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.

NOTA: L&#39;utilizzo di soggetti umani è stata approvata dalla Facoltà di Scienze della Salute Comitato Etico presso l&#39;Università di Southampton. Tutti i partecipanti hanno firmato i moduli di consenso prima della raccolta dei dati è iniziata. Per i dati presentati in questo studio cinematica sono stati registrati con un sistema di motion capture marcatore passivo costituito da 12 telecamere; sei telecamere a 4 megapixel e sei telecamere da 16 megapixel che operano alla frequenza di campionamento di 120 Hz. 1. partecipante Preparazione <ol><li> Chiedi soggetti per rimuovere i loro vestiti superiore del corpo o di indossare un reggiseno sportivo, gilet, o top senza spalline. È importante che gli indumenti non interferisca con il movimento dei marcatori o occludono marcatori dalla vista delle telecamere. </li><li> Costruire un cluster marcatore acromion costituito da una &#39;L&#39; pezzo a forma di plastica 70 millimetri di lunghezza lungo ogni aspetto. Attaccare tre marcatori retroriflettenti al AMC, uno alla fine di ciascuna estremità di ciascun elemento e uno in cui each aspetto incontrano (Figura 1). </li><li> Attaccare il cluster marcatore acromion (AMC) sulla parte posteriore del acromion dove l&#39;acromion incontra la spina della scapola, con nastro biadesivo. Un aspetto della piastra dovrebbe seguire la spina della scapola rivolta medialmente, l&#39;altra deve puntare anteriore al piano scapolare (Figura 1). </li><li> Attaccare un marcatore di cluster impostato al braccio superiore utilizzando cinghie (Figura 2). </li><li> Attaccare marcatori retroriflettenti ai seguenti punti di riferimento anatomici al raccomandato dalla Società Internazionale di Biomeccanica 33 (figure 1 e 2): sternale (IJ, Deepest congiunta della tacca sternale), processo Xiphoid (PX, più caudale punto sullo sterno), C7 (processo spinoso della vertebra C7), T8 (spinoso processo della vertebra T8), Sterno-clavicolare comune (SC; La maggior parte ventrale punto sul giunto sterno-clavicolare), stiloide radiale (più poi caudalent sulla stiloide radiale) e ulnare stiloide (più punto caudale sulla stiloide ulnare). </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51717/51717fig1highres.jpg" /> Figura 1:. Posizione del gruppo marcatore acromion, C7 e T8 marcatori anatomici Questo dato è stato modificato dalla Warner, MB, Chappell, PH &amp; Stokes, MJ misurazione cinematica scapolare durante l&#39;abbassamento con il cluster marcatore acromion Hum braccio.. Mov. Sci 31, 386-396, doi:. Http: //dx.doi.org/10.1016/j.humov.2011.07.004 (2012). <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51717/51717fig2highres.jpg" /> Figura 2: la posizione degli indicatori per l&#39;incavo sternale (IJ), processo xifoideo (PX), sterno-clavicolare (SC), gruppo superiore del braccio, stiloide ulnare (US), stiloide radiale (RS). 2. Participant Calibrazione NOTA: Sedi di punti di riferimento anatomici della scapola deve essere determinato con riferimento al cluster marcatore acromion. È necessaria taratura dei punti di riferimento per ogni partecipante. <ol><li> Costruire una bacchetta calibrazione consiste di quattro marcatori riflettenti inseriti in una formazione &#39;T&#39; (figura 3). Misurare la distanza dalla punta della bacchetta di calibrazione al primo marker bacchetta. </li><li> Palpate e individuare i seguenti punti di riferimento anatomici, come raccomandato dalla International Society of Biomechanics 33. Posizionare la punta della bacchetta calibrazione sul punto di riferimento (figura 3). Cattura tre secondi di dati con il sistema di motion capture per garantire le icone sulla bacchetta, l&#39;AMC e cluster di braccio sono tutti visibili alle telecamere. <ol><li> Acromion-claveare (AC) - Collocare una mano sulla clavicola, quindi spostare lateralmente fino al punto in cui la clavicola raggiunge l&#39;acromion.Posizionare la punta della bacchetta in corrispondenza della giunzione tra la clavicola e acromion. </li><li> Angolo Acromion (AA) - palpare lungo la spina della scapola al punto più laterale. Posizionare la punta della bacchetta sulla parte dorsale del acromion nel punto più laterale (Figura 3). </li><li> Spina dorsale mediale della scapola (TS) - palpare lungo la spina della scapola al punto più mediale. Posizionare la punta della bacchetta nel punto in cui la colonna vertebrale incontra il bordo mediale della scapola. </li><li> Angolo inferiore della scapola (AI) - palpare inferiormente lungo il bordo mediale della scapola. Posizionare la punta della bacchetta sul punto più caudale della scapola. </li><li> Mediale (EM) - Con il gomito del partecipante nel 90 ° di flessione di puntamento in avanti, con il pollice rivolto verso l&#39;alto, mettere una mano sul lato mediale del gomito per individuare mediale. Posizionare la punta della bacchetta sul punto più caudale mediale. </li&gt; <li> Epicondili laterali (EL) - Con il gomito del partecipante a 90 ° di flessione di puntamento in avanti, con il pollice rivolto verso l&#39;alto, posto una mano sulla parte laterale del gomito per individuare all&#39;epicondilo laterale. Posizionare la punta della bacchetta sul punto più caudale dell&#39;epicondilo laterale. </li></ol></li><li> Per determinare il centro gleno-omerale, chiedere al partecipante di eseguire un movimento di circonduzione con il braccio superiore con il gomito completamente esteso, da zero gradi elevazione braccio a circa 40 ° di elevazione del braccio. Devono eseguire questo movimento, mentre l&#39;obiettivo di ridurre al minimo protrazione / retrazione e l&#39;elevazione / depressione del complesso della spalla; il ricercatore può fornire assistenza, se necessario. Registrare questo movimento per circa 30 sec. </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/51717/51717fig3highres.jpg" /> Figura 3: la bacchetta di calibrazione usatoper individuare anatomica ossea punto di riferimento per quanto riguarda il cluster marcatore acromion (AMC). 3. Esperimento Protocol <ol><li> Chiedi partecipante di effettuare elevazione braccio da zero a 120 ° di elevazione del braccio, e quindi abbassare il braccio torna a riposare al loro fianco nel piano sagittale, frontale e scapolare. Il piano scapolare è di circa 40 ° anteriore al piano frontale. </li></ol> 4. Post-elaborazione dei dati cinematica NOTA: Le seguenti fasi riportano la procedura necessaria per calcolare cinematica scapolare durante le prove dinamiche di movimento. Questi passaggi sono stati descritti ed esplorato ampiamente nella letteratura 21,33,34 e lo scopo della sezione seguente è quello di fornire una sintesi e step-by-step guida per l&#39;attuazione delle fasi di modellazione necessarie per ottenere cinematica scapolare. L&#39;applicazione di questi passi è condotta in relativo software di modellazione cinematica. La conta softwarecomandi in per consentire la creazione di sistemi locali di coordinate, la conversione di coordinate da una globale al locale sistema di coordinate, la conversione di coordinate dal locale al globale di sistemi e il calcolo delle rotazioni angolari Eulero coordinate. Questi passaggi consentiranno la scapola, omero e il torace per essere definite come corpi rigidi. Successivamente la rotazione della scapola rispetto torace, e l&#39;omero rispetto torace possono essere determinati. <ol><li> Utilizzando le coordinate dei marcatori sulla AMC, definire un sistema arbitrario di coordinate locali per la AMC (figura 4a). Per ogni prova