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वीवो में दोहरी फ्लोरोस्कोपी का उपयोग करके गतिशील वजन-असर गतिविधियों के दौरान हिप आर्थ्रोकिनेमेटिक्स का मात्राकरण

Published: July 2, 2021 doi: 10.3791/62792
Automatic Translation
1,2, 1,3, 1,2,4,5
1Department of Orthopaedics, University of Utah, 2Scientific Computing and Imaging Institute, University of Utah, 3Department of Mechanical Engineering, University of Vermont, 4Department of Biomedical Engineering, University of Utah, 5Department of Physical Therapy, University of Utah

Summary

दोहरी फ्लोरोस्कोपी मानव जोड़ों की वीवो गतिशील गति में सटीक रूप से कैप्चर करती है, जिसे पुनर्निर्मित शरीर रचना विज्ञान (जैसे, आर्थ्रोकिनेमेटिक्स) के सापेक्ष कल्पना की जा सकती है। इसके साथ, दैनिक जीवन की वजन-असर गतिविधियों के दौरान हिप आर्थ्रोकिनेमेटिक्स को निर्धारित करने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है, जिसमें पारंपरिक त्वचा मार्कर मोशन कैप्चर के साथ दोहरी फ्लोरोस्कोपी का एकीकरण शामिल है।

Abstract

कई हिप विकृतियों को असामान्य आकृति विज्ञान के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है, जिसमें गुमराह बायोमैकेनिक्स की अंतर्निहित धारणा है। हालांकि, संयुक्त स्तर पर संरचना-कार्य संबंध गतिशील संयुक्त गति को सही ढंग से मापने में कठिनाइयों के कारण मात्रा निर्धारित करने के लिए चुनौतीपूर्ण बने हुए हैं। ऑप्टिकल त्वचा मार्कर गति पर कब्जा में निहित नरम ऊतक विरूपण साक्ष्य त्रुटियों शरीर के भीतर कूल्हे के जोड़ की गहराई और संयुक्त आसपास के नरम ऊतक के बड़े द्रव्यमान से बढ़ा रहे हैं । इस प्रकार, हड्डी के आकार और कूल्हे के जोड़ों के बीच जटिल संबंध अन्य जोड़ों की तुलना में सही अध्ययन करना अधिक कठिन है। इसके साथ ही, हिप ज्वाइंट की गतिशील गति को सही ढंग से मापने के लिए गणना टोमोग्राफी (सीटी) अर्थोग्राफी, त्रि-आयामी (3 डी) वॉल्यूमेट्रिक छवियों के पुनर्निर्माण, दोहरी फ्लोरोस्कोपी और ऑप्टिकल मोशन कैप्चर को शामिल करने वाला एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है। इस प्रोटोकॉल का उपयोग करके कूल्हे के फॉर्म-फंक्शन संबंधों का अध्ययन करने के लिए दोहरी फ्लोरोस्कोपी लागू करने वाले तकनीकी और नैदानिक अध्ययनों को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है, और डेटा अधिग्रहण, प्रसंस्करण और विश्लेषण के लिए विशिष्ट चरणों और भविष्य के विचारों का वर्णन किया गया है।

Introduction

हिप ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए) से पीड़ित 45-64 वर्ष की आयु के वयस्कों पर किए गए कुल हिप आर्थ्रोप्लास्टी (टीएचए) प्रक्रियाओं की संख्या २० और२०१० १के बीच दोगुनी से अधिक हो गई । 2000 से 2014 तक टीएचए प्रक्रियाओं में वृद्धि के आधार पर, हाल ही में हुए एक अध्ययन में भविष्यवाणी की गई थी कि अगले बीस वर्षोंमेंवार्षिक प्रक्रियाओं की कुल संख्या तीन गुना हो सकती है। ठा प्रक्रियाओं में ये बड़ी वृद्धि चिंताजनक है कि वर्तमान उपचार लागत अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में 18 अरब डॉलर सालाना से अधिकहै 3.

कूल्हे (डीडीएच) और फेमोरोएसेबुलर इम्प्लामेंट सिंड्रोम (एफएस) के विकासात्मक डिस्प्लेसिया, जो क्रमशः एक अंडर-या अधिक विवश कूल्हे का वर्णन करते हैं, को हिप ओए 4 का प्राथमिक एटियोलॉजी मानाजाताहै। ठा . के दौर से गुजर रहे व्यक्तियों में इन संरचनात्मक कूल्हे की विकृति की उच्च व्यापकता का वर्णन शुरू में तीन दशक से भी अधिक समय पहलेकियागया था । फिर भी असामान्य हिप एनाटॉमी और ऑस्टियोआर्थराइटिस के बीच संबंध अच्छी तरह से समझ में नहीं आता है। हिप ओए के विकास में विकृति की भूमिका की काम करने की समझ में सुधार करने के लिए एक चुनौती यह है कि असामान्य हिप आकृति विज्ञान स्पर्शोन्मुख वयस्कों के बीच बहुत आम है। विशेष रूप से, अध्ययनों में सामान्य आबादी के लगभग 35% में कैम-प्रकार एफएआई से जुड़ी आकृतिविज्ञान देखा गया है6,वरिष्ठ एथलीटों के 83%7,और 95% से अधिक मंडल पुरुष एथलीट8। महिला मंडल एथलीटों के एक अन्य अध्ययन में, 60% प्रतिभागियों के पास कैम ̈सई के रेडियोग्राफिक सबूत थे, और 30% के पास डीडीएच9के सबूत थे।

कूल्हे के दर्द के बिना व्यक्तियों के बीच विकृति की एक उच्च व्यापकता का प्रदर्शन करने वाले अध्ययन इस संभावना को इंगित करते हैं कि आमतौर पर एफएआई और डीडीएच से जुड़ी आकृति विज्ञान एक प्राकृतिक संस्करण हो सकता है जो केवल कुछ परिस्थितियों में रोगसूचक हो जाता है। हालांकि, हिप एनाटॉमी और हिप बायोमैकेनिक्स के बीच बातचीत अच्छी तरह से समझ में नहीं आती है। विशेष रूप से, पारंपरिक ऑप्टिकल मोशन कैप्चर तकनीक का उपयोग करके हिप संयुक्त गति को मापने के साथ कठिनाइयों को जाना जाता है। सबसे पहले, संयुक्त शरीर के भीतर अपेक्षाकृत गहरा है, जैसे कि कूल्हे के संयुक्त केंद्र का स्थान ऑप्टिकल स्किन मार्कर मोशन कैप्चर का उपयोग करके गतिशील रूप से पहचानना और ट्रैक करना मुश्किल है, जिसमें फीमोरल हेड10,11के त्रिज्या के समान परिमाण पर त्रुटियां होती हैं। दूसरा, कूल्हे का जोड़ बड़े नरम ऊतक थोक से घिरा हुआ है, जिसमें चमड़े के नीचे वसा और मांसपेशियों को शामिल किया गया है, जो अंतर्निहित हड्डी के सापेक्ष चलता है, जिसके परिणामस्वरूप नरम ऊतक विरूपण साक्ष्य12,13,14 होताहै। अंत में, त्वचा मार्कर की ऑप्टिकल ट्रैकिंग का उपयोग करके, काइनेमेटिक्स का मूल्यांकन सामान्यीकृत शरीर रचना विज्ञान के सापेक्ष किया जाता है और इस प्रकार यह अंतर्दृष्टि प्रदान नहीं करता है कि सूक्ष्म रूपात्मक मतभेद संयुक्त के बायोमैकेनिक्स को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।

विषय-विशिष्ट अस्थि आकृति विज्ञान के संयोजन में सटीक काइनेमेटिक्स की कमी को दूर करने के लिए, अन्य प्राकृतिक संयुक्तप्रणालियों15, 16,17का विश्लेषण करने के लिए एकल और दोहरी फ्लोरोस्कोपी सिस्टम दोनों विकसित किए गए हैं। हालांकि, इस तकनीक को हाल ही में देशी कूल्हे संयुक्त करने के लिए लागू किया गया है, संभावना कूल्हे के आसपास के नरम ऊतक के माध्यम से उच्च गुणवत्ता वाली छवियों को प्राप्त करने में कठिनाई के कारण । वीवो हिप संयुक्त गति में सही ढंग से मापने और विषय-विशिष्ट अस्थि शरीर रचना विज्ञान के सापेक्ष इस गति को प्रदर्शित करने की पद्धति को यहां वर्णित किया गया है। परिणामस्वरूप आर्थ्रोकिनेमेटिक्स हड्डी आकृति विज्ञान और बायोमैकेनिक्स के बीच सूक्ष्म परस्पर क्रिया की जांच करने की एक अद्वितीय क्षमता प्रदान करते हैं।

इसके साथ ही, दैनिक जीवन की गतिविधियों के दौरान कूल्हे की दोहरी फ्लोरोस्कोपी छवियों को प्राप्त करने और प्रसंस्करण के लिए प्रक्रियाओं का वर्णन किया गया है। दोहरी फ्लोरोस्कोपी छवियों के साथ एक साथ ऑप्टिकल मार्कर ट्रैकिंग के साथ पूरे शरीर की जानकारी पर कब्जा करने की इच्छा के कारण, डेटा संग्रह प्रोटोकॉल डेटा के कई स्रोतों के बीच समन्वय की आवश्यकता है । दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली का अंशांकन धातु के मोतियों के साथ प्रत्यारोपित प्लेक्सीग्लास संरचनाओं का उपयोग करता है जिसे सीधे पहचाना जा सकता है और मार्कर के रूप में ट्रैक किया जा सकता है। इसके विपरीत, गतिशील अस्थि गति को मार्करलेस ट्रैकिंग का उपयोग करके ट्रैक किया जाता है, जो अभिविन्यास को परिभाषित करने के लिए हड्डियों के केवल सीटी-आधारित रेडियोग्राफिक घनत्व का उपयोग करता है। इसके बाद डायनेमिक मोशन को ड्यूल फ्लोरोस्कोपी और मोशन कैप्चर डेटा का उपयोग करके एक साथ ट्रैक किया जाता है जो स्थानिक और अस्थायी रूप से सिंक होते हैं।

सिस्टम को चिंतनशील मार्कर और प्रत्यारोपित धातु मोती और एक आम समन्वय प्रणाली की पीढ़ी के साथ एक घन के समवर्ती इमेजिंग के माध्यम से अंशांकन के दौरान स्थानिक रूप से सिंक किया जाता है। सिस्टम को प्रत्येक गतिविधि के लिए अस्थायी रूप से सिंक किया जाता है या एक स्प्लिट इलेक्ट्रॉनिक ट्रिगर के उपयोग के माध्यम से कैप्चर किया जाता है, जो दोहरी फ्लोरोस्कोपी कैमरों की रिकॉर्डिंग को समाप्त करने के लिए एक संकेत भेजता है और मोशन कैप्चर सिस्टम में लगातार 5 वी इनपुट को बाधित करता है। यह समन्वित प्रोटोकॉल शरीर के खंडों की स्थिति की मात्रा को सक्षम बनाता है जो दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के संयुक्त क्षेत्र से बाहर आते हैं, चाल-सामान्यीकृत घटनाओं के सापेक्ष कानेमेटिक परिणामों की अभिव्यक्ति, और फीमर और श्रोणि के आसपास नरम ऊतक विरूपण का लक्षण वर्णन।

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Protocol

इस प्रोटोकॉल में उल्लिखित प्रक्रियाओं को यूटा संस्थागत समीक्षा बोर्ड विश्वविद्यालय द्वारा अनुमोदित किया गया था ।

