JoVE Journal > Bioengineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Bioingegneria

Biplanar Videoradyografi kullanarak 3D In-vivo Omuz Kinematik ölçümü

Published: March 12, 2021
doi:
10.3791/62210
, ,
1Bone and Joint Center, Department of Orthopaedic Surgery,Henry Ford Health System

Summary

Çift kanatlı videoradiyografi omuz kinematiği yüksek doğruluk derecesiyle ölçebilir. Burada açıklanan protokol, düzlemsel humeral yükseklik sırasında kürek kemiği, humerus ve kaburgaları izlemek için özel olarak tasarlanmıştır ve veri toplama, işleme ve analiz prosedürlerini özetlemektedir. Veri toplama için benzersiz hususlar da açıklanmıştır.

Abstract

Omuz, dört ayrı eklemin, çoklu bağların ve yaklaşık 20 kasın koordineli hareketleriyle meydana gelen hareketle insan vücudunun en karmaşık eklem sistemlerinden biridir. Ne yazık ki, omuz patolojileri (örneğin, rotator manşet yırtılmaları, eklem çıkıkları, artrit) yaygındır, bu da önemli ağrı, sakatlık ve yaşam kalitesinin düşmesine neden olur. Bu patolojik koşulların birçoğu için spesifik etiyoloji tam olarak anlaşılamamıştır, ancak omuz patolojisinin genellikle değiştirilmiş eklem hareketi ile ilişkili olduğu genel olarak kabul edilmektedir. Ne yazık ki, omuz hareketini hareket tabanlı hipotezleri araştırmak için gerekli doğruluk seviyesiyle ölçmek önemsiz değildir. Bununla birlikte, radyografik tabanlı hareket ölçüm teknikleri, hareket tabanlı hipotezleri araştırmak ve omuz fonksiyonu hakkında mekanistik bir anlayış sağlamak için gerekli ilerlemeyi sağlamıştır. Bu nedenle, bu makalenin amacı, özel bir çift kanatlı videoradiografi sistemi kullanarak omuz hareketini ölçme yaklaşımlarını açıklamaktır. Bu makalenin özel hedefleri, omuz kompleksinin çift kanatlı videoradyografik görüntülerini elde etmek, BT taramaları elde etmek, 3D kemik modelleri geliştirmek, anatomik yer işaretlerini bulmak, ikiplanar radyografik görüntülerden humerus, kürek kemiği ve gövdenin konumunu ve yönünü izlemek ve kinematik sonuç önlemlerini hesaplamak için protokolleri açıklamaktır. Ek olarak, makalede bu yaklaşım kullanılarak eklem kinematik ölçümünde omuza özgü özel hususlar açıklanmaktadır.

Introduction

Omuz, dört ayrı eklemin, çoklu bağların ve yaklaşık 20 kasın koordineli hareketleriyle meydana gelen hareketle insan vücudunun en karmaşık eklem sistemlerinden biridir. Omuz ayrıca vücudun ana eklemlerinin en geniş hareket aralığına sahiptir ve genellikle hareketlilik ve stabilite arasında bir uzlaşma olarak tanımlanır. Ne yazık ki, omuz patolojileri yaygındır, bu da önemli ağrı, sakatlık ve yaşam kalitesinin düşmesine neden olur. Örneğin, rotator manşet yırtığı 601,2,3 yaşın üzerindeki nüfusun yaklaşık% 40’ını etkiler, yılda yaklaşık 250.000 rotator manşet onarımı 4 ve Amerika Birleşik Devletleri’nde yılda 3-5 milyar abd doları tahmini ekonomik yük5. Ek olarak, omuz çıkığı yaygındır ve genellikle kronik disfonksiyon ile ilişkilidir6. Son olarak, glenohumeral eklem osteoartrit (OA), 65 yaşın üzerindeki yetişkinlerin yaklaşık% 15-20’sinin glenohumeral OA7,8’in radyografik kanıtına sahip olduğunu gösteren nüfus çalışmaları ile omuzla ilgili bir başka önemli klinik sorundur. Bu koşullar acı vericidir, aktivite seviyelerini bozar ve yaşam kalitesini düşürır.

