Segmental motion of forefoot and hindfoot as a diagnostic tool
Okita, N., Meyers, S. A., Challis, J. H., & Sharkey, N. A. (2013).
Journal of Biomechanics, 46(15), 2578–2585.
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Segmental motions derived from non-invasive motion analysis are being used to investigate the intrinsic functional behavior of the foot and ankle in health and disease. The goal of this research was to examine the ability of a generic segmented model of the foot to capture and differentiate changes in internal skeletal kinematics due to neuromuscular disease and/or trauma. A robotic apparatus that reproduces the kinematics and kinetics of gait in cadaver lower extremities was employed to produce motion under normal and aberrant neuromuscular activation patterns of tibialis posterior and/or tibialis anterior. Stance phase simulations were conducted on 10 donor limbs while recording three-dimensional kinematic trajectories of (1) skin-mounted markers used clinically to construct segmented foot models, and (2) bone-mounted marker clusters to capture actual internal bone motion as the gold standard for comparison. The models constructed from external marker data were able to differentiate the kinematic behaviors elicited by different neuromuscular conditions in a manner similar to that using the bone-derived data. Measurable differences between internal and externally measured kinematics were small, variable and random across the three axes of rotation and neuromuscular conditions, with a tendency toward more differences noted during early and late stance. Albeit slightly different, three-dimensional motion profiles of the hindfoot and forefoot segments correlated well with internal skeletal motion under all neuromuscular conditions, thereby confirming the utility of measuring segmental motions as a valid means of clinical assessment. 非侵襲的運動解析から得られた分節運動は、健康と病気における足と足首の固有の機能的挙動を調査するために使用されています。この研究の目標は、神経筋疾患および/または外傷による内部骨格運動学の変化を捉えて区別する、足の一般的なセグメントモデルの能力を調べることでした。死体の下肢の歩行の運動学および運動学を再現するロボット装置を使用して、後脛骨筋および/または前脛骨筋の正常および異常な神経筋活性化パターンの下で運動を生み出した。スタンスフェーズシミュレーションは、(1)セグメント化された足モデルを構築するために臨床的に使用される皮膚マウントマーカー、および(2)実際の内部骨の動きを金としてキャプチャするための骨マウントマーカークラスターの3次元運動軌跡を記録しながら、10のドナー手足で行われました比較のための標準。外部マーカーデータから構築されたモデルは、骨由来データを使用するのと同様の方法で、異なる神経筋条件によって誘発される運動学的挙動を区別することができました。内部および外部で測定された運動学の測定可能な違いは、回転および神経筋の3軸にわたって小さく、変動し、ランダムであり、初期および後期のスタンス中により多くの違いが見られる傾向がありました。わずかに異なるが、後足と前足のセグメントの3次元運動プロファイルは、すべての神経筋条件下での内部骨格運動とよく相関し、それにより、臨床評価の有効な手段としてのセグメント運動の測定の有用性を確認しました。 keywords