calibrazione riferimento anatomico scapolare, determinare la posizione della punta della bacchetta, che rappresenta la posizione del punto di riferimento anatomico, rispetto al sistema di coordinate locale sul AMC procede come segue. NOTA: Il software di modellazione cinematica contiene i comandi per consentire la creazione di sistemi locali e la conversione di coordinate coordinate da un globalea un coordinate locali, vedi Figura 4 per i comandi di esempio. <ol><li> Utilizzare i marcatori sulla bacchetta di creare un sistema di coordinate locale per la bacchetta (figura 4a) utilizzando il seguente comando nel software di modellazione cinematica: AMC = [AMCO, AMCA-AMCO, AMCO-AMCM, xyz] dove AMCO, AMCA e AMCM sono le etichette date ai correttori sulla AMC. </li><li> Utilizzando il software di modellazione cinematica, calcolare la posizione della punta della bacchetta nel sistema di coordinate globale. Nell&#39;esempio fornito questo dista 83 mm dal marker 1 (M1) lungo l&#39;asse X della bacchetta (Figura 4b); utilizzare il comando: Wand = [M1, M1-M2, M3-M4, xyz] e Wandtip = M1 + {} 83,0,0 * ATTITUDE (Wand) dove M1, M2, M3 e M4 sono le etichette date ai correttori sulla bacchetta. </li><li> Determinare la posizione della punta della bacchetta rispetto al sistema locale del AMC ($% AA) (Figura 4c) coordina utilizzando i comandi di modellazione: $% AA = WandTip / AMC e PARAM ($% AA). </li><li>Ripetere i punti da 4.1.1 a 4.1.3 per ogni punto di riferimento anatomico scapolare. </li><li> Determinare la posizione dei epicondili mediale e laterale rispetto al cluster marcatore dell&#39;omero, invece del AMC, utilizzando il utilizzando la procedura descritta sopra. </li></ol></li><li> Utilizzare il processo di calibratura dinamica per calcolare la posizione del centro gleno-omerale rispetto alla scapola. Calcolare la posizione del centro gleno-omerale, rispetto alla scapola, come il punto di rotazione dell&#39;asse elicoidale tra omero e scapola. Per maggiori dettagli su questa tecnica fare riferimento a Veeger 35. </li><li> Calcolare il centro gomito (ELJC) come a metà distanza tra il laterale (EL) e mediale epicondili (EM) di omero; ELJC = (EM + EL) / 2. </li><li> Durante le prove dinamiche, utilizzare la posizione nota dei punti di riferimento anatomici rispetto alla AMC per determinare la posizione dei punti di riferimento anatomici nel sistema globale di coordinate (Figura 5). <br/&gt; Nota: il software di modellazione contiene i comandi per permettere la conversione di coordinate da locale sistemi di coordinate per sistemi di coordinate globali, vedi figura 5 per i comandi esempio. <ol><li> Vedere Figura 5a che mostra la posizione del punto di riferimento dell&#39;angolo acromion rispetto al AMC ($% AA) come descritto al punto 4.1. </li><li> Convertire la posizione del marcatore virtuale $% AA al sistema di coordinate globale per ogni punto di tempo durante il processo dinamico per creare l&#39;angolo acromion (AA) punto di riferimento (figura 5b) con il seguente comando modellazione cinematica: AA = $% AA * AMC e USCITA (AA). </li><li> Ripetere i passaggi 4.4.2 per ogni punto di riferimento anatomici. </li></ol></li><li> Definire un sistema di coordinate locale per il torace e scapola calcolando i vettori unitari tra i marcatori rilevanti per rappresentare ciascun asse per un determinato corpo rigido utilizzando il seguente comando di modellazione cinematica: Scapula = [AA, TS-AA, AA-AI, zxy] . Thorax = [IJ, MUTHX-MLTHX, IJ-C7, yzx], dove MUTHX è il punto medio tra l&#39;IJ e C7 punto di riferimento e MLTHX è il punto medio tra i PX e T8 punti di riferimento. NOTA: La definizione degli assi sono basati su International Society of Biomechanics &#39;(ISB) raccomandazioni 33 (Tabella 1 e Figura 6). <ol><li> Utilizzando un metodo simile, definire un sistema di coordinate locale per dell&#39;omero utilizzando &#39;Opzione 2&#39; come raccomandato dal ISB 33. NOTA: L&#39;opzione 2 richiede un piano sufficientemente formato dal Centro comune gleohumeral, gomito il centro comune e la stiloide dell&#39;ulna, cioè un grado di flessione del gomito è richiesto. Se il partecipante si avvicina piena estensione del gomito, gli assi omerale può diventare instabile e quindi &#39;Opzione 1&#39; devono essere utilizzati (Tabella 1). Per ulteriori informazioni, vedere Wu et al. (2005). </li></ol></li><li> Determinare l&#39;orientamento della scapola rispetto al torace per ciascun punto di tempo durante il processo dinamicocon il metodo di decomposizione angolo di Eulero con una sequenza di rotazione di rotazione interna (Y), rotazione verso l&#39;alto (X &#39;) e la retroversione (Z&#39; &#39;), 33 utilizzando il seguente comando di modellazione cinematica: ScapularKin = - &lt;Thorax, scapola, yxz&gt; ( Figura 7). </li><li> Determinare l&#39;orientamento dell&#39;omero rispetto al torace durante il processo dinamico usando una sequenza non cardanico rotazione Y (piano di elevazione), X &#39;(elevazione) e Y&#39; &#39;(rotazione assiale) 36 utilizzando adeguate software di modellazione cinematica. NOTA: Una macro è disponibile per il download dal produttore al fine di determinare le sequenze di rotazione non cardanici all&#39;interno del software di modellazione cinematica utilizzato in questo manoscritto. </li></ol><img alt="Tabella 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51717/51717table1.jpg" width="600" /> MUTHX = mid-point tra IJ e C7. MLTHX = mid-point tra PX e T8. GH = GLCentro congiunto enohumeral. ELJC = gomito centrale congiunto. Operatori matematici: ^ = Prodotto incrociato di due vettori || = Valore assoluto di un vettore Tabella 1: sistema di coordinate locali per ogni segmento rigido. 5. Data Reduction and Analysis NOTA: I seguenti passi di riduzione dei dati e di analisi vengono eseguite in software di modellazione numerica (come MATLAB) che consente la manipolazione di matrici di dati. I dati cinematica è diviso in elevazione e abbassamento fasi di movimento omerale, tempo normalizzato per ogni fase di movimento, allora cinematica scapolari sono espresse rispetto ad angolo di elevazione omerale. <ol><li> Determinare l&#39;elevazione e la fase di abbassamento della elevazione omerale come descritto di seguito (Figura 8). Queste fasi sono determinate dalla velocità angolare dell&#39;angolo di elevazione omerale (Figura 8). Vedere funzione ElevationLoweringPhases.mfile. <ol><li> Determinare l&#39;inizio di elevazione omerale quando la velocità angolare dell&#39;omero supera una soglia 2% della velocità angolare massima omerale. </li><li> Determinare la fine della fase di elevazione come il punto in cui la velocità angolare omerale scende al di sotto del 2% della velocità angolare massima omerale, o quando elevazione omerale supera 120 °. </li><li> Determinare l&#39;inizio della fase di abbassamento omerale quando la velocità angolare scende al di sotto del 2% della velocità angolare minima, o il punto in cui elevazione omerale scende al di sotto di 120 °. </li><li> Determinare la fine della fase di abbassamento quando la velocità angolare supera il 2% della velocità angolare minima. </li></ol></li><li> Normalizzare i dati interpolando i dati cinematici in ogni fase di movimento a 101 punti di dati (Figura 9). Vedere file funzione Time_normalisation.m. </li><li> Esprimere cinematica scapolari in relazione alla elevazione omerale tracciando l&#39;angolo braccio (gradi) vs. r verso l&#39;altoflottazione (gradi) (Figura 10). Vedere file funzione PlotScapHumRhythm.m. </li></ol>

