Name: measurement of dynamic scapular kinematics using an acromion marker cluster to minimize skin movement artifact
Uploaded: 2015-02-10T13:00:00
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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.

HINWEIS: Die Verwendung von menschlichen Teilnehmern wurde von der Fakultät für Gesundheitswissenschaften Ethikkommission an der Universität von Southampton zugelassen. Alle Teilnehmer unterzeichnete Einverständniserklärungen vor Datensammlung begonnen. Für die in dieser Studie präsentierten Daten Kinematik wurden mit einem passiven Marker Motion-Capture-System, bestehend aus 12 Kameras aufgezeichnet; sechs 4-Megapixel-Kameras und sechs 16-Megapixel-Kameras, die bei Abtastfrequenz von 120 Hz. <p class="jove_t...

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	<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. 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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. 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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. 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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>

Die Wahl der Methode für die Ermittlung Skapulier Kinematik ist von entscheidender Bedeutung, und die Prüfung der Gültigkeit, Zuverlässigkeit und deren Eignung für die Studie gegeben werden sollte. Verschiedene Verfahren sind in der gesamten Literatur angenommen worden, aber jedes Verfahren hat seine Grenzen. Das Schulterdach Marker Cluster überwindet eine Anzahl von diesen Einschränkungen wie Abbildungsfehler von 2D-Bildgebung oder wiederholter Interpretation der Lage des Schulterblattes verlangen, indem sie nic...

Ziel, quantitative Messung der Schulterblatt Kinematik kann eine Bewertung der abnormen Bewegungsmustern mit Schulterfunktionsstörung 1 verbunden sind, wie etwa der Drehung nach oben und hinteren Schwenkarmes während Elevation in Schulter Impingement 2-8 beobachtet werden. Die Messung der Schulterblatt Kinematik ist jedoch schwierig, da die Knochen tiefen Position und gleitende Natur unter der Hautoberfläche 1. Typische kinematische Messverfahren des Anbringens reflektierenden Markierungen anatomischen Orientierungspunkten nicht ausreichend verfolgen das Schulterblatt, wie es unter der Hautoberfläche 9 gleitet. Verschiedene Verfahren sind in der gesamten Literatur angenommen worden, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, einschließlich; Bildgebung (Röntgen oder Kernspin) 10-14, Winkelmesser 15,16, Knochenstifte 17-22, manuelle Palpation 23,24 und das Schulterdach Verfahren 3,5,19,25. Jede Methode hat jedoch ihre Grenzen, die einschließen: exExposition gegenüber Strahlung, Abbildungsfehler bei der zweidimensionalen Bildes basierend Analyse erfordern wiederholte subjektive Interpretation der Position des Schulterblattes, sind von Natur aus statisch oder sind hoch invasive (zB Knochenstiften). Eine Lösung für einige dieser Probleme zu überwinden, ist das Verfahren acromion wo ein elektromagnetischer Sensor ist mit dem flachen Abschnitt der Schulterhöhe 25, einen flachen Teil des Knochens, der vorn am seitlichsten Teil des Schulterblatts, die von der Wirbelsäule erstreckt, befestigt beschäftigen das Schulterblatt. Das Prinzip Idee mit dem Schulterdach Methode ist es, die Haut Bewegungsartefakte zu reduzieren, da die Schulterdach wurde gezeigt, dass die geringste Menge an Haut Bewegungsartefakten im Vergleich zu anderen Seiten im Schulterblatt 26 haben. Das Schulterdach Methode ist nicht-invasiv und liefert dynamische dreidimensionale Messung des Schulterblatt Kinematik. Validierungsstudien haben den Schulterdach Verfahren gezeigt während der Arm el gültig bis 120 ° zu seinevation Phase bei der Verwendung von elektromagnetischen Sensoren 17,27. Bei der Verwendung von Marker-basierte Motion-Capture-Geräte eine Reihe von Markern in einem Cluster, das Schulterdach Marker Cluster (AMC) angeordnet ist, erforderlich ist, und hat sich gezeigt, um gültig zu sein, wenn Sie eine aktive Marker Motion-Capture-System 28 und gleichzeitig mit einem passiv-Marker Motion-Capture-System während der Arm Höhe und Arm senken 29. Die Verwendung des AMC mit einem passiven Marker Motion-Capture-Gerät zur Messung Skapulier Kinematik wurde genutzt, um Veränderungen in der Schulterblattkinematik nach einem Eingriff an der Schulter Impingement 30 ansprechen zu bewerten. Der gültige Anwendung dieses Verfahrens hängt jedoch von der Fähigkeit ab, den Cluster von Markierungen genau anzuwenden, deren Position ist gezeigt worden, um Ergebnisse 31 beeinflussen, anatomischen Landmarken 32 und Gewährleistung Armbewegungen in einem gültigen Bereich der Bewegung zu kalibrieren (dh unter 120 ° Arm Elevation) 29. Eswurde auch die erneute Anwendung des Markers Cluster vorgeschlagen, bei Einsatz eines aktiven Marker basierte Motion-Capture-System, wurde festgestellt, dass die Quelle der erhöhten Fehler für Skapulier hinteren Neigung 28 sein. Es ist daher wichtig, die zwischen Tages Zuverlässigkeit des acromion Verfahren herzustellen, um sicherzustellen, dass es ein stabiles Maß scapular Kinematik. Sicherzustellen, dass die Messungen zuverlässig werden Veränderungen in scapular Kinematik aufgrund eines Eingriffs zu ermöglichen, beispielsweise gemessen und untersucht werden. Die zur Skapulier Kinematik messen Verfahren wurden an anderer Stelle beschrieben, 29,33; Das Ziel der vorliegenden Studie war es, eine Schritt-für-Schritt-Anleitung und Nachschlagewerk für die Anwendung dieser Verfahren, die eine passive Marker Motion-Capture-System, unter Berücksichtigung der möglichen Fehlerquellen bieten, und die Zuverlässigkeit des Messverfahrens zu prüfen .

