минимизации Затягивание / отвода и угла возвышения / депрессии плечевого комплекса; Следователь может оказать помощь в случае необходимости. Запись это движение в течение примерно 30 сек.

Рисунок 3
Рисунок 3: Калибровка палочка используетсячтобы найти анатомические костлявую ориентир в отношении акромион маркер кластера (AMC).

3. Эксперимент протокол

  1. Спросите участников, чтобы выполнить руки подъем от нуля до 120 ° рычага подъема, а затем опустите их руку назад, чтобы отдохнуть рядом с ними в сагиттальной, фронтальной и лопаточной плоскости. Образок самолет примерно 40 ° кпереди от фронтальной плоскости.

4. Последующая обработка кинематических данных

ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже подробно процедура необходима для расчета кинематики образок во время динамических испытаний движения. Эти шаги были описаны и изучены широко в литературе 21,33,34 и цель следующем разделе, чтобы обеспечить синтез и шаг за шагом руководство для осуществления этапов моделирования, необходимые для получения кинематику образок. Применение этих шагов ведется в соответствующей кинематической программного обеспечения для моделирования. Программное обеспечение Контамодули команд по включению создание местных систем координат, преобразование координат из глобального к локальному системе координат, преобразование координат от локального до глобального систем и расчет угла вращения Эйлера координат. Эти шаги позволят лопатки, плечевой кости и грудной клетки можно определить как твердых тел. Впоследствии вращение лопатки по отношению грудной клетки и плечевых костей с уважением грудной клетки может быть определена.

