The human arm is modeled by three rigid bodies(the upper arm, the forearm and the hand)with seven degree of freedom(three in the shoulder, two in the elbow and two in the wrist). The objective of this work is to present a method to determine the three-dimensional kinematics of the human elbow joint using a magnetic tracking device. Euler angle were used to determine the elbow flexion-extension, and the pronation-supination. The elbow motion for the various driving conditions is measured through the driving test using a simulator. Discomfort levels of elbow joint motions were obtained as discomfort functions, which were based on subjects' perceived discomfort level estimated by magnitude estimation. The results showed that the discomfort posture of elbow joint motions occurred in the driving motion.
In this paper, we classified electromyographic(EMG) signal for prothesis control using neural network. For this study fast Fourier transform(FFT) with ensemble averaged spectrum is applied to two-channeI EMG signal for biceps and triceps. We used the three layer network. And a cumulative back-propagation algorithm is used for classification of six arm functions, flexion and extension of elbow and pronation and supination of the forearm and abduction and adduction of wrist.
본 연구는, 팔(하완)을 잃은 장애자용 인공 의수를 장애자가 자신의 의도에 따라 제어하기 위한 센서 시스템과 제어알고리즘에 관한 것이다. 먼저 장애자의 여러 가지 동작 의도를 검출할 수 있는 센싱 시스템을 연구하고 이 센싱 시스템으로부터 발생된 신호를 사용하여 인공의수를 제어하는 방법에 대하여 연구한다. 센서로서는 전기 저항식 굽힘 센서를 사용한다. 이 굽힘 센서를 팔의 상완 이두근과 오구완근에 각각 1개씩 단단히 부착한다. 부착된 센서로부터 출력된 신호는 근육의 굴곡량을 나타내며 팔의 동작의도를 판단 할 수 있는 신호처리 시스템을 통과시켜 하완의 굴곡과 신전 운동, 손의 내전과 외전 운동을 구별한다. 그리고 구별된 신호로부터 실제 팔의 운동 각도를 추정하여 인공의수의 각도를 제어한다. 본 연구의 효용성을 증명하기 위해 2개의 액추에이터와 포텐셔미터를 가진 간단한 인공의수를 제작하여 제어 실험을 하였다. 실험에서 실제 팔의 각도와 인공의수의 제어 각도 사이에는 센서 외부에서 발생되는 노이즈 및 인공의수의 회전 관성, 기계적인 마찰 등으로 인한 오차가 발생하였다. 따라서 오차 값과 오차의 변화 값에 근거한 퍼지 제어 알고리듬을 이용하여 재 실험을 한 결과 하완의 굴곡/신전 운동에서는 평균 약 4도, 손의 회내/외 운동에서는 평균 약 3도의 오차가 측정되어, 퍼지제어기를 설치한 이전보다 오차가 크게 개선되었다.
Objective: The objective of this research is to quantitatively analyze muscle activities of arm and shoulder, according to direction in various types of one-handed manual material handling, based on surface electromyography. Background: Workers in industrial sites frequently carry out one-handed manual material handling using arm and shoulder muscles. Therefore, chronic load and accumulated fatigue occur to arm and shoulder muscles, which becomes a main cause of upper arm and shoulder musculoskeletal disorders. The shoulder muscles have widely range of motion, and complex interactions take place among various muscles including rotator cuff muscles. In this regard, research on interactions among should muscles, according to such various dynamic motions, is required. Method: Ten male subjects in their 20s participated in this research. This research considered upward, downward, leftward, rightward, forward and backward directions and fourteen muscles around arm and shoulder (biceps brachii and trapezius, etc.) as independent variables. The mean muscle activity was set as the dependent variable. This research extracted $4^{th}{\sim}7^{th}$ repetition signals according to ten times of repetitive muscle contraction, and analyzed the muscle activity concerned using the envelope detection technique. Results: The mean muscle activity of upward direction was analyzed highly statistically significant. The reason is that the effect of gravity works to arm and shoulder muscles. Also, it is conjectured that deformation of coracoacromial ligament was caused, and its contact pressure increased, due mainly to the shoulder flexion, and therefore load was analyzed high. Muscle activity was analyzed significantly low, according to concentric ballistic motion used in the concentric contraction phase by storing elastic energy in the eccentric contraction phase with a motion to bring the weight to the front of subject's body as to downward, leftward and backward directions. Because, elbow joint's flexion-extension motions mainly occurred, biceps brachii was analyzed high muscle activity as the prime mover. Conclusion: The information on the quantitative load of muscles can be applied to ergonomic work design for one-handed manual material handling to minimize muscle load. Application: This research has effectively identified muscle activity according to dynamic contraction by applying an envelope detection technique. The results can be used for ergonomic work design to minimize muscle load during the one-handed manual material handling, according to each direction. The research results are expected to be used for musculoskeletal disorder prevention and physiotherapy in the rehabilitation medical field, based on the muscle load of arm and shoulder in various directions.
