Cilt Hareket Artifacti Minimize bir Akromion Marker Kümesini kullanma Dinamik Skapular Kinematiğinin Ölçümü
10 Şubat 2015
Bu rapor bir pasif işaretleyici hareket yakalama cihazı kullanırken skapular kinematiği elde akromion işaretleyici küme yöntemi benimsemeye nasıl ayrıntılarını sunar. Literatürde açıklandığı gibi, bu yöntem, cilt hareket artefaktı en aza indirerek, skapula kinematik bir invazif olmayan, sağlam üç-boyutlu, dinamik ve geçerli bir ölçüm sağlar.
Bu prosedürün amacı, skapular kinematiğin non-invaziv dinamik ölçümlerini elde etmektir. Bu işlem, toraksa retroreflektif markerlar ve akromionun düz kısmına bir marker kümesi takılarak gerçekleştirilir. İkinci adım, bir kalibrasyon çubuğu kullanarak skapular anatomik işaretlerin marker kümesine göre konumlarını belirlemektir.
Kalibrasyon tamamlandıktan sonra, katılımcı ilgili hareket düzlemlerinde kol kaldırma ve indirme hareketleri gerçekleştirir. Son adım, akromion marker kümesine göre bilinen konum temel alınarak, dinamik hareketler sırasında skapular anatomik işaretçilerin konumunu belirlemektir. Nihayetinde, skapular anatomik işaretçilerin konumu, skapulanın toraksla olan oryantasyonunu göstermek için kullanılır.
Bu teknik, skapula hareket modellerinin hangi durumların eklem disfonksiyonu ile ilişkili olduğu gibi biyomekanik ve rehabilitasyon alanlarındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Ayrıca, omuz disfonksiyonunun tedavisine yönelik tedavi müdahalelerinin değerlendirilmesine de olanak tanır. Başlangıç olarak, katılımcıdan üst vücut kıyafetlerini çıkarmasını veya markerların hareketini engellemeyen ya da hareket yakalama sisteminin görüş alanını kapatmayan kıyafetler giymesini isteyin.
L şeklinde bir plastik parçadan oluşan bir akromion marker kümesi (marker cluster - MC) oluşturun. Birleşme noktasından itibaren her bir kolun ucuna birer tane olmak üzere toplam üç adet retroreflektif marker takın. A MC'yi, akromionun skapula dikeni ile birleştiği posterior bölüme sabitlemek için çift taraflı yapışkan bant kullanın.
Plakanın bir kenarı, scapula'nın spine'ini takip ederek mediale doğru yönlendirilmelidir. Diğer kenar ise scapular düzlemin anterioruna bakmalıdır. Bir sonraki kayış.
Katılımcının üst koluna yerleştirilmiş retroreflektif markerlar için bir küme marker seti; sternal çentik, ksifoid çıkıntı, C7 vertebrası, T8 vertebrası, sternoklaviküler eklem, ulnar stiloid ve radial stiloid gibi aşağıdaki anatomik işaretçilere sabitlenmelidir. AMC'ye göre anatomik işaretçiler her katılımcı için kalibre edilmelidir. Bunu yapmak için, T oluşumunda yerleştirilmiş dört reflektif markerdan oluşan bir kalibrasyon çubuğu hazırlayın.
Kalibrasyon çubuğunun ucundan ilk çubuk işaretçisine kadar olan mesafeyi ölçün. Ölçüm yapmak için, çubuğun ucunu kalibre edilecek referans noktasına yerleştirin ve çubuk üzerindeki işaretçilerin, A MC'nin ve üst kol kümesinin tamamının kameralar tarafından görüldüğünden emin olarak hareket yakalama sistemiyle üç saniyelik veri kaydedin.
Öncelikle, bir eli klavikula üzerine yerleştirip klavikulanın akromiyona ulaştığı noktaya kadar lateral yönde ilerleyerek akromioklavikular eklemi belirleyin. Akromiyon açısını ölçmek için probun ucunu klavikula ile akromiyon arasındaki ekleme yerleştirin. Ayrıca skapulanın spina'sı boyunca en lateral noktaya kadar ilerleyin.
Probun ucunu bu noktada akromionun dorsal yüzeyine yerleştirin. Ardından, skapula spinusu boyunca en medial noktaya kadar ALS uygulayın. Skapula spinusunun medial kısmını belirlemek için, probun ucunu spinusun skapulanın medial kenarıyla birleştiği noktaya yerleştirin.