<ol>
	<li>Kibler, W. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+implications+of+scapular+dyskinesis+in+shoulder+injury:+the+2013+consensus+statement+from+the+'scapular+summit'.">Clinical implications of scapular dyskinesis in shoulder injury: the 2013 consensus statement from the 'scapular summit'.</a> British Journal of Sports Medicine. 47, 877-885 (2013).</li><li>Luckasiewicz, A. C., McClure, P. W., Michener, L. A., Pratt, N., Sennett, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+3-dimensional+scapular+position+and+orientation+between+subjects+with+and+without+shoulder+impingement.">Comparison of 3-dimensional scapular position and orientation between subjects with and without shoulder impingement.</a> Journal of Orthopaedic &amp; Sports Physical Therapy. 29, 574-586 (1999).</li><li>Ludewig, P. M., Cook, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alterations+in+shoulder+kinematics+and+associated+muscle+activity+in+people+with+symptoms+of+shoulder+impingement.">Alterations in shoulder kinematics and associated muscle activity in people with symptoms of shoulder impingement.</a> Physical Therapy. 80, 276-291 (2000).</li><li>McClure, P. W., Bialker, J., Neff, N., Williams, G., Karduna, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shoulder+function+and+3-dimensional+kinematics+in+people+with+shoulder+impingement+syndrome+before+and+after+a+6-week+exercise+program.">Shoulder function and 3-dimensional kinematics in people with shoulder impingement syndrome before and after a 6-week exercise program.</a> Physical Therapy. 84, 832-848 (2004).</li><li>Lin, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+activity+characteristics+of+individuals+with+shoulder+dysfunctions.">Functional activity characteristics of individuals with shoulder dysfunctions.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 15, 576-586 (2005).</li><li>Tate, A. R., McClure, P. W., Kareha, S., Irwin, D., Barbe, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+clinical+method+for+identifying+scapular+dykinesis,+Part+2:+Validity.">A clinical method for identifying scapular dykinesis, Part 2: Validity.</a> Journal of Athletic Training. 44, 165-173 (2009).</li><li>Timmons, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scapular+kinematics+and+subacromial-impingement+syndrome:+a+meta-analysis.">Scapular kinematics and subacromial-impingement syndrome: a meta-analysis.</a> Journal of Sports Rehabilitation. 21, 354-370 (2012).</li><li>Endo, K. Y. K., Yasui, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+age+on+scapulo-thoracic+orientation.">Influence of age on scapulo-thoracic orientation.</a> Clinical Biomechanics. 16, 1009-1013 (2004).</li><li>Lovern, B., Stroud, L. A., Evans, R. O., Evans, S. L., Holt, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+tracking+of+the+scapula+using+skin-mounted+markers.">Dynamic tracking of the scapula using skin-mounted markers.</a> Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers. 223, 823-831 (2009).</li><li>Inman, V. T., Sanders, J. B., Abbott, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+on+the+function+of+the+shoulder+joint.">Observations on the function of the shoulder joint.</a> Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 26, 1-30 (1944).</li><li>Saha, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+elevation+of+the+glenohumeral+joint.">Mechanics of elevation of the glenohumeral joint.</a> Acta Orthopaedica Scandanavia. 44, 668 (1973).</li><li>Freedman, L., Munro, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abduction+of+the+arm+in+the+scapular+plane:+scapular+and+glenohumeral+movements.+A+roentgenographic+study.">Abduction of the arm in the scapular plane: scapular and glenohumeral movements. A roentgenographic study.</a> Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 48, 1503-1510 (1966).</li><li>Poppen, N. K., Walker, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+and+abnormal+motion+of+the+shoulder.">Normal and abnormal motion of the shoulder.</a> Journal of Bone and Joint Surgery (Am). 58, 195-201 (1976).</li><li>Graichen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance-based+motion+analysis+of+the+shoulder+during+elevation).">Magnetic resonance-based motion analysis of the shoulder during elevation).</a> Clinical Orthopedic Related Research. 370, 154-163 (2000).</li><li>Youdas, J. W., Carey, J. R., Garrett, T. R., Suman, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+goniometric+measurements+of+active+arm+elevation+in+the+scapula+plane+obtained+in+a+clinical+setting.">Reliability of goniometric measurements of active arm elevation in the scapula plane obtained in a clinical setting.</a> Arch. Phys. Med. Rehabil. 75, 1137-1144 (1994).</li><li>Doody, S. G., Freedman, L., Waterland, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shoudler+movement+during+abduction+in+the+scapula+plane.">Shoudler movement during abduction in the scapula plane.</a> Arch. Phys. Med. Rehabil. 51, 595-604 (1970).</li><li>Karduna, A. R., McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+measurements+of+three-dimensional+scapular+kinematics:+a+validation+study.">Dynamic measurements of three-dimensional scapular kinematics: a validation study.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 123, 184-191 (2001).</li><li>McClure, P. W., Michener, L. A., Sennett, B., Karduna, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+3-dimensional+measurement+of+scapular+kinematics+during+dynamic+movements+in+vivo.">Direct 3-dimensional measurement of scapular kinematics during dynamic movements in vivo.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 10, 269-277 (2001).</li><li>Bourne, D. A., Choo, A. M. T., Regan, W. D., MacIntyre, D. L., Oxland, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+rotation+of+the+scapula+during+functional+movements:+an+in+vivo+study+in+healthy+volunteers.">Three-dimensional rotation of the scapula during functional movements: an in vivo study in healthy volunteers.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16, 150-162 (2007).</li><li>Braman, J. P., Engel, S. C., LaPrade, R. F., Ludewig, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+assessment+of+scapulohumeral+rhythm+during+unconstrained+overhead+reaching+in+asymptomatic+subjects.">In vivo assessment of scapulohumeral rhythm during unconstrained overhead reaching in asymptomatic subjects.