Purpose: The purpose of this study was to determine the effects of exercise program on cardiopulmonary functions and shoulder joint functioning in breast cancer patients who under- went radiation therapy after surgery. Method: Subjects in the experimental group(N=12) participated in an exercise program for eight weeks. The Exercise program consisted of shoulder stretching, arm weight training, and walking on treadmill. Maximal oxygen uptake (v2max), maximal running time, shoulder joint range of motion, and shoulder functional assessment were determined before and after the exercise program. Baseline sociodemographic and medical data were compared between experimental group and control group using the Fisher's exact test and Mann- Whitney U test. For effects of the exercise program, repeated measures ANOVA were used. Result: 1) Following the exercise program for eight weeks, both v$\alpha$ max and maximal running time tended to increase in experimental group comparing with the control group. 2) Shoulder abduction, extension and flexion of the operated upper extremity in the experimental group comparing with control significantly increased after the exercise program(p<0.05). 3) Shoulder flexion of the normal upper extremity in the experimental group comparing with control significantly increased after the exercise program(p<0.05). Conclusion: The results suggest that the exercise program for breast cancer patients undergoing radiation therapy after breast surgery can improve shoulder functions and increase cardiopulmonary functions, which are maximal oxygen uptake and maximal running time.
Background: The gluteus maximus (GM) muscle comprise the lumbo-pelvic complex and is an important stabilizing muscle during leg extension. In patients with low back pain (LBP) with weakness of the GM, spine leads to compensatory muscle activities such as instantaneous increase of the erector spinae (ES) muscle activity. Four-point kneeling arm and leg lift (FKALL) is most common types of lumbopelvic and GM muscles strengthening exercise. We assumed that altered hip position during FKALL may increase thoraco-lumbar stabilizer like GM activity more effectively method. Objects: The purpose of this study was investigated that effects of the three exercise postures on the right-sided GM, internal oblique (IO), external oblique (EO), and multifidus (MF) muscle activities and pelvic kinematic during FKALL. Methods: Twenty eight healthy individuals participated in this study. The exercises were performed three conditions of FKALL (pure FKALL, FKALL with 120° hip flexion of the supporting leg, FKALL with 30° hip abduction of the lifted leg). Participants performed FKALL exercises three times each condition, and motion sensor used to measure pelvic tilt and rotation angle. Results: This study demonstrated that no significant change in pelvic angle during hip movement in the FKALL (p > 0.05). However, the MF and GM muscle activities in FKALL with hip flexion and hip abduction is greater than pure FKALL position (p < 0.001). Conclusion: Our finding suggests that change the posture of the hip joint to facilitate GM muscle activation during trunk stabilization exercises such as the FKALL.
Purpose: The purpose of this study was to investigate the differences in body composition, upper and lower limb muscle strength, and functional physical ability in urban-dwelling elderly women with or without obesity. Methods: All study participants were assigned to the normal weight group (n=8, BMI<25) and the obesity group (n=7, BMI>25) based on their obesity rate. Anthropometric measurement was conducted and body composition was measured. For the upper and lower limb strength, grip strength and maximal isometric knee extension and flexion were evaluated by a dynamometer. The senior fitness test was performed to measure functional ability. Data analysis was conducted by the independent t-test and the alpha level was set at 0.05. Results: The waist, hips, and thighs of obese elderly women were thicker than those of normal-weight elderly women. This physical difference resulted from body fat mass, not muscle mass. Despite a similar level of limb muscle mass between the two groups, the upper limb grip strength was higher (24.00% for left, 19.95% for right) in the normal-weight women than the obese women (p<0.05), but otherwise there was no difference in maximal knee flexion or extension isometric strength. Functional physical ability showed no difference in a 30-second chair sit and stand test and a six-minute walk test, but a 30-second arm-curl (11.00% for left, 14.81% for right), back stretch (8.54cm for left, 8.99cm for right), chair sit and reach (9.22cm for left, 6.24cm for right), and 2.44 meter round trip walk (0.62 sec, 9.39%) were faster in performance for normal-weight elderly women than obese elderly women (p<0.05). Conclusion: Taken together, despite similar levels of upper and lower extremity muscle mass, normal-weight elderly women showed higher performance in upper limb strength, flexibility, and agility than obese elderly women, but there was no difference in lower extremity functional muscle strength and cardiopulmonary endurance.
