Die Doppeldecker-Videoradiographie kann die Schulterkinematik mit hoher Genauigkeit quantifizieren. Das hierin beschriebene Protokoll wurde speziell entwickelt, um das Schulterblatt, den Humerus und die Rippen während der planaren Humeruserhöhung zu verfolgen, und skizziert die Verfahren zur Datenerfassung, -verarbeitung und -analyse. Einzigartige Überlegungen zur Datenerfassung werden ebenfalls beschrieben.
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Methodenartikel
Messung der 3D-In-vivo-Schulterkinematik mittels biplanarer Videoradiographie
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die Schulter ist eines der komplexesten Gelenksysteme des menschlichen Körpers, wobei die Bewegung durch die koordinierten Aktionen von vier einzelnen Gelenken, mehreren Bändern und etwa 20 Muskeln erfolgt. Leider sind Schulterpathologien (z. B. Rotatorenmanschettenrisse, Gelenkluxationen, Arthritis) häufig, was zu erheblichen Schmerzen, Behinderungen und verminderter Lebensqualität führt. Die spezifische Ätiologie für viele dieser pathologischen Zustände ist nicht vollständig verstanden, aber es ist allgemein anerkannt, dass die Schulterpathologie oft mit einer veränderten Gelenkbewegung verbunden ist. Leider ist die Messung der Schulterbewegung mit der notwendigen Genauigkeit, um bewegungsbasierte Hypothesen zu untersuchen, nicht trivial. Röntgenbasierte Bewegungsmesstechniken haben jedoch den Fortschritt gebracht, der notwendig ist, um bewegungsbasierte Hypothesen zu untersuchen und ein mechanistisches Verständnis der Schulterfunktion zu ermöglichen. Daher besteht der Zweck dieses Artikels darin, die Ansätze zur Messung der Schulterbewegung mit einem benutzerdefinierten biplanaren Videoradiographiesystem zu beschreiben. Die spezifischen Ziele dieses Artikels sind die Beschreibung der Protokolle zur Erfassung biplanarer Videoradiographiebilder des Schulterkomplexes, zur Erfassung von CT-Scans, zur Entwicklung von 3D-Knochenmodellen, zur Lokalisierung anatomischer Orientierungspunkte, zur Verfolgung der Position und Ausrichtung von Humerus, Schulterblatt und Rumpf aus den biplanaren Röntgenbildern und zur Berechnung der kinematischen Ergebnismessungen. Darüber hinaus wird der Artikel spezielle Überlegungen beschreiben, die für die Schulter bei der Messung der Gelenkkinematik mit diesem Ansatz einzigartig sind.
Einleitung
Die Schulter ist eines der komplexesten Gelenksysteme des menschlichen Körpers, wobei die Bewegung durch die koordinierten Aktionen von vier einzelnen Gelenken, mehreren Bändern und etwa 20 Muskeln erfolgt. Die Schulter hat auch den größten Bewegungsumfang der wichtigsten Gelenke des Körpers und wird oft als Kompromiss zwischen Beweglichkeit und Stabilität beschrieben. Leider sind Schulterpathologien häufig, was zu erheblichen Schmerzen, Behinderungen und verminderter Lebensqualität führt. Zum Beispiel betreffen Rotatorenmanschettenrisse etwa 40% der Bevölkerung über 601,2,3 Jahre, wobei jährlich etwa 250.000 Rotatorenmanschettenreparaturen durchgeführt
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Protokoll
Vor der Datenerhebung erteilte der Teilnehmer eine schriftliche Einwilligung nach Aufklärung. Die Untersuchung wurde vom Institutional Review Board von Henry Ford Health System genehmigt.
Protokolle zum Erfassen, Verarbeiten und Analysieren von Doppeldecker-Röntgenbewegungsdaten hängen stark von den Bildgebungssystemen, der Datenverarbeitungssoftware und den Ergebnismessungen von Interesse ab. Das folgende Protokoll wurde speziell entwickelt, um das Schulterblatt, den Humerus und die dritte und vierte Rippe während der Abduktion der Schulterblattebene oder der Koronalebene zu verfolgen und die glenohumerale, scapulothorakale und humerothora....