  1. Используя координаты маркеров на AMC, определить произвольную локальную систему координат AMC (рис 4а). Для каждого лопаточного анатомической проб калибровки знаковым, определить местоположение кончика палочки, который представляет расположение анатомических ориентира, с относительно локальной системы координат на AMC, используя следующие шаги.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Кинематическая программное обеспечение для моделирования содержат команды для включения создания локальных систем координат и преобразование координат из глобальныхдо локальных координатах, рис 4 Например команд.
    1. С помощью маркеров на палочки, чтобы создать локальную систему координат палочки (рис 4а), используя следующую команду в кинематической программного обеспечения для моделирования: AMC = [Amco, AMCA-Amco, AMCO-AMCM, XYZ], где AMCO, AMCA и AMCM являются этикетки, данные маркеров на АМКУ.
    2. Использование программного обеспечения кинематической моделирования, вычислить местоположение кончика палочки в глобальной системе координат. В приведенном примере это 83 мм от маркера 1 (M1) вдоль оси X палочки (рис 4б); используйте команду: Жезл = [M1, M1-M2, M3-M4, XYZ] и Wandtip = M1 + {83,0,0} * ОТНОШЕНИЕ (Wand), где M1, M2, M3 и M4 представляют собой этикетки, данные маркеров на палочку.
    3. Определите расположение кончика палочки, в отношении локальной системы AMC ($% AA) (рис 4в) координат с помощью команды моделирования: $% AA = WandTip / AMC и PARAM ($% AA).
    4. Повторите шаги 4.1.1 4.1.3 для каждого лопаточной анатомической ориентир.
    5. Определить местоположение медиальной и латеральной надмыщелки по отношению к плечевой маркера кластера, а АМС, используя используя вышеописанные шаги.
  2. Использование динамических суда калибровки для вычисления местоположения плечевого сустава центра по отношению к лопатке. Рассчитать положение плечевого сустава центре, по отношению к лопатке, как точки вращения оси спирали между плечевой костью и лопаткой. Для получения более подробной информации по этой технике см Veeger 35.
  3. Пересчитать локтевого сустава центр (ELJC) в середине расстояния между боковой (EL) и медиальной надмыщелки (EM) плечевой кости; ELJC = (EM + EL) / 2.
  4. В динамических испытаний, использовать известную позицию анатомических ориентиров по отношению к АМС, чтобы определить расположение анатомических ориентиров в глобальной системе координат (рисунок 5).
    рис 5 для команды примером.
    1. На рисунке 5а, показывающий расположение угла акромион ориентир по отношению к АМС ($% АА), как описано в пункте 4.1.
    2. Преобразование расположение $% АА виртуальной маркера для глобальной системе координат для каждой временной точки во время динамического испытания к созданию угол акромиального (AA) ориентир (рис 5б) с помощью следующей команды кинематической моделирования: AA = $% АА * AMC и ВЫХОД (АА).
    3. Повторите шаги 4.4.2 для каждого анатомического ориентира.
  5. Определить локальную систему координат для грудной клетки и лопатки путем расчета единичных векторов между соответствующими маркерами, чтобы представлять каждую ось для данного твердого тела с помощью следующей кинематической моделирования команду: Лопатка = [AA, TS-AA, AA-AI, ZXY] , Грудная клетка = [IJ, MUTHX-MLTHX, IJ-C7, угх], где MUTHX является средней точкой между IJ и C7 ориентир и MLTHX является средней точкой между PX и Т8 достопримечательностей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Определение оси на основе Международного общества биомеханики "(ISB) рекомендации 33 (Таблица 1 и Рисунок 6).
    1. Используя аналогичный метод, определить локальную систему координат для плечевой кости с помощью "Вариант 2" в соответствии с рекомендациями ИМК 33.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Вариант 2 требует достаточного плоскости, образованной gleohumeral совместного центра, локтевого сустава центр и локтевой отростка, т.е. степень сгибание локтя не требуется. Если участник приближается полного выдвижения локтя, плечевые оси может стать нестабильной, и поэтому «Вариант 1» должен быть использован (таблица 1). См У и др. (2005) для получения дополнительной информации.
  6. Определения ориентации лопатки по отношению к грудной клетке для каждой временной точке во время динамического пробс использованием метода угол разложения Эйлера с последовательностью вращения внутреннего вращения (Y), вверх вращения (X ') и задней наклона (Z' ') 33 с помощью следующей команды кинематической моделирования: ScapularKin = - <грудной клетки, лопатки, YXZ> ( Рисунок 7).
  7. Определить ориентацию плечевой кости по отношению к грудной клетке во время динамического испытания, при не-карданный последовательность вращения Y (плоскость возвышения), X '(высота) и Y' '(осевое вращение) 36, используя соответствующую кинематической программное обеспечение моделирования.
    ПРИМЕЧАНИЕ: макрос доступен для загрузки с изготовителем, в целях определения, не карданные последовательности вращения в кинематической программного обеспечения для моделирования, используемого в этой рукописи.

Таблица 1
MUTHX = средняя точка между IJ и С7. MLTHX = средняя точка между ПВ и Т8. GH = GLenohumeral Объединенный центр. ELJC = локтевой сустав центр.

Математические операторы:

= Векторное произведение двух векторов

|| = Абсолютное значение вектора

Таблица 1: Локальная система координат для каждой жесткой сегменте.

5. Снижение и анализ данных

ПРИМЕЧАНИЕ: следующие обработка и анализ данных операции выполняются в цифровом программного обеспечения для моделирования (например, MATLAB), что позволяет манипулировать матриц данных. Кинематическая данных делится на повышение и понижение фаз движения плечевого, время нормализуется для каждой фазы движения, то лопаточного кинематика выражены относительно угла плечевого места.

