Cilt Hareket Artifacti Minimize bir Akromion Marker Kümesini kullanma Dinamik Skapular Kinematiğinin Ölçümü
Summary
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.
Abstract
Dinamik skapular kinematiği ölçümü nedeniyle cilt yüzeyinin altında skapula sürgülü doğasına karmaşıktır. Çalışmanın amacı açıkça bir pasif işaretleyici hareket yakalama sistemini kullanırken ölçümlerin geçerliliğini ve güvenilirliğini etkileyebilecek hata kaynakları dikkate alınarak, skapular kinematiği belirleme akromion işaretleyici küme (AMC) yöntemini tarif oldu. AMC yöntemi skapular kinematiği geçerli ölçümler elde etmek mümkündür işaretleyici küme göre arka akromiyondan üzerinde ve anatomik yerlerinden kalibrasyon ile marker bir küme yerleştirerek içerir. Yöntemin güvenilirliği, 120 °, onlar kol yükseklik gerçekleştirilen gibi 15 sağlıklı birey (yaş 19-38 yıl, sekiz erkek) bir grup iki gün arasında incelenmiş ve frontal, skapular ve sagital planlarda düşürücü oldu. Sonuçlar arasında günlük güvenilirlik Mult yukarı skapular rotasyonu (Katsayısı için iyi olduğunu gösterdiiple Korelasyon; CMC = 0.92) ve kol yükseklik aşamasında iç rotasyon (= 0.53 CMC) için arka eğim (CMC = 0.70), ancak adil. dalga hatası iç rotasyon (5.4 ° ° 7.3) ile karşılaştırıldığında, yukarı dönme (4.4 ° 2.7 °) ve posterior tilt (1.3 ° ° 2.8) daha düşük bulunmuştur. indirme sırasında güvenirlik yükseklik fazı sırasında gözlenen sonuçlar kıyaslanabilir. Bu çalışmada belirtilen protokol yapışık ise, AMC yükselmesi ve kol hareketinin düşürücü aşamalarında yukarı dönme ve posterior tilt güvenilir bir ölçüm sağlar.
Introduction
Skapular kinematiği amacı, kantitatif ölçüm omuz sıkışma 2-8 gözlenen kol yüksekliği sırasında bu tür azaltılmış yukarı dönme ve posterior tilt gibi omuz disfonksiyonu 1 ile ilişkili anormal hareket modelleri, bir değerlendirmesini sağlayabilir. Skapular kinematiği ölçümü, ancak nedeniyle cilt yüzeyi altındaki 1 kemiğin derin pozisyon ve kayma doğaya zordur. Cilt yüzeyinin altında 9 kayar gibi yeterince skapula izlemek yok anatomik üzerinde yansıtıcı belirteçleri ekleyerek tipik kinematik ölçme teknikleri. Çeşitli yöntemler de dahil olmak üzere bu zorlukları aşmak için literatürde kabul edilmiş; görüntüleme (X-ışını veya manyetik rezonans) 10-14, 15,16, kemik işaretçilerine 17-22, manuel palpasyon 23,24, ve akromion yöntemi 3,5,19,25 Goniometers. Her yöntemin, ancak dahil kendi sınırlamaları vardır: exradyasyona maruz kalması, iki boyutlu görüntü tabanlı analiz durumunda projeksiyon hataları, skapula konumu öznel yorumunu tekrarlanan gerektirir, doğada statik veya (örneğin kemik iğneler) çok invaziv.