1. सीटी आर्थ्रोग्राम इमेजिंग

  1. आर्थ्रोग्राम18
    1. अनुसूचित सीटी इमेजिंग से पहले सीधे आर्थ्रोग्राम प्रदर्शन करने के लिए एक प्रशिक्षित मस्कुलोस्केलेटल रेडियोलॉजिस्ट शेड्यूल करें।
    2. एक नैदानिक फ्लोरोस्कोप के दृश्य के क्षेत्र में रुचि के कूल्हे के साथ मेज पर भागीदार की स्थिति। पैर और कूल्हे के रोटेशन को रोकने के लिए टखने के दोनों ओर सैंडबैग्स रखें।
    3. एक बाँझ वातावरण बनाने के लिए त्वचा को तैयार करें। उस स्थान को चिह्नित करें जहां सुई डाली जाएगी (ऊर्ध्वाधर सिर-गर्दन जंक्शन) और इंजेक्शन साइट पर नरम ऊतक को 1% लिडोकेन के 2-5 एमएल के साथ एनेस्थेटाइज करें।
    4. 30 मिली लीटर लूयर लॉक सिरिंज में 1% लिडोकेन के 20 एमएल, 10 एमएल इओएएक्सोल इंजेक्शन और 1 मिलीग्राम/एमएल (1:1000) एपिनेफ्रीन के 0.1 एमएल का घोल तैयार करें।
    5. लिडोकेन इंजेक्शन के दो से पांच मिनट बाद, रीढ़ की हड्डी की सुई डालें जब तक कि यह फीमोरल गर्दन से संपर्क न कर ले; फ्लोरोस्कोपी द्वारा सुई के स्थान को सत्यापित करें। तैयार समाधान (<5 एमएल) की एक छोटी राशि इंजेक्ट करें और यह सुनिश्चित करें कि इंजेक्शन तरल पदार्थ फ्लोरोस्कोपी से एक छवि के साथ संयुक्त कैप्सूल के भीतर निहित है।
    6. कंट्रास्ट मिश्रण के 20-30 एमएल इंजेक्ट करें। जब इंजेक्शन के लिए अतिरिक्त प्रतिरोध मनाया जाता है, तो एक अध्ययन टीम के सदस्य को मैन्युअल रूप से प्रतिभागी के टखने पर खींचकर कूल्हे पर कर्षण लागू करें, जबकि प्रतिभागी शरीर के ऊपरी आंदोलन का विरोध करने के लिए टेबल के हेडबोर्ड को पकड़ता है। उचित के रूप में शेष विपरीत मिश्रण इंजेक्ट करें।
    7. फ्लोरोस्कोपी से सत्यापित करें कि कंट्रास्ट एजेंट संयुक्त स्थान भरता है और कर्षण लागू होने पर फीमोरल हेड को कवर करता है।
    8. संयुक्त कैप्सूल के भीतर विपरीत के नुकसान को कम करने के लिए एक व्हीलचेयर या बिस्तर में सीटी स्कैनर के लिए रोगी को स्थानांतरित करें।
  2. कर्षण और सीटी इमेजिंग
    1. सीटी गैन्ट्री पर एक रीढ़ की स्थिति में प्रतिभागी की मदद करें।
    2. खरगोश कर्षण स्प्लिंट डिवाइस को ब्याज के पैर के नीचे रखें, यह सुनिश्चित करते हुए कि समीपस्थ गद्देदार बार इस्चियम के लिए बस डिस्टल टिकी हुई है। प्रतिभागी की जांघ और टखने के चारों ओर हुक और लूप पट्टियां संलग्न करें और प्रकाश कर्षण लागू करें।
    3. एक स्काउट छवि प्राप्त करें और कूल्हों के लिए कम ट्रोचनटर के ठीक नीचे पूरे श्रोणि और समीपस्थ फीमर को शामिल करने के लिए दृश्य के क्षेत्र को निर्धारित करें। घुटनों के लिए डिस्टल फीमर और समीपस्थ टिबिया को शामिल करने के लिए एक अलग क्षेत्र देखें।
    4. संयुक्त स्थान के पृथक्करण को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त कर्षण लागू करें (अनुसंधान टीम के एक सदस्य को टखने पर खींचें जबकि एक और खरगोश कर्षण स्प्लिंट का पट्टा मजबूत करता है)। 120 केवीपी, 1.0 मिमी स्लाइस मोटाई, 200 - कूल्हे के लिए 400 एमए और 120 केवीपी, 3.0 मिमी स्लाइस मोटाई, और घुटनों के लिए 150 एमए की छवियां प्राप्त करें। प्रतिभागी को विकिरण के बोझ को कम करने के लिए, छवि की गुणवत्ता के अनुसार ट्यूब वर्तमान को modulates, एक स्वचालित एक्सपोजर नियंत्रण, एक स्वचालित एक्सपोजर नियंत्रण का उपयोग करें।
    5. जारी करने और खरगोश कर्षण स्प्लिंट डिवाइस को हटा दें। एक खड़े स्थिति के लिए भागीदार की सहायता और सुनिश्चित करें कि वे आराम से वजन डाल और उंहें छोड़ने के लिए अनुमति देने से पहले अंग पर मोबाइल जा रहा है महसूस करते हैं ।