Bu durumların patojenleri tam olarak anlaşılamasa da, değiştirilen omuz hareketinin birçok omuz patolojisi ile ilişkili olduğu genel olarak kabul edilmektedir9,10,11. Özellikle, anormal eklem hareketi patolojiye katkıda bulunabilir9,12 veya patoloji anormal eklem hareketine yol açabilir13,14. Eklem hareketi ve patoloji arasındaki ilişkiler muhtemelen karmaşıktır ve eklem hareketindeki ince değişiklikler omuzda önemli olabilir. Örneğin, açısal hareket glenohumeral eklemde meydana gelen baskın hareket olmasına rağmen, omuz hareketi sırasında eklem çevirileri de meydana gelir. Normal koşullar altında bu çeviriler muhtemelen birkaç milimetreyi geçmez15,16,17,18,19 ve bu nedenle bazı ölçüm teknikleri için in-vivo doğruluk seviyesinin altında olabilir. Eklem hareketlerindeki küçük sapmaların çok az klinik etkisi olabileceğini varsaymak cazip olsa da, yıllar süren omuz aktivitesi üzerindeki ince sapmaların kümülatif etkisinin bireyin doku iyileşmesi ve onarımı için eşiğini aşabileceğinin de farkına varmak önemlidir. Ayrıca, glenohumeral eklemdeki in-vivo kuvvetler önemsiz değildir. Özel aletli glenohumeral eklem implantları kullanılarak, önceki çalışmalar, uzatılmış bir kolla 2 kg ağırlığın baş yüksekliğine yükseltilmesinin, vücut ağırlığının% 70 ila% 238’i arasında değişebilen glenohumeral eklem kuvvetlerine neden olabileceğini göstermiştir20,21,22. Sonuç olarak, glenoidin küçük yük taşıyan yüzey alanı üzerinde yoğunlaşan eklem hareketlerindeki ince değişiklikler ve yüksek kuvvetlerin kombinasyonu dejeneratif omuz patolojilerinin gelişmesine katkıda bulunabilir.

Tarihsel olarak, omuz hareketinin ölçümü çeşitli deneysel yaklaşımlarla gerçeklenmiştir. Bu yaklaşımlar arasında omuz hareketini simüle etmek için tasarlanmış karmaşık kadavra test sistemlerinin kullanımı23,24,25,26,27, yüzey işaretleyicili video tabanlı hareket yakalama sistemleri28,29,31, yüzeye monte elektromanyetik sensörler32,33,34,35 , yansıtıcı işaretleyiciler veya diğer sensörler takılı kemik pimleri36,37,38, statik iki boyutlu tıbbi görüntüleme (örneğin, floroskopi39,40,41 ve radyografi17,42,43,44,45), MRI46,47 kullanarak statik üç boyutlu (3D) tıbbi görüntüleme, bilgisayarlı tomografi48 ve dinamik, 3D tek düzlemli floroskopik görüntüleme49,50,51. Daha yakın zamanlarda, giyilebilir sensörler (örneğin, ataletsel ölçüm üniteleri), laboratuvar ortamı dışında ve serbest yaşam koşullarında omuz hareketini ölçmek için popülerlik kazanmıştır52,53,54,55,56,57.

Son yıllarda, omuzdaki dinamik, 3D in-vivo hareketleri doğru bir şekilde ölçmek için tasarlanmış çift kanatlı radyografik veya floroskopik sistemlerin çoğalması olmuştur58,59,60,61,62. Bu makalenin amacı, yazarların omuz hareketini ölçme yaklaşımını özel bir çift kanatlı videoradiografi sistemi kullanarak tanımlamaktır. Bu makalenin özel hedefleri, omuz kompleksinin çift kanatlı videoradyografik görüntülerini elde etmek, BT taramaları elde etmek, 3D kemik modelleri geliştirmek, anatomik yer işaretlerini bulmak, ikiplanar radyografik görüntülerden humerus, kürek kemiği ve gövdenin konumunu ve yönünü izlemek ve kinematik sonuç önlemlerini hesaplamak için protokolleri açıklamaktır.