Bu zorlukların bazılarının ortadan kaldırılması için bir çözelti, bir elektromanyetik sensor akromiyonun 25 omurgasından gelen skapula en dış kısmında öne doğru uzanan bir kemik düz kısım düz kısmına bağlı olduğu akromion yöntemi kullanılmasıdır skapula. akromiyon yöntemini kullanarak arkasındaki prensip fikir akromion scapula 26 diğer sitelere kıyasla cilt hareketi dışlayıcı az miktarda gösterilmiştir gibi, cilt hareketi paraziti azaltmak için. akromiyon yöntemi non-invaziv ve skapular kinematiği dinamik üç boyutlu ölçüm sağlar. Doğrulama çalışmaları kol el sırasında 120 ° 'ye kadar geçerli olmak üzere akromion yöntemi göstermiştirevation faz elektromanyetik sensörleri 17,27 kullanılmıştır. Işaretleyici tabanlı hareket yakalama cihazları bir küme, akromion işaretleyici küme (AMC) düzenlenmiş belirteçlerin bir dizi kullanırken, gerekli ve etkin-işaretleyici hareket yakalama sistemi 28 kullanırken geçerli olduğu gösterilmiştir ve pasif-kalem kullanarak iken kol yükseklik ve kol 29 indirme sırasında hareket yakalama sistemi.
skapular kinematiği ölçmek için bir pasif işaretleyici hareket yakalama cihazı ile AMC kullanımı omuz sıkışma 30 adrese bir müdahale aşağıdaki skapular kinematiği değişiklikleri değerlendirmek için kullanılır olmuştur. Bu yöntemin geçerli kullanımı, ancak, doğru belirteçlerin küme uygulamak için yeteneğine bağlıdır, pozisyon hangi bir hareket geçerli aralığında olan anatomik yerlerinden 32 ve sağlanması kol hareketleri kalibre sonuçları 31 etkilediği gösterilmiştir (örneğin 120 ° kol yükseklik) 29 altında. OAktif işaretleyici tabanlı hareket yakalama sistemini kullanırken de işaret küme reapplication öne sürülmüştür, skapular arka tilt 28 artan hata kaynağı olarak bulundu. O skapular kinematiği istikrarlı bir ölçüsünü verir sağlamak için akromion yöntemi arasında günlük güvenilirliğini kurmak, bu nedenle önemlidir. Ölçümler nedeniyle bir müdahaleye skapula kinematik değişiklikler, sağlayacak güvenilir sağlanması, örneğin, ölçülebilir ve incelenecek. skapular kinematiği ölçmek için kullanılan yöntemler başka 29,33 tarif edilmiştir; Bu çalışmanın amacı, olası hata kaynakları dikkate alınarak, bir pasif-işaretleyici hareket yakalama sistemini kullanarak bu yöntemleri uygulamak için bir adım-adım kılavuz ve başvuru aracı sağlamak ve ölçme yönteminin güvenilirliğini incelemektir .
Protocol
Representative Results
Discussion
skapular kinematiği belirlemek için metodoloji seçimi çok önemlidir, ve geçerlik, güvenirlik ve araştırma çalışması için uygunluğu göz önüne alınmalı. Çeşitli yöntemler literatürde kabul edilmiş, ancak her yöntem kendi sınırlamaları vardır. akromiyon işaretleyici küme skapulanın non-invaziv dinamik kinematik ölçümü sağlayarak gibi 2D görüntüleme veya skapula yere tekrarlanan yorumunu gerektiren gelen projeksiyon hataları gibi bu sınırlamaların, bir dizi üstesinden gelir. Anc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work lies within the multidisciplinary Southampton Musculoskeletal Research Unit (Southampton University Hospitals Trust/University of Southampton) and the Arthritis Research UK Centre for Sport, Exercise and Osteoarthritis. The authors wish to thank their funding sources; Arthritis Research UK for funding of laboratory equipment (Grant No: 18512) and Vicon Motion System, Oxford UK for providing funding for a PhD studentship (M.Warner). The authors also wish to thank the participants, and Kate Scott and Lindsay Pringle for their help with participant recruitment.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Passive marker capture system | Vicon Motion Systems | N/A | |
| Nexus | Vicon Motion Systems | N/A | Data capture software |
| Bodybuilder | Vicon Motion Systems | N/A | Modeling software |
| 14 mm retro reflective markers | Vicon Motion Systems | VACC-V162B | |
| 6.5mm retro reflective markers | Vicon Motion Systems | VACC-V166 | |
| Calibration wand | Vicon Motion Systems | N/A | |
| Plastic base | N/A | N/A | Constructed 'in-house' |
| Matlab | Mathworks | N/A | Numerical modelling software |
References
- Kibler, W. B., et al. Clinical implications of scapular dyskinesis in shoulder injury: the 2013 consensus statement from the ‘scapular summit’. British Journal of Sports Medicine. 47, 877-885 (2013).