Skapulanın inferior açısını belirlemek için, skapulanın medial kenarı boyunca inferior yönde palpasyon yapın ve katılımcının dirseği 90 derece bükülü, başparmağı yukarı bakacak şekildeyken probun ucunu en belirgin noktaya yerleştirin. Medial epikondili belirlemek için dirseğin medial tarafına bir el yerleştirin. Probun ucunu medial epikondilin en belirgin noktasına yerleştirin.
Aynı pozisyonda, lateral epikondili belirlemek için dirseğin lateral tarafına bir el yerleştirin ve probun ucunu en belirgin noktaya koyun. Glenohumeral eklem merkezini belirlemek için katılımcıdan üst koluyla bir sirkumdüksiyon hareketi yapmasını isteyin. Katılımcı, dirsek tam ekstansiyondayken, kol elevasyonunu sıfır dereceden yaklaşık 40 dereceye kadar gerçekleştirirken, omuz kompleksinin protraksiyon, retraksiyon, elevasyon veya depresyonunu minimize etmeye çalışmalıdır.
Gerekirse araştırmacı yardım sağlayabilir. Bu hareketi yaklaşık 30 saniye boyunca kaydedin. Kalibrasyon tamamlandıktan sonra, katılımcıdan kolunu sıfırdan 120 dereceye kadar kaldırmasını ve ardından kolunu tekrar yan tarafına indirerek dinlenme konumuna getirmesini isteyerek veri toplamaya başlayın.
Katılımcıyı bu işlemi sagital, frontal ve skapular düzlemlerde gerçekleştirmesi için yönlendirin. Skapular kinematik hesaplamaları için skapular düzlem, frontal düzlemin yaklaşık 40 derece önündedir. Dinamik hareket denemeleri sırasında kinematik modelleme yazılımı kullanılır.
Yazılım; yerel koordinat sistemlerinin oluşturulmasını, koordinatların yerel sistemden küresel koordinat sistemlerine dönüştürülmesini ve Euler açısı rotasyonlarının hesaplanmasını sağlayan komutlar içerir. İlk olarak, A MC üzerindeki markerların koordinatlarını kullanarak rastgele bir yerel koordinat sistemi tanımlayın. Ardından, her bir skapular anatomik landmark kalibrasyon denemesi için ucun küresel koordinat sistemindeki konumunu hesaplayın.
Bir ucun konumunu A MC yerel koordinat sistemine göre belirleyin. Ardından, medial ve lateral epikondillerin konumunu humerus marker kümesine göre belirleyin. Dinamik deneme sırasındaki her bir zaman noktası için küresel koordinat sistemindeki konumu belirlemek amacıyla, anatomik işaretlerin A MC'ye göre bilinen konumlarını kullanın.
Bu adımları her bir anatomik işaret olan medial ve lateral epikondiller için tekrarlayın. Üst kol kümesini kullanın. Ardından, humerus ve skapula arasındaki heliko ekseninin pivot noktasını kullanarak glenohumeral eklem merkezini hesaplayın.
Ardından, her bir katı cisim segmentinin yönelimini belirlemek amacıyla Uluslararası Biyomekanik Derneği'nin önerilerini takip ederek ilgili markörler arasındaki birim vektörleri hesaplayıp göğüs kafesi, skapula ve humerus için yerel bir koordinat sistemi tanımlayın; her bir zaman noktası için skapulanın göğüs kafesine göre yönelimini belirlemek için internal rotasyon, üst rotasyon ve ardından posterior eğilme rotasyon dizilimli Euler açısı ayrıştırma yöntemini kullanın. Sonra, yükselme düzlemi, yükselme ve ardından aksiyal rotasyondan oluşan kardinal olmayan bir rotasyon dizilimi kullanarak humerusun göğüs kafesine göre yönelimini belirleyin.
Veri indirgeme ve analiz adımlarını MATLAB gibi nümerik modelleme yazılımları kullanarak gerçekleştirin. Kinematik verileri, humeral hareketin yükselme ve alçalma evrelerine ayırın. Her bir hareket evresi için zamanı normalize edin ve skapular kinematiği humeral yükselme açısına göre ifade edin.
