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Fluoroscopic System for Assessment of In Vivo Hindfoot Kinematics

Marquette University
e-Publications@Marquette
Biomedical Engineering Faculty Research and
Publications
Engineering, College of
1-1-2016
Fluoroscopic System for Assessment of In Vivo
Hindfoot Kinematics During Gait: Control Data
and Applications in Osteogenesis Imperfecta
Ben McHenry
Marquette University, [email protected]
Jason Long
cincinnati Children's Hospital Medical Center, Cincinnati, OH
Peter Smith
Shriners Hospitals for Children, Chicago, IL
Haluk Altiok
Shriners Hospitals for Children
Gerald F. Harris
Marquette University, [email protected]
Published version. Transitional Care in Osteogenesis Imperfecta: Advances in biology, Technology, and
Clinical Practice, (2016): pp. 285-300. Publisher link. © 2015 Shriners Hospitals for Children Chicago. Used with permission.
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Marker Name
M1
M2
M3
M4
M5
M6
Marker Location
Calcaneal tuberosity
Head of the 2nd metatarsal
Medial malleolus
Lateral malleolus
Medial femoral epicondyle
Lateral femoral epicondyle
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Ϯϴϵ
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ϮϵϬ
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ܱܲ‫ ݔܫ‬ᇱ െ ‫ݔܪ‬Ԣ
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቉ •‹ ߠ൩
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(Eq. 1)
ܱܲ‫ ݔܫ‬ᇱ െ ‫ݔܪ‬Ԣ
ܱܲ‫ ݖܫ‬ᇱ െ ‫ݖܪ‬Ԣ
቉ …‘• ߠ ൅ ቈ
቉ •‹ ߠ൩ –ƒ ߚ
‫݉݌݌‬
‫݉݌݌‬
(Eq. 2)
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ܱܲ‫ ܻܫ‬ൌ ‫ ܻܪ‬൅ ൥ቈ
ܱܲ‫ ܼܫ‬ൌ ‫ ܼܪ‬൅ ቈെ ቈ
ܱܲ‫ ݔܫ‬ᇱ െ ‫ݔܪ‬Ԣ
ܱܲ‫ ݖܫ‬ᇱ െ ‫ݖܪ‬Ԣ
቉ •‹ ߠ ൅ቈ
቉ …‘• ߠ቉
‫݉݌݌‬
‫݉݌݌‬
(Eq. 3)
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Segment
Calcaneus
Talus
Tibia
j-axis
k-axis
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i-axis
ሺ௞ೌೣ೔ೞ ൈ௜ೌೣ೔ೞ ሻ
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ȁሺ௏ଷି௏ସሻȁ
ሺ௏ଵି௏ଶሻ
ȁሺ௞ೌೣ೔ೞ ൈ௜ೌೣ೔ೞ ሻȁ
ሺ௞ೌೣ೔ೞ ൈ௜ೌೣ೔ೞ ሻ
ȁሺ௏ଵି௏ଶሻȁ
ȁሺ௞ೌೣ೔ೞ ൈ௜ೌೣ೔ೞ ሻȁ
ห൫௜ೌೣ೔ೞ ൈሺ଴ǡ଴ǡଵሻ൯ห
൫௜ೌೣ೔ೞ ൈሺ଴ǡ଴ǡଵሻ൯
ಾఱశಾల
ಾయశಾర
ቀ
ቁିቀ
ቁ
మ
మ
ಾఱశಾల
ಾయశಾర
ቁିቀ
ቁ൰ቚ
ቚ൬ቀ
మ
మ
ቆ൬ெଷିቀ
ಾయశಾర
ቁ൰ൈ௜ೌೣ೔ೞ ቇ
మ
ಾయశಾర
ቤቆ൬ெଷିቀ
ቁ൰ൈ௜ೌೣ೔ೞ ቇቤ
మ
ห൫௜ೌೣ೔ೞ ൈሺ଴ǡ଴ǡଵሻ൯ห
ሺ௜ೌೣ೔ೞ ൈ௝ೌೣ೔ೞ ሻ
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TALOCRURAL JOINT MOTION
Peak Plantar Flexion
11.70°
@ 12% of Stance Phase
Peak Dorsiflexion
8.36°
@ 83% of Stance Phase
Range
20.06°
SUBTALAR JOINT MOTION
Peak Plantar Flexion
5.45°
@ 96% of Stance Phase
Peak Dorsiflexion
4.44°
@ 30% of Stance Phase
Range
9.89°
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–™‘ •–—†‹‡• ‹• •‡‡ ‹ ‘˜‡”ƒŽŽ ǡ ™‹–Š –Š‡ ˆŽ—‘”‘•…‘’‹… •–—†› •—„Œ‡…–•
…‘„‹‡† ƒ˜‡”ƒ‰‹‰ ʹͲǤͳι ƒ† ͻǤͻι ˆ‘” –ƒŽ‘…”—”ƒŽ ƒ† •—„–ƒŽƒ” ‘–‹‘
”‡•’‡…–‹˜‡Ž›ǡƒ†–Š‡”†–•–—†›•—„Œ‡…–•…‘„‹‡†ƒ˜‡”ƒ‰‹‰ͳͳǤ͹郐†ʹǤͺι
”‡•’‡…–‹˜‡Ž›Ǥ͵ͳǡ͵ʹ ‡ƒ•‘• ˆ‘” –Š‡ ”‡†—…‡† •‡‡ ‹ –Š‡ ”†– •–—†›
…‘’ƒ”‡† –‘ –Š‡ ˆŽ—‘”‘•…‘’‹… •–—†› ƒ› „‡ ƒ––”‹„—–‡† –‘ ‡–Š‘†‘Ž‘‰‹…ƒŽ
†‹ˆˆ‡”‡…‡• „‡–™‡‡ •–—†‹‡•Ǥ Š‡ ”†– •–—†› —•‡• ‹–”ƒǦ…‘”–‹…ƒŽ ’‹• –‘
ƒ˜‘‹† ƒ† —–‹Ǧ„‘‡ •‡‰‡– ”‹‰‹†‹–› ƒ••—’–‹‘•Ǥ Š‹Ž‡ –Š‡ ‹–”ƒǦ
…‘”–‹…ƒŽ’‹•ƒ”‡‡ˆˆ‡…–‹˜‡‹–Š‡•‡ƒ”‡ƒ•ǡ–Š‡‹”—•‡‹•…‘•‹†‡”‡†‹˜ƒ•‹˜‡ƒ†
•–—†‹‡• ‡‡† –‘ „‡ —†‡”–ƒ‡ –‘ “—ƒ–‹–ƒ–‹˜‡Ž› ‡•—”‡ –Š‡› †‘ ‘– ƒŽ–‡”
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‘–Š‡…Ž‹‹…‹ƒ–‘Ž‘…ƒ–‡–Š‡˜‹”–—ƒŽƒ”‡”•‹‡˜‡”›…‘ŽŽ‡…–‡†ˆŽ—‘”‘•…‘’‹…
ˆ”ƒ‡ǤŠ‹Ž‡”‡“—‹”‹‰–Š‡…Ž‹‹…‹ƒ–‘Ž‘…ƒ–‡˜‹”–—ƒŽƒ”‡”•‹‡˜‡”›ˆ”ƒ‡
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