动作捕捉在生物力学研究中的发展趋势

Xsens动作捕捉 2022-10-30 11166

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我的动作捕捉技术事业的起点是个人的。十几岁的时候,经历了讨厌的前交叉韧带(ACL)断裂,随后进行了膝关节手术和康复计划。

这使我在很早的时候就开始接触动作捕捉技术,并激发了对运动生物力学和步态分析的兴趣,这之后进行了博士学习并以此为职业。

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我最近的博士学位是使用运动捕捉系统来探索年龄对老年人群步态和功能性运动特征的影响。

通过我在利物浦约翰·摩尔大学和埃塞克斯大学的工作,我研究了技术和研究如何结合在一起以开辟新的可能性,并验证了动作捕捉对患者康复的影响。

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这样的背景为我提供了关于动作捕捉的独特视角-作为学者,技术人员和患者。在本文中,我将以这种经验为基础,讨论有关如何将动作捕捉技术应用于整个生命科学行业的几个最新实践。


动作捕捉到今天的旅程

动作捕捉最早是在1970年代末期在生命科学领域用于步态分析的。四十多年后,生物力学研究仍然是该技术最普遍的应用。

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赛博“行走的盒子”无线3D步态分析系统

如今,动作捕捉技术已成为尖端临床运动研究的前沿,从帮助受伤士兵的康复到改善世界一流运动员的形态,这对全球领先的研究中心、大学、医院和私人医疗机构来说都至关重要。

光学和惯性的动作捕捉系统广泛用于各种实践应用中。例如,步态分析正在帮助医生对下肢的运动加深了解。在运动控制和神经科学领域,动作捕捉技术在治疗一系列复杂的神经肌肉骨骼损伤(例如脑瘫和脊髓膜膨出)的患者方面取得了重大进展。

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在体育行业,运动跟踪和分析技术已广泛应用于教练和运动员的各种运动中-从足球到游泳,从网球到高尔夫,从田径到篮球,涵盖几乎所有运动项目。

对于运动员的测量和评估可以帮助其提升技术水平,纠正动作以防止受伤并提高运动表现。

如今,这项技术在加速康复,让运动员受伤后的重返比赛,确保安全恢复体能并最大程度减少再次受伤的机会方面也发挥着重要作用。

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随着动作捕捉系统的演进和发展,它们变得越来越容易使用。对于在广泛的生物力学领域中工作的人来说,动作捕捉是真正的促进者-一种工具,可为用户提供更多数据驱动的方法来解释其主体如何运动。该技术的日益普及使医疗决策者可以了解比以前更多的数据,因此,它不仅有助于改善患者护理质量,而且还可以改善全世界成千上万患者和运动员的生活质量。

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CAREN智能康复运动评测和训练系统

更好地了解人体运动

在生命科学行业如何使用动作捕捉技术进行改变生命的研究方面,这里给出的示例只是冰山一角,这从根本上改善了患者的身心、心理和情感生活。

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技术一直在发展,而相关的学术研究也在不断增强我们对人类运动的认识。例如,Vicon目前正在资助CGM 2项目开发的研究。

常规步态模型(CGM)最早于1980年代开发,已被广泛用于临床步态分析的生物力学模型。尽管有很多优点;它也有几个众所周知的弱点。

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该项目将开发并验证CGM的更新版本,该版本保留了该模型的优点并纠正了缺陷部分。目前该项目仍处于开发的早期阶段,但这代表了动作捕捉在生物力学和生命科学行业中不断发展的崭新篇章。

在其他领域,高度先进的惯性运动传感器使来自“户外”的最准确、真实的数据集成到实验室中进行进一步研究成为可能,为生物力学研究带来了新的深度。


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动作捕捉系统的进步也导致数据处理流程的自动化程度不断提高:从标记到事件检测、生物力学建模、数据导出和捕获数据后期分析。这些进展有助于更多的研究更有效地进行,从而使研究人员和患者受益。

动作捕捉已经深入生命科学领域。随着技术的不断发展以及与研究人员和教练的紧密合作,我们将继续加深对人体运动的理解。

内容来自:technologynetworks.com, by Dr. Kim Duffy, Jan 2020




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