  1. Определите высоту и опускания фазу плечевой высоте, как описано ниже (рисунок 8). Эти фазы определяется из угловой скорости плечевой угол возвышения (рисунок 8). См функцию ElevationLoweringPhases.mподать.
    1. Определить начало плечевой высоте, когда угловая скорость плечевой кости превышает пороговое 2% максимального плечевой угловой скорости.
    2. Определить конец фазы подъема как точку, в которой плечевая угловая скорость падает ниже 2% от максимального плечевой угловой скорости, или когда плечевая наклона превышает 120 °.
    3. Определить начало плечевой снижения фазе, когда угловая скорость падает ниже 2% от минимальной угловой скорости, или в точке, в которой плечевая высота падает ниже 120 °.
    4. Определить конец снижение фазы, когда угловая скорость превышает 2% от минимальной угловой скорости.
  2. Нормализация данных путем интерполяции кинематических данных на каждом этапе движения к 101 точек данных (рисунок 9). Смотрите функцию файл Time_normalisation.m.
  3. Экспресс кинематику образок по отношению к плечевой высоте, откладывая угол рычага (в градусах) против восходящего гotation (в градусах) (Рисунок 10). Смотрите функцию файл 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

Пятнадцать участников, которые не известны истории плеча, шеи или рук травм были набраны в исследование (таблица 2). Для оценки внутрирегиональной Räter (между день) надежность, приняли участие две сессии по сбору данных, разделенных по крайней мере, 24 часов и максимум 7 дней. Во время каждого сеанса сбора данных, тот же следователь выполняется протокол для крепления отражающие маркеры, акромиона маркера кластера и анатомические вехой калибровки, как описано выше. Надежность кинематической волны получены из динамических испытаний оценивали с помощью коэффициента множественной корреляции (CMC) 37. Погрешность измерения формы сигнала была использована для оценки количества ошибок между днями (σ б) 38.

Возраст (лет) Вес (кг) ОнIGHT (м) Индекс массы тела (кг / м²)
Группа (п = 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
Мужчины (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
Женщины (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

Таблица 2. Участник демографии, имею в виду ± стандартное отклонение (SD) и диапазона.

Внутри оценщик (между-день) надежность производства высокого CMC (> 0,92) для восходящего вращения и задней наклона (> 0,69) в течение плечевой высоте и снижения во всех плоскостях движения руки. Внутренняя ротация продемонстрировали более низкие значения ККМ (0,44 до 0,76) в течение всех плоскостей высоты и снижения ARM (таблица 3). Это также нашло свое отражение в погрешность измерения сигнала с более низкими значениями погрешности вверх вращения (σ B = 2,7 ° до 4,4 °) и задний наклон (σ B = 1,3 ° до 2,8 °), что указывает на хорошую надежность, по сравнению с внутренним вращением ( σ B = 3,9 ° до 7,3 °;) (Таблица 3). Там, казалось, не будет каких-либо предубеждений между днями, с аналогичными узорами волн, полученных для восходящего вращения, задней наклона и внутренней ротации, как во время подъема и опускания фаз (рисунок 10).

Рисунок 4
Рисунок 4.) локальная система акромион маркера кластера (AMC), как определено тремя маркерами на AMC (МВЦО, AMCA, AMCM). Б) координировать локальная система палочкой координат с помощью четырех маркеров, прикрепленных к палочке ( М1, М2, М3, М4 и). Кончик палочки впоследствии рассчитывается как точка 83 мм от маркера М1 вдоль оси X палочки. C) расположение кончика палочки, которая представляет расположение анатомической ориентир в глобальной системе координат, определяется по отношению к местнойсистему координат АМС. Пример кинематические команды моделирования приведены для каждого шага. Эта цифра была изменена с Warner, MB, Chappell, рН и Стокса, MJ Измерение кинематики образок во время руку снижения помощью акромион маркера кластера. Гул. Mov. Научно 31, 386-396, DOI:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

Рисунок 5
Рисунок 5.) расположение угла акромион ориентир по отношению к локальной системы акромион маркер кластера. В координации) преобразование угла акромиального (AA) ориентира из локального до глобального системе координат (черные осей).