2. ड्यूल फ्लोरोस्कोपी इमेजिंग

  1. सिस्टम सेटअप
    1. प्रतिभागी की रिपोर्ट की गई ऊंचाई के आधार पर कूल्हे के जोड़ की ऊंचाई का अनुमान लगाने के लिएमानववंशीय 19 लागू करें और सिस्टम के दृश्य के क्षेत्र के केंद्र की वांछित ऊंचाई का अनुमान लगाने के लिए इस माप का उपयोग करें।
    2. छवि को एक-दूसरे से लगभग 50 डिग्री तेज करने की स्थिति ब्याज के कूल्हे(चित्रा 1)के अनुरूप इंस्ट्रूमेंटेड ट्रेडमिल के किनारे पर।
    3. एक्स-रे उत्सर्जक को छवि तेज करने वालों की ओर इंगित करने की स्थिति। सुनिश्चित करें कि उत्सर्जक स्रोत और छवि के चेहरे के बीच की दूरी लगभग 100-110 सेमीहै।
      नोट: उत्सर्जक स्रोत और छवि तेज के चेहरे के बीच अनुशंसित दूरी एक्स-रे उत्सर्जक में सिस्टम विनिर्देश और कोलिमेटर के आधार पर भिन्न होगी।
    4. स्ट्रिंग या मापने टेप का उपयोग कर प्रत्येक फ्लोरोस्कोप जोड़ी के इसी एक्स-रे उत्सर्जक छवि तेज और इसी एक्स-रे उत्सर्जक के चेहरे के केंद्र से कनेक्ट करें। सत्यापित करें कि तार (या टेप) वांछित स्थान पर पार (यानी, कूल्हे के जोड़ के अपेक्षित स्थान में)।
    5. उत्सर्जक और छवि तेज करने के लिए दर्पण के लिए तीन लेजर के साथ थाली प्रत्यय। लेजर चालू करें और लेजर स्रोत पर वापस लेजर के प्रतिबिंब के आधार पर प्रत्येक उत्सर्जक और छवि तेज के संरेखण को परिष्कृत करें।
  2. अंशांकन छवियां
    1. सीसा धारण करके और कमरे के प्रवेश द्वार पर साइनेज रखकर विकिरण के उपयोग के लिए तैयार करें। कर्मचारियों को सुरक्षा पहनने से एक्सपोजर को कम करें जिसमें लीड बनियान, स्कर्ट, दस्ताने और चश्मा शामिल हैं। फ्लोरोस्कोप चालू करें और सिस्टम को आवश्यक रूप से गर्म करने की अनुमति दें।
    2. सभी अंशांकन छवियों के लिए, फ्लोरोस्कोप को 64 केवीपी और 1.4-1.6 एमएया अन्यथा वांछित सेट करें।
    3. कंप्यूटर पर कैमरा नियंत्रण सॉफ्टवेयर खोलें और दास और मास्टरके रूप में उपयुक्त कैमरों का चयन करें। दो कैमरों को सिंक करने के लिए दास कैमरे से मास्टर कैमरे के लिए बाहरी सिंक का उपयोग करें।
      नोट: सभी रिकॉर्ड की गई गतिविधियों के लिए, दोनों दोहरे फ्लोरोस्कोपी कैमरों से एक ही फ्रेम को बचाएं; फ्रेम की पहचान इलेक्ट्रॉनिक ट्रिगर सिग्नल से पहले फ्रेम की संख्या का प्रतिनिधित्व करने वाली संख्या के साथ की जाती है।
    4. छवि तेज के केंद्र में एक गोलाकार धातु वॉशर को जोड़कर सिस्टम के संरेखण को सत्यापित करें और उत्सर्जक को क्रॉसहेयर स्थिरता संलग्न करें।
      नोट: एक बार संरेखण सत्यापित होने के बाद, सिस्टम से संपर्क करने से बचना महत्वपूर्ण है।
    5. शिकंजा का उपयोग कर छवि तेज में से एक के लिए प्लेक्सीग्लास ग्रिड संलग्न; संरेखण में फेरबदल से बचने के लिए इस प्रक्रिया में लागू बल को कम करें। फ्लोरोस्कोपी छवियों को प्राप्त करें और ग्रिड के प्रत्येक दोहरे फ्लोरोस्कोपी कैमरे से 100 छवि फ्रेम बचाएं। ग्रिड को हटा दें, और अन्य छवि तेज के लिए प्रक्रिया दोहराएं।
    6. दो फ्लोरोस्कोप के दृश्य के संयुक्त क्षेत्र के भीतर 3 डी अंशांकन घन रखें। ऐसा करने के लिए, घन को एक स्टूल या प्लेटफॉर्म पर रखें जो रेडियो-पारदर्शी है और नेत्रहीन सत्यापित करता है कि अधिकांश या सभी घन देखने के क्षेत्र के भीतर है। घन को इस तरह उन्मुख करें कि अंशांकन मोती या तो दोहरी फ्लोरोस्कोपी कैमरा देखने के लिए ओवरलैप नहीं करते हैं। छवियों को प्राप्त करें और घनके 100 छवि फ्रेम बचाएं।
    7. घन ले जाने से पहले, घन की समन्वय प्रणाली का उपयोग करके प्रत्येक उत्सर्जक से घन की उत्पत्ति के अनुमानित स्थान को मापें और रिकॉर्ड करें। घन और किसी भी संबद्ध मंच को हटा दें।
    8. प्रत्येक फ्लोरोस्कोप के लिए उत्सर्जक स्रोत और छवि के चेहरे के बीच की दूरी को मापें और रिकॉर्ड करें।
    9. एक रबर बैंड के साथ एक लंबी छड़ी या शासक के लिए मनके प्लेक्सीग्लास संलग्न करें और सिस्टम के दृश्य के पूरे क्षेत्र को लेकर आंदोलनों को प्रदान करने के लिए इसे बेतरतीब ढंग से स्थानांतरित करें। सुनिश्चित करें कि अनुसंधान स्टाफ विकिरण के मार्ग के प्रति सचेत है और जोखिम को कम करने के लिए सुरक्षा पहनते है (चरण 2.2.1 देखें)। गतिके 100 छवि फ्रेम सहेजें।
    10. एक्सपोजर समय को ट्रैक करने के लिए उपयोग की जाने वाली इमेजिंग घड़ी को रीसेट करें।
  3. स्थैतिक परीक्षण और मापदंडों का समायोजन
    1. यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिस्टम ऊंचाई प्रतिभागी के लिए उपयुक्त है, अधिक से अधिक ट्रोचंटर की ऊंचाई को मापें।
      1. जांघ को अधिक से अधिक ट्रोचंटर की बोनी प्रमुखता खोजने और सबसे बेहतर बिंदु का पता लगाने के लिए, जैसा कि संभव हो, पालपेट करें।
      2. बेहतर ग्रेटर ट्रोचेंटर लगभग कूल्हे के जोड़ के समान ऊंचाई पर है, इस बिंदु तक फर्श से ऊंचाई को मापें और इसकी तुलना दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली स्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ऊंचाई अनुमान से करें।
      3. यदि आवश्यक हो, तो सिस्टम की ऊंचाई को समायोजित करें और रीकैलिब्रेट करें जबकि प्रतिभागी को डेटा कैप्चर के लिए प्रीप्ड किया जा रहा है।
    2. फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के साथ प्रतिभागी को परिचित करें और उन्हें सूचित करें कि यदि वे इमेजिंग सत्र के दौरान किसी भी उपकरण के संपर्क में आते हैं, तो उन्हें अनुसंधान टीम को सूचित करना चाहिए, क्योंकि सिस्टम के साथ संपर्क उनके डेटा की सटीकता को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।
    3. प्रतिभागी ट्रेडमिल पर कदम रखें और दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के दृश्य के क्षेत्र के भीतर खड़े हों। प्रत्येक उत्सर्जक के नजरिए से प्रतिभागी संरेखण की जांच करें और इस स्थिति पर ध्यान दें कि अनुसंधान टीम का प्रत्येक सदस्य इमेजिंग के दौरान कहां खड़ा होगा या बैठा होगा।
    4. प्रतिभागी के बॉडी मास इंडेक्स (बीएमआई) के आधार पर इमेजिंग पैरामीटर (प्रत्येक उत्सर्जक के केवीपी और एमए और दोहरी फ्लोरोस्कोपी कैमरों के एक्सपोजर) का अनुमान लगाएं और तदनुसार प्रत्येक फ्लोरोस्कोप सेट करें।
      नोट: संदर्भित पलटन के लिए, फ्लोरोस्कोपी सेटिंग्स 78 से 104 केवीपी और 1.9-3.2 एमए तक 4.5-7.0 एमएसके कैमरा एक्सपोजर के साथ थीं।
    5. खड़े होने के दौरान प्रतिभागी की छवियों को प्राप्त करें और इसके विपरीत और देखने के क्षेत्र के लिए छवियों का आकलन करें।
      नोट: बढ़ी हुई केवीपी बढ़ी हुई एक्स-रे स्कैटर (शोर को बढ़ाती है और इसके विपरीत कम हो जाती है), कम छवि संकल्प और कम कंट्रास्ट से जुड़ी होती है।
    6. मापदंडों और/या भागीदार संरेखण को समायोजित करें और आवश्यक रूप से छवि अधिग्रहण दोहराएं।
    7. एक स्थिर परीक्षण के रूप में उपयोग करने के लिए अंतिम छवियों के 100 फ्रेम सहेजें।
  4. गतिशील परीक्षण (अंक 2)
    1. दोहरी फ्लोरोस्कोपी इमेजिंग की शुरुआत से पहले, प्रतिभागी समय पर जाते समय एक ज्ञात दूरी पर चलते हैं। ट्रेडमिल पर चलने के स्तर और झुकाव दोनों के लिए स्वयं-चयनित चलने की गति निर्धारित करने के लिए इसका उपयोग करें।
    2. थायराइड की रक्षा के लिए प्रतिभागी डॉन एक लीड थायराइड कॉलर है।
    3. गतिशील अधिग्रहण के दौरान, शोधकर्ता नेतृत्व ढाल के पीछे दोहरी फ्लोरोस्कोपी वर्कस्टेशन कदम पर दोहरी फ्लोरोस्कोपी कैमरा नियंत्रण मैनिंग है और ढाल(चित्रा 3)के देखने की खिड़की के माध्यम से भागीदार देखो ।
    4. सभी चलने परीक्षणों के प्रदर्शन के लिए:
      1. ट्रेडमिल की बेल्ट शुरू करने से पहले प्रतिभागी को सूचित करें। ट्रेडमिल की गति को उचित चलने की गति तक रैंप करें और छवियों को इकट्ठा करने से पहले प्रतिभागी की चाल को सामान्य होने दें।
      2. प्रत्येक चलने गतिविधि के लिए, कम से कम दो पूर्ण चाल चक्रों को प्राप्त करें और बचाएं।
      3. इच्छुक चलने गतिविधि के लिए, प्रतिभागी ट्रेडमिल से कदम रखें। ट्रेडमिल को अनलॉक करें, झुकाव को 5 डिग्रीतक सेट करें, और गतिविधि करने के लिए प्रतिभागी को ट्रेडमिल पर वापस जाने से पहले ट्रेडमिल को फिर सेलॉक करें।
      4. इमेजिंग दोहराएं, जैसे कि गतिविधि दो बार दर्ज की जाती है।
      5. गतिविधि के पूरा होने पर ट्रेडमिल को कम करने के लिए उसी प्रक्रिया (चरण 2.4.4.3) को दोहराएं।
    5. धुरी गतिविधियों के लिए:
      1. क्या प्रतिभागी धुरी की दिशा के विपरीत ट्रेडमिल के सामने से अपने शरीर की स्थिति और पैरों को लगभग 45 डिग्री घुमाएं। यदि वांछित है, तो सुनिश्चित करें कि प्रत्येक पैर को पूरी तरह से ड्यूल-बेल्ट ट्रेडमिल के एक बेल्ट पर रखा गया है ताकि बल प्लेट डेटा की सीधी प्रसंस्करण की अनुमति दी जा सके।
      2. क्या प्रतिभागी गति की अंतिम सीमा पर श्रोणि के संरेखण के लिए देखते समय गति की अपनी अंत सीमा से और कई धुरी प्रदर्शन करते हैं। सुनिश्चित करें कि गति सुचारू रूप से किया जाता है क्योंकि धुरी को अंतिम स्थिति प्राप्त करने के लिए त्वरण की आवश्यकता नहीं होती है।
      3. गति के अंत सीमा पर श्रोणि की स्थिति के आधार पर, प्रतिभागी को घुमाएं और/या अपने पैरों का अनुवाद करें ताकि श्रोणि ट्रेडमिल पर आगे का सामना कर रहा हो और ब्याज का कूल्हा धुरी के अंत में फ्लोरोस्कोप के दृश्य के संयुक्त क्षेत्र के बीच में हो ।
      4. एक बार स्थिति अनुकूलित हो जाने के बाद, प्रतिभागी दोहरी फ्लोरोस्कोपी इमेजिंग के दौरान धुरी का प्रदर्शन करें और सभी फ्रेम को बचाएं जहां फीमर और श्रोणि दोनों दोहरी फ्लोरोस्कोपी कैमरा दृश्यों (लगभग 200-400 फ्रेम) में दिखाई देते हैं, जो गति की अंतिम सीमा के बारे में केंद्रित है, जितना संभव हो उतना धुरी पर कब्जा करता है।
      5. इमेजिंग दोहराएं, जैसे कि गतिविधि दो बार दर्ज की जाती है।
    6. अपहरण-अडैक्शन गतिविधि के लिए:
      1. क्या प्रतिभागी फ्लोरोस्कोप के दृश्य के क्षेत्र में खड़े हों और ब्याज के पैर को लगभग 45 डिग्री उनके पक्ष में उठाएं। प्रतिभागी को धड़ गति से बचने और यदि आवश्यक हो तो गति की सीमा को कम करने के लिए याद दिलाएं।
      2. सभी फ्रेम प्राप्त करें और सहेजें जहां फीमर और श्रोणि दोनों दोहरे फ्लोरोस्कोपी कैमरा दृश्यों (लगभग 200-400 फ्रेम) में दिखाई दे रहे हैं।
      3. इमेजिंग दोहराएं, जैसे कि गतिविधि दो बार दर्ज की जाती है।
    7. गतिशील हिप संयुक्त केंद्र या स्टार-आर्क गतिविधि20 के लिए
      1. क्या प्रतिभागी दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के दृश्य के क्षेत्र में खड़े हों और अपने पैर को पूर्वकाल में और 180 डिग्री की 45 डिग्री वेतन वृद्धि पर बढ़ाएं और कम करें, जो पीछे की वृद्धि और उनके पैर के निचले हिस्से के साथ समाप्त होता है। अपने पैर को जमीन पर वापस रखने से पहले, प्रतिभागी को अपने पैर को दरकिनार कर दिया है और एक स्थायी स्थिति में लौटें।
    8. एक बार प्रतिभागी गति के साथ सहज हो जाता है और इसे लगभग 6-8 एस में पूरा कर सकता है, गतिविधि की छवियों को प्राप्त और सहेज सकता है।
      नोट: परीक्षण की लंबाई के कारण दोहरी फ्लोरोस्कोपी के साथ केवल एक गतिविधि पर कब्जा कर लिया जाता है।
  5. अतिरिक्त अंशांकन छवियां
    1. यदि डेटा संग्रह के दौरान किसी भी बिंदु पर, प्रतिभागी का मानना है कि वे फ्लोरोस्कोपिक उपकरण के किसी भी हिस्से के संपर्क में आ सकते हैं, ग्रिड और घन छवि और अंशांकन के लिए सभी फ़ाइलों को बचाने के लिए ।
    2. डेटा संग्रह के पूरा होने पर, ग्रिड और घन छवि और अंशांकन के लिए सभी फ़ाइलों को बचाने के लिए एक बैकअप के रूप में सेवा अगर किसी भी मुद्दे को प्रारंभिक अंशांकन के साथ उठता है ।

