使用惯性测量单位来估计行走和跑步期间的脊柱关节动力学和运动学
Benjamin E Sibson1, Jacob J Banks2,3, Ali Yawar4
1Department of Human Evolutionary Biology, Harvard University, Cambridge, MA, USA. bsibson@g.harvard.edu.
Scientific reports
|January 3, 2024
概括
惯性测量单元 (IMU) 与肌肉骨建模相结合,为在实验室外行走和跑步时估计脊柱运动和负荷提供了有效的方法.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 脊柱运动学 脊柱运动学
- 肌肉骨模型的建模
背景情况:
- 光学运动捕捉 (OMC) 是脊柱运动学的黄金标准.
- 惯性测量单位 (IMU) 为现实世界数据收集提供了潜力.
- 在行走过程中,IMU需要验证来估计脊柱运动和负载.
研究的目的:
- 验证IMU用于估计行走和跑步期间的脊柱运动和负载.
- 将基于IMU的估计与OMC黄金标准进行比较.
- 在现实环境中评估IMU的准确性.
主要方法:
- 使用了OpenSim胸脊柱和肋骨模型.
- 比较 IMU 和 OMC 估计的联合角度,时刻和反应力.
- 收集了五名参与者在六个速度的步行过程中收集的数据.
主要成果:
- IMU和OMC显示出高的交叉相关性 (91%) 和低的正常化根平均平方误差 (81%).
- 联合时刻和反应力在跑步时比走路时更高.
- 与OMC相比,IMU高估了关联时刻 (20.9%) 和低估了反应力 (15.7%).
结论:
- 与肌肉骨建模相结合的IMU技术是估计脊柱运动和负荷的有效方法.
- 这种方法允许对脊柱生物力学进行现实评估.
- 进一步的研究可能会改进基于IMU的脊柱负荷估计.
