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Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik

Joint Journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering and the German Society of Biomaterials

Editor-in-Chief: Dössel, Olaf

Editorial Board: Augat, Peter / Habibović, Pamela / Haueisen, Jens / Jahnen-Dechent, Wilhelm / Jockenhoevel, Stefan / Knaup-Gregori, Petra / Lenarz, Thomas / Leonhardt, Steffen / Plank, Gernot / Radermacher, Klaus M. / Schkommodau, Erik / Stieglitz, Thomas / Boenick, Ulrich / Jaramaz, Branislav / Kraft, Marc / Lenthe, Harry / Lo, Benny / Mainardi, Luca / Micera, Silvestro / Penzel, Thomas / Robitzki, Andrea A. / Schaeffter, Tobias / Snedeker, Jess G. / Sörnmo, Leif / Sugano, Nobuhiko / Werner, Jürgen /


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ISSN
1862-278X
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Volume 52, Issue 4

Issues

Volume 57 (2012)

Does a specific MR imaging protocol with a supine-lying subject replicate tarsal kinematics seen during upright standing? / Bildet ein spezifisches MR-Verfahren mit rücklings liegendem Probanden die tarsale Kinematik unter stehenden Bedingungen nach?

Peter Wolf / Alex Stacoff / Anmin Liu
  • 3Centre for Rehabilitation and Human Performance Research, University of Salford, Salford, UK
  • Other articles by this author:
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/ Anton Arndt
  • 4Karolinska Institute, Stockholm, Sweden and The Swedish School of Sport and Health Sciences, Stockholm, Sweden
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/ Chris Nester
  • 5Centre for Rehabilitation and Human Performance Research, University of Salford, Salford, UK
  • Other articles by this author:
  • De Gruyter OnlineGoogle Scholar
/ Arne Lundberg / Edgar Stuessi
Published Online: 2007-08-10 | DOI: https://doi.org/10.1515/BMT.2007.049

Abstract

Magnetic resonance (MR) imaging is becoming increasingly important in the study of foot biomechanics. Specific devices have been constructed to load and position the foot while the subject is lying supine in the scanner. The present study examines the efficacy of such a newly developed device in replicating tarsal kinematics seen during the more commonly studied standing loading conditions. The results showed that although knee flexion and the externally applied load were carefully controlled, subtalar and talo-navicular joint rotations while lying during MR imaging and when standing (measured opto-electrically with markers attached to intracortical pins) did not match, nor were they systematically shifted. Thus, the proposed MR protocol cannot replicate tarsal kinematics seen during upright standing. It is concluded that specific foot loading conditions have to be considered when tarsal kinematics are evaluated. Improved replication of tarsal kinematics in different postures should comprehensively consider muscle activity, a fixed hip position, and a well-defined point of load application.

Zusammenfassung

Die Magnetresonanz- (MR) Tomographie gewinnt in der Fußbiomechanik immer mehr an Bedeutung. Um den Fuß positionieren und belasten zu können, während der Proband rücklings im Tomographen liegt, wurden spezifische Aufbauten konstruiert. Die vorliegende Studie prüft die Effektivität eines derartigen, neu entwickelten Aufbaus hinsichtlich der Imitation der tarsalen Kinematik, die sich unter den üblicherweise untersuchten stehenden Bedingungen ergibt. Die Ergebnisse zeigten, dass trotz sorgfältiger Kontrolle der Knieflexion und der äußeren Last die Rotationen des unteren Sprunggelenks sowie talo-navikularen Gelenks während dem Liegen im MR-Tomo-graphen nicht mit denen während des Stehens (opto-elektrisch gemessen anhand von im Knochen fixierten Drähten) übereinstimmen, wobei die Ergebnisse auch nicht systematisch verschoben sind. Das vorgeschlagene MR-Verfahren ist daher nicht in der Lage, die tarsale Kinematik während des Stehens abzubilden. Folglich sind bei Betrachtungen der tarsalen Kinematik die spezifischen Belastungen des Fußes zu bedenken. Eine verbesserte Imitation der tarsalen Kinematik in verschiedenen Körperhaltungen sollte sorgfältig die Aktivität der Muskulatur, eine fixierte Hüfte sowie einen exakt definierten Kraftangriffspunkt berücksichtigen.

Keywords: intracortical pins; magnetic resonance imaging; subtalar joint kinematics; talo-navicular joint kinematics; tarsal bones; Kinematik des talo-navikularen Gelenks; Kinematik des unteren Sprunggelenks; Knochenschrauben; Magnetresonanztomographie; tarsale Knochen

About the article

Corresponding author: Dr. Peter Wolf, ETH Hönggerberg HCI E451, 8093 Zurich, Switzerland Phone: +41-44-6336186 Fax: +41-44-6331124.


Published Online: 2007-08-10

Published in Print: 2007-08-01


Citation Information: Biomedizinische Technik, Volume 52, Issue 4, Pages 290–294, ISSN (Online) 1862278X, ISSN (Print) 00135585, DOI: https://doi.org/10.1515/BMT.2007.049.

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[1]
Declan Sweeney, Christopher Nester, Stephen Preece, and Karen Mickle
Journal of Rehabilitation Research and Development, 2015, Volume 52, Number 5, Page 543

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