قياس من ديناميك الثوب الكينماتيكا باستخدام العنقودية الأخرم ماركر لتقليل قطعة أثرية حركة الجلد
Summary
ويعرض هذا التقرير تفاصيل عن كيفية اعتماد طريقة العنقودية الأخرم علامة للحصول على الكينماتيكا كتفي عند استخدام جهاز علامة التقاط الحركة السلبي. كما وصفت في الأدب، وهذه الطريقة توفر قياس قوي، غير الغازية، ثلاثي الأبعاد، ودينامية وصالح الكينماتيكا كتفي، والتقليل من حركة الجلد قطعة أثرية.
Abstract
قياس الكينماتيكا كتفي ديناميكية معقدة نظرا لطبيعة الانزلاق من لوح الكتف تحت سطح الجلد. وكان الهدف من هذه الدراسة هو وصف واضح للطريقة العنقودية الأخرم علامة (AMC) لتحديد الكينماتيكا كتفي عند استخدام نظام التقاط علامة الحركة السلبي، مع إيلاء الاعتبار لمصادر الخطأ التي يمكن أن تؤثر على صحة وموثوقية القياسات. ينطوي على طريقة AMC وضع مجموعة من علامات على الأخرم الخلفي، ومن خلال معايرة المعالم التشريحية فيما يتعلق الكتلة علامة أنه من الممكن للحصول على قياسات صحيحة من الكينماتيكا كتفي. تم فحص موثوقية من الأسلوب بين يومين في مجموعة من 15 أشخاص أصحاء (الذين تتراوح أعمارهم بين 19-38 عاما، ثمانية ذكور)، وأدوا الذراع الارتفاع، إلى 120 درجة مئوية، وخفض في أمامي، كتفي والطائرات السهمي. وأظهرت النتائج أن موثوقية بين اليوم كانت جيدة للتناوب كتفي التصاعدي (معامل … المزيد الصورةالارتباط iple. CMC = 0.92) والميل الخلفي (CMC = 0.70) ولكن معرض للتناوب الداخلي (CMC = 0.53) خلال المرحلة الذراع الارتفاع. كان الخطأ الموجي أقل للدوران التصاعدي (2.7 درجة الى 4.4 درجة) والميل الخلفي (1.3 درجة الى 2.8 درجة)، مقارنة مع دوران داخلي (5.4 درجة الى 7.3 درجة). وكانت الموثوقية خلال مرحلة خفض مماثلة لنتائج لوحظ خلال مرحلة الارتفاع. إذا تم الالتزام بروتوكول الواردة في هذه الدراسة، تقدم AMC قياس موثوق للدوران التصاعدي والميل الخلفي خلال الارتفاع ومراحل خفض حركة الذراع.
Introduction
موضوعي، وقياس كمي لالكينماتيكا كتفي يمكن أن توفر تقييما لأنماط حركة غير طبيعية المرتبطة الكتف اختلال وظيفي 1، مثل انخفاض دوران التصاعدي والميل الخلفي خلال ذراع الارتفاع الملحوظ في الكتف اصطدام 2-8. قياس الكينماتيكا كتفي، ومع ذلك، من الصعب نظرا لموقف بالغ العظم وتتجسد الطبيعة تحت سطح الجلد 1. تقنيات نموذجية قياس الحركية للربط علامات عاكسة على المعالم التشريحية لا تتبع بشكل كاف لوح الكتف كما ينساب تحت سطح الجلد 9. وقد تم اعتماد أساليب مختلفة في جميع أنحاء الأدب للتغلب على هذه الصعوبات، بما في ذلك؛ التصوير (الأشعة السينية أو بالرنين المغناطيسي) 10-14، 15،16 المنقل مقياس الزوايا، ودبابيس العظام 17-22، 23،24 اليدوي الجس، وطريقة الأخرم 3،5،19،25. كل طريقة، ولكن، لها حدودها والتي تشمل: السابقposure للإشعاع، وأخطاء الإسقاط في حالة صورة ثنائية الأبعاد التحليل القائم، تتطلب تكرار تفسير شخصي لموقع لوح الكتف، هي ثابتة في الطبيعة أو هي الغازية العالية (مثل دبابيس العظام).
