Meting van Dynamic scapulier Kinematica Met behulp van een Acromion Marker Cluster Skin Beweging Artefact Minimaliseer

Summary

Dit rapport bevat informatie over hoe u het acromion marker cluster methode voor het verkrijgen scapulier kinematica bij het gebruik van een passieve marker motion capture-apparaat vast te stellen. Zoals beschreven in de literatuur, deze methode een krachtige, niet-invasieve, driedimensionaal, dynamische en geldige meting van scapulaire kinematica, minimaliseert beweging huid artefact.

Abstract

De meting van dynamische scapulaire kinematica is complex vanwege het schuivende karakter van het schouderblad onder het huidoppervlak. Het doel van de studie was om de methode acromion marker cluster (AMC) te bepalen scapulier kinematica bij het gebruik van een passieve marker motion capture systeem, met aandacht voor de oorzaken van fouten die de validiteit en betrouwbaarheid van de metingen kunnen beïnvloeden duidelijk te beschrijven. De AMC werkwijze omvat het plaatsen van een cluster van markers via achterste acromion en door kalibratie van anatomische oriëntatiepunten ten opzichte van de markering cluster is het mogelijk om geldige metingen van scapulaire kinematica verkrijgen. De betrouwbaarheid van de werkwijze werd twee dagen onderzocht in een groep van 15 gezonde personen (19-38 jaar, acht mannen) zij uitgevoerd arm elevatie, 120 °, en verlaging van de frontale, scapulier en sagittale vlakken. De resultaten toonden aan dat er tussen dag betrouwbaarheid was goed voor opwaartse scapulier rotatie (Coëfficiënt van MultIPLE Correlatie; CMC = 0,92) en posterieure tilt (CMC = 0,70), maar eerlijk voor interne rotatie (CMC = 0,53) tijdens de arm elevatie fase. De golfvorm fout was lager voor opwaartse rotatie (2,7 ° tot 4,4 °) en posterior tilt (1,3 ° tot 2,8 °), in vergelijking met interne rotatie (5,4 ° tot 7,3 °). De betrouwbaarheid tijdens het neerlaten fase was vergelijkbaar met resultaten die tijdens de elevatie fase. Als het protocol beschreven in deze studie wordt nageleefd, het AMC biedt een betrouwbare meting van de opwaartse rotatie en posterieure tilt tijdens de opstand en het verlagen fasen van armbeweging.

Introduction

Objectieve, kwantitatieve meting van scapulaire kinematica kan een evaluatie van abnormale bewegingspatronen geassocieerd met schouder disfunctie ^1, zoals verminderde opwaartse rotatie en posterieure tilt bieden tijdens arm elevatie waargenomen in de schouder impingement ^2-8. Meting van scapulaire kinematica is echter moeilijk door het bot diepe positie en glijdende aard onder het huidoppervlak ^1. Typische kinematische meettechnieken van het bevestigen van reflecterende markers dan anatomische oriëntatiepunten niet adequaat bijhouden van het schouderblad als het glijdt onder het huidoppervlak ^9. Verschillende werkwijzen zijn gehele literatuur aangenomen om deze moeilijkheden te overwinnen, waaronder; beeldvorming (X-ray of magnetische resonantie) ^10-14, goniometers ^15,16, bot pinnen ^17-22, manuele palpatie ^23,24, en het acromion methode ^3,5,19,25. Elke methode heeft echter zijn beperkingen waaronder: exbelichtingen straling, projectie fouten bij tweedimensionale beeld analyse, vereisen herhaalde subjectieve interpretatie van de locatie van de scapula, statisch van aard of sterk invasieve (bijv botpennen).