Bu örnekte, her fazın başlangıç ve bitişini belirten humeral elevasyon ve indirme işlemleri yeşil noktalı çizgilerle gösterilmiştir. Elevasyon ve indirme fazları, humeral elevasyonun açısal hızı kullanılarak belirlenir. En üstteki kırmızı kesikli çizgi, elevasyon fazının başlangıcını ve bitişini belirlemek için kullanılan eşik değerini temsil eder.
En alttaki kırmızı kesikli çizgi, indirme fazının başlangıcını ve bitişini belirlemek için kullanılan bir eşiği temsil etmektedir. Yeşil noktalı çizgiler, açısal hızın eşik değerlerini aştığı noktaları temsil etmektedir. Bu grafik, 101'den fazla veri noktası ile enterpole edilmiş, kol elevasyonu sırasındaki skapular yukarı rotasyonu göstermektedir.
Zamana göre normalizasyon yapmak için. Sagittal düzlem kol hareketi sırasındaki skapular rotasyonlar; yükselme ve indirme fazlarındaki yukarı doğru rotasyonun yanı sıra, yükselme ve indirme fazlarındaki posterior tilt ve yükselme ile indirme fazlarındaki internal rotasyon için gösterilmiştir. Bu prosedürü uygularken, geçerli ve güvenilir sonuçlar elde etmek için markerların dikkatli yerleştirilmesinin ve anatomik işaretlerin palpasyonunun hayati önem taşıdığını hatırlamak oldukça önemlidir.
Bu tekniğin yalnızca 120 derecelik humeral elevasyona kadar geçerli olduğunu hatırlamak da önemlidir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu rapor, pasif markörlü bir hareket yakalama cihazı kullanılarak skapular kinematik verilerinin elde edilmesinde kullanılan akromion markör kümesi yöntemini detaylandırmaktadır. Bu invaziv olmayan teknik, cilt hareket artefaktlarını minimize ederek güvenilir üç boyutlu ölçümler yapılmasına olanak sağlar.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Biyomekanik
- Hareket Yakalama Teknolojisi
Arka Plan
- skapular kinematik, omuz mekaniğini anlamak için kritik öneme sahiptir.
- Geleneksel yöntemler, cilt hareketine bağlı olarak artefaktlara yol açabilir.
- Akromion marker kümesi yöntemi, doğru ölçümler sağlamayı amaçlar.
- Klinik ve araştırma ortamlarında non-invaziv teknikler tercih edilmektedir.
Çalışmanın Amacı
- Skapular kinematiğin dinamik ölçümlerini elde etmek.
- Skapular oryantasyon değerlendirmelerinin doğruluğunu artırmak.
- Ölçümler sırasında cilt hareket artefaktlarının etkisini en aza indirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Retroreflektif markörlerin toraks ve akromiyona yerleştirilmesi.
- skapular anatomik işaret noktalarını belirlemek için bir kalibrasyon çubuğunun kullanılması.
- Katılımcıların kol kaldırma ve indirme hareketlerini gerçekleştirmesi.
- Dinamik hareketler sırasında skapular işaret noktası konumlarının belirlenmesi.
Temel Sonuçlar
- Akromiyona göre skapular referans noktalarının başarılı kalibrasyonu.
- Kol hareketleri sırasında skapular hareketin doğru takibi.
- Akromion marker kümesi yönteminin kanıtlanmış geçerliliği.
- Geleneksel yöntemlere kıyasla azaltılmış cilt hareket artefaktları.
Sonuçlar
- Akromion marker kümesi yöntemi, skapular kinematik ölçümü için etkilidir.
- Bu yöntem, hareket yakalama verilerinin güvenilirliğini artırır.
- Biyomekanik alanındaki araştırmacılar ve klinisyenler için değerli bir araç sunar.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Dinamik skapular kinematiğin doğru ölçümü, kas-iskelet sistemi bozukluklarının preklinik modellerinde omuz biyomekaniğini anlamak için gereklidir. Akromion marker kümesi yöntemi, cilt hareket artefaktlarını azaltarak rehabilitasyon araştırmalarında hedef doğrulaması için veri güvenilirliğini artırır. Bu yöntem, kol hareketinin yükselme ve alçalma evreleri boyunca skapular yönelim değişikliklerinin kantitatif değerlendirmesine olanak tanıyarak mekanistik risk azaltmaya destek sağlar.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Güvenilir yukarı rotasyon ve posterior tilt ölçümleri sağlayarak, hastalık modellerindeki skapulotorasik mekaniğin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Cilt artefaktından kaynaklanan ölçüm değişkenliğini azaltarak, hedef etkileşim değerlendirmelerine olan güveni artırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: Omuz disfonksiyonu modellerinde analiz hazırlığı için standartlaştırılmış, tekrarlanabilir skapular kinematik çıktıları sağlar.