Рисунок 6
Рисунок 6. локальная система координатлопатки, определяемой местах расположения акромиального угла (AA), медиальной позвоночника лопатки (TS) и нижнего угла (AI) после Международное общество биомеханики рекомендаций. Пример кинематические команды моделирования предоставляются. Эта цифра была изменена с Warner, MB, Chappell, рН и Стокса, MJ Измерение кинематики образок во время руку снижения помощью акромион маркера кластера. Гул. Mov. Научно 31, 386-396, DOI:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

Рисунок 7
Рисунок 7. угол Эйлера вращения лопатки вокруг каждой оси, по отношению к грудной клетке, следующие последовательности вращения внутреннего вращения (Y), вверх вращения (X ') и задний наклон (Z "). Эта цифра была изменена с Warner, MB, Chappell, рН и Стокса, МДж измерения лопатки г кинематика во время руку снижения помощью акромион маркера кластера. гул. Mov. Научно 31, 386-396, DOI:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012).

Рисунок 8
Рисунок 8.) плечевой высоты и снижения с начала и конца каждой фазы, обозначенной зеленым пунктиром. В) плечевой угловая скорость, используемых для определения начала и конца каждой фазы. Верхний красная пунктирная линия представляет собой порог, используемый для определения начала и конца фазы подъема. Нижняя красная пунктирная линия представляет собой порог, используемый для определения начала и конца спуска фазе. Зеленые пунктирные линии представляют собой точки, в которых угловая скорость превысили пороговые значения.

ig9highres.jpg "/>
9. лопаточный вверх вращения рычага во высоте, которая была интерполированного более 101 точек данных для нормализации по отношению к времени.

Рисунок 10
Рисунок 10. Кинематические сигналов лопатки за день один (черный) и два дня (серый). Образок вращения во время сагиттальной движения самолета рычага, показанного являются; вверх вращения во время подъема (A) и опускания фазу (В), задний наклон во время подъема (с) и опускания фазу (D) и внутреннее вращение в течение подъема (E) и опускания фаза (F). Пунктирные линии представляют ± 1 стандартное отклонение.

Лопаточный вращения Сагиттальной плоскости Лопаточный самолет Фронтальной плоскости
CMC Ошибка формы сигнала CMC Ошибка формы сигнала CMC Ошибка формы сигнала
Внутреннее вращение Высота 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
Задняя наклона 0,69 ± 0,2 2,3 ° ± 0,9 0,78 ± 0,2 1,4 ° ± 0,5 0,82 ± 0,2 1,3 ° ± 0,3
Внутреннее вращение Снижение 0,53 ± 0,3 7,0 ° ± 1,4 0,45 ± 0,2 7,2 ° ± 1,1 0,76 ± 0,2 5,4 ° ± 2,9
Вверх вращения 0,94 ± 0,0 4.4 ° ± 1,0 0,92 ± 0,1 4,3 ° ±1,1 0,94 ± 0,1 3,9 ° ± 1,7
Задняя наклона 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 = коэффициент множественной корреляции.

Таблица 3. Intra-оценщик (между-дней) надежность акромиального маркера кластера, определяется с помощью коэффициента множественной корреляции и ошибок сигнала.

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

Выбор методологии для определения кинематики образок имеет решающее значение, и рассмотрение вопроса о действительности, надежности и ее пригодности для научного исследования должны быть заполнены. Различные методы были приняты в специализированной литературе, но каждый метод имеет свои ограничения. Акромион маркер кластера преодолевает некоторые из этих ограничений, таких как проекцию ошибок из 2D изображений или требующие повторной интерпретации расположения лопатки, обеспечивая неинвазивные динамический кинематической измерение лопатки. Тем не менее, метод AMC-прежнему подвержены движения кожи артефакт, особенно при более высоких углах места рук и ставит под сомнение справедливость метода при этих более высоких позиций руки. Предыдущее исследование, что оценивали валидность метода, изложенного в настоящем исследовании, показал, что на высоте руку выше 120 градусов Погрешность измерения становится слишком большой и метод больше не действительна 29. Тем не менее, шпилькиу также показали, что, когда рука возвращается в положение ниже 120 градусов после рука высоко руки высоту акромион метод маркер кластер остается в силе 29. Можно уменьшить ошибки при более высоких углов возвышения рычага посредством выполнения калибровки из анатомических ориентиров с рычагом повышенной 32. Тем не менее, это увеличивает ошибку при более низких углах места рычага. Таким образом, важно рассматривать цели исследования, для которых кинематика лопаточного настоящее время определены и решить, оптимальное положение рычага высоты, с которой для калибровки анатомические ориентиры.

