循环的实验模拟,六度的自由度,步态和坐立负荷波形使用六轴联合运动模拟器
Martine McGregor1, Claire Thompson1, Stewart McLachlin1
1Dept of Mechanical & Mechatronics Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1.
Journal of biomechanics
|November 14, 2025
概括
这项研究开发了一种新的体外法,用于模拟行走和坐立活动期间的六度自由度 (6DOF) 脊柱负荷. 先进的模拟准确地复制了现实世界的生物力学条件,而不会导致脊柱运动段的显著变化.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 脊柱工程 脊柱工程
- 整形外科的研究研究.
背景情况:
- 在体外脊柱负荷模拟对于理解脊柱生物力学至关重要.
- 目前的方法经常使用有限的自由度 (DOF),无法复制复杂的6DOF脊柱运动.
- 这种差距限制了在日常活动中精确评估脊柱行为.
研究的目的:
- 开发和验证一个全面的体外试验方法,用于应用周期性六度自由度 (6DOF) 负载配置文件.
- 在腰椎运动段上模拟生理上相关的步行和坐站 (S2S) 活动.
- 评估开发的6DOF模拟技术的准确性和可行性.
主要方法:
- 测试了8个尸体的腰椎脊柱段.
- 进行了初始的1DOF纯矩测试 (曲-延伸,横向曲,轴旋转).
- 随后的6DOF步态和S2S模拟在准静态和动态加载率下进行,包括使用代学习控制 (ILC) 的10,000步步态模拟.
主要成果:
- 经过1万步行后,脊柱运动范围没有显著变化.
- 根平均平方误差通常低于负载细胞分辨率,除了短期动态步态/S2S测试外.
- 代学习控制 (ILC) 在纵向步态测试中实现了4-10%的负载准确度趋同.
结论:
- 开发的6DOF模拟方法可用于复制现实世界腰椎负荷条件.
- 这种方法可以更准确地评估在生理学衍生的负载下腰椎脊柱生物力学.
- 这种技术有望促进体外脊柱研究和了解脊柱健康.