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 16, 960-967 (2009).</li><li>Ludewig, P. M., Hassett, D. R., LaPrade, R. F., Camargo, J. A., Braman, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+scapular+local+coordinate+systems.">Comparison of scapular local coordinate systems.</a> Clinical Biomechanics. 25, 415-421 (2010).</li><li>Ludewig, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+of+the+shoulder+complex+during+multiplanar+humeral+elevation.">Motion of the shoulder complex during multiplanar humeral elevation.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 91, 378-389 (2009).</li><li>Johnson, G. R., Stuart, P. R., Mitchell, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+the+measurement+of+three-dimensional+scapular+movement.">A method for the measurement of three-dimensional scapular movement.</a> Clinical Biomechanics. 8, 269-274 (1993).</li><li>Helm, F. C., Pronk, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+recording+and+description+of+motions+of+the+shoulder+mechanism.">Three-dimensional recording and description of motions of the shoulder mechanism.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 117, 27-40 (1995).</li><li>McQuade, K. J., Smidt, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Scapulohumeral+rhythm:+The+effects+of+external+resistance+during+elevation+of+the+arm+in+the+scapular+plane.">Dynamic Scapulohumeral rhythm: The effects of external resistance during elevation of the arm in the scapular plane.</a> Journal of Orthopaedic &amp; Sports Physical Therapy. 27, 9 (1998).</li><li>Matsui, K., Shimada, K., Andrew, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deviation+of+skin+marker+from+bone+target+during+movement+of+the+scapula.">Deviation of skin marker from bone target during movement of the scapula.</a> Journal of Orthopaedic Science. 11, 180-184 (2006).</li><li>Meskers, C. G. M., Jvan de Sande, M. A., de Groot, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+between+tripod+and+skin-fixed+recording+of+scapular+motion.">Comparison between tripod and skin-fixed recording of scapular motion.</a> J. Biomech. 40, 941-948 (2007).</li><li>Andel, C. J., van Hutten, K., Eversdijk, M., Veeger, D. J., Harlaar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+scapular+motion+using+an+acromion+marker+cluster.">Recording scapular motion using an acromion marker cluster.</a> Gait and Posture. 29, 123-128 (2009).</li><li>Warner, M. B., Chappell, P. H., Stokes, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+scapular+kinematics+during+arm+lowering+using+the+acromion+marker+cluster.">Measuring scapular kinematics during arm lowering using the acromion marker cluster.</a> Hum. Mov. Sci. 31, 386-396 (2012).</li><li>Worsley, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+control+retraining+exercises+for+shoulder+impingement:+effects+on+function,+muscle+activation,+and+biomechanics+in+young+adults.">Motor control retraining exercises for shoulder impingement: effects on function, muscle activation, and biomechanics in young adults.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 22, e11-e19 (2013).</li><li>Shaheen, A. F., Alexander, C. M., Bull, A. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+attachment+position+and+shoulder+orientation+during+calibration+on+the+accuracy+of+the+acromial+tracker.">Effects of attachment position and shoulder orientation during calibration on the accuracy of the acromial tracker.</a> J. Biomech. 44, 1410-1413 (2011).</li><li>Prinold, J. A. I., Shaheen, A. F., Bull, A. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin-fixed+scapula+trackers:+A+comparison+of+two+dynamic+methods+across+a+range+of+calibration+positions.">Skin-fixed scapula trackers: A comparison of two dynamic methods across a range of calibration positions.</a> J. Biomech. 44, 2004-2007 (2011).</li><li>Wu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> J. Biomech. 38, 981-992 (2005).</li><li>Karduna, A. R., McClure, P. W., Michener, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scapular+kinematics:+effects+of+altering+the+Euler+angle+sequence+of+rotations.">Scapular kinematics: effects of altering the Euler angle sequence of rotations.</a> J. Biomech. 33, 1063-1068 (2000).</li><li>Veeger, H. E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+position+of+the+rotation+center+of+the+glenohumeral+joint.">The position of the rotation center of the glenohumeral joint.</a> J. Biomech. 33, 1711-1715 (2000).</li><li>Doorenbosch, C. A. M., Harlaar, J., Veeger, H. E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+globe+system:+an+unambiguous+description+of+shoulder+positions+in+daily+life+movements.">The globe system: an unambiguous description of shoulder positions in daily life movements.</a> J. Rehabil. Res. Dev. 40, 147-156 (2003).</li><li>Kadaba, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+kinematic,+kinetic,+and+electromyographic+data+in+normal+adult+gait.">Repeatability of kinematic, kinetic, and electromyographic data in normal adult gait.</a> Journal of Orthopaedic Research. 7, 849-860 (1989).</li><li>Schwartz, M. H., Trost, J. P., Wervey, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+and+management+of+errors+in+quantitative+gait+data.">Measurement and management of errors in quantitative gait data.</a> Gait and Posture. 20, 196-203 (2004).</li><li>Jaspers, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+reliability+of+upper+limb+kinematics+in+children+with+hemiplegic+cerebral+palsy.">The reliability of upper limb kinematics in children with hemiplegic cerebral palsy.</a> Gait and Posture. 33, 568-575 (2011).</li><li>Thigpen, C. A., Gross, M. T., Karas, S. G., Garrett, W. E., Yu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+repeatability+of+scapular+rotations+across+three+planes+of+humeral+elevation.">The repeatability of scapular rotations across three planes of humeral elevation.</a> Research in Sports Medicine. 13, 181-198 (2005).</li><li>Groot, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+variability+of+shoulder+motions+recorded+by+means+of+palpation.">The variability of shoulder motions recorded by means of palpation.</a> Clinical Biomechanics. 12, 461-472 (1997).</li></ol>