Moon, Sang Won;Kim, Youngbok;Kim, Young-Chang;Kim, Ji-Wan;Yoon, Taiyeon;Kim, Seung-Chul
Clinics in Shoulder and Elbow
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제21권1호
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pp.42-47
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2018
A 25-year-old woman presented to the emergency room with a painful and swollen right forearm. She had just sustained an injury from an accident during which her arm was tightly wound by a rope as she was lowering a net from a fishing boat. Before being released, her arm was rigidly trapped in the rope for approximately ten minutes. Radiographs revealed anterior dislocation of the radial head that was accompanied by plastic deformation of the proximal ulna, manifested as a reversal of the proximal dorsal angulation of the ulna (PUDA); suggested a Monteggia equivalent fracture. With the patient under general anesthesia, we reduced the radial head by posterior compression at $90^{\circ}$ of elbow flexion and at neutral rotation of the forearm. However, the reduction was easily lost and the elbow re-dislocated with even slight supination or extension of the arm. After the osteotomy of the ulnar deformity to restore the PUDA to normal, the reduction remained stable even with manipulation of the arm. We found that the patient could exercise a full range of motion without pain at the 3-month follow-up, and neither residual instability nor degenerative changes were observed at the final 3-year follow-up.
본 논문에서는 팔을 반듯이 위로 올렸을 때 통증이 발생하는 어깨 질환에 대한 도수치료법(Manual Therapy)을 제시한다. 실험에서는 도수진단(Manual Diagnosis)을 위하여 팔을 반듯이 위로 올릴 때 팔의 각도를 입력하고, 이상이 발생할 시 진단 및 치료법까지 시스템에서 제시한다.
The primary purpose of a TKA is to restore normal knee function Therefore, ideally, a TKA should: (a) maintain the natural leverage of the knee joint muscles to ensure generating adequate knee muscle moments to accomplish daily tasks such as rising from climbing stairs; (b) provide adequate knee joint stability. A 16-channel MyoResearch XP EMG system was used to collect the differential input surface electromyography signals VM, VL, RF, BF, ST during climbing/descending stair tests. A Peak Motion Measurement System was used to collect the kinematic and kinetic data. AKIN-COM Ill isokinetic dynamometer was used for EMG of VM, VL, RF, BF and ST during maximal voluntary contraction. I Quadriceps EMG results for the VM of the passed 1year group limb demonstrated significant less RMS EMG than that of the passed 3year group limb $60^{\circ}-15^{\circ}$ of knee flexion(p<0.05). The VL of the passed 1year group limb also demonstrated significants less RMS EMG than that of the passed 3year group limb from $60^{\circ}-45^{\circ}$ of knee flexion(p<0.05). Similar to the VM and VL, the RF of the passed 1year group limb showed less RMS EMG than that of the passed 3year group limb from $60^{\circ}-30^{\circ}$ do knee flexion(p<0.05). Hamstring EMG results for the BF of the passed 1year group limb demonstrated less RMS EMG than that of the passed 3year group limb from $75^{\circ}-15^{\circ}$ of knee flexion(p<0.05). The passed 1year group limb tended to have less ADD displacement(p<0.071) than that of the passed 3year group limb. There was no significant difference of the ABD displacement between the passed 1year group and the passed 3year group limbs(p<0.73). The passed 3year group used compensatory adaptation movement strategies to compensate for the strength deficit of passed 3year group limbs. The passed 3year group limb also increased the quadriceps muscle activation level to produce more knee extension moment to compensate for the short quadriceps moment arm. The passe 3year group limb might have an unstable knee joint in the medio-Iateral direction during the climbing/descending by showing a tendency of more ADD displacement and greater hamming co-activation EMG than the passed 1year group limbs. The TKA design was not able to help the knee joint to produce adequate knee extension moment with less quadriceps muscle effort. I think that old man needs continuous exercise for muscle strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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