Protocol

Veri toplamadan önce, katılımcı yazılı bilgilendirilmiş onay verdi. Soruşturma Henry Ford Sağlık Sistemi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı. Çift kanatlı radyografik hareket verilerinin eldei, işlenmesi ve analizine ilişkin protokoller, görüntüleme sistemlerine, veri işleme yazılımına ve ilgi çekici sonuç ölçülerine oldukça bağlıdır. Aşağıdaki protokol özellikle kürek kemiği, humerus ve skapular düzlem veya koronal düzlem kaçırma sırasınd…

Representative Results

52 yaşındaki asemptomatik bir kadın (VKİ = 23,6 kg/m2) daha önceki bir soruşturmanın bir parçası olarak işe alındı ve baskın (sağ) omzunda hareket testi (koronal uçak kaçırma) yapıldı65. Veri toplamadan önce, katılımcı yazılı bilgilendirilmiş onay verdi. Soruşturma Henry Ford Sağlık Sistemi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı. Veri toplama işlemi daha önce açıklanan protokol kullanılarak gerçek gerçekleştirildi (Şek…

Discussion

Burada açıklanan teknik, dinamik faaliyetler sırasında 3D eklem hareketinin doğru ölçülerini sağlayarak omuz hareketini (örneğin kadavra simülasyonları, 2D görüntüleme, statik 3D görüntüleme, video tabanlı hareket yakalama sistemleri, giyilebilir sensörler vb.) değerlendirmek için geleneksel tekniklerle ilişkili çeşitli dezavantajların üstesinden gelir. Burada açıklanan protokolün doğruluğu, glenohumeral eklemin radyosteromeometrik analizin (RSA) altın standardına karşı ±0,5° ve ±0…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu yayında bildirilen araştırmalar Ulusal Artrit ve Kas-İskelet ve Deri Hastalıkları Enstitüsü tarafından R01AR051912 ödül numarası altında desteklendi. İçerik yalnızca yazarların sorumluluğundadır ve Ulusal Sağlık Enstitülerinin (NIH) resmi görüşlerini temsil etmek zorunda değildir.