None of the authors had any affiliation with any organization that could influence the outcome of this work.

La scelta della metodologia per la determinazione cinematica scapolare è cruciale, e dovrebbe essere oggetto di un esame della validità, l&#39;affidabilità e la sua adeguatezza per lo studio di ricerca. Vari metodi sono stati adottati tutta la letteratura ma ogni metodo ha i suoi limiti. Il cluster marcatore acromion supera un certo numero di queste limitazioni, quali errori di proiezione di immagini 2D o richiedono interpretazione ripetuta della posizione della scapola fornendo non invasiva misura cinematica dinamic...

Obiettivo misurazione quantitativa, della cinematica scapolare in grado di fornire una valutazione di schemi di movimento anormali associate a disfunzione spalla 1, come la riduzione rotazione verso l&#39;alto e la retroversione durante l&#39;elevazione del braccio osservati in spalla impingement 2-8. Misura della cinematica scapolari, tuttavia, è difficile a causa della posizione profonda del tessuto osseo e la natura scivolare sotto la superficie della pelle 1. Tipiche tecniche di misurazione cinematiche di fissaggio marcatori riflettenti su punti di riferimento anatomici non adeguatamente monitorare la scapola mentre scivola sotto la superficie della pelle 9. Vari metodi sono stati adottati tutta la letteratura per superare queste difficoltà, compresi; l&#39;imaging (raggi X o risonanza magnetica) 10-14, goniometri 15,16, spille osso 17-22, palpazione manuale 23,24, e il metodo acromion 3,5,19,25. Ogni metodo, tuttavia, ha i suoi limiti che comprendono: excon esposizione a radiazioni, errori proiezione nel caso di bidimensionale analisi basata immagine, richiedono ripetuta interpretazione soggettiva della posizione della scapola, sono statici in natura o sono altamente invasiva (es perni ossei). Una soluzione per superare alcune di queste difficoltà è di impiegare il metodo acromion cui un sensore elettromagnetico è attaccato alla porzione piatta del acromion 25, una porzione piana di osso che si estende anteriormente nella parte più laterale della scapola che dal dorso scapola. L&#39;idea principio alla base con il metodo acromion è ridurre il movimento della pelle manufatto, come acromion ha dimostrato di avere la minima quantità di movimento della pelle manufatto rispetto ad altri siti scapola 26. Il metodo acromion è non-invasiva e fornisce dinamica di misura tridimensionale di cinematica scapolare. Gli studi di validazione hanno dimostrato il metodo acromion sia valida fino a 120 ° durante il braccio elfase evation quando si utilizzano sensori elettromagnetici 17,27. Quando si utilizzano dispositivi di motion capture marcatore basato una serie di marcatori disposti in un cluster, il cluster marcatore acromion (AMC), è necessario ed è stato dimostrato di essere valido quando si utilizza un sistema di motion capture attivo marcatore 28 e mentre con un passivo-marcatore sistema di motion capture durante l&#39;elevazione del braccio e il braccio abbassamento 29. L&#39;uso del AMC con un dispositivo di acquisizione motion marcatore passivo per misurare cinematica scapolari è stato usato per valutare variazioni cinematica scapolari seguenti un intervento per affrontare spalla impingement 30. L&#39;uso di questo metodo valido, tuttavia, dipende dalla capacità di applicare con precisione il cluster di marcatori, la cui posizione è stato dimostrato che influisce risultati 31, calibrare punti di riferimento anatomici 32 e assicurando movimenti del braccio sono all&#39;interno di un intervallo valido di movimento (ossia sotto i 120 ° di elevazione del braccio) 29. Essoè stato anche suggerito la riapplicazione del cluster marcatore, quando si utilizza un sistema di motion capture indicatore basato attivo, è risultata essere la fonte di un aumento degli errori per scapolare retroversione 28. È pertanto importante stabilire l&#39;affidabilità tra giorni del metodo acromion per assicurare che fornisce una misura stabile di cinematica scapola. Assicurare che le misurazioni sono affidabili consentirà variazioni cinematica scapolari, a causa di un intervento, ad esempio, da misurare ed esaminati. I metodi utilizzati per misurare la cinematica scapolari sono state descritte altrove 29,33; lo scopo di questo studio è stato quello di fornire uno strumento passo-passo guida e riferimento per l&#39;applicazione di questi metodi utilizza un sistema di cattura movimento passivo-marcatore, in considerazione le potenziali fonti di errore, e di esaminare l&#39;affidabilità del metodo di misurazione .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="583">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:81px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Passive marker capture system</td>
			<td style="width:81px;">Vicon Motion Systems</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Nexus</td>
			<td style="width:81px;">Vicon Motion Systems</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Data capture software</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Bodybuilder</td>
			<td style="width:81px;">Vicon Motion Systems</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Modeling software</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">14 mm retro reflective markers</td>
			<td style="width:81px;">Vicon Motion Systems</td>
			<td style="width:119px;">VACC-V162B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">6.5mm retro reflective markers</td>
			<td style="width:81px;">Vicon Motion Systems</td>
			<td style="width:119px;">VACC-V166</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Calibration wand</td>
			<td style="width:81px;">Vicon Motion Systems</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Plastic base</td>
			<td style="width:81px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Constructed &#39;in-house&#39;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Matlab</td>
			<td style="width:81px;">Mathworks</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Numerical modelling software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of dynamic scapular kinematics using an acromion marker cluster to minimize skin movement artifact

La misurazione della cinematica scapolare dinamici è complesso a causa della natura di scorrimento della scapola sotto la superficie della pelle. Lo scopo dello studio è stato quello di descrivere chiaramente il metodo di cluster marcatore acromion (AMC) di determinare cinematica scapolare quando si utilizza un sistema di motion capture marcatore passivo, con considerazione per le fonti di errore che potrebbero influenzare la validità e l&#39;affidabilità delle misurazioni. Il metodo AMC prevede il posizionamento di un gruppo di marcatori sulla acromion posteriori, e durante la calibrazione dei punti di riferimento anatomici rispetto al cluster marcatore è possibile ottenere misurazioni validi di cinematica scapola. L&#39;affidabilità del metodo è stata esaminata tra due giorni in un gruppo di 15 soggetti sani (età 19-38 anni, otto maschi) come eseguite elevazione del braccio, a 120 °, e abbassamento frontale, scapolare e sagittale. I risultati hanno mostrato che tra il giorno affidabilità è stata buona per la rotazione della scapola verso l&#39;alto (Coefficiente di MultCorrelazione iple; CMC = 0.92) e di inclinazione posteriore (CMC = 0,70), ma giusto per la rotazione interna (CMC = 0,53) durante la fase di elevazione del braccio. L&#39;errore di forma d&#39;onda è stata inferiore per la rotazione verso l&#39;alto (2,7 ° a 4,4 °) ed inclinazione posteriore (1,3 ° a 2,8 °), rispetto a rotazione interna (5,4 ° a 7,3 °). L&#39;affidabilità durante la fase di discesa era paragonabile ai risultati osservati durante la fase di elevazione. Se il protocollo descritto in questo studio è rispettata, l&#39;AMC fornisce una misura affidabile di rotazione verso l&#39;alto e la retroversione durante l&#39;elevazione e la fase di abbassamento di movimento del braccio.