3. त्वचा मार्कर गति पर कब्जा और इंस्ट्रूमेंटेड ट्रेडमिल

  1. सिस्टम सेटअप
    1. ट्रेडमिल(चित्रा 3)पर ऑप्टिकल मोशन कैप्चर सिस्टम पर ध्यान केंद्रित करें। दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के दृश्य के क्षेत्र में प्रतिभागी की कल्पना करने के साथ संभावित मुद्दों के कारण, सटीक दृश्य(चित्रा 2)सुनिश्चित करने के लिए अवरक्त कैमरों को ठीक से स्थिति में रखने के लिए तैयार रहें।
    2. सिस्टम को चालू करें और यह सुनिश्चित करने के लिए मार्कर के एक सेट का उपयोग करें कि दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली वांछित क्षेत्र के दृश्य को रोकती नहीं है।
    3. चेक करें कि मार्कर स्पष्ट और परिपत्र हैं और आवश्यक रूप से अवरक्त कैमरों के फोकस को समायोजित करें।
    4. सुनिश्चित करें कि फ्लोरोस्कोप किसी भी चिंतनशील सतहों को कम करने के लिए कवर कर रहे हैं। प्रत्येक अवरक्त कैमरे की समीक्षा करें और कैमरा दृश्य को मास्क करें यदि चिंतनशील वस्तुओं को कवर नहीं किया जा सकता है।
    5. डुअल फ्लोरोस्कोपी सिस्टम के कैमरा अधिग्रहण को समाप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक ट्रिगर से बाहरी 5 वी सिग्नल में पढ़ने के लिए मोशन कैप्चर सॉफ्टवेयर सेट करें। दो सिस्टम से डेटा को अस्थायी रूप से सिंक करने के लिए इस ट्रिगर का उपयोग करें।
  2. अंशांकन
    1. एक बार सिस्टम चालू और तैयार होने के बाद, ऑप्टिकल और इन्फ्रारेड मोशन कैप्चर कैमरों को एक साथ कैलिब्रेट करने के लिए सक्रिय अंशांकन छड़ी का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के भीतर पूरे क्षेत्र को किसी भी उपकरण के साथ संपर्क से बचने के दौरान अंशांकन के दौरान अच्छी तरह से कब्जा कर लिया जाता है।
      नोट: एक फ्राइंग पैन में भोजन पोट जैसी छड़ी गति अच्छी तरह से काम किया है ।
    2. दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के कारण होने वाली बाधाओं के कारण, अंशांकन मान आमतौर पर ऑप्टिकल मोशन कैप्चर के लिए देखे जाने से भी बदतर हो सकते हैं। अंशांकन करें ताकि सभी अवरक्त कैमरों में 0.2 से कम छवि त्रुटियांहों।
      नोट: वीडियो कैमरे के लिए छवि त्रुटि अधिक होगी, हालांकि अभी भी 0.5 से कम है। वीडियो कैमरा विशेष रूप से गति के किसी भी मात्राकरण के लिए प्रयोग नहीं किया जाता है, केवल गति पर कब्जा करने की दृश्य रिकॉर्डिंग के लिए।
    3. दोहरी फ्लोरोस्कोपी के लिए घन परीक्षण के अधिग्रहण के दौरान, भी गति कब्जा अवरक्त कैमरों के साथ घन पर कब्जा । सुनिश्चित करें कि घन में गति कैप्चर और दोहरी फ्लोरोस्कोपी सिस्टम दोनों से कैमरों के साथ छवि बनाने की स्थिति के लिए इसे चिपकाने वाले चिंतनशील मार्कर हैं।
  3. मार्कर सेट और प्लेसमेंट
    1. प्रतिभागी के आगमन से पहले, 21 गोलाकार चिंतनशील त्वचा मार्कर के आधार पर दो तरफा टेप (toupee टेप) को काटें और लागू करें। मार्कर की दीर्घायु सुनिश्चित करने के लिए, यह सुनिश्चित करें कि टेप या कोई भी त्वचा चिंतनशील मार्कर के संपर्क में न आए।
    2. पांच मार्कर प्लेटों में से प्रत्येक के लिए (टांग पर दो, जांघ पर दो, पीठ पर एक; चित्रा 4),कपड़े का पट्टा की त्वचा की ओर स्प्रे गोंद लागू करें और इसे प्रतिभागी के चारों ओर कसकर लपेटें। प्रतिभागी के साथ जांच करें कि पट्टियां तंग महसूस करती हैं (लेकिन असहज नहीं हैं)। मार्कर सेट के बाकी का पालन करने से पहले किसी भी अतिरिक्त स्प्रे गोंद के हाथ साफ।
    3. क्रमशः क्लैविकल, मध्य घुटनों और मध्य ास्मिक मैलेली के लिए केवल अंशांकन के लिए उपयोग किए जाने वाले पांच मार्कर लागू करें।
    4. पूर्वकाल बेहतर iliac कताई (ASIS), पीछे बेहतर iliac कताई (PSIS), फीमर के अधिक से अधिक trochanter छवि, कंधे, उरोस्थि, पार्श्व घुटनों, पार्श्व मल्लोली, और पैर(चित्रा 4)के लिए शेष 16 मार्कर लागू करें ।
    5. प्रतिभागी से पूछें कि अगर डेटा कैप्चर के दौरान कोई मार्कर या पट्टियां ढीली हो जाती हैं तो अध्ययन टीम को सूचित करें ।
  4. स्टेटिक ट्रायल
    1. दोहरी फ्लोरोस्कोपी से स्थिर स्थायी परीक्षण के साथ संयोजन के रूप में, गति पर कब्जा करने के लिए एक स्थायी परीक्षण पर कब्जा करें।
    2. सभी मार्कर लेबल। यदि अधिग्रहीत स्थिर गतिविधि के दौरान कम से कम तीन अवरक्त कैमरों द्वारा कोई मार्कर दिखाई नहीं देते हैं, तो यह सुनिश्चित करने के लिए एक स्थिर छवि को फिर से प्राप्त करें कि सभी मार्कर दिखाई दे रहे हैं।
    3. अंशांकन-केवल मार्कर निकालें और प्रतिभागी डेटा संग्रह के शेष के दौरान विकिरण सुरक्षा प्रदान करने के लिए एक थायराइड कॉलर डॉन है ।
  5. गतिशील परीक्षण
    1. दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के साथ कैप्चर किए गए प्रत्येक गतिशील परीक्षणों के लिए, मोशन कैप्चर वीडियो प्राप्त करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक दोहरी फ्लोरोस्कोपी वीडियो की संपूर्णता गति कैप्चर अधिग्रहण की सीमा के भीतर है।
    2. सुनिश्चित करें कि दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के इलेक्ट्रॉनिक ट्रिगर से 5 वी सिग्नल में ब्रेक प्रत्येक परीक्षण के भीतर कैप्चर किया गया है।

4. इमेज प्रीप्रोसेसिंग

  1. सीटी आधारित मॉडल
    1. ब्याज और पूरे श्रोणि के पक्ष के समीपस्थ और डिस्टल फीमर को खंडित करें, क्योंकि इन हड्डियों का उपयोग ट्रैकिंग और/या समन्वय प्रणाली उत्पादन के लिए किया जाता है ।
    2. सुनिश्चित करें कि विभाजन सभी तीन इमेजिंग विमानों में हड्डी के आकार के प्रतिनिधि हैं और अपेक्षाकृत चिकनी दिखाई देते हैं।
      नोट: आर्थ्रोकिनमेटिक्स का विश्लेषण करने की क्षमता सावधानीपूर्वक विभाजन के माध्यम से उच्च गुणवत्ता वाले पुनर्निर्माण प्राप्त करने पर निर्भर करती है।
    3. छवि डेटा को अहस्ताक्षरित चार (8 बिट) में परिवर्तित करें और 0 से 255की सीमा के साथ एक छवि का उत्पादन करने के लिए ऑफसेट और स्केलिंग के साथ आवश्यक रूप से समायोजित करें।
    4. हड्डी की सीमा के चारों ओर परिवर्तित छवि और फसल में केवल हड्डी क्षेत्र को अलग करें। फसली छवियों के आयामों को रिकॉर्ड करें।
    5. 2D TIFF प्रारूप के रूप में सहेजें।
    6. छवि खोलें, प्रकार को 16-बिट में बदलें,और इसे एक 3D TIFF फ़ाइल के रूप में सहेजें।
  2. सतह पुनर्निर्माण
    1. विभाजन लेबल से सतहों को उत्पन्न करें, सतहों को चिकनी और तबाह करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि चेहरे किसी भी एकल पुनरावृत्ति में आधे से अधिक कम नहीं होते हैं।
      नोट: वर्णित प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, चेहरों की लक्षित संख्या प्रत्येक समीपस्थ और डिस्टल फीमर सतह के लिए लगभग 30,000 और प्रत्येक हेमी-श्रोणि सतह के लिए 70,000 है।
    2. ऐतिहासिक पहचान के लिए एक मॉडल फ़ाइल के रूप में उपयोग के लिए *.vtk प्रारूप में एक सतह जाल के रूप में प्रत्येक सतह निर्यात करें।
  3. समन्वय प्रणाली के लिए ऐतिहासिक पहचान
    1. फेमोरल समन्वय प्रणाली(चित्रा 5)के उत्पादन के लिए फीमर के स्थलों की पहचान करें।
      नोट: नीचे दिए गए पैरामीटर संदर्भित डेटासेट और इमेजिंग प्रोटोकॉल के लिए विशिष्ट हैं; उचित रूप से स्थलों का चयन करने के लिए मूल्यों को बदलने की आवश्यकता हो सकती है।
      1. एक मॉडल फ़ाइल के रूप में समीपस्थ फीमर खोलें। 1-प्रिंसीक वक्रताके मानक क्षेत्र को जोड़ने के लिए पोस्ट टूलबार और डेटा पैनल खोलें, 10 की चिकनाई का चयन करें और फिर परिणाम की कल्पना करें। फेमोरल हेड के चेहरों का अधिक चयन करें और केवल नकारात्मक वक्रता को शामिल करने के लिए एडिट पैनल से चुनिंदा रेंज विकल्प का उपयोग करें। किसी भी चयनित चेहरे का चयन न करें जो फेमोरल हेड से संबंधित नहीं हैं। इस ऊर्ध्वाधर सिर की सतह को एक क्षेत्र के लिए *.k प्रारूप में सतह जाल के रूप में निर्यात करें जो फीमोरल हेड के केंद्र को निर्धारित करने के लिए फिट है।
      2. इसी तरह की प्रक्रिया का उपयोग करके, 5 की चिकनाई के साथ डिस्टल फीमर पर 1-प्रिंसीक वक्रता लागू करें और नकारात्मक वक्रता वाले चेहरों को शामिल करने के लिए फिर से रेंज का चयन करें। मध्य-पार्श्व धुरी निर्धारित करने के लिए सिलेंडर फिट के लिए इस फेमोरल कॉन्डील सतह का निर्यात करें।
      3. 2- प्रिंक वक्रता को डिस्टल फीमर पर लगाएं, 3की चिकनाई का उपयोग करें। एपिकोंडिकल्स की लकीरें हाइलाइट करें और -0.1 के ऊपरी कट-ऑफ का उपयोग करके रेंज का चयन करें। इन चेहरों को एक विमान उत्पन्न करने के लिए निर्यात करें और सिलेंडर फिट के लिए पीछे के condyles के चेहरों को अलग करने के लिए इसका उपयोग करें।
    2. श्रोणि समन्वय प्रणाली(चित्रा 5)के उत्पादन के लिए श्रोणि के स्थलों की पहचान करें।
      नोट: नीचे दिए गए पैरामीटर संदर्भित डेटासेट और इमेजिंग प्रोटोकॉल के लिए विशिष्ट हैं; उचित रूप से स्थलों का चयन करने के लिए मूल्यों को बदलने की आवश्यकता हो सकती है।
      1. प्रत्येक हेमी-श्रोणि के लिए, 5 की चिकनाई के साथ 2-प्रिंसीक वक्रता लागू करें और एसिटाबुलम की लूनेट सतह को अलग करने के लिए केवल सकारात्मक चेहरों को शामिल करने के लिए रेंज का चयन करें। लूनेट सतह का निर्यात करें और एसीटाबुलम के केंद्र को निर्धारित करने के लिए एक क्षेत्र फिट का उपयोग करें।
      2. 2-प्रिंसीक वक्रता को 2 की चिकनाई के साथ फिर से लागू करें और श्रोणि के कताई को उजागर करने के लिए -0.15 से कम वक्रता वाले सभी चेहरों का चयन करें। इन कताई के किनारे पर अंक चुनें जो सबसे अच्छा ASIS और PSIS को स्थलों के रूप में प्रतिनिधित्व करते हैं और उन्हें रिकॉर्ड करते हैं।

