在立场阶段评分者间信膝盖运动的再现性分析:使用严格的解剖学标志校准标记集

文摘

目标。测量膝关节运动步态分析可能导致大错误造成的误放反光标记的测试人员。正确理解测量结果,重要的是要保证所用的测量方法的可靠性的目的。本研究的目的是确定评分者间信再现性测量方法的一套僵化的标记(RMS)。方法。研究对象是四个健康成年人,和测试三个物理治疗师。评分者间信再现性的测量验证了利用多重相关性系数(cmc)和测量的标准误差(SEM)。结果。4个科目的平均cmc值在膝关节运动姿态阶段都大于0.8,和SEM的值平均4科目在膝关节运动姿态阶段也相对较好(最大误差:2.42°)。结论。基于这些结果,估计的测量方法解剖标志使用RMS中可以防止误放附件的反光标记,只要将反光标记测试人员有足够的经验。

1。介绍

步态分析肌肉骨骼疾病和神经肌肉条件(脑瘫、成人偏瘫和帕金森病)临床和研究中得到了广泛的应用,并使用红外反射测量标记已建立为步态分析技术(1]。一般来说,运动分析基于摄像系统用于定义在三维空间的刚体模型。当变化的关节运动刚体模型,计算了反光标记是困在每个段的解剖标志,和关节运动的变化计算了反射的位置标记。然而,当骨头投影作为解剖学标志,据报道,个人反光标记困在皮肤表面将独立由于软组织组织修改根据休克早期的立场相或肌肉收缩的影响2]。虽然测量标志安装在骨固定比较准确,过程是侵入性和难以使用在临床设置(3,4]。此外,三个标记安装在刚性板块(刚性标记集(RMS))贴在大腿和小腿被用来对抗与skin-mounted标记集(相关的问题5]。由于红外反射标志是固定的刚性板块在这个方法中,标记从不和皮肤变形独立活动。然而,本地段系统的定义不匹配的解剖标志,因此该方法使用刚性板块相关困难的计算运动学和动力学数据。因此,评估方法解剖标志和至少三个红外反射标记使用刚性板块,但遗忘的红外反射标记解剖标志由测试人员认为大大影响运动学和动力学的计算数据。

当测试人员解剖标志被触诊棍棒反光标记,有必要识别每个解剖标志。使用方法估计解剖标志和RMS包含三个反光标记附着在大腿和小腿,我们检查了内测量的重现性测试人员在一项研究6),但没有评估测量测试人员之间的重现性。

测量误差在步态分析可能是由于误放测试人员之间的解剖标志。因此,正确理解测量结果,重要的是要保证测量方法的可靠性。本研究的目的是调查膝盖运动的评分者间信度分析在立场阶段使用RMS。本研究的假设是,RMS有潜力被准确附加价值的解剖标志。

2。方法

2.1。研究设计

每个三个测试人员连接红外反射标记四个科目。所有受试者被要求执行五个试验走10米的人行道后附件红外反射标志的第一个测试。红外反射标记后被移除所有五个试验。第二个测试然后连接红外反射标记相同的主题,和另外五个试验进行如上所述。相同的过程重复第三测试人员。研究设计的概述图所示1。

2.2。主题

研究对象是四个健康成年人(2男性和女性;平均年龄±SD, 29.3±6.1年;平均身高±标准差,1.64±0.13米;平均质量±SD, 61.7±16.7公斤;平均BMI±标准差,22.68±2.53公斤/米²)显示,没有证据表明骨科下肢或脊椎的疾病,没有神经损伤,没有限制的活动的日常生活。所有受试者评估前提供书面知情同意。伦理批准这项研究获得的茨城县全州健康科学大学伦理委员会。

2.3。过程

三维运动分析系统(Vicon,牛津大学,英国)和底座上的力板(Kistler仪器,温特图尔,瑞士),每个采样率为200 Hz被用于这项研究(图2)。测试人员有三个物理治疗师有超过10年的经验。每个主题执行一组五个试验的三个测试人员,包括共有15个试验。红外反射标记后被从主题中删除每一组的5个试验。附加标记的确认后直接用双面胶带触诊的解剖标志。标记是直接放置在接下来的解剖标志:双边前和髂后上棘;单边大转子;外侧和内侧股骨上髁;外侧和内侧胫骨髁部;外侧和内侧malleoli; calcaneus; and top of the foot at the base of the second metatarsal. In addition, the RMS plates with three attached reflective markers were placed on the lateral side of the thigh at the same line between the greater trochanter and the lateral femoral epicondyles and shank at the same line between the lateral femoral epicondyles and the lateral malleoli (Figure3)。受试者赤脚走在10米人行道在他们自我选择的习惯性的速度和被定向到一步到力板与右下肢。试验的数量是5个,其他时间试验之间的30秒。附件的标记后,决定了相对位置的解剖两个刚性板块RMS的地标,基于单个静态校准估计大腿的解剖标志,从RMS柄。大腿和小腿集群使用的解剖标志是大转子,外侧和内侧股骨上髁外侧和内侧胫骨髁部,外侧和内侧malleoli。RMS的解剖标志的估计是使用数学软件执行(Vicon健美运动员;Vicon)。