- Luckasiewicz, A. C., McClure, P. W., Michener, L. A., Pratt, N., Sennett, B. Comparison of 3-dimensional scapular position and orientation between subjects with and without shoulder impingement. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 29, 574-586 (1999).
- Ludewig, P. M., Cook, T. M. Alterations in shoulder kinematics and associated muscle activity in people with symptoms of shoulder impingement. Physical Therapy. 80, 276-291 (2000).
- McClure, P. W., Bialker, J., Neff, N., Williams, G., Karduna, A. R. Shoulder function and 3-dimensional kinematics in people with shoulder impingement syndrome before and after a 6-week exercise program. Physical Therapy. 84, 832-848 (2004).
- Lin, J. J., et al. Functional activity characteristics of individuals with shoulder dysfunctions. Journal of Electromyography and Kinesiology. 15, 576-586 (2005).
- Tate, A. R., McClure, P. W., Kareha, S., Irwin, D., Barbe, M. F. A clinical method for identifying scapular dykinesis, Part 2: Validity. Journal of Athletic Training. 44, 165-173 (2009).
- Timmons, M. K., et al. Scapular kinematics and subacromial-impingement syndrome: a meta-analysis. Journal of Sports Rehabilitation. 21, 354-370 (2012).
- Endo, K. Y. K., Yasui, N. Influence of age on scapulo-thoracic orientation. Clinical Biomechanics. 16, 1009-1013 (2004).
- Lovern, B., Stroud, L. A., Evans, R. O., Evans, S. L., Holt, C. A. Dynamic tracking of the scapula using skin-mounted markers. Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers. 223, 823-831 (2009).
- Inman, V. T., Sanders, J. B., Abbott, L. C. Observations on the function of the shoulder joint. Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 26, 1-30 (1944).
- Saha, A. K. Mechanics of elevation of the glenohumeral joint. Acta Orthopaedica Scandanavia. 44, 668 (1973).
- Freedman, L., Munro, R. R. Abduction of the arm in the scapular plane: scapular and glenohumeral movements. A roentgenographic study. Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 48, 1503-1510 (1966).
- Poppen, N. K., Walker, P. S. Normal and abnormal motion of the shoulder. Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 58, 195-201 (1976).
- Graichen, H., et al. Magnetic resonance-based motion analysis of the shoulder during elevation). Clinical Orthopedic Related Research. 370, 154-163 (2000).
- Youdas, J. W., Carey, J. R., Garrett, T. R., Suman, V. J. Reliability of goniometric measurements of active arm elevation in the scapula plane obtained in a clinical setting. Arch. Phys. Med. Rehabil. 75, 1137-1144 (1994).
- Doody, S. G., Freedman, L., Waterland, J. C. Shoudler movement during abduction in the scapula plane. Arch. Phys. Med. Rehabil. 51, 595-604 (1970).
- Karduna, A. R., McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B. Dynamic measurements of three-dimensional scapular kinematics: a validation study. Journal of Biomechanical Engineering. 123, 184-191 (2001).
- McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B., Karduna, A. R. Direct 3-dimensional measurement of scapular kinematics during dynamic movements in vivo. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 10, 269-277 (2001).
- Bourne, D. A., Choo, A. M. T., Regan, W. D., MacIntyre, D. L., Oxland, T. R. Three-dimensional rotation of the scapula during functional movements: an in vivo study in healthy volunteers. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16, 150-162 (2007).
- Braman, J. P., Engel, S. C., LaPrade, R. F., Ludewig, P. M. In vivo assessment of scapulohumeral rhythm during unconstrained overhead reaching in asymptomatic subjects. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16, 960-967 (2009).