<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

Die Messung der dynamischen scapular Kinematik ist komplex aufgrund der gleitenden Art des Schulterblattes unter der Hautoberfläche. Das Ziel der Studie war es, klar beschreiben die Schulterdach Marker Cluster (AMC) Verfahren zur Bestimmung der Schulterblatt Kinematik bei Verwendung eines passiven Marker Motion-Capture-System, mit Rücksicht auf die Fehlerquellen, die die Gültigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen beeinträchtigen könnten. Das AMC Verfahren beinhaltet das Anordnen einer Gruppe von Markierungen über die hintere Schulterhöhe, und durch Kalibrierung des anatomischen Landmarken in bezug auf die Marker-Cluster ist es möglich, gültige Messungen scapular Kinematik erzielen. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens wird zwischen zwei Tage in einer Gruppe von 15 gesunden Individuen (im Alter von 19-38 Jahren, acht Männern), wie sie Arm Elevation durchsucht, bis 120 °, und Senken im frontalen Schulterblatt und Sagittalebene. Die Ergebnisse zeigten, dass zwischen Tages Zuverlässigkeit war gut für nach oben Schulterblattdrehung (Coefficient of Multiple Korrelation; CMC = 0,92) und posteriore Neigung (CMC = 0,70), aber Messe für Innenrotation (CMC = 0,53) während der Arm Anhebungsphase. Die Wellenform-Fehler niedriger Drehung nach oben (2,7 ° bis 4,4 °) und posteriore Neigung (1,3 ° bis 2,8 °) war im Vergleich zum Innenrotation (5,4 ° bis 7,3 °). Die Zuverlässigkeit beim Absenken Phase vergleichbar war während der Höhenphase beobachteten Ergebnisse. Wenn das Protokoll in dieser Studie beschriebenen eingehalten wird, sieht die AMC eine zuverlässige Messung der Drehung nach oben und posteriore Neigung während der Erhöhung und Senkung der Phasen der Armbewegung.

Fünfzehn Teilnehmer, die keine bekannte Geschichte der Schulter, Hals oder Arm Verletzungen hatten, wurden in die Studie (Tabelle 2) rekrutiert. Den inner Rater (zwischen-Tag) Zuverlässigkeit zu bewerten, nahmen die Teilnehmer zwei Datenerfassungseinheiten von mindestens 24 Stunden und höchstens 7 Tage getrennt. Bei jedem Datenerfassungssitzung, die gleiche Ermittler durchgeführt das Protokoll zur Befestigung reflektierenden Markierungen, die Schulterdach Marker Cluster und anatomischer Stützpunkt ...

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

Dieser Bericht enthält Einzelheiten, wie das Schulterdach Marker Cluster Methode zur Gewinnung von Skapulier Kinematik bei Verwendung eines passiven Marker Motion-Capture-Gerät übernehmen. Wie in der Literatur beschrieben wurden, bietet dieses Verfahren einen robusten, nicht invasiven, dreidimensionalen, dynamischen und gültige Messung scapular Kinematik Minimierung Haut Bewegungsartefakte.

Messung der dynamischen Skapulier Kinematik Mit einem Acromion Markierung Cluster zu Haut Bewegung Artefakt Minimieren

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 ...

Research

JoVE Journal

Medicine

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Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1ÃƒÅ½Ã‚Â² using a Whole Blood Stimulation Assay

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