5. बोन मोशन ट्रैकिंग

  1. अंशांकन
    1. दोहरी फ्लोरोस्कोपी कैमरों से प्रत्येक घन छवियों के भीतर 12 मोतियों की पहचान करें (चरण 2.2.6 में एकत्र)। घन के प्रत्येक मोतियों के बीच अंशांकित दूरी और दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के भीतर घन के स्थान के माप के आधार पर, अनुमानित और ज्ञात मनका स्थानों के बीच योग-वर्ग प्रक्षेपण त्रुटि को कम करने के माध्यम से प्रत्येक फ्लोरोस्कोप के स्थानिक अभिविन्यास का निर्धारण करें।
    2. छवि विरूपण के लिए सही करने के लिए ग्रिड छवियों का उपयोग करें और उस ग्रिड छवि से जुड़े सभी छवियों पर सुधार लागू करें।
    3. सिस्टम की गतिशील सटीकता की मात्रा निर्धारित करने के लिए गति छवियों का उपयोग करें और इसे ट्रैक करने के लिए मार्कर-आधारित ट्रैकिंग का उपयोग करें।
  2. मार्करलेस ट्रैकिंग
    1. चयनित स्थलों के स्थान को हड्डी-विशिष्ट मापदंडों फ़ाइल में जोड़ें और सभी ट्रैक किए गए फ्रेम के लिए आउटपुट के रूप में दोहरी फ्लोरोस्कोपी सिस्टम में इन स्थलों की गतिशील स्थिति एकत्र करें।
    2. उन फ़्रेमों का निर्धारण करें जिन्हें ट्रैक किया जाएगा (मोशन कैप्चर से काइनेटिक डेटा के आधार पर, चरण 6.1.2 देखें) और संबंधित हड्डी-विशिष्ट मापदंडों फ़ाइल के साथ मार्करलेस ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर खोलें।
    3. हड्डी के अच्छे दृश्य के साथ वांछित सीमा के भीतर एक फ्रेम का चयन करें, और सॉफ्टवेयर(चित्रा 6)में उपलब्ध स्वतंत्रता के छह डिग्री का उपयोग करके ब्याज की हड्डी (या तो समीपस्थ फीमर या हेमी-श्रोणि) के सीटी-आधारित डिजिटल रूप से पुनर्निर्मित रेडियोग्राफ (DRR) को मैन्युअल रूप से उन्मुख करें।
      नोट: के रूप में सबसे परीक्षण खड़े करने के लिए एक स्थिति में शुरू, इस प्रारंभिक स्थिति की संभावना सभी परीक्षणों के लिए एक प्रारंभिक प्रारंभिक बिंदु के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है ।
    4. एक बार हड्डी का डीआरआर दोनों विचारों में अच्छी तरह से गठबंधन दिखाई देता है, तो समाधान पैनल में मैनुअल बटन पर क्लिक करके समाधान को बचाएं।
      नोट: हर बार जब कोई समाधान बचाया जाता है, तो ओरिएंटेशन पैरामीटर और सामान्यीकृत क्रॉस-सहसंबंध गुणांक संदर्भ के लिए प्लॉट किए जाते हैं। सामान्यीकृत क्रॉस-सहसंबंध गुणांक की गणना फ्लोरोस्कोप और हड्डी DRRs दोनों के लिए गैर-शून्य मूल्यों के साथ सभी पिक्सेल के आधार पर की जाती है।
    5. सॉल्यूशंस पैनल के भीतर डीएचएस बटन पर क्लिक करके और परिणाम की समीक्षा करके विकर्ण हेसियन सर्च (डीएचएस) अनुकूलन चरण लागू करें। यदि अनुकूलित परिणाम पसंद किया जाता है, तो अगले फ्रेम पर जाएं; अन्यथा, किसी भी आवश्यक समायोजन करें, और समाधान पैनल के भीतर मैनुअल बटन पर क्लिक करके फिर से दें। इस कदम को तब तक दोहराएं जब तक कि कोई संतोषजनक समाधान न मिल जाए।
      नोट: खराब छवि विपरीत के मामले में, अनुकूलन एल्गोरिदम हमेशा एक संतोषजनक परिणाम नहीं दे सकता है।
    6. हर पांचवें फ्रेम के लिए, इस प्रक्रिया को दोहराएं, एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में पिछले फ्रेम के लिए समाधान का उपयोग करें। प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए डीएचएस अनुकूलन का उपयोग करें।
    7. ट्रैकिंग के पहले पास को पूरा करने के लिए, एक और उपकरण का उपयोग करें जो रैखिक प्रक्षेपण (एलपी) के माध्यम से इंटरपोलेट करता है और समाधान पैनल के भीतर एलपी + डीएचएस बटन की सीमा पर क्लिक करके ट्रैक किए गए फ्रेम के बीच समाधानों को अनुकूलित करता है। खिड़की में, ट्रैक किए जाने वाले फ्रेम के सेट और संदर्भ के लिए उपयोग किए जाने वाले दो फ्रेम दर्ज करें।
      नोट: दो संदर्भ फ्रेम फ्रेम की पहचान की सेट के भीतर किसी भी फ्रेम हो सकता है । हालांकि, पहले और अंतिम फ्रेम का उपयोग फ्रेम रेंज के भीतर हड्डियों के अभिविन्यास के लिए सीमा प्रदान करता है, जो इसके विपरीत कम होने पर फायदेमंद हो सकता है।
    8. मैनुअल और डीएचएस-आधारितसमाधानों दोनों का उपयोग करके परीक्षण के प्रत्येक फ्रेम की समीक्षा करें और परिष्कृत करें। यह सुनिश्चित करने के लिए मापदंडों के भूखंड का उपयोग करें कि सहसंबंध गुणांक पर्याप्त रूप से अधिक है और हड्डी के अभिविन्यास में किसी भी पैरामीटर में अचानक छलांग नहीं है।
    9. सटीक ट्रैकिंग सुनिश्चित करने के लिए, एक और शोधकर्ता प्रत्येक फ्रेम के लिए समाधान की समीक्षा करें और समाधान के लिए कोई आवश्यक संशोधन करें।
    10. प्रत्येक हड्डी के लिए 5.2.1-5.2.9 कदम दोहराएं।
  3. गति का दृश्य
    1. काइनेटिक विज़ुअलाइज़ेशन के लिए सॉफ्टवेयर में फीमर और श्रोणि सतहों को खोलें। यदि आवश्यक हो, तो सतहों को जाल फ़ंक्शन में परिवर्तित करके मेश में परिवर्तित करें। दोनों सतहों का चयन करें और *.k प्रारूप में एक सतह जाल के रूप में निर्यात।
    2. ट्रैकिंग से आउटपुट का उपयोग करके, प्रत्येक हड्डी और फ्रेम के लिए समन्वय परिवर्तनों के साथ एक टेक्स्ट फ़ाइल उत्पन्न करें।
      नोट: सतहों का क्रम परिवर्तनों के क्रम से मेल खाने चाहिए।
    3. काइनेमेटिक्स के विज़ुअलाइज़ेशन के लिए, काइनेमेट टूल और उपरोक्त दो फाइलों का उपयोग चरण 5.3.1 और 5.3.2 से काइनेमेटिक्स को चेतन करने के लिए करें। सत्यापित करें कि एनिमेटेड काइनेमेटिक्स उचित दिखते हैं और सतहों के बीच या तो अर्ध-पारदर्शी सतह या सतह दूरी उपकरण का उपयोग करके उचित दूरी होती है। यदि आवश्यक हो, तो चरण 5.2.8 पर लौटें।

6. डेटा विश्लेषण

  1. स्किन मार्कर काइनेमेटिक्स
    1. मोशन कैप्चर सॉफ्टवेयर के भीतर, स्थिर मॉडल और लेबल मार्कर लागू करने के लिए सभी फाइलों को बैच-प्रोसेस करें। एक बार परीक्षण पूरा हो जाने के बाद, किसी भी अवेलेबल प्रक्षेप पथ को हटा दें।
      नोट: दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के अवरोधों के कारण, सामान्य से अधिक मैनुअल गैप भरने की आवश्यकता हो सकती है।
    2. गतिशील घटनाओं की पहचान करने के लिए काइनेमैटिक और फोर्स प्लेट डेटा का उपयोग करें, जैसे कि घडिय़ाल के दौरान पैर के अंगूठे से दूर या एड़ी-स्ट्राइक या धुरी गतिविधियों के लिए गति की अधिकतम श्रृंखला। दोहरी फ्लोरोस्कोपी डेटा की ट्रैकिंग के लिए ब्याज के फ्रेम निर्धारित करें।
    3. *.c3d प्रारूप में काइनेटिक प्रोसेसिंग के लिए सभी परीक्षण डेटा निर्यात करें, जिसमें एनालॉग डेटा (यानी, ट्रिगर और फोर्स प्लेट डेटा) और मार्कर प्रक्षेप पथ दोनों शामिल हैं।
    4. वांछित मॉडल टेम्पलेट फ़ाइल (*.mdh फ़ाइल प्रारूप के रूप में सहेजा गया) स्थिर परीक्षण के लिए लागू करें, फिर इस मॉडल को गति फ़ाइलों को असाइन करें।
      नोट: विश्लेषण के लिए, बायोमैकेनिक्स (आईएसबी) हेड-पेट-छाती (हैट) सेगमेंट और कोडा श्रोणि, दो एएसआई द्वारा परिभाषित एक श्रोणि खंड मॉडल और पीआईएस स्थलों के केंद्र के साथ एक निचले अंग मॉडल का उपयोग किया गया था।
  2. दोहरी फ्लोरोस्कोपी काइनेमेटिक्स
    1. ब्याज के फ्रेम को अलग करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि केवल समीपस्थ फ्रेम जो फीमर और श्रोणि दोनों के लिए ट्रैक किए जाते हैं, शामिल हैं।
    2. एक लोपास बटरवर्थ फ़िल्टर (अवशिष्ट विश्लेषण से0.12 सामान्यीकृत कट-ऑफ आवृत्ति और 4 ऑर्डर फ़िल्टर) का उपयोग करके लैंडमार्क पोजीशन फ़िल्टर करें।)
    3. फेमोरल समन्वय प्रणाली(चित्रा 5)की गतिशील स्थिति को ट्रैक करने के लिए प्रत्येक गति परीक्षण में स्थलों की फ़िल्टर की गई स्थितियों का उपयोग करें।
      1. फीमर मूल को फीमोरल हेड के गोला-फिट केंद्र केरूप में परिभाषित करें।
      2. बेहतर ढंग से इंगित करते हुए, घुटने और मूल के केंद्र के बीच फीमर जेड-एक्सिस (अवर-बेहतर धुरी) को परिभाषित करें।
      3. फीमर एक्स-एक्सिस (मध्य-पार्श्व धुरी) को फीमोरल कॉन्डील्समें लगे सिलेंडर की लंबी धुरी के रूप में परिभाषित करें, जो बाईं ओर इशारा करता है। सिलेंडर के साथ प्रतिनिधित्व करने के लिए कॉन्डील्स के क्षेत्र को अलग करने के लिए, एपिकोंडल सतहों पर एक विमान फिट करें और फेमोरल कॉन्डील के पीछे के हिस्से को अलग करें।
      4. फीमर वाई-एक्सिस (पूर्वकाल-पीछे) को परिभाषित जेड-और एक्स-अक्षों के क्रॉस-उत्पाद के रूप में परिभाषित करें, पीछे की ओर इशारा करते हुए। एक ऑर्थोगोनल समन्वय प्रणाली बनाने के लिए एक्स-एक्सिस के अभिविन्यास को सही करें।
    4. श्रोणि समन्वय प्रणाली(चित्रा 5)की गतिशील स्थिति को ट्रैक करने के लिए प्रत्येक गति परीक्षण में स्थलों की फ़िल्टर की गई स्थितियों का उपयोग करें।
      1. श्रोणि मूल को दो एएसआईएस स्थलों के केंद्र केरूप में परिभाषित करें ।
      2. दो PSIS स्थलों और मूल के केंद्र के बीच श्रोणि वाई-अक्ष (पूर्वकाल-पीछे धुरी) को परिभाषित करें, जो पूर्वकाल की ओर इशारा करते हैं।
      3. ओरिजिनल और राइट-साइड एआईएस लैंडमार्क के बीच श्रोणि एक्स-एक्सिस (मध्य-पार्श्व धुरी) को परिभाषित करें, जो दाईं ओर की ओर इशारा करता है।
      4. श्रोणि जेड-अक्ष (अवर-बेहतर धुरी) को परिभाषित एक्स-और वाई-अक्षों के क्रॉस-उत्पाद के रूप में परिभाषित करें, जो बेहतर ढंग से इंगित करते हैं। एक ऑर्थोगोनल समन्वय प्रणाली बनाने के लिए एक्स-एक्सिस के अभिविन्यास को सही करें।
    5. समन्वय प्रणालियों के बीच रोटेशन मैट्रिक्स उत्पन्न करें और मैकविलियम्स और सहयोगियों के समीकरण 11(चित्रा 7)21के अनुसार संयुक्त काइनेमेटिक्स की गणना करें।
    6. फीमोरल हेड के क्षेत्र फिट केंद्रों और एसिटाबुलम की लूनेट सतह के बीच वेक्टर दूरी को श्रोणि समन्वय प्रणाली में बदलकर संयुक्त अनुवादों की गणना करें।
      नोट: यह प्रत्येक छवि फ्रेम के लिए संयुक्त अनुवाद का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक एकल वेक्टर प्रदान करता है।
  3. आर्थ्रोकिनेमेटिक्स
    1. विषय-विशिष्ट आर्थ्रोकिनेमेटिक्स(चित्रा 8)को चेतन करने के लिए चरण 5.3 में वर्णित केनेमेटिक्स की कल्पना करें।
    2. प्रत्येक गतिशील गतिविधि(चित्रा 8)के दौरान फीमर और श्रोणि सतहों के बीच दूरी को मापने के लिए सतह दूरी डेटा क्षेत्र लागू करें।
      नोट: ये डेटा संयुक्त सतहों के बीच सापेक्ष दूरी का मात्राकरण भी प्रदान करते हैं लेकिन संयुक्त अनुवाद की मात्रा निर्धारित करने के लिए व्याख्या की आवश्यकता होती है।
    3. सभी प्रतिभागियों में डेटा की मात्रा निर्धारित करने के लिए सतह दूरी उपकरण का उपयोग करके सतह से सतह की दूरी का निर्यात करें।
  4. त्वचा मार्कर गति पर कब्जा करने के साथ तुलना
    1. प्रत्येक गति परीक्षण से घन छवियों और ट्रिगर का उपयोग करना, स्थानिक और अस्थायी रूप से दोहरी फ्लोरोस्कोपी और मोशन कैप्चर सिस्टम को सिंक करें।
    2. त्वचा मार्कर मोशन कैप्चर (यानी, एएसआईआईएस, पीएसआईएस, कोंडिस) के लिए उपयोग किए जाने वाले ऐतिहासिक स्थानों को मार्करलेस ट्रैकिंग समन्वय प्रणाली से मोशन कैप्चर समन्वय प्रणाली में बदल दें।
    3. इन डेटा को त्वचा मार्कर मोशन कैप्चर और काइनेटिक और गतिज विश्लेषण और रिपोर्टिंग के लिए आयात से मार्कर स्थानों के साथ मिलाएं। प्रत्येक मील का पत्थर के लिए दोहरी फ्लोरोस्कोपी या त्वचा मार्कर स्थानों का उपयोग करने के लिए विश्लेषण को समायोजित करें और दो प्रणालियों के बीच ऐतिहासिक स्थानों और काइनेमेटिक्स की तुलना करें।