- Ludewig, P. M., Hassett, D. R., LaPrade, R. F., Camargo, J. A., Braman, J. P. Comparison of scapular local coordinate systems. Clinical Biomechanics. 25, 415-421 (2010).
- Ludewig, P. M., et al. Motion of the shoulder complex during multiplanar humeral elevation. The Journal of Bone and Joint Surgery. 91, 378-389 (2009).
- Johnson, G. R., Stuart, P. R., Mitchell, S. A method for the measurement of three-dimensional scapular movement. Clinical Biomechanics. 8, 269-274 (1993).
- Helm, F. C., Pronk, G. M. Three-dimensional recording and description of motions of the shoulder mechanism. Journal of Biomechanical Engineering. 117, 27-40 (1995).
- McQuade, K. J., Smidt, G. L. Dynamic Scapulohumeral rhythm: The effects of external resistance during elevation of the arm in the scapular plane. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 27, 9 (1998).
- Matsui, K., Shimada, K., Andrew, P. D. Deviation of skin marker from bone target during movement of the scapula. Journal of Orthopaedic Science. 11, 180-184 (2006).
- Meskers, C. G. M., Jvan de Sande, M. A., de Groot, J. H. Comparison between tripod and skin-fixed recording of scapular motion. J. Biomech. 40, 941-948 (2007).
- Andel, C. J., van Hutten, K., Eversdijk, M., Veeger, D. J., Harlaar, J. Recording scapular motion using an acromion marker cluster. Gait and Posture. 29, 123-128 (2009).
- Warner, M. B., Chappell, P. H., Stokes, M. J. Measuring scapular kinematics during arm lowering using the acromion marker cluster. Hum. Mov. Sci. 31, 386-396 (2012).
- Worsley, P., et al. Motor control retraining exercises for shoulder impingement: effects on function, muscle activation, and biomechanics in young adults. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 22, e11-e19 (2013).
- Shaheen, A. F., Alexander, C. M., Bull, A. M. J. Effects of attachment position and shoulder orientation during calibration on the accuracy of the acromial tracker. J. Biomech. 44, 1410-1413 (2011).
- Prinold, J. A. I., Shaheen, A. F., Bull, A. M. J. Skin-fixed scapula trackers: A comparison of two dynamic methods across a range of calibration positions. J. Biomech. 44, 2004-2007 (2011).
- Wu, G., et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of the various joints for the reporting of human joint motion – Part II: shoulder, elbow, wrist and hand. J. Biomech. 38, 981-992 (2005).
- Karduna, A. R., McClure, P. W., Michener, L. A. Scapular kinematics: effects of altering the Euler angle sequence of rotations. J. Biomech. 33, 1063-1068 (2000).
- Veeger, H. E. J. The position of the rotation center of the glenohumeral joint. J. Biomech. 33, 1711-1715 (2000).
- Doorenbosch, C. A. M., Harlaar, J., Veeger, H. E. J. The globe system: an unambiguous description of shoulder positions in daily life movements. J. Rehabil. Res. Dev. 40, 147-156 (2003).
- Kadaba, M. P., et al. Repeatability of kinematic, kinetic, and electromyographic data in normal adult gait. Journal of Orthopaedic Research. 7, 849-860 (1989).
- Schwartz, M. H., Trost, J. P., Wervey, R. A. Measurement and management of errors in quantitative gait data. Gait and Posture. 20, 196-203 (2004).
- Jaspers, E., et al. The reliability of upper limb kinematics in children with hemiplegic cerebral palsy. Gait and Posture. 33, 568-575 (2011).
- Thigpen, C. A., Gross, M. T., Karas, S. G., Garrett, W. E., Yu, B. The repeatability of scapular rotations across three planes of humeral elevation. Research in Sports Medicine. 13, 181-198 (2005).
- Groot, J. H. The variability of shoulder motions recorded by means of palpation. Clinical Biomechanics. 12, 461-472 (1997).