Quindici i partecipanti che non avevano conosciuto la storia di lesioni della spalla, collo o al braccio sono stati reclutati sul studio (Tabella 2). Per valutare intra-rater (tra giorni) affidabilità, i partecipanti hanno assistito due sessioni di raccolta dati separati da almeno 24 ore e un massimo di 7 giorni. Durante ogni sessione di raccolta dei dati, lo stesso investigatore eseguito il protocollo per collegare i marcatori riflettenti, il cluster marcatore acromion e calibrazioni punto di riferime...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact at JoVE.com

Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact

Questo rapporto presenta i dettagli su come adottare il metodo gruppo marcatore acromion di ottenere cinematica scapolare quando si utilizza un dispositivo di motion capture marcatore passivo. Come è stato descritto in letteratura, questo metodo fornisce una misura robusta, non invasivo, tridimensionale, dinamica e valida cinematica scapolari, minimizzando il movimento della pelle manufatto.

Misurazione della dinamica Scapolare Cinematica Utilizzando un cluster Acromion Marker per minimizzare i movimenti della pelle Artifact

The measurement of dynamic scapular kinematics is complex due to the sliding nature of the scapula beneath the skin surface. The aim of the study was to ...

measurement-dynamic-scapular-kinematics-using-an-acromion-marker

Research

JoVE Journal

Medicine

19.0K Views.  University of Southampton.  Questo rapporto presenta i dettagli su come adottare il metodo gruppo marcatore acromion di ottenere cinematica scapolare quando si utilizza un dispositivo di motion capture marcatore passivo. Come è stato descritto in letteratura, questo metodo fornisce una misura robusta, non invasivo, tridimensionale, dinamica e valida cinematica scapolari, minimizzando il movimento della pelle manufatto. 

Video: Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1&beta; using a Whole Blood Stimulation Assay

Inflammatory processes resulting from the secretion of soluble mediators by immune cells, lead to various manifestations in skin, joints and other tissues as well as altered cytokine homeostasis. The innate immune system plays a crucial role in recognizing pathogens and other endogenous danger stimuli. One of the major cytokines released by innate immune cells is Interleukin (IL)-1. Therefore, we utilize a whole blood stimulation assay in order to measure the secretion of inflammatory cytokines and specifically of the pro-inflammatory cytokine IL-1&beta; 1, 2, 3.
Patients with genetic dysfunctions of the innate immune system causing autoinflammatory syndromes show an exaggerated release of mature IL-1&beta; upon stimulation with LPS alone. In order to evaluate the innate immune component of patients who present with inflammatory-associated pathologies, we use a specific immunoassay to detect cellular immune responses to pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), such as the gram-negative bacterial endotoxin, lipopolysaccharide (LPS). These PAMPs are recognized by pathogen recognition receptors (PRRs), which are found on the cells of the innate immune system 4, 5, 6, 7. A primary signal, LPS, in conjunction with a secondary signal, ATP, is necessary for the activation of the inflammasome, a multiprotein complex that processes pro-IL-1&beta; to its mature, bioactive form 4, 5, 6, 8, 9, 10.
The whole blood assay requires minimal sample manipulation to assess cytokine production when compared to other methods that require labor intensive isolation and culturing of specific cell populations. This method differs from other whole blood stimulation assays; rather than diluting samples with a ratio of RPMI media, we perform a white blood cell count directly from diluted whole blood and therefore, stimulate a known number of white blood cells in culture 2. The results of this particular whole blood assay demonstrate a novel technique useful in elucidating patient cohorts presenting with autoinflammatory pathophysiologies.

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1&amp;#946; using a Whole Blood Stimulation Assay

We describe a simple immunoassay to measure the production of pro-inflammatory cytokines, such as IL-1 beta production, in patients presenting with autoinflammatory phenotypes. By activating cells in whole blood cultures with pathogen-associated molecular patterns, specifically with lipopolysaccharide, cytokine secretion can be conveniently evaluated in whole blood supernatants.

Misurazione accurata e semplice della citochina pro-infiammatoria IL-1β utilizzando un intero saggio stimolazione del sangue

Inflammatory processes resulting from the secretion of soluble mediators by immune cells, lead to various manifestations in skin, joints and other tissues ...

Ricerca

Medicina

Quantitative Visualization and Detection of Skin Cancer Using Dynamic Thermal Imaging

In 2010 approximately 68,720 melanomas will be diagnosed in the US alone, with around 8,650 resulting in death 1. To date, the only effective treatment for melanoma remains surgical excision, therefore, the key to extended survival is early detection 2,3. Considering the large numbers of patients diagnosed every year and the limitations in accessing specialized care quickly, the development of objective in vivo diagnostic instruments to aid the diagnosis is essential. New techniques to detect skin cancer, especially non-invasive diagnostic tools, are being explored in numerous laboratories. Along with the surgical methods, techniques such as digital photography, dermoscopy, multispectral imaging systems (MelaFind), laser-based systems (confocal scanning laser microscopy, laser doppler perfusion imaging, optical coherence tomography), ultrasound, magnetic resonance imaging, are being tested. Each technique offers unique advantages and disadvantages, many of which pose a compromise between effectiveness and accuracy versus ease of use and cost considerations. Details about these techniques and comparisons are available in the literature 4.
Infrared (IR) imaging was shown to be a useful method to diagnose the signs of certain diseases by measuring the local skin temperature. There is a large body of evidence showing that disease or deviation from normal functioning are accompanied by changes of the temperature of the body, which again affect the temperature of the skin 5,6. Accurate data about the temperature of the human body and skin can provide a wealth of information on the processes responsible for heat generation and thermoregulation, in particular the deviation from normal conditions, often caused by disease. However, IR imaging has not been widely recognized in medicine due to the premature use of the technology 7,8 several decades ago, when temperature measurement accuracy and the spatial resolution were inadequate and sophisticated image processing tools were unavailable. This situation changed dramatically in the late 1990s-2000s. Advances in IR instrumentation, implementation of digital image processing algorithms and dynamic IR imaging, which enables scientists to analyze not only the spatial, but also the temporal thermal behavior of the skin 9, allowed breakthroughs in the field.
In our research, we explore the feasibility of IR imaging, combined with theoretical and experimental studies, as a cost effective, non-invasive, in vivo optical measurement technique for tumor detection, with emphasis on the screening and early detection of melanoma 10-13. In this study, we show data obtained in a patient study in which patients that possess a pigmented lesion with a clinical indication for biopsy are selected for imaging. We compared the difference in thermal responses between healthy and malignant tissue and compared our data with biopsy results. We concluded that the increased metabolic activity of the melanoma lesion can be detected by dynamic infrared imaging.