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Representative Results

एक संदर्भ मानक के रूप में दोहरी फ्लोरोस्कोपी का उपयोग करना, कूल्हे के संयुक्त केंद्र के त्वचा-मार्कर-आधारित अनुमानों की सटीकता और काइनेटिक और गतिज मापों पर नरम ऊतक विरूपण साक्ष्य के प्रभाव की मात्रा22,23,24निर्धारित की गई थी। इसके बाद25एएसआइ और स्पर्शोन्मुख नियंत्रण प्रतिभागियों के रोगियों के बीच पेल्विक और हिप ज्वाइंट काइनेमेटिक्स में सूक्ष्म अंतर की पहचान करने के लिए दोहरी फ्लोरोस्कोपी की बेहतर सटीकता का उपयोग किया गया । ड्यूल-फ्लोरोस्कोपी आधारित आर्थ्रोकिनेमेटिक्स का विश्लेषण हिप ज्वाइंट कवरेज, आकृति विज्ञान और काइनेमेटिक्स के बीच संबंध और गतिशील गति26, 27,28, 29के दौरान हड्डी से हड्डियों की दूरी को निर्धारित करने के लिए किया गया था।

वजन असर कूल्हे संयुक्त kinematics की जांच करने के लिए एक प्रोटोकॉल विकसित करने से पहले, प्रणाली ०.५ मिमी और ०.६ डिग्री30के भीतर एक सटीकता के लिए रीढ़ नैदानिक परीक्षा के दौरान प्रत्यारोपित धातु मोती के साथ शव के नमूनों में मांय किया गया था । एक बार मान्य होने के बाद, नैदानिक परीक्षाओं के दौरान काइनेमेटिक्स को एफएआई और स्पर्शोन्मुख नियंत्रण प्रतिभागियों के साथ रोगियों में दोहरी फ्लोरोस्कोपी का उपयोग करके मापा गया था। परिणामों से पता चलता है कि रोगियों नेआंतरिक घूर्णन और अधिद्यतान दोनों में गति बदल दी है ।

एक संदर्भ मानक के रूप में वजन असर दोहरी फ्लोरोस्कोपी का उपयोग करना, कूल्हे संयुक्त केंद्र के स्थान की पहचान करने में त्रुटि के रूप में के रूप में अच्छी तरह से नरम ऊतक विरूपण साक्ष्य की वजह से त्रुटियों तो सीधे विश्लेषण किया गया । हिप संयुक्त केंद्र की पहचान करने के कार्यात्मक तरीकों, यानी, स्टार-आर्क गति, क्रमशः32,11.0 और 18.1 मिमी की त्रुटियों के साथ भविष्य कहनेवाला, ऐतिहासिक आधारित तरीकों की तुलना में अधिक सटीक होने के लिए पहचाने गए थे। कूल्हे के संयुक्त केंद्र में गतिशील त्रुटियां खड़े होने से उन लोगों के समान थीं; हालांकि, नकली हिप ज्वाइंट सेंटर मूवमेंट के एक अतिरिक्त 2.2 मिमी को सॉफ्ट टिश्यू आर्टिफैक्ट के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, जिसमें ग्रेटर ट्रोमांटर मार्कर23के लिए डायनेमिक मूवमेंट के दौरान 5 सेमी से अधिक की त्रुटियां थीं ।

कूल्हे के संयुक्त केंद्र की पहचान में त्रुटियों के अलावा, आंतरिक-बाहरी रोटेशन धुरी 23 में संयुक्त कोणों को20डिग्री से अधिक द्वारा कम करके आंका गया था। जबकि काइनेमेटिक्स का कम अनुमान अपने आप में चिंता का कारण है, इन त्रुटियों ने गति की मापा गई सीमा को कम कर दिया और गति गतिविधियों की कम श्रृंखला के दौरान गति चर की गणना की, जैसे चाल24। हालांकि, सटीक दोहरी फ्लोरोस्कोपी काइनेटिक डेटा मस्कुलोस्केलेटल मॉडल में शामिल करना मुश्किल हो सकता है। विशेष रूप से, मॉडल मार्कर त्रुटियां दोहरी फ्लोरोस्कोपी-आधारित ऐतिहासिक स्थानों के साथ व्युत्क्रम काइनेमेटिक्स चलाते समय लगभग 1 सेमी थीं। हालांकि यह त्रुटि त्वचा मार्कर मोशन कैप्चर डेटा के लिए पाए जाने वाले नरम ऊतक विरूपण साक्ष्य के कारण 5 सेमी त्रुटियों की तुलना में अपेक्षाकृत छोटी है, इस तरह की त्रुटि दोहरी फ्लोरोस्कोपी द्वारा मापी गई हड्डी की स्थिति की तुलना में परिमाण का एक आदेश है।

पारंपरिक त्वचा मार्कर गति पर कब्जा में त्रुटियों की मात्रा के अलावा, दोहरी फ्लोरोस्कोपी के पीछे सटीकता और पद्धति साथियों के बीच काइनेमेटिक्स में भी सूक्ष्म अंतर का मूल्यांकन करने की क्षमता प्रदान करती है, जो अन्यथा माप तकनीक की त्रुटियों से छिपी हो सकती है। जबकि कैम ̈सई और स्पर्शोन्मुख नियंत्रण प्रतिभागियों वाले रोगियों के बीच कूल्हे के संयुक्त काइनेमेटिक्स में अंतर नहीं देखा गया था, पेल्विक काइनेमेटिक्स में अंतर जो नरम ऊतक विरूपण साक्ष्य की उपस्थिति में पता लगाना मुश्किल होता25की पहचान की गई थी। इस आकलन में साथियों के बीच सीधी तुलना की आवश्यकता थी । इसके अलावा,27की जांच की गई, जैसे कि काइनेमेटिक भिन्नता और अस्थि आकृति विज्ञान के बीच संभावित संबंध, जैसे कि फेमोरल एंटेवर्सन की भी जांच की गई। इन निष्कर्षों ने कूल्हे की विकृतियों के निदान और रूढ़िवादी या शल्य चिकित्सा उपचारों की योजना में आकृति विज्ञान और बायोमैकेनिक्स दोनों पर विचार करने की आवश्यकता का संकेत दिया।

नैदानिक देखभाल सेटिंग में बायोमैकेनिकल डेटा के उपयोग में एक बड़ी बाधा बायोमैकेनिस्ट और चिकित्सकों द्वारा उपयोग की जाने वाली समन्वय प्रणालियों में अंतर है। एक बायोमैकेनिक्स लैब में, फीमर और श्रोणि की समन्वय प्रणालियों को परिभाषित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले स्थल गतिशील गति के दौरान त्वचा की सतह से स्थलों की पहचान करने और ट्रैक करने की क्षमता से प्रेरित होते हैं। इसके विपरीत, सर्जिकल समन्वय प्रणालियों को रोगी रीढ़ या प्रवण के साथ सर्जरी के दौरान पहचाने जाने योग्य बोनी लैंडमार्क का उपयोग करके परिभाषित किया जाता है। 29के विभिन्न समन्वय प्रणाली परिभाषाओं के प्रभाव के मूल्यांकन के लिए दोहरी फ्लोरोस्कोपी में फीमर और श्रोणि की सीधी ट्रैकिंग की अनुमति दी गई । समन्वय प्रणाली परिभाषाओं के बीच मतभेदों के परिणामस्वरूप 5 डिग्री से अधिक काइनेटिक ऑफसेट हुआ। हालांकि, इन ऑफसेट गति के दौरान अपेक्षाकृत सुसंगत थे और बोनी ऐतिहासिक पहचान के माध्यम से के लिए हिसाब किया जा सकता है ।

