留置骨ピンを使用した歩行中の3次元腰椎脊椎運動の評価

背景：この研究では、再lective反射マーカーとモーションキャプチャを備えた室内骨ピンを使用した直接的なin vivo測定を介して、歩行中の腰椎の3次元運動を定量化します。骨ピンが使用された2つの以前の研究は、2つの椎骨の計装に限定されており、歩行中にも評価された動きはありませんでした。脊椎運動のいくつかのイメージングベースの研究が報告されていますが、イメージングのモダリティに固有の測定量の制限は、歩行用途を助長しません。 方法：平均年齢25.1歳の8人の健康なボランティアをスクリーニングして、病理を除外しました。次に、局所麻酔を投与した後、2つの1.6 mmのキルシュナーワイヤをL1、L2、L3、L4、L5、およびS1の棘プロセスに挿入しました。ワイヤーを一緒に固定し、反射マーカートライアドを各ワイヤーカップルの端に取り付けました。被験者は、脊椎コンピューター断層撮影を受けて、各椎骨を接続されたトライアドに解剖学的に登録しました。その後、被験者は、モーションデータが収集されている間、自己選択速度で較正された測定フィールドで数回歩きました。 結果：すべての飛行機で腰部の断続運動の4°未満が見つかりました。動きは被験者の間で非常に一貫していたため、小グループの標準偏差が生じました。最大の動きは冠状面にあり、中央の腰部セグメントは、セグメントセグメントとカウダッドよりも大きな動きを示しました。断続的な腰部屈曲と軸方向回転運動は、どちらもすべてのレベルで非常に小さかった。 結論：腰椎は、主に、トランクと骨盤間の相対的な動きのバランスをとるために、スイング中に姿勢と環境中に誘ductionに寄与するように作用します。腰椎は胸脊椎と協力して作用します。腰椎は主に冠状面の動きに寄与しますが、胸椎は横面の動きの大部分に寄与します。どちらもオフセット位相パターンで屈曲運動を寄与します。 臨床的関連性：これは、脊椎の3次元運動を測定するための有効なモデルです。歩行サイクルにおける脊椎運動に対する脊椎障害の影響をよりよく理解するために、規範的データが得られました。

BACKGROUND: This study quantifies the three-dimensional motion of lumbar vertebrae during gait via direct in vivo measurement with the use of indwelling bone pins with retroreflective markers and motion capture. Two previous studies in which bone pins were used were limited to instrumentation of two vertebrae, and neither evaluated motions during gait. While several imaging-based studies of spinal motion have been reported, the restrictions in measurement volume that are inherent to imaging modalities are not conducive to gait applications. METHODS: Eight healthy volunteers with a mean age of 25.1 years were screened to rule out pathology. Then, after local anesthesia was administered, two 1.6-mm Kirschner wires were inserted into the L1, L2, L3, L4, L5, and S1 spinous processes. The wires were clamped together, and reflective marker triads were attached to the end of each wire couple. Subjects underwent spinal computed tomography to anatomically register each vertebra to the attached triad. Subjects then walked several times in a calibrated measurement field at a self-selected speed while motion data were collected. RESULTS: Less than 4° of lumbar intersegmental motion was found in all planes. Motions were highly consistent between subjects, resulting in small group standard deviations. The largest motions were in the coronal plane, and the middle lumbar segments exhibited greater motions than the segments cephalad and caudad to them. Intersegmental lumbar flexion and axial rotation motions were both extremely small at all levels. CONCLUSIONS: The lumbar spine chiefly acts to contribute abduction during stance and adduction during swing to balance the relative motions between the trunk and pelvis. The lumbar spine acts in concert with the thoracic spine. While the lumbar spine chiefly contributes coronal plane motion, the thoracic spine contributes the majority of the transverse plane motion. Both contribute flexion motion in an offset phase pattern. CLINICAL RELEVANCE: This is a valid model for measuring the three-dimensional motion of the spine. Normative data were obtained to better understand the effects of spine disorders on vertebral motion over the gait cycle.