Materials

Calibration cube Built in-house N/A 10 cm Lucite box with a tantalum bead in each corner and four additional beads midway along the box’s vertical edges (12 beads total). The positions of each bead are precisely known relative to a corner of the box that serves as the origin of the laboratory coordinate system.
Distortion correction grid Built in-house N/A Lucite sheet that covers the entire face of the 16 inch image intensifier and contains an orthogonal array of tantalum beads spaced at 1 cm.
ImageJ National Institutes of Health N/A Image processing software used to prepare TIFF stack of bone volumes.
Markerless Tracking Workbench Custom, in house software N/A A workbench of custom software used to digitize anatomical landmarks on 3D bone models, constructs anatomical coordinate systems, uses intensity-based image registration to perform markerless tracking, and calculates and visualize kinematic outcomes measures.
MATLAB Mathworks, Inc N/A Computer programming software. For used to perform data processing and analysis.
Mimics (version 20) Materialise, Inc N/A Image processing software used to segment humerus, scapula, and ribs from CT scan.
Open Inventor Thermo Fisher Scientific N/A 3D graphics program used to visualize bones
Phantom Camera Control (PCC) software (version 3.4) N/A Software for specifying camera parameters, and acquiring and saving radiographic images
Pulse generator (Model 9514) Quantum Composers, Inc. N/A Syncs the x-ray and camera systems and specifies the exposure time
Two 100 kW pulsed x-ray generators (Model CPX 3100CV) EMD Technologies N/A Generates the x-rays used to produce radiographic images
Two 40 cm image intensifiers (Model P9447H110) North American Imaging N/A Converts x-rays into photons to produce visible image
Two Phantom VEO 340 cameras Vision Research N/A High speed cameras record the visible image created by the x-ray system
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. 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).
  2. Kim, H. M., et al. Location and initiation of degenerative rotator cuff tears: an analysis of three hundred and sixty shoulders. Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 92 (5), 1088-1096 (2010).
  3. Yamamoto, A., et al. Prevalence and risk factors of a rotator cuff tear in the general population. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 19 (1), 116-120 (2010).
  4. Colvin, A. C., Egorova, N., Harrison, A. K., Moskowitz, A., Flatow, E. L. National trends in rotator cuff repair. Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 94 (3), 227-233 (2012).
  5. Vitale, M. A., et al. Rotator cuff repair: an analysis of utility scores and cost-effectiveness. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16 (2), 181-187 (2007).
  6. Zacchilli, M. A., Owens, B. D. Epidemiology of shoulder dislocations presenting to emergency departments in the United States. Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 92 (3), 542-549 (2010).
  7. Oh, J. H., et al. The prevalence of shoulder osteoarthritis in the elderly Korean population: association with risk factors and function. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 20 (5), 756-763 (2011).
  8. Kobayashi, T., et al. Prevalence of and risk factors for shoulder osteoarthritis in Japanese middle-aged and elderly populations. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 23 (5), 613-619 (2014).
  9. Ludewig, P. M., Reynolds, J. F. The association of scapular kinematics and glenohumeral joint pathologies. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 39 (2), 90-104 (2009).
  10. Michener, L. A., McClure, P. W., Karduna, A. R. Anatomical and biomechanical mechanisms of subacromial impingement syndrome. Clinical Biomechanics. 18 (5), 369-379 (2003).
  11. Seitz, A. L., McClure, P. W., Finucane, S., Boardman, N. D., Michener, L. A. Mechanisms of rotator cuff tendinopathy: intrinsic, extrinsic, or both. Clinical Biomechanics. 26 (1), 1-12 (2011).
  12. Lawrence, R. L., Braman, J. P., Ludewig, P. M. Shoulder kinematics impact subacromial proximities: a review of the literature. Brazilian Journal of Physical Therapy. 24 (3), 219-230 (2019).
  13. McClure, P. W., Michener, L. A., Karduna, A. R. Shoulder function and 3-dimensional scapular kinematics in people with and without shoulder impingement syndrome. Physical Therapy. 86 (8), 1075-1090 (2006).
  14. Rundquist, P. J. Alterations in scapular kinematics in subjects with idiopathic loss of shoulder range of motion. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 37 (1), 19-25 (2007).
  15. Graichen, H., et al. Effect of abducting and adducting muscle activity on glenohumeral translation, scapular kinematics and subacromial space width in vivo. Journal of Biomechanics. 38 (4), 755-760 (2005).
