基于LiDAR的OpenSim肌肉骨人类模型的缩放是基于标记物的可行替代方法 - 一项初步研究
Grace McConnochie1, Aaron Fox2, Clint Bellenger3
1Centre for Orthopaedic Trauma and Research, Adelaide Medical School, University of Adelaide, Australia.
Journal of biomechanics
|December 20, 2024
概括
激光雷达扫描提供了一种可靠且易于使用的方法,用于在现场环境中缩放生物机械模型. 这种新技术显示出卓越的可靠性和准确性,与OpenSim模型的传统标记器基调可比.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 运动分析 运动分析
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 生物力学分析正在扩展到现场环境中,需要实用的缩放方法超出实验室光学标记技术.
- 传统的基于标记器的缩放可能是耗时的,并且对现实世界的应用程序来说更难获得.
- 激光雷达扫描为高效可靠的生物机械模型缩放提供了一个有希望的替代方案.
研究的目的:
- 评估一个新的基于LiDAR的缩放方法,用于OpenSim模型.
- 为了比较LiDAR缩放的可靠性和准确性与传统的基于标记器的缩放.
- 评估LiDAR扫描用于现场生物机械分析的实用性.
主要方法:
- 从使用iPad的LiDAR扫描中推断出解剖学骨.
- 通过统计形状模型确定了关键的骨地标,以产生缩放因子.
- 使用布兰德-阿尔特曼分析,与健康成年人的基于标记的缩放相比,使用LiDAR衍生的缩放因子.
主要成果:
- 骨盆,大腿骨和骨的基于LiDAR的缩放因子在重复扫描中显示出出色的可靠性 (ICC = 0.961).
- 布兰德-阿尔特曼分析显示LiDAR和基于标记的缩放因子之间的差异很小 (-0.5%±5.3).
- 与标记尺度模型相比,从LiDAR缩放模型中获得的关节动力学显示出较低的平方根平均偏差 (RMSD = 3.7° ± 0.1°).
结论:
- 基于LiDAR的缩放为OpenSim模型提供了准确可靠的方法,适合现场应用.
- 这种技术解决了对实验室基调缩放方法的实际替代方案的需求.
- 用更大,更多样化的群体进行进一步的研究将提高基于LiDAR的生物力学缩放的普遍性.
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