2.4。数据分析

脚步(FS)和脚趾头()确定使用力板数据,和相应的帧数是确定的运动学数据。100%的运动学数据规范化的立场阶段(FS = 100%)使用样条插值。计算运动学数据,当地坐标系统中定义的大腿和小腿大腿的三维解剖位置的地标和柄估计从RMS和膝关节角度在立场阶段计算使用关节坐标系(JCS)方法描述Grood和Suntay7]。全球坐标系统定义如下:设在侧,设在前,设在垂直(图3)。大腿的坐标系统()和柄()定义如下: 横向:向量直接从内侧到外侧股骨上髁; :一个向量的叉积直接在前面膝关节中心(内侧和外侧股骨上髁之间的中点)和大转子; :向量的叉积和; :向量的叉积和; :叉积和一个向量直接在前面从内侧到外侧胫骨髁; :向量直接从踝关节中心(外侧和内侧malleoli)之间的中点之间的中点内侧和外侧胫骨髁部。

膝关节角度,计算两个轴的JCS嵌入在相对运动的两个部分是被描述。两个向量的大腿的向量坐标系统和柄的向量坐标系统。第三轴被称为浮动轴和常见的垂直于和。弯曲伸缩发生的轴。弯曲伸缩的角度,通过之间的角度和浮动轴弯曲时积极扩展是负面的。External-internal旋转发生有关轴。external-internal角,通过之间的角度和浮动轴,外部是积极的内部是负面的。Abduction-adduction发生浮动轴。abduction-adduction角,获得的价值是来自,定义为之间的角度和轴。绑架时积极引用是负面的。

2.5。统计分析

检查波形数据的再现性膝关节角为每个测试人员之间的话题,多重相关性系数(cmc)是计算根据先前所描述的方法(8)作为一个相对可靠性指数使用以下公式: 在哪里是测试天,的数量试验的数量,数据点的数量,平均时间点MN步态周期,是指随着时间的推移。此外,在每个主题的立场阶段,检查多少膝关节角误差出现的时候SD是最大的,测量的标准误差(SEM)是计算作为一个定量的可靠性指数(9使用以下公式: 在哪里标准差和吗相关性系数。在这项研究中,使用SEM的计算指数的相关性系数没有刑事法庭的相对可靠性时间膝盖关节角的变化。

3所示。结果

代表数据,图4显示的平均值和SD值膝关节角度变化的立场阶段主题3三个测试人员评估。此外,表1展示了测试人员之间的CMC值为每个主题。可靠性的CMC值为弯曲伸缩范围从0.91到0.94,0.94到0.97 external-internal旋转,并为abduction-adduction 0.77到0.92。表2显示了SEM的结果。可靠性的SEM值范围从0.68°到1.13°弯曲伸缩,external-internal旋转0.78°到1.60°,abduction-adduction 1.43°到3.33°。

4所示。讨论

本研究进行了验证测试人员之间的测量重复性步态分析。每一段的局部坐标系的三维运动膝关节是由解剖标志的大腿和小腿,膝关节运动,结果是极大地影响他们的位置关系。以前,我们研究了由一个测试仪测量之间会话的再现性使用相同的方法在这项研究中,CMC值显示很好的结果≥0.8的三维运动膝关节(6]。一般来说,测试人员之间的测量误差被认为是大于测量误差之间的会议和内部测试人员(10),结果已经再现性的测量在当前研究中也> 0.8。这些发现被认为上升因为所有三个测试人员物理治疗师有超过10年的临床经验和解剖标志相对容易从皮肤表面触诊。年轻没有经验的测试人员可能会降低可靠性相同的测量。

在这项研究中,测试人员之间的重现性相对较好的结果。然而,所有科目的膝关节角误差显示倾向于提高FS或者的时候。的原因被认为是大腿的RMS是附着在皮肤表面上覆大肌肉收缩早期的立场,导致错误的估计的RMS解剖地标。此外,所需的力踢地上的三头肌肌肉姿态阶段后期演示了向前推进(11]。因此,从RMS柄发生错误。使用红外反射测量方法标记,测量精度的问题,对皮肤运动工件曾讨论(12]虽然分辨率有待获得[5]。我们比较之间的测量误差均方根和点集群技术(PCT [13),能够相对准确的三维运动捕捉膝关节使用红外反射标记。膝盖弯曲伸缩运动,abduction-adduction生产结果与小测量误差的均方根和PCT (14]。考虑现在和以前的研究结果,由于测量方法估算解剖标志的RMS涉及少量的红外反射标记,这些标记可以被附加到特定位置,便于识别、甚至不同的测试人员,可能是相对容易使用这种测量方法在临床实践中。

本研究的限制可能会遵循。在这项研究中,所有三个测试人员是物理治疗师,每个都有10年以上的经验。因此,应该指出,相对缺乏经验的测试人员可能产生不同的结果。本研究的另一个限制是,受试者的数量太少。我们正在考虑应用的测量方法与RMS的疾病,如关节炎膝盖或前交叉韧带损伤。

5。结论

目前研究的结果似乎支持RMS的临床使用,因为该方法能够防止误放附件中标记的解剖标志,训练有素的测试人员可以很容易地触诊。此外,使用RMS的评分者间信再现性是证实了在这个研究。

利益冲突

没有利益冲突。

引用

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