  16. Bey, M. J., Kline, S. K., Zauel, R., Lock, T. R., Kolowich, P. A. Measuring dynamic in-vivo glenohumeral joint kinematics: technique and preliminary results. Journal of Biomechanics. 41 (3), 711-714 (2008).
  17. Poppen, N. K., Walker, P. S. Normal and abnormal motion of the shoulder. Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 58 (2), 195-201 (1976).
  18. Graichen, H., et al. Magnetic resonance-based motion analysis of the shoulder during elevation. Clinical Orthopaedics and Related Research. 370 (370), 154-163 (2000).
  19. Howell, S. M., Galinat, B. J., Renzi, A. J., Marone, P. J. Normal and abnormal mechanics of the glenohumeral joint in the horizontal plane. Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 70 (2), 227-232 (1988).
  20. Bergmann, G., et al. In vivo glenohumeral contact forces–measurements in the first patient 7 months postoperatively. Journal of Biomechanics. 40 (10), 2139-2149 (2007).
  21. Westerhoff, P., et al. In vivo measurement of shoulder joint loads during activities of daily living. Journal of Biomechanics. 42 (12), 1840-1849 (2009).
  22. Bergmann, G., et al. In vivo gleno-humeral joint loads during forward flexion and abduction. Journal of Biomechanics. 44 (8), 1543-1552 (2011).
  23. Halder, A. M., Zhao, K. D., Odriscoll, S. W., Morrey, B. F., An, K. N. Dynamic contributions to superior shoulder stability. Journal of Orthopaedic Research. 19 (2), 206-212 (2001).
  24. Debski, R. E., et al. A new dynamic testing apparatus to study glenohumeral joint motion. Journal of Biomechanics. 28 (7), 869-874 (1995).
  25. Malicky, D. M., Soslowsky, L. J., Blasier, R. B., Shyr, Y. Anterior glenohumeral stabilization factors: progressive effects in a biomechanical model. Journal of Orthopaedic Research. 14 (2), 282-288 (1996).
  26. Payne, L. Z., Deng, X. H., Craig, E. V., Torzilli, P. A., Warren, R. F. The combined dynamic and static contributions to subacromial impingement. A biomechanical analysis. American Journal of Sports Medicine. 25 (6), 801-808 (1997).
  27. Wuelker, N., Wirth, C. J., Plitz, W., Roetman, B. A dynamic shoulder model: reliability testing and muscle force study. Journal of Biomechanics. 28 (5), 489-499 (1995).
  28. Dillman, C. J., Fleisig, G. S., Andrews, J. R. Biomechanics of pitching with emphasis upon shoulder kinematics. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 18 (2), 402-408 (1993).
  29. Fleisig, G. S., Andrews, J. R., Dillman, C. J., Escamilla, R. F. Kinetics of baseball pitching with implications about injury mechanisms. American Journal of Sports Medicine. 23 (2), 233-239 (1995).
  30. Fleisig, G. S., Barrentine, S. W., Zheng, N., Escamilla, R. F., Andrews, J. R. Kinematic and kinetic comparison of baseball pitching among various levels of development. Journal of Biomechanics. 32 (12), 1371-1375 (1999).
  31. Werner, S. L., Gill, T. J., Murray, T. A., Cook, T. D., Hawkins, R. J. Relationships between throwing mechanics and shoulder distraction in professional baseball pitchers. American Journal of Sports Medicine. 29 (3), 354-358 (2001).
  32. An, K. N., Browne, A. O., Korinek, S., Tanaka, S., Morrey, B. F. Three-dimensional kinematics of glenohumeral elevation. Journal of Orthopaedic Research. 9 (1), 143-149 (1991).
  33. Johnson, M. P., McClure, P. W., Karduna, A. R. New method to assess scapular upward rotation in subjects with shoulder pathology. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 31 (2), 81-89 (2001).
  34. Borstad, J. D., Ludewig, P. M. Comparison of scapular kinematics between elevation and lowering of the arm in the scapular plane. Clinical Biomechanics. 17 (9-10), 650-659 (2002).
  35. Meskers, C. G., vander Helm, F. C., Rozendaal, L. A., Rozing, P. M. In vivo estimation of the glenohumeral joint rotation center from scapular bony landmarks by linear regression. Journal of Biomechanics. 31 (1), 93-96 (1998).
  36. McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B. J., Karduna, A. R. Direct 3-dimensional measurement of scapular kinematics during dynamic movements in vivo. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 10 (3), 269-277 (2001).
  37. Lawrence, R. L., Braman, J. P., LaPrade, R. F., Ludewig, P. M. Comparison of 3-dimensional shoulder complex kinematics in individuals with and without shoulder pain, part 1: sternoclavicular, acromioclavicular, and scapulothoracic joints. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 44 (9), 636-645 (2014).
  38. Lawrence, R. L., Braman, J. P., Staker, J. L., LaPrade, R. F., Ludewig, P. M. Comparison of 3-dimensional shoulder complex kinematics in individuals with and without shoulder pain, part 2: glenohumeral joint. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 44 (9), 646-655 (2014).
  39. Burkhart, S. S. Fluoroscopic comparison of kinematic patterns in massive rotator cuff tears. A suspension bridge model. Clinical Orthopaedics and Related Research. 284, 144-152 (1992).