الحل للتغلب على بعض هذه الصعوبات هو استخدام طريقة الأخرم حيث يتم إرفاق جهاز استشعار الكهرومغناطيسي إلى الجزء المسطح من الأخرم 25، جزء مسطح من العظام التي تمتد الأمامية في الجزء الجانبي الأكثر من لوح الكتف المؤدية من العمود الفقري لل لوح الكتف. الفكرة من حيث المبدأ وراء باستخدام طريقة الأخرم هو للحد من حركة الجلد قطعة أثرية، كما ثبت الأخرم لديك أقل قدر من حركة الجلد قطعة أثرية مقارنة مع غيرها من المواقع على لوح الكتف 26. طريقة الأخرم هو غير الغازية، ويقدم قياس ثلاثي الأبعاد ديناميكية من الكينماتيكا كتفي. وقد أظهرت الدراسات المصادقة طريقة الأخرم لتكون صالحة تصل إلى 120 درجة خلال الذراع ايلالمرحلة evation عند استخدام أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية 17،27. عند استخدام أجهزة التقاط الحركة علامة على أساس سلسلة من علامات مرتبة في كتلة، كتلة الأخرم علامة (AMC)، مطلوب ولقد ثبت لتكون صالحة عند استخدام نشطة-علامة التقاط الحركة نظام 28 وبينما باستخدام-علامة سلبية نظام التقاط الحركة خلال ارتفاع ذراع وذراع خفض 29.
وقد استخدم استخدام AMC مع علامة الحركة جهاز التقاط السلبي لقياس الكينماتيكا كتفي لتقييم التغيرات في الكينماتيكا كتفي بعد تدخل لمعالجة الكتف اصطدام 30. استخدام صحيح لهذه الطريقة، ومع ذلك، يعتمد على القدرة على تطبيق دقيق لمجموعة من علامات، والموقف منها وقد تبين أن تؤثر على النتائج 31، معايرة المعالم التشريحية 32 وضمان حركات الذراع تقع ضمن نطاق صالح الحركة (أي اقل من 120 درجة الذراع الارتفاع) 29. هذاكما تم اقترح إعادة تقديم الطلب من الكتلة علامة، عند استخدام نظام التقاط الحركة النشطة علامة مقرها، وجدت لتكون مصدرا لزيادة الخطأ الميل كتفي الخلفي 28. ولذلك، المهم وضع موثوقية بين يوما من طريقة الأخرم لضمان أنه يوفر مقياسا مستقرة من الكينماتيكا كتفي. ضمان قياسات موثوقة سيمكن التغيرات في الكينماتيكا كتفي، وذلك بسبب تدخل، على سبيل المثال، إلى أن تقاس وفحصها. وقد وصفت الطرق المستخدمة لقياس الكينماتيكا كتفي أماكن أخرى 29،33. كان الهدف من هذه الدراسة إلى تقديم دليل ومرجع أداة خطوة بخطوة لتطبيق هذه الطرق باستخدام نظام التقاط الحركة السلبي، علامة، مع النظر في المصادر المحتملة للخطأ، ودراسة إمكانية الاعتماد على طريقة القياس .
Protocol
Representative Results
Discussion
اختيار منهجية تحديد الكينماتيكا كتفي أمر بالغ الأهمية، وينبغي إيلاء الاعتبار للصحة، والموثوقية ومدى ملاءمتها للدراسة بحثية. وقد اعتمدت أساليب مختلفة في جميع أنحاء الأدب ولكن كل طريقة لها حدودها. الكتلة الأخرم علامة تتغلب على عدد من هذه القيود، مثل أخطاء الإسقاط من …
Declarações
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 |
Referências
- 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).