Een oplossing voor een aantal van deze problemen te overwinnen is het acromion werkwijze waarbij een elektromagnetische sensor op het vlakke gedeelte van het acromion ^25, een vlak gedeelte van bot dat voren uitstrekt in de zijkant van de scapula die van de ruggengraat van bevestigd dienst het schouderblad. Het principe idee achter met het acromion methode beweging huid artefact verminderen, zoals het acromion is aangetoond dat de minste hoeveelheid verkeer huid artefact vergelijking met andere plaatsen op het schouderblad ²⁶ hebben. Het acromion methode is niet-invasief en biedt dynamische driedimensionale meting van scapulier kinematica. Validatie studies hebben het acromion methode getoond geldig tot 120 ° te zijn tijdens de arm elevation fase bij het ​​gebruik van elektromagnetische sensoren ^17,27. Bij het ​​gebruik van marker gebaseerd motion capture apparaten een reeks markeringen gerangschikt in een cluster, het acromion marker cluster (AMC), vereist is en is aangetoond dat geldig bij het ​​gebruik van een actieve-marker motion capture systeem ²⁸ en tijdens het gebruik van een passieve-marker motion capture systeem tijdens elevatie en arm arm verlagen ^29.

Het gebruik van het AMC met een passieve marker motion capture-apparaat voor het meten van scapulier kinematica is gebruikt om veranderingen in de scapulaire kinematica na een ingreep aan de schouder impingement ³⁰ pakken beoordelen. De geldige toepassing van deze methode is echter afhankelijk van het vermogen om de cluster van markers nauwkeurig passen, waarvan de positie is aangetoond resultaat ³¹ beïnvloeden, kalibreren anatomische oriëntatiepunten ³² en waarborgen armbewegingen binnen een geldig bereik van beweging (dwz beneden 120 ° arm elevatie) ^29. Hetis ook voorgesteld het opnieuw aanbrengen van de markering cluster, bij het ​​gebruik van een actieve marker gebaseerde motion capture systeem, bleek de bron van verhoogde fout voor scapulier posterieure tilt ²⁸ zijn. Het is daarom belangrijk om de tussen-dag betrouwbaarheid van de acromion methode vast te zorgen voor stabiele maat scapulaire kinematica. Ervoor te zorgen dat de metingen betrouwbaar zijn zullen veranderingen in scapulaire kinematica, als gevolg van een interventie mogelijk te maken, bijvoorbeeld, moet worden gemeten en onderzocht. De methoden die worden gebruikt om scapulier kinematica te meten zijn elders ^29,33 beschreven; Het doel van deze studie was om een ​​stap-voor-stap handleiding en referentie-instrument voor het toepassen van deze methoden met behulp van een passief-marker motion capture systeem, met aandacht voor de potentiële bronnen van fouten, en om de betrouwbaarheid van de meetmethode te onderzoeken .

Protocol

LET OP: Het gebruik van menselijke deelnemers werd goedgekeurd door de Faculteit der Gezondheidswetenschappen Commissie Ethiek aan de Universiteit van Southampton. Alle deelnemers ondertekend toestemmingsformulieren voor het verzamelen van gegevens begonnen. Voor de in deze studie kinematica gegevens werden opgenomen met een passieve marker motion capture systeem dat bestaat uit 12 camera's; zes 4-megapixel camera's en zes 16-megapixel camera's die werken bij sampling frequentie van 120 Hz. <p class="jov…

Representative Results

Vijftien deelnemers die geen geschiedenis van de schouder, nek of arm verwondingen had geweten werden gerekruteerd op de studie (tabel 2). Intra-rater (tussen-dag) betrouwbaarheid beoordelen, deelnemers woonden twee dataverzameling sessies gescheiden door ten minste 24 uur en een maximum van 7 dagen. Tijdens elke dataverzameling sessie, dezelfde onderzoeker verricht het protocol voor het bevestigen van reflecterende markers, het acromion marker cluster en anatomische mijlpaal kalibraties, zoals hierbove…

Discussion

De keuze van de methode voor het bepalen van scapulier kinematica is cruciaal, en overweging van de validiteit, betrouwbaarheid en de geschiktheid voor het onderzoek moet worden gegeven. Verschillende werkwijzen zijn gehele literatuur vastgesteld, maar elke methode heeft zijn beperkingen. De Acromion marker cluster overwint een aantal van deze beperkingen, zoals projectie fouten van 2D imaging of waarbij herhaalde uitleg van de locatie van de scapula door niet-invasieve dynamische kinematische meting van de scapula. Ech…

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