  40. Mandalidis, D. G., Mc Glone, B. S., Quigley, R. F., McInerney, D., O’Brien, M. Digital fluoroscopic assessment of the scapulohumeral rhythm. Surgical and Radiologic Anatomy. 21 (4), 241-246 (1999).
  41. Pfirrmann, C. W., Huser, M., Szekely, G., Hodler, J., Gerber, C. Evaluation of complex joint motion with computer-based analysis of fluoroscopic sequences. Investigative Radiology. 37 (2), 73-76 (2002).
  42. Deutsch, A., Altchek, D. W., Schwartz, E., Otis, J. C., Warren, R. F. Radiologic measurement of superior displacement of the humeral head in the impingement syndrome. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 5 (3), 186-193 (1996).
  43. Hawkins, R. J., Schutte, J. P., Janda, D. H., Huckell, G. H. Translation of the glenohumeral joint with the patient under anesthesia. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 5 (4), 286-292 (1996).
  44. Yamaguchi, K., et al. Glenohumeral motion in patients with rotator cuff tears: a comparison of asymptomatic and symptomatic shoulders. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 9 (1), 6-11 (2000).
  45. Paletta, G. A., Warner, J. J., Warren, R. F., Deutsch, A., Altchek, D. W. Shoulder kinematics with two-plane x-ray evaluation in patients with anterior instability or rotator cuff tearing. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 6 (6), 516-527 (1997).
  46. Graichen, H., et al. Three-dimensional analysis of the width of the subacromial space in healthy subjects and patients with impingement syndrome. AJR: American Journal of Roentgenology. 172 (4), 1081-1086 (1999).
  47. Rhoad, R. C., et al. A new in vivo technique for three-dimensional shoulder kinematics analysis. Skeletal Radiology. 27 (2), 92-97 (1998).
  48. Baeyens, J. P., Van Roy, P., De Schepper, A., Declercq, G., Clarijs, J. P. Glenohumeral joint kinematics related to minor anterior instability of the shoulder at the end of the late preparatory phase of throwing. Clinical Biomechanics. 16 (9), 752-757 (2001).
  49. Lawrence, R. L., Braman, J. P., Keefe, D. F., Ludewig, P. M. The Coupled Kinematics of Scapulothoracic Upward Rotation. Physical Therapy. 100 (2), 283-294 (2020).
  50. Lawrence, R. L., Braman, J. P., Ludewig, P. M. The impact of decreased scapulothoracic upward rotation on subacromial proximities. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 49 (3), 180-191 (2019).
  51. Matsuki, K., et al. Dynamic in vivo glenohumeral kinematics during scapular plane abduction in healthy shoulders. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 42 (2), 96-104 (2012).
  52. Chapman, R. M., Torchia, M. T., Bell, J. E., Van Citters, D. W. Assessing shoulder biomechanics of healthy elderly individuals during activities of daily living using inertial measurement units: High maximum elevation Is achievable but rarely used. Journal of Biomechanical Engineering. 141 (4), (2019).
  53. De Baets, L., vander Straaten, R., Matheve, T., Timmermans, A. Shoulder assessment according to the international classification of functioning by means of inertial sensor technologies: A systematic review. Gait and Posture. 57, 278-294 (2017).
  54. Dowling, B., McNally, M. P., Laughlin, W. A., Onate, J. A. Changes in throwing arm mechanics at increased throwing distances during structured long-toss. American Journal of Sports Medicine. 46 (12), 3002-3006 (2018).
  55. Kirking, B., El-Gohary, M., Kwon, Y. The feasibility of shoulder motion tracking during activities of daily living using inertial measurement units. Gait and Posture. 49, 47-53 (2016).
  56. Morrow, M. M. B., Lowndes, B., Fortune, E., Kaufman, K. R., Hallbeck, M. S. Validation of inertial measurement units for upper body kinematics. Journal of Applied Biomechanics. 33 (3), 227-232 (2017).
  57. Rawashdeh, S. A., Rafeldt, D. A., Uhl, T. L. Wearable IMU for shoulder injury prevention in overhead sports. Sensors (Basel). 16 (11), (2016).
  58. Baumer, T. G., et al. Effects of asymptomatic rotator cuff pathology on in vivo shoulder motion and clinical outcomes. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 26 (6), 1064-1072 (2017).
  59. Bey, M. J., et al. In vivo measurement of subacromial space width during shoulder elevation: technique and preliminary results in patients following unilateral rotator cuff repair. Clinical Biomechanics. 22 (7), 767-773 (2007).
  60. Peltz, C. D., et al. Differences in glenohumeral joint morphology between patients with anterior shoulder instability and healthy, uninjured volunteers. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 24 (7), 1014-1020 (2015).
  61. Coats-Thomas, M. S., Massimini, D. F., Warner, J. J. P., Seitz, A. L. In vivo evaluation of subacromial and internal impingement risk in asymptomatic individuals. American Journal of Physical Medicine and Rehabilitation. 97 (9), 659-665 (2018).
  62. Millett, P. J., Giphart, J. E., Wilson, K. J., Kagnes, K., Greenspoon, J. A. Alterations in glenohumeral kinematics in patients with rotator cuff tears measured with biplane fluoroscopy. Arthroscopy. 32 (3), 446-451 (2016).
