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Tibia segment deformation in response to simulated muscle forces: a cadaveric study with a novel optical segment tracking (OST) approach

Yang, Pengfei und Engel, K. und Sanno, Maximilian und Dargel, J und Wegmann, K und Brüggemann, Gert-Peter und Rittweger, Jörn (2014) Tibia segment deformation in response to simulated muscle forces: a cadaveric study with a novel optical segment tracking (OST) approach. Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions, 14 (3), Seiten 267-275. International Society of Musculoskeletal and Neuronal Interactions. ISSN 1108-7161.

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Kurzfassung

OBJECTIVES: A novel optical segment tracking (OST) approach reliant upon motion capturing was previously proposed to assess human tibia segment deformation. The purposes of the present study were to validate the OST approach and assess the contribution of muscular forces to the bone deformation in a well-defined ex vivo human model. METHODS: A custom-made Lower Extremity Loading Device (LELD) was developed to simulate physiological muscle contractions in six human cadaveric lower extremities. Tibia segment deformation was measured by tracking the relative movement between two marker clusters which were affixed into the proximal and distal tibia, respectively. RESULTS: Compared to the physiological norms, the simulated muscle forces remained at a low level. When quadriceps muscle was loaded with forces from 198 N to 505 N, posterior bending (0.12°-0.25°) and lateral bending (0.06°-0.21°) of the tibia segment were found. Large tibia bending angles were found when simulating the co-contraction of upper leg muscles and plantar flexors, and of all leg muscles, respectively. The standard deviations of the deformation angles between the repetitions remained at a low level. CONCLUSIONS: We conclude that the OST approach has the potential to be applied in vivo and quantify muscle-induced bone deformations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/91286/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Tibia segment deformation in response to simulated muscle forces: a cadaveric study with a novel optical segment tracking (OST) approach
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yang, PengfeiSchool of Life Sciences, Northwestern Polytechnical University, Xian, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Engel, K.German Sport University CologneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sanno, MaximilianInstitute of Biomechanics and Orthopaedics, German Sport University Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dargel, JDepartment of Orthopaedic and Trauma Surgery, University of Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegmann, KDepartment of Orthopaedic and Trauma Surgery, University of Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brüggemann, Gert-PeterInstitute of Biomechanics and Orthopaedics, German Sport University Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, JörnInstitute of Aerospace Medicine, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR e.V., Cologne, Germany and Medical Faculty, University of Cologne, Cologne, Germany; joern.rittweger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Erschienen in:Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
Seitenbereich:Seiten 267-275
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Jee, Webster S.S.Salt Lake City (U.S.A.)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:International Society of Musculoskeletal and Neuronal Interactions
ISSN:1108-7161
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Tibia Deformation, Bending and Torsion, Simulated Muscle Contractions, Optical Approach, Ex Vivo
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Integrative Studien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Weltraumphysiologie
Hinterlegt von: Becker, Christine
Hinterlegt am:28 Okt 2014 12:31
Letzte Änderung:10 Jan 2019 15:51

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