विषय-विशिष्ट अस्थि आकृति विज्ञान और काइनेमेटिक्स का संयोजन - आर्थ्रोकिनेमेटिक्स - फॉर्म और कार्य का संयुक्त स्तर का मूल्यांकन प्रदान करता है। DDH के साथ रोगियों के लिए, femoral के तहत कवरेज के लिए पतन का कारण माना जाता है, और इसलिए, कवरेज के माप निदान और शल्य चिकित्सा योजना में भारी उपयोग किया जाता है । दुर्भाग्य से, ये माप अक्सर स्थिर छवियों तक सीमित होते हैं, जो एक व्यक्तिगत रीढ़ के साथ प्राप्त होते हैं, और केवल दो आयामों में। दोहरी फ्लोरोस्कोपी से व्युत्पन्न आर्थ्रोकिनेमेटिक्स का उपयोग गतिशील गतिविधियों26के दौरान फीमोरल कवरेज में परिवर्तनशीलता को सीधे मापने के लिए किया गया था। महत्वपूर्ण बात, खड़े और चाल के दौरान कवरेज में कवरेज के बीच मजबूत सहसंबंध जब संपूर्णता में मूल्यांकन पाया गया । फिर भी, क्षेत्रीयकृत कवरेज चाल के रुख चरण के दौरान भी फेमोरल हेड के पूर्वकाल और पीछे के दोनों क्षेत्रों के लिए भिन्न था।

अतिरिक्त आर्टिकुलर इम्प्लायमेंट कूल्हे और आसपास के क्षेत्र में दर्द का एक कारण है और इस्चियम और पूर्वकाल अवर इलियाक रीढ़ सहित एसीटाबुलम के बाहर श्रोणि के फीमर और क्षेत्रों के बीच असामान्य संपर्क का वर्णन करता है। इस्चिओफेमोरल इम्प्लामेंट की गतिशील प्रकृति का मूल्यांकन नैदानिक एमआरआई-आधारित मापों की तुलना के माध्यम से मूल्यांकन किया गया था और गतिशील गतिविधियों केदौरान 28। उसमें, मानक नैदानिक उपायों की तुलना में गतिशील रूप से कम जगह देखी गई; सेक्स आधारित मतभेदों, जो काइनेटिक मतभेदों के लिए जिंमेदार नहीं ठहराया जा सकता है, की भी पहचान की गई । इन तरीकों को संयुक्त अंतरिक्ष का गतिशील मूल्यांकन करने के लिए भी लागू किया जा सकता है, जो एसीटाबुलम के भीतर फीमोरल हेड की स्थिति की परिवर्तनशीलता और रोगी साथियों(चित्र 8)में परिवर्तनशीलता के बारे में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

Figure 1
चित्रा 1:बाएं कूल्हे के लिए इंस्ट्रूमेंटेड ट्रेडमिल पर तैनात दोहरी फ्लोरोस्कोपी सिस्टम का ओवरहेड व्यू। सिस्टम तितर बितर के प्रभाव को कम करने और देखने के क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए तैनात है। छवि तेज उत्सर्जक के स्रोत से लगभग 100-110 सेमी तैनात हैं और एक दूसरे से 50 डिग्री कोण हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्र 2:गतिशील गतिविधियों के दौरान एक प्रतिभागी के कॉन्ट्रालेटरल (दाएं) पक्ष से देखें। प्रतिभागी दो छवि तेज (II) के बीच तैनात है ताकि दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के दृश्य का क्षेत्र बाएं कूल्हे के जोड़ पर केंद्रित हो। ट्रेडमिल प्लेटफॉर्म पर लेवल और झुकाव चलने, आंतरिक और बाहरी रोटेशन धुरी, और गति गतिविधियों की सीमा की जाती है। संक्षिप्त नाम: FHJC = कार्यात्मक हिप संयुक्त केंद्र। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्र 3:दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली के सापेक्ष मोशन कैप्चर सिस्टम का ओवरहेड व्यू। ऑप्टिकल मोशन कैप्चर सिस्टम में 10 इन्फ्रारेड कैमरे और एक ही वीडियो बेस्ड कैमरा शामिल है और यह सीलिंग से लटकते फ्रेम पर तैनात है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4:त्वचा मार्कर गति पर कब्जा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मार्कर सेट का पूर्वकाल और पीछे का दृश्य। प्रत्येक चार मार्कर के साथ पांच प्लेटें हैं, जो प्रतिभागियों की पीठ, जांघों और टांगों पर तैनात हैं; अन्य सभी मार्कर सीधे त्वचा पर लागू होते हैं। कैलिब्रेशन मार्कर गतिशील गति पर कब्जा करने के लिए हटा रहे हैं। एक आर या एल के साथ पूर्वमुखी मार्कर लेबल शरीर के दाईं या बाईं ओर मार्कर इंगित करते हैं; एस, एल, आर, आई, ए, या पी के साथ प्रत्ययित मार्कर लेबल क्रमशः एक मार्कर प्लेट पर मार्कर स्थानों को इंगित करते हैं, विशेष रूप से बेहतर, बाएं, दाएं, अवर, पूर्वकाल या पीछे। संक्षिप्त: * एसएचओ = कंधे; क्लाव = क्लैविकल्स का केंद्र; एसटीआरएन = स्टर्नम के नीचे; BACK_ * = पीठ के निचले हिस्से पर रखी प्लेट के मार्कर; * आईएलसी = इलियाक क्रेस्ट; * एएसआई = पूर्वकाल बेहतर इलियाक रीढ़; * पीएसआई = पीछे बेहतर इलियाक रीढ़; GRT_TRO = अधिक से अधिक ट्रोचेंटर; * THI_ * = जांघ पर रखी संबंधित प्लेटों के मार्कर; * KNE_M = मध्य फीमेल कॉन्डील (घुटने); * KNE_L = पार्श्व फीमोरल कॉन्डील (घुटने); * TIB_ * = टांग (टिबिया) पर रखे संबंधित प्लेटों के मार्कर; * ANK_M = मध्य ास्मिक मैलियोलस (टखने); * ANK_L = पार्श्व मैलियोलस; * 5 वीं = पांचवां प्रपदिकीय जोड़; * टो = पहला प्रपदिकासोफलांगियल संयुक्त; * HEE = कैल्केनियस (एड़ी)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5:फीमर और श्रोणि के लैंडमार्क और समन्वय प्रणाली। द्विपक्षीय पूर्वकाल सुपीरियर इलियाक स्पाइन (ASIS; मजेंटा) और पीछे के बेहतर इलियाक स्पाइन (पीआईएस; सियान) और उनके मध्य बिंदुओं के स्थलों का उपयोग श्रोणि की समन्वय प्रणाली को परिभाषित करने के लिए किया जाता है । फेमोरल हेड (ऑरेंज) और द्विपक्षीय फेमोरल कॉन्डील (ग्रीन), उनके मिड-पॉइंट और कॉन्डील्स के सिलेंडर फिट के केंद्र का उपयोग फीमर की समन्वय प्रणाली को परिभाषित करने के लिए किया जाता है (बाएं फीमर के लिए दिखाया गया है)। प्रत्येक हड्डी की तीसरी धुरी दो प्रदर्शित कुल्हाड़ियों के क्रॉस-प्रोडक्ट से निर्धारित होती है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्रा 6:दोहरी फ्लोरोस्कोपी छवियां और एक बाएं कूल्हे की संबद्ध मार्करलेस ट्रैकिंग। छवियों को बाहरी और आंतरिक रोटेशन धुरी (केंद्र) के अधिकतम रोटेशन के लिए दिखाया गया है, पूर्वकाल फ्लोरोस्कोप (बाएं) और पीछे फ्लोरोस्कोप (दाएं) से छवि के साथ। प्रत्येक दोहरी फ्लोरोस्कोपी छवि के लिए श्रोणि (ऊपर) और फीमर (नीचे) के लिए मार्करलेस ट्रैकिंग समाधान। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्रा 7:दोहरी फ्लोरोस्कोपी ने काइनेमेटिक्स मापा। एक प्रतिनिधि प्रतिभागी के लिए बाहरी और आंतरिक रोटेशन धुरी के अधिकतम रोटेशन (ऊर्ध्वाधर बिंदीदार रेखा) के आसपास के 100 फ्रेम के लिए काइनेमेटिक्स। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 8
चित्रा 8:बाएं हेमी-श्रोणि और फीमर के बीच आर्थ्रोकिनेमेटिक्स-आधारित सतह की दूरी। आर्थ्रोकिनेमेटिक्स को बाहरी और आंतरिक रोटेशन धुरी (केंद्र) के अधिकतम रोटेशन के लिए दिखाया गया है जिसमें संबंधित हड्डी मॉडल दोहरे फ्लोरोस्कोपी (बाहरी) के साथ मापा जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

दोहरी फ्लोरोस्कोपी वीवो काइनेमेटिक्स की जांच के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, विशेष रूप से कूल्हे के लिए, जो पारंपरिक ऑप्टिकल मोशन कैप्चर का उपयोग करके सटीक रूप से मापने के लिए मुश्किल है। हालांकि, फ्लोरोस्कोपी उपकरण विशेष है, जिसमें मानव शरीर के अन्य जोड़ों की इमेजिंग करते समय एक अद्वितीय प्रणाली सेटअप की आवश्यकता हो सकती है। उदाहरण के लिए, छवि के बढ़ते तेज होने, सिस्टम की स्थिति और दोहरी फ्लोरोस्कोपी के अनुप्रयोग में बीम ऊर्जा की सेटिंग्स को टखनेकेनेटिक्स32, 33, 34,35के अध्ययन में कई संशोधन किए गए थे। काफी अध्ययन की तैयारी की आवश्यकता के अलावा, दोहरी फ्लोरोस्कोपी अतिरिक्त डेटा के अधिग्रहण की आवश्यकता है, 3 डी चिकित्सा इमेजिंग और संभावित पारंपरिक त्वचा मार्कर गति पर कब्जा करने के लिए पूरे शरीर kinematics ट्रैक, साथ ही साथ लंबा पोस्ट प्रसंस्करण, सीटी छवि विभाजन और अधिग्रहीत छवियों के मार्कर ट्रैकिंग सहित । सौभाग्य से, दोहरी फ्लोरोस्कोपी से पूरी तरह से संसाधित डेटा पारंपरिक गति पर कब्जा करने के साथ उपलब्ध उन लोगों से परे तक पहुंचने क्षमताओं के साथ विभिन्न अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया जा सकता है ।

ऑप्टिकल मोशन कैप्चर शरीर के खंड की स्थिति का अनुमान लगाने के लिए त्वचा पर मार्कर की गति का उपयोग करता है, जबकि विकिरण आधारित दोहरी फ्लोरोस्कोपी केवल हड्डी की स्थिति के प्रत्यक्ष माप के लिए अनुमति देता है। जबकि महत्वपूर्ण प्रयास हड्डी गति36,37के सापेक्ष नरम ऊतक गतिशीलता की मात्रा निर्धारित करने के लिए समर्पित किया गया है, यह स्वाभाविक त्वचा और हड्डियों की बाहरी परत के बीच नरम ऊतक के बड़े द्रव्यमान के गति पैटर्न को मापने के लिए मुश्किल है। हालांकि, हड्डियों के साथ सीधे संपर्क में पतले ऊतकों के लिए, जैसे कि कूल्हे का उपास्थि और लैब्रम, दोहरी फ्लोरोस्कोपी और सीटी आर्थ्रोग्राम इमेजिंग का संयोजन उनके स्थानिक संबंधों का गतिशील मूल्यांकन करने की क्षमता प्रदान करता है। रीपाइन क्लीनिकल परीक्षा के दौरान एकत्र किए गए आंकड़ों का उपयोग यह दर्शाने के लिए किया जाता था कि रीपाइन इम्पमेंट परीक्षा38के दौरान फीमर और लेब्रम के बीच संपर्क की स्थिति के साथ गठबंधन किए गए एसीटैबुलर लैब्रम को चिकित्सकीय रूप से मनाया गया नुकसान का स्थान। महत्वपूर्ण बात, इस विश्लेषण की पहचान की है कि फीमर और लेब्रम के बीच प्रारंभिक और सबसे बड़ा संपर्क के क्षेत्र हड्डियों के बीच सबसे छोटी दूरी के स्थान के साथ संरेखित नहीं किया ।