We demonstrated that malignant pigmented lesions with increased metabolic activity generate quantifiable amounts of heat and the measurement of the transient thermal response of the skin to a cooling excitation allows quantitative identification of melanoma and other skin cancers (vs. non-proliferative nevi) at an early stage of the disease.

Visualizzazione quantitativa e diagnosi del tumore della pelle utilizzando Dynamic Thermal Imaging

In 2010 approximately 68,720 melanomas will be diagnosed in the US alone, with around 8,650 resulting in death 1. To date, the only effective treatment ...

The Measurement and Treatment of Suppression in Amblyopia

Amblyopia, a developmental disorder of the visual cortex, is one of the leading causes of visual dysfunction in the working age population. Current estimates put the prevalence of amblyopia at approximately 1-3%1-3, the majority of cases being monocular2. Amblyopia is most frequently caused by ocular misalignment (strabismus), blur induced by unequal refractive error (anisometropia), and in some cases by form deprivation.
Although amblyopia is initially caused by abnormal visual input in infancy, once established, the visual deficit often remains when normal visual input has been restored using surgery and/or refractive correction. This is because amblyopia is the result of abnormal visual cortex development rather than a problem with the amblyopic eye itself4,5 . Amblyopia is characterized by both monocular and binocular deficits6,7 which include impaired visual acuity and poor or absent stereopsis respectively. The visual dysfunction in amblyopia is often associated with a strong suppression of the inputs from the amblyopic eye under binocular viewing conditions8. Recent work has indicated that suppression may play a central role in both the monocular and binocular deficits associated with amblyopia9,10 .
Current clinical tests for suppression tend to verify the presence or absence of suppression rather than giving a quantitative measurement of the degree of suppression. Here we describe a technique for measuring amblyopic suppression with a compact, portable device11,12 . The device consists of a laptop computer connected to a pair of virtual reality goggles. The novelty of the technique lies in the way we present visual stimuli to measure suppression. Stimuli are shown to the amblyopic eye at high contrast while the contrast of the stimuli shown to the non-amblyopic eye are varied. Patients perform a simple signal/noise task that allows for a precise measurement of the strength of excitatory binocular interactions. The contrast offset at which neither eye has a performance advantage is a measure of the "balance point" and is a direct measure of suppression. This technique has been validated psychophysically both in control13,14 and patient6,9,11 populations.
In addition to measuring suppression this technique also forms the basis of a novel form of treatment to decrease suppression over time and improve binocular and often monocular function in adult patients with amblyopia12,15,16 . This new treatment approach can be deployed either on the goggle system described above or on a specially modified iPod touch device15.

Amblyopia is a developmental disorder of the visual cortex that is often accompanied by strong suppression of one eye. We present a new technique for measuring and treating interocular suppression in patients with amblyopia that can be deployed using virtual reality goggles or a portable iPod Touch device.

La misurazione e trattamento di soppressione in Ambliopia

Amblyopia, a developmental disorder of the visual cortex, is one of the leading causes of visual dysfunction in the working age population. Current ...

Movement Retraining using Real-time Feedback of Performance

Any modification of movement - especially movement patterns that have been honed over a number of years - requires re-organization of the neuromuscular patterns responsible for governing the movement performance. This motor learning can be enhanced through a number of methods that are utilized in research and clinical settings alike. In general, verbal feedback of performance in real-time or knowledge of results following movement is commonly used clinically as a preliminary means of instilling motor learning. Depending on patient preference and learning style, visual feedback (e.g. through use of a mirror or different types of video) or proprioceptive guidance utilizing therapist touch, are used to supplement verbal instructions from the therapist. Indeed, a combination of these forms of feedback is commonplace in the clinical setting to facilitate motor learning and optimize outcomes.
Laboratory-based, quantitative motion analysis has been a mainstay in research settings to provide accurate and objective analysis of a variety of movements in healthy and injured populations. While the actual mechanisms of capturing the movements may differ, all current motion analysis systems rely on the ability to track the movement of body segments and joints and to use established equations of motion to quantify key movement patterns. Due to limitations in acquisition and processing speed, analysis and description of the movements has traditionally occurred offline after completion of a given testing session.
This paper will highlight a new supplement to standard motion analysis techniques that relies on the near instantaneous assessment and quantification of movement patterns and the display of specific movement characteristics to the patient during a movement analysis session. As a result, this novel technique can provide a new method of feedback delivery that has advantages over currently used feedback methods.

Retraining abnormal movement patterns following injury or disease is a key component of physical rehabilitation. Recent advances in technology have permitted accurate assessment of movement during a variety of tasks, with near instantaneous quantification of results. This provides new opportunities for modification of faulty movement patterns in real time.

Movimento Riqualificazione con feedback in tempo reale delle prestazioni

Any modification of movement - especially movement patterns that have been honed over a number of years - requires re-organization of the neuromuscular ...

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules that regulate HSCs. In these transplant model systems, the function of HSCs is determined by the ability of these cells to engraft and reconstitute lethally irradiated recipient mice. Commonly, the donor cell contribution/engraftment is measured by antibodies to donor- specific cell surface proteins using flow cytometry. However, this method heavily depends on the specificity and the ability of the cell surface marker to differentiate donor-derived cells from recipient-originated cells, which may not be available for all mouse strains. Considering the various backgrounds of genetically modified mouse strains in the market, this cell surface/ flow cytometry-based method has significant limitations especially in mouse strains that lack well-defined surface markers to separate donor cells from congenic recipient cells. Here, we reported a PCR-based technique to determine donor cell engraftment/contribution in transplant recipient mice. We transplanted male donor bone marrow HSCs to lethally irradiated congenic female mice. Peripheral blood samples were collected at different time points post transplantation. Bone marrow samples were obtained at the end of the experiments. Genomic DNA was isolated and the Y chromosome specific gene, Zfy1, was amplified using quantitative Real time PCR. The engraftment of male donor-derived cells in the female recipient mice was calculated against standard curve with known percentage of male vs. female DNAs. Bcl2 was used as a reference gene to normalize the total DNA amount. Our data suggested that this approach reliably determines donor cell engraftment and provides a useful, yet simple method in measuring hematopoietic cell reconstitution in murine bone marrow transplantation models. Our method can be routinely performed in most laboratories because no costly equipment such as flow cytometry is required.