Для того, чтобы любой измерительной техники должны быть рассмотрены действенным инструментом важно установить свою надежность. Данные, представленные в настоящей работе показано, что акромион маркер кластера могут быть классифицированы как имеющие отличное хорошее между днем ​​надежности для лопаточного вверх вращения и задней наклона соответственно. Это открытие были замечены, когдарассматривая весь кинематической волны во время подъема и опускания фазы, демонстрируя, что акромион маркер кластер надежный метод измерения на обоих этапах движения рук. Через предыдущих исследований, репозиционирование акромион маркера кластера было показано, отрицательно повлиять на надежность 27,28, в частности, надежность лопатки задней наклона при сравнении различных исследователей. 28 Результаты настоящего исследования, однако, показывают, что задняя наклона был надежное измерение между днями. Различия в методологии между изучением ван Андел (2008) и настоящего исследования, которые включают в себя тип системы захвата движения (активного маркера VS. Пассивный маркер), а также разработка и крепления сайте акромион маркера кластера может объяснить различия, наблюдаемые , Кроме того, известно, что позиционирование акромион маркера кластера на различных участках акромион влияет на точность measurement 31. Хотя настоящее исследование показало, хорошо между дневным надежности, необходимо соблюдать осторожность при установке акромиального маркера кластера участника обеспечить достоверные и надежные результаты.

Хотя хорошие и отличные надежность наблюдалось вверх вращения и задней наклона, внутреннее вращение лопатки продемонстрировали бедных справедливой надежности при рассмотрении всей кинематической волны. Это согласуется с предыдущими исследованиями, которые также можно найти более низкие результаты CMC для внутреннего вращения (0,82) и большей ошибкой (4,3 °) по сравнению с восходящей вращения и задней наклона (CMC = 0,94 и 0,85, ошибка = 3,3 ° и 3,4 ° соответственно ) 39,40. Внутреннего вращения, следовательно, наименее надежным из лопаточной вращений. Причина, почему внутреннее вращение имеет худшую надежность может быть связано с нижней части диапазона движения (~ 5 °) наблюдали по сравнению с другими лопаточных вращений. Обнаруженные ошибки в К-inematic сигналов в диапазоне от 3,9 ° до 7,3 ° это означает, что ошибки в некоторых случаях больше, чем движение происходит. Кроме того, в участника изменчивость по своей природе большой 3,18,41. Низкая надежность могут, таким образом, не может быть в результате к измерительной технике, а присущего индивидуальной изменчивости в сочетании с небольшим диапазоном движения. Следует соблюдать осторожность при рассмотрении повторных измерений внутренних вращений лопаточной.

Цель измерения кинематики образок заключается в количественном образок dyskinesis, который часто наблюдается в клинике для лечения больных с удар плечом 1, а затем оценить изменения в кинематике лопаточной следующие методы лечения, чтобы уменьшить воздействие удар плечом 30. Техника, описанная в настоящем исследовании был использован, чтобы продемонстрировать изменения в кинематике лопаточной в группе лиц с удар плечом после мотоR Управление переобучения упражнения 30, ​​и было показано, действует 29 и надежным.

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).
Измерение динамических Скапулярий кинематики Использование кластера акромиального маркер, чтобы минимизировать смещение кожи Артефакт
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