हिप पैथोनेटॉमी वाले व्यक्तियों को उपास्थि और लेब्रम को नुकसान का खतरा होता है। हालांकि, chondrolabral चोटों के लिए जिंमेदार तंत्र अच्छी तरह से समझ में नहीं आ रहे हैं । क़यास, सीटी आर्थ्रोग्राम डेटा से निर्मित आर्थ्रोकिनेमेटिक्स डेटा का विश्लेषण उपास्थि और लेब्रम के यांत्रिकी का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, नरम ऊतक (जैसे, लेब्रम, उपास्थि) और हड्डी का प्रतिनिधित्व करने वाले सतह पुनर्निर्माण के बीच मनाया गया प्रवेश का विश्लेषण किया जा सकता है और इन ऊतकों द्वारा अनुभव किए गए तनाव का अनुमान लगाया जा सकता है। हालांकि, काइनेमेटिक्स की ट्रैकिंग या सतहों के पुनर्निर्माण में भी मामूली त्रुटियों के परिणामस्वरूप अनुमानित उपभेदों और संयुक्त भार में भारी अंतर हो सकता है। इस प्रकार, एफई विधि जैसे अधिक उन्नत मॉडलिंग विधियों को कूल्हे में कॉन्ड्रोलैब्रल यांत्रिकी का व्यापक मूल्यांकन करने की आवश्यकता हो सकती है। दोहरी फ्लोरोस्कोपी से डेटा, पारंपरिक त्वचा मार्कर गति पूरे शरीर kinematics के कब्जे, और इंस्ट्रूमेंटेड ट्रेडमिल मॉडल है कि मांसपेशियों की ताकतों और संयुक्त प्रतिक्रिया भार और टोक़ का अनुमान के लिए इनपुट के रूप में काम कर सकते हैं । ये गतिज डेटा तब एफई मॉडलों के लिए लोडिंग शर्तों के रूप में काम कर सकते हैं जो कॉन्ड्रोलब्रल तनाव और उपभेदों का अनुमान लगाते हैं।

प्रोटोकॉल में शामिल विशिष्ट चरणों के अलावा, अध्ययन के विभिन्न पहलुओं का निर्धारण भी सफल डेटा अधिग्रहण के लिए प्रासंगिक है । सबसे पहले, आर्थ्रोग्राम इमेजिंग का उपयोग करके अध्ययनों में, जो हिप कैप्सूल में विपरीत इंजेक्शन के कारण स्वाभाविक रूप से आक्रामक है, आर्थ्रोग्राम को रोगी गति पैटर्न पर किसी भी प्रभाव से बचने के लिए गति कैप्चर प्रयोगों के पूरा होने से कई दिन पहले या किसी भी समय किया जाना चाहिए। दूसरा, सभी अंशांकन से पहले किया जाना चाहिए, लेकिन इससे पहले, यह सुनिश्चित करने के लिए प्रतिभागी का आगमन कि सिस्टम विन्यास अंशांकन और छवि अधिग्रहण के बीच नहीं बदला गया है। तीसरा, प्रतिभागी को कार्यों के प्रदर्शन पर आदेश देने के किसी भी प्रभाव को समाप्त करने के लिए यादृच्छिक क्रम में गतिशील परीक्षण करने का निर्देश दिया जाना चाहिए।

हिप काइनेमेटिक्स के माप के लिए दोहरी फ्लोरोस्कोपी के उपयोग के लिए एक और प्रमुख विचार विकिरण जोखिम है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वर्णित प्रोटोकॉल में विकिरण के अनुमानित खुराक समकक्ष का 80% सीटी स्कैन से है। एक्सपोजर को कम करने का एक समाधान सीटी इमेजिंग के लिए चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) का प्रतिस्थापन है। जबकि एमआरआई सतह पुनर्निर्माण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, दोहरी फ्लोरोस्कोपी छवियों की ट्रैकिंग भी डिजिटल रूप से खंगाला रेडियोग्राफ से अस्थि घनत्व के प्रक्षेपण पर निर्भर करता है । हालांकि एमआरआई सीधे हड्डी घनत्व को मापने नहीं कर सकते, इस तरह के दोहरी गूंज स्थिर राज्य (DESS) के रूप में विशिष्ट दृश्यों, सघन कॉर्टिकल हड्डी और कम घने रद्द हड्डी के बीच कुछ भेदभाव प्रदान करते हैं । इन छवियों को सीटी छवियों के समान उपस्थिति के लिए बदल दिया जा सकता है और संभवतः दोहरी फ्लोरोस्कोपी अध्ययन में प्रतिभागियों के विकिरण जोखिम को कम कर सकता है।

कूल्हे के जोड़ के आसपास के नरम ऊतकों की बड़ी मात्रा के कारण, एक्स-रे स्कैटर को कम करने के लिए दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली की विशिष्ट स्थिति को अनुकूलित किया जाना चाहिए। एक्स-रे उत्सर्जक के सापेक्ष प्रतिभागी की स्थिति और छवि तेज के बीच कोण महत्वपूर्ण कारक पाए गए। यह प्रोटोकॉल वजन-असर गतिविधियों के दौरान प्रतिभागियों में हिप मोशन का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाने वाली दोहरी फ्लोरोस्कोपी प्रणाली की स्थिति को इंगित करता है। हालांकि, यह भी ध्यान दें कि प्रतिभागी पलटन 30 किलोग्राम/एम2से कम बीएमआई वाले व्यक्तियों तक ही सीमित था । नरम ऊतक की बड़ी जनता से घिरे जोड़ों की दोहरी फ्लोरोस्कोपी छवियों पर कब्जा करते समय इसी तरह की बीएमआई सीमा की सिफारिश की जाती है।

यहां वर्णित प्रोटोकॉल को विभिन्न दोहरी फ्लोरोस्कोपी सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन और जोड़ों पर लागू किया जा सकता है, जिसमें रीपाइन और वजन वाले हिप काइनेमेटिक्स, ट्रेडमिल और ओवरग्राउंड वजन वाले टखने कीनेमेटिक्स, और बैठे कंधे कीनेटिक्स16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25,  26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 , 34, 35. ट्रेडमिल चाल के दौरान कूल्हे के जोड़ की न्यूनतम वैश्विक गति के कारण, कूल्हे के जोड़ के वजन वाले काइनेमेटिक्स के आकलन के लिए एक इंस्ट्रूमेंटेड ट्रेडमिल का उपयोग किया गया था। ट्रेडमिल या एक चलती फ्लोरोस्कोप प्रणाली के बिना, यह केवल देखने के एक सीमित क्षेत्र में प्रदर्शन गतिविधियों के दौरान कूल्हे के संयुक्त पर कब्जा करने के लिए संभव होगा । हालांकि ट्रेडमिल का इस्तेमाल सभी जोड़ों के लिए उपयुक्त नहीं है। उदाहरण के रूप में, ट्रेडमिल वॉकिंग के दौरान टखने की काइनेमेटिक्स की जांच के लिए इस प्रोटोकॉल के आवेदन ने ट्रेडमिल32, 35की अंतर्निहित गति के कारण चाल के केवल एक छोटे हिस्से पर कब्जा कर लिया, जबकि ओवरग्राउंड चाल चाल के एक बड़े हिस्से को पकड़ने में सक्षम था, जो एड़ी-हड़ताल से पहलेसे33,40, 41के बाद तक फैलेहुएथे।

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Disclosures

लेखकों के हितों का कोई टकराव नहीं है ।

Acknowledgments

इस शोध को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) द्वारा अनुदान संख्या S10 RR026565, R21 AR063844, F32 AR067075, R01 R077636, R56 AR074416, R01 GM083925 के तहत समर्थित किया गया था। सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि एनआईएच के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करें।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Amira Software ThermoFisher Scientific Version 6.0
Calibration Cube Custom 36 steel beads (3 mm diameter, spacing 6.35 cm, uncertainty 0.0036 mm)
Calibration Wand Vicon Active Wand
CT Scanner Siemens AG SOMATOM Definition 128 CT
Distortion Correction Grid Custom Acrylic plate with a grid of steel beads spaced 10 mm and 31 beads across the diameter (2 mm diameter)
Dynamic Calibration Plate Custom Acrylic plate with 3 steel beads spaced 30 mm (2 mm diameter, uncertainty 0.0013 mm)
Emitter (2) Varian Interay; remanufactured by Radiological Imaging Services Housing B-100/Tube A-142
Epinephrine Hospira Injection, USP 10 mg/mL
FEBioStudio Software FEBio.org Version 1.3 Mesh processing and kinematic visualization
Graphical Processing Unit Nvidia Tesla
Hare Traction Splint DynaMed Trac-III, Model No. 95201
High-speed Camera (2) Vision Research, Inc. Phantom Micro 3
Image Intensifier (2) Dunlee, Inc.; remanufactured by Radiological Imaging Services T12964P/S
Iohexol injection GE Healthcare Omnipaque 240 mgI/mL 517.7 mg iohexol, 1.21 mg tromethamine, 0.1 mg edetate calcium disodium per mL
ImageJ National Institutes of Health and Laboratory for Optical and Computational Instrumentation
Lidocaine HCl Hospira Injection, USP 10 mg/mL
Laser and Mirror Alignment System Custom Three lasers adhered to acrylic plate that attaches to emitter, mirror attaches to face of image intensifier
Markless Tracking Workbench Henry Ford Hospital, Custom Software Custom
MATLAB Software Mathworks, Inc. Version R2017b
Motion Capture Camera (10) Vicon Vantage
Nexus Software Vicon Version 2.8 Motion capture
Phantom Camera Control (PCC) Software Vision Research, Inc. Version 1.3
Pre-tape Spray Glue Mueller Sport Care Tuffner
Retroreflective Spherical Skin Markers 14 mm
Split Belt Fully Instrumented Treadmill Bertec Corporation Custom
Visual3D Software C-Motion Inc. Version 6.01 Kinematic processing

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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मेडिसिन अंक 173 ड्यूल फ्लोरोस्कोपी बाइप्लेन वीडियोरेडियोग्राफी काइनेमेटिक्स आर्थ्रोकिनेमेटिक्स हिप मार्करलेस ट्रैकिंग
<em>वीवो में</em> दोहरी फ्लोरोस्कोपी का उपयोग करके गतिशील वजन-असर गतिविधियों के दौरान हिप आर्थ्रोकिनेमेटिक्स का मात्राकरण
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Atkins, P. R., Fiorentino, N. M., Anderson, A. E. In Vivo Quantification of Hip Arthrokinematics during Dynamic Weight-bearing Activities using Dual Fluoroscopy. J. Vis. Exp. (173), e62792, doi:10.3791/62792 (2021).

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