Determining donor cell engraftment presents a challenge in mouse bone marrow transplant models that lack well-defined phenotypical markers. We described a methodology to quantify male donor cell engraftment in female transplant recipient mice. This method can be used in all mouse strains for the study of HSC functions.

Utilizzando quantitativa real-time PCR per la determinazione cellulare attecchimento dei donatori in un modello murino competitivo trapianto di midollo osseo

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

Video Movement Analysis Using Smartphones (ViMAS): A Pilot Study

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to assess human gait. The primary aim of this manuscript is to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by a smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. The secondary aim was to develop a protocol for clinicians on the set up of the smartphone camera for video movement analysis.
The sagittal plane knee angle was measured during heel strike and toe off events using the smart phone app and a 3D motion-capture system in 32 healthy subjects. Three trials were performed at near (2-m) and far (4-m) smartphone camera distances. The order of the distances was randomized. Regression analysis was performed to estimate the height of the camera based on either the subject&#39;s height or leg length.
Absolute measurement errors were least during toe off (3.12 &#177; 5.44 degrees) compared to heel strike (5.81 &#177; 5.26 degrees). There were significant (p &#60; 0.05) but moderate agreements between the application and 3D motion capture measures of knee angles. There were also no significant (p &#62; 0.05) differences between the absolute measurement errors between the two camera positions. The measurement errors averaged between 3 - 5 degrees during toe off and heel strike events of the gait cycle.
The use of smartphone apps can be a useful tool in the clinic for performing gait or human movement analysis. Further studies are needed to establish the accuracy in measuring movements of the upper extremity and trunk.

Video Movement Analysis Using Smartphones ViMAS: A Pilot Study

This manuscript describes the method to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by the smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. This protocol will enable clinicians to set up smartphones for video capture of human movement.

Video Analisi del Movimento Utilizzando Smartphone (VIMAS): uno studio pilota

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m.&#160;vastus lateralis and m.&#160;gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training.

3D ultrasound imaging (3DUS) allows fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissues. We present a protocol to measure muscle volume and fascicle length using 3DUS.

Ecografia 3D: veloce e conveniente morfometria del tessuto muscolo-scheletrico

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

A Novel Approach to Overcome Movement Artifact When Using a Laser Speckle Contrast Imaging System for Alternating Speeds of Blood Microcirculation

The laser speckle contrast imager (LSCI) provides a powerful yet simple technique for measuring microcirculatory blood flow. Ideal for blood dynamic responses, the LSCI is used in the same way as a conventional Laser Doppler Imager (LDI). However, with a maximum skin depth of approximately 1 mm, the LSCI is designed to focus on mainly superficial blood flow. It is used to measure skin surface areas of up to 15 cm x 20 cm. The new technique introduced in this paper accounts for alternating speeds of microcirculations; i.e. both slow and fast flow flux measurement using the LSCI. The novel technique also overcomes LSCI&#39;s biggest shortcoming, which is high sensitivity to artifact movement. An adhesive opaque patch (AOP) is introduced for satisfactory recording of microcirculatory blood flow, by subtracting the LSCI signal from the AOP from the laser speckle skin signal. The optimal setting is also defined because the LSCI is most powerful when flux changes are measured relative to a reference baseline, with blood microcirculatory flux expressed as a percentage change from the baseline. These changes may be used for analyzing the status of the blood flow system.

This study introduces a novel technique for the measurement and analysis of alternating speeds of blood microcirculation in a single experiment using a laser speckle contrast imager.

Un nuovo approccio per superare artefatto movimento quando si utilizza un contrasto di Laser Speckle Imaging System per alternando velocità della microcircolazione sanguigna

The laser speckle contrast imager (LSCI) provides a powerful yet simple technique for measuring microcirculatory blood flow. Ideal for blood dynamic ...

Dynamic Measurement and Imaging of Capillaries, Arterioles, and Pericytes in Mouse Heart

Coronary arterial tone along with the opening or closing of the capillaries largely determine the blood flow to cardiomyocytes at constant perfusion pressure. However, it is difficult to monitor the dynamic changes of the coronary arterioles and the capillaries in the whole heart, primarily due to its motion and non-stop beating. Here we describe a method that enables monitoring of arterial perfusion rate, pressure and the diameter changes of the arterioles and capillaries in mouse right ventricular papillary muscles. The mouse septal artery is cannulated and perfused at a constant flow or pressure with the other dynamically measured. After perfusion with a fluorescently labeled lectin (e.g., Alexa Fluor-488 or -633 labeled Wheat-Germ Agglutinin, WGA), the arterioles and capillaries (and other vessels) in right ventricle papillary muscle and septum could be readily imaged. The vessel-diameter changes could then be measured in the presence or absence of heart contractions. When genetically encoded fluorescent proteins were expressed, specific features could be monitored. For examples, pericytes were visualized in mouse hearts that expressed NG2-DsRed. This method has provided a useful platform to study the physiological functions of capillary pericytes in heart. It is also suitable for studying the effect of reagents on the blood flow in heart by measuring the vascular/capillary diameter and the arterial luminal pressure simultaneously. This preparation, combined with a state-of-the-art optic imaging system, allows one to study the blood flow and its control at cellular and molecular level in the heart under near-physiological conditions.

Presented here is a protocol to study the coronary microcirculation in living murine heart tissue by ex vivo monitoring of the arterial perfusion pressure and flow that maintains the pressure, as well as vascular tree components including the capillary beds and pericytes, as the septal artery is cannulated and pressurized.

Misurazione dinamica e imaging di capillari, arterioli e periciti nel cuore del topo

Coronary arterial tone along with the opening or closing of the capillaries largely determine the blood flow to cardiomyocytes at constant perfusion ...

Standardized Rat Coronary Ring Preparation and Real-Time Recording of Dynamic Tension Changes Along Vessel Diameter

As a key event of cardiovascular system diseases, coronary artery disease (CAD) has been widely regarded as the main culprit of atherosclerosis, myocardial infarction, and angina pectoris, which seriously threaten the life and health of people all over the world. However, how to record the dynamic biomechanical characteristics of isolated blood vessels has long puzzled people. Meanwhile, precise positioning and isolation of coronary arteries to measure in vitro dynamic vascular tension changes have become a trend in CAD drug development. The present protocol describes the macroscopic identification and microscopic separation of rat coronary arteries. The contraction and dilation function of the coronary artery ring along the vessel diameter was monitored using the established multi myograph system. The standardized and programmed protocols of coronary ring tension measurement, from sampling to data acquisition, tremendously improve the repeatability of the experimental data, which ensures the authenticity of vascular tension records after physiological, pathological, and drug intervention.

The present protocol describes the wire myograph technique for measuring vascular reactivity of the rat coronary artery.

Preparazione standardizzata dell'anello coronarico di ratto e registrazione in tempo reale delle variazioni di tensione dinamica lungo il diametro del vaso