惯性校准方法的灵敏度分析:腿部位置对3D膝盖动力学的影响
Camille di Falco1, Rachid Aissaoui1, Nicola Hagemeister1
1Laboratoire d'Innovation Ouverte en technologies de la santé (LIO-ÉTS), Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l'université de Montréal (CRCHUM), 900 St-Denis, Montréal, QC H2X 0A9, Canada; École de Technologie Supérieure, Département de génie des systèmes, 1100 rue Notre-Dame Ouest, Montréal, QC H21 2W5, Canada.
Gait & posture
|November 6, 2024
概括
使用磁性惯性测量单元 (MIMU) 进行3D膝盖运动分析时的校准不准确性会影响前面和横面平面,而不是斜面平面运动. 这会影响步态分析的准确性.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 人类运动分析分析
- 可穿戴式传感器技术
背景情况:
- 惯性系统被广泛用于人类运动分析,特别是在步态研究和临床环境中.
- 惯性系统的现有校准方法提供了易于实施和精确的斜腰膝盖动力学.
- 这些系统在横向和正面平面的精度降低的原因尚不清楚.
研究的目的:
- 在双姿势校准方法中评估特定姿势的灵敏度,用于步行时3D膝盖动力学.
- 用此校准技术评估使用两个磁性惯性测量单元 (MIMU) 的影响.
- 测试这个假设,即在校准过程中改变 sagittal 平面定义会影响额头和横向膝盖运动的评估.
主要方法:
- 十名健康参与者使用KneeKG系统和两个MIMU进行了校准.
- 第二个校准姿势涉及五个腿部位置,从平面的0°到15°.
- 参与者在带仪器的跑步机上以1.1米/秒的速度进行了行走试验,以计算3D膝盖动力学.
主要成果:
- 摇摆阶段峰值的平均绝对差异 (MAD) 有所不同:膝盖曲的0.20-0.46°,引的1.67-2.90°,外部旋转的0.72-1.46°.
- 在校准过程中,在正面平面的摆动阶段峰值MAD和大腿骨的斜角平面角度之间发现了显著的相关性 (R2=0.81).
- 在校准过程中,从定义的斜面平面的角度移动对膝盖曲/延伸影响最小,但对其他膝盖运动产生重大影响.
结论:
- 在双姿态校准方法中,偏离sagittal平面的偏差在前面和横向膝盖动力学中引入了比sagittal平面运动更大的错误.
- 这种灵敏度突出了3D步态分析中的潜在不准确性,当校准平面没有精确定义时.
- 需要进一步的研究来完善校准技术,以改进使用惯性系统的多平面膝盖运动评估.