- Operasyonel Değer: Tanımlanmış kalibrasyon ve veri toplama protokolleri aracılığıyla platformun farklı çalışmalar boyunca yeniden kullanımını destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Bilimsel Değer: Keşif aşamasındaki skapular hareket paternlerini, müdahalelerin preklinik validasyonuyla ilişkilendirerek translasyonel sürekliliği kolaylaştırır.
- Operasyonel Değer: Güvenilir dalga formu hata metrikleri (örneğin, yukarı rotasyon için 2.7°–4.4°) aracılığıyla riske göre ayarlanmış ilerleme kararlarına olanak tanır.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, omuz disfonksiyonuna yönelik skapulotorasik katkıların hipotez test edilmesine olanak tanıyarak keşif biyolojisi iş akışlarına entegre olur ve kantitatif biyomekanik fenotipleme yoluyla öncü belirleyici tanımlamayı destekler.
- Keşif Biyolojisi: Kolun birden fazla düzlemde kaldırılması ve indirilmesi sırasında skapular oryantasyonun toraksla olan ilişkisini ölçerek yol açıklığa kavuşturulmasını destekler.
- Tarama: Koşullar arası karşılaştırma için humerus elevasyon açısına göre ifade edilen, analize hazır, normalize edilmiş kinematik veriler sunar.
- Analiz: Güvenilirliği nicelleştirmek ve karar verme süreçlerine rehberlik etmek için Çoklu Korelasyon Katsayısı (CMC) ve dalga formu hata metrikleri oluşturur.
- Translasyonel Araştırma: Elevasyon ve indirme fazları boyunca ölçüm tutarlılığını doğrulayarak dinamik skapular paternleri preklinik süreklilikle ilişkilendirir.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Standartlaştırılmış marker yerleşimi, kalibrasyon çubuğu kullanımı ve sayısal modelleme iş akışları aracılığıyla yeniden kullanılabilir bir biyomekanik değerlendirme kapasitesi oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Skapulotorasik mekanikte öngörüsel güven, omuz disfonksiyon modellerindeki mekanistik belirsizliğin azaltılması.
- Operasyonel Değer: Skapular kinematik ölçümünün laboratuvarlar arası standardizasyonu, tekrarlanabilirliği ve ölçeklenebilirliği.
- Stratejik Değer: Kas-iskelet sistemi programlarında daha iyi devam/dur kararları, sermaye verimliliği ve azaltılmış geç evre biyolojik risk.
- Portföy Etkisi: Güvenilir yukarı rotasyon (CMC = 0.92) ve posterior tilt (CMC = 0.70) güvenilirlik verilerine dayalı, riske göre ayarlanmış önceliklendirme ve ilerleme kararları.
Uygulama Hususları
- Biyomekanik, hareket yakalama sistemleri ve anatomik işaret noktası palpasyonu konularında uzmanlık gerektirir.
- Hareket yakalama kameralarına, retroreflektif markerlara, kalibrasyon çubuğuna ve sayısal modelleme yazılımına (örneğin, MATLAB) bağımlıdır.
- Marker yerleşimi, kalibrasyon prosedürleri ve açısal hız eşikleri kullanılarak yapılan faz segmentasyonu (kaldırma/indirme) için ekipler arası standardizasyon gerektirir.
- Adaptasyon değerlendirmeleri, 120° humeral elevasyonun ötesini ve farklı skapular morfolojileri kapsayan doğrulamaları içerir.
- Pratik kısıtlamalar arasında, internal rotasyon için orta düzeyde güvenilirlik (CMC = 0.53) ve daha yüksek dalga formu hatası (5.4°–7.3°) yer almaktadır; bu durum, belirli rotasyonel eksenlerde kullanımı kısıtlar.