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Ergebnisse
Eine 52-jährige asymptomatische Frau (BMI = 23,6 kg/m2) wurde im Rahmen einer früheren Untersuchung rekrutiert und an ihrer dominanten (rechten) Schulter einem Bewegungstest (koronale Flugzeugabduktion) unterzogen65. Vor der Datenerhebung erteilte der Teilnehmer eine schriftliche Einwilligung nach Aufklärung. Die Untersuchung wurde vom Institutional Review Board von Henry Ford Health System genehmigt. Die Datenerfassung wurde mit dem zuvor beschriebenen Protokoll durchgeführt (
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Diskussion
Die hier beschriebene Technik überwindet mehrere Nachteile, die mit herkömmlichen Techniken zur Beurteilung der Schulterbewegung verbunden sind (z. B. Leichensimulationen, 2D-Bildgebung, statische 3D-Bildgebung, videobasierte Bewegungserfassungssysteme, tragbare Sensoren usw.), indem sie genaue Messungen der 3D-Gelenkbewegung während dynamischer Aktivitäten liefert. Die Genauigkeit des hierin beschriebenen Protokolls wurde für die Glenohumeralverbindung gegenüber dem Goldstandard der radiostereometrischen Analyse (RSA) a.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte.
Danksagungen
Die in dieser Publikation berichtete Forschung wurde vom National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases unter der Preisnummer R01AR051912 unterstützt. Der Inhalt liegt in der alleinigen Verantwortung der Autoren und stellt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der National Institutes of Health (NIH) dar.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Kalibrierwürfel | Hauseigene | N/A | 10 cm Lucite-Dose mit einer Tantalperle in jeder Ecke und vier zusätzlichen Perlen in der Mitte der Box' s vertikale Kanten (insgesamt 12 Perlen). Die Positionen jeder Perle sind relativ zu einer Ecke des Quaders, die als Ursprung des Laborkoordinatensystems dient, genau bekannt. |
| Eingebautes N | /A-Lucite-Blatt | , das die gesamte Vorderseite des 16-Zoll-Bildverstärkers bedeckt und eine orthogonale Anordnung von Tantalperlen im Abstand von 1 cm enthält. | |
| ImageJ | National Institutes of Health | N/A | Bildverarbeitungssoftware zur Vorbereitung des TIFF-Stapels von Knochenvolumen. |
| Markerless Tracking | Workbench Benutzerdefinierte, hauseigene Software | N/A | Ein Arbeitsbereich mit benutzerdefinierter Software, die zur Digitalisierung anatomischer Orientierungspunkte auf 3D-Knochenmodellen, zur Konstruktion anatomischer Koordinatensysteme, zur Verwendung einer intensitätsbasierten Bildregistrierung zur Durchführung von markerlosem Tracking und zur Berechnung und Visualisierung kinematischer Ergebnismessungen verwendet wird. |
| MATLAB | Mathworks, Inc | N/A | Computerprogrammiersoftware. Wird zur Datenverarbeitung und -analyse verwendet. |
| Mimics (Version 20) | Materialise, Inc | N/A | Bildverarbeitungssoftware zur Segmentierung von Oberarmknochen, Schulterblatt und Rippen aus dem CT-Scan. |
| Öffnen Sie Inventor | Thermo Fisher Scientific | N/A | 3D-Grafikprogramm zur Visualisierung von Knochen |
| Phantom Camera Control (PCC) Software (Version 3.4) | N/A | Software zum Festlegen von Kameraparametern sowie zum Erfassen und Speichern von Röntgenbildern | |
| Impulsgenerator (Modell 9514) | Quantum Composers, Inc. | N/A | Synchronisiert das Röntgen- und Kamerasystem und legt die Belichtungszeit fest |
| Zwei gepulste Röntgengeneratoren mit 100 kW (Modell CPX 3100CV) | EMD Technologies | N/A | Erzeugt die Röntgenstrahlen, die zur Erzeugung von Röntgenbildern verwendet werden |
| Zwei 40-cm-Bildverstärker (Modell P9447H110) | North American Imaging | N/A | Wandelt Röntgenstrahlen in Photonen um, um ein sichtbares Bild zu erzeugen |
| Zwei Phantom VEO 340 Kameras | Vision Research | N/A | Hochgeschwindigkeitskameras zeichnen das vom Röntgensystem erzeugte sichtbare Bild auf |
Referenzen
- Milgrom, C., Schaffler, M., Gilbert, S., van Holsbeeck, M. Rotator-cuff changes in asymptomatic adults. The effect of age, hand dominance and gender. Journal of Bone and Joint Surgery (British volume). 77 (2), 296-298 (1995).
- Kim, H. M., et al.
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Nachdrucke und Genehmigungen