  63. Li, W., Hou, Q. Analysis and correction of the nonuniformity of light field in the high resolution X-ray digital radiography. Sixth International Conference on Natural Computation. 7, 3803-3807 (2010).
  64. Wu, G., et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion–Part II: shoulder, elbow, wrist and hand. Journal of Biomechanics. 38 (5), 981-992 (2005).
  65. Baumer, T. G., et al. Effects of rotator cuff pathology and physical therapy on in vivo shoulder motion and clinical outcomes in patients with a symptomatic full-thickness rotator cuff tear. Orthopaedic Journal of Sports Medicine. 4 (9), 2325967116666506 (2016).
  66. Ludewig, P. M., et al. Motion of the shoulder complex during multiplanar humeral elevation. Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 91 (2), 378-389 (2009).
  67. Bey, M. J., Zauel, R., Brock, S. K., Tashman, S. Validation of a new model-based tracking technique for measuring three-dimensional, in vivo glenohumeral joint kinematics. Journal of Biomechanical Engineering. 128 (4), 604-609 (2006).
  68. Tashman, S., Anderst, W. In-vivo measurement of dynamic joint motion using high speed biplane radiography and CT: application to canine ACL deficiency. Journal of Biomechanical Engineering. 125 (2), 238-245 (2003).
  69. Anderst, W., Zauel, R., Bishop, J., Demps, E., Tashman, S. Validation of three-dimensional model-based tibio-femoral tracking during running. Medical Engineering and Physics. 31 (1), 10-16 (2009).
  70. Kage, C. C., et al. Validation of an automated shape-matching algorithm for biplane radiographic spine osteokinematics and radiostereometric analysis error quantification. PloS One. 15 (2), 0228594 (2020).
  71. Pitcairn, S., Kromka, J., Hogan, M., Anderst, W. Validation and application of dynamic biplane radiography to study in vivo ankle joint kinematics during high-demand activities. Journal of Biomechanics. 103, 109696 (2020).
  72. Bey, M. J., et al. In vivo shoulder function after surgical repair of a torn rotator cuff: glenohumeral joint mechanics, shoulder strength, clinical outcomes, and their interaction. American Journal of Sports Medicine. 39 (10), 2117-2129 (2011).
  73. Peltz, C. D., et al. Associations between in-vivo glenohumeral joint motion and morphology. Journal of Biomechanics. 48 (12), 3252-3257 (2015).
  74. Massimini, D. F., Warner, J. J., Li, G. Glenohumeral joint cartilage contact in the healthy adult during scapular plane elevation depression with external humeral rotation. Journal of Biomechanics. 47 (12), 3100-3106 (2014).
  75. Miller, R. M., et al. Effects of exercise therapy for the treatment of symptomatic full-thickness supraspinatus tears on in vivo glenohumeral kinematics. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 25 (4), 641-649 (2016).
  76. Lawrence, R. L., Ruder, M. C., Zauel, R., Bey, M. J. Instantaneous helical axis estimation of glenohumeral kinematics: The impact of rotator cuff pathology. Journal of Biomechanics. 109, 109924 (2020).
  77. National Council on Radiation Protection and Measurements. Evaluating and communicating radiation risks for studies involving human subjects: guidance for researchers and institutional review boards: recommendations of the National Council on Radiation Protection and Measurements. National Council on Radiation Protection and Measurements. , (2020).
  78. Akbari-Shandiz, M., et al. MRI vs CT-based 2D-3D auto-registration accuracy for quantifying shoulder motion using biplane video-radiography. Journal of Biomechanics. 82, 30385001 (2019).
  79. Breighner, R. E., et al. Technical developments: Zero echo time imaging of the shoulder: enhanced osseous detail by using MR imaging. Radiology. 286 (3), 960-966 (2018).
  80. Fox, A. M., et al. The effect of decreasing computed tomography dosage on radiostereometric analysis (RSA) accuracy at the glenohumeral joint. Journal of Biomechanics. 44 (16), 2847-2850 (2011).
  81. Lawrence, R. L., et al. Effect of glenohumeral elevation on subacromial supraspinatus compression risk during simulated reaching. Journal of Orthopaedic Research. 35 (10), 2329-2337 (2017).
  82. Peltz, C. D., et al. Associations among shoulder strength, glenohumeral joint motion, and clinical outcome after rotator cuff repair. American Journal of Orthopedics. 43 (5), 220-226 (2014).

Tags

Keywords: 3D In-vivo Shoulder KinematicsBiplanar VideoradiographyJoint Motion QuantificationRadiation ExposureParticipant PositioningLead-lined Protective VestLow Fluoroscopy ModeRadiographic Image Acquisition
check_url/it/62210?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Lawrence, R. L., Zauel, R., Bey, M. J. Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography. J. Vis. Exp. (169), e62210, doi:10.3791/62210 (2021).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image