人类运动分析的惯性传感:通过解剖学和功能结合方法实现传感器对身体的校准

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 人类运动分析 人类运动分析
• 可穿戴式传感器技术

背景情况:

• 惯性测量单位 (IMU) 越来越多地用于人类关节动力学估计.
• 准确的估计需要将传感器框架与解剖学框架对齐,这是一个没有通用解决方案的挑战.
• 传感器位置的变化可能会影响动力学数据的可靠性.

研究的目的:

• 为下肢关节动力学开发一个强大的解剖学校准程序.
• 为了确保准确度,尽管传感器错位和多样化的位置.
• 为了利用有限的静态和功能运动集进行校准.

主要方法:

• 对下肢关节定义了一种新的解剖学校准程序.
• 六个健康的受试者执行了直行和转身的任务.
• 结果与光电子系统进行了验证,并测试了三个传感器位置.

主要成果:

• 该程序在所有测试的配置中,在步行过程中实现了≤2.5度的平均根平均平方误差 (RMSE),在转动过程中达到≤2度.
• 这一表现超过了之前的方法.
• 平均偏移值大约为部和脚6度,对于膝盖则可以忽略不计.

结论:

• 开发的校准程序可以简单准确地测量临床上有意义的关节动力学.
• 这种方法对传感器错位具有稳定性,并且不需要严格放置传感器.
• 这有助于更广泛的临床采用基于IMU的运动分析.