使用智能手机进行视频运动分析（ViMAS）：一项初步研究

本研究的总体目标是检验智能手机应用程序记录的运动学参数的同时效度，并将其与三维运动捕捉系统记录的参数进行比较，以建立有效的临床方案。该临床方案的开发旨在利用智能手机捕捉人体运动，并通过简单且用户友好的设置提供有效的运动学测量。该技术的主要优势在于，智能手机可在诊所或患者家中设置，用于人体运动的视频分析。

该方法的可视化演示至关重要，因为临床医生需要遵循逐步的临床操作规程，以获得有效的下肢运动学测量结果。本操作流程将由本研究的共同作者——研究生进行演示。首先使用卷尺和胶带测量并标记出一条六米长的步行通道。

然后在六米长的步行道四个角落放置四台三维运动捕捉相机，以记录该区域内的行走过程。将每台相机分别朝向步行道对角线的另一端，使其相互对准。接下来，引导受试者进入测试区域，并使用卷尺测量其体重以及双侧大腿大转子至内踝的腿长。

然后测量身高：让受试者赤脚站立在固定于墙面的卷尺旁，将直尺水平置于受试者头顶，读取墙面卷尺上的刻度。使用适配夹具将智能手机固定在三脚架上。

将三脚架垂直放置于步道中心，距离第一组试验起点 2.0 米处。注意第二组试验时，三脚架应放置于距离 4.0 米处。然后根据患者的下肢长度，计算每种配置下地面到相机镜头的高度（单位：米）。

近端摄像位置（两米）仅用于记录和分析下肢运动，而远端位置则覆盖下肢和躯干。接下来，将三组智能标记簇使用维可牢尼龙搭扣绑带放置于双侧髂前上棘（ASIS）、大腿外侧上三分之一处、小腿外侧上三分之一处以及双足背侧。在左右髂后上棘之间的中线位置放置一个单独的智能标记。

在双侧股骨内、外侧髁，内、外踝以及第一和第二足趾间的蹼状间隙处贴上标记贴纸，用于三维运动捕捉系统的校准。最后，使用带有智能标记的仪器化探针校准设备，以记录各标记贴纸的三维空间位置。开始时，由一名研究人员操作智能手机，另一名研究人员操作控制三维运动捕捉系统的计算机。

请受试者完成一次练习试验。然后，打开智能手机应用程序，按下屏幕底部中央的红色录制按钮以开始录制。使用标有编号的纸张在智能手机录制画面中显示试验序号。

然后，指导受试者以正常速度行走，并注视对面墙上的标记，以帮助其沿直线行走。通过喊出“三、二、一、开始”对受试者进行倒数提示。随后，让受试者经过位于步行道起始端两侧的前两台三维运动捕捉相机，并继续朝步行道末端两侧的另外两台相机行走。

当受试者走完六米距离后，通过说出“三、二、一、停”来倒数至试验结束。然后再次按下红色记录按钮，停止记录行走试验。每次试验结束后，检查所有标记点的位置。

接下来，将装有智能手机的三脚架移至四米外的第二个位置，以捕捉上半身和下半身的运动。请受试者站在步行道的中点，然后以与之前相同的方式开始行走。最后，保存并核对三维运动捕捉记录和智能手机录制的视频。

然后移除智能标记。首先，手动记录步态周期中足跟触地和足尖离地阶段屏幕上显示的膝关节角度。接着，完成对智能手机记录数据的分析，以确定足跟触地和足尖离地事件。

使用触控笔可提高膝关节角度测量时解剖标志点定位的准确性。接下来，通过点击屏幕左下角的视频方框，查看刚刚录制的视频画面。使用屏幕底部的滚动条，选择受试者足跟触地或足尖离地时最接近屏幕中心的帧画面。

然后，为了插入角度，请点击屏幕右上角的白色轮廓铅笔图标。在下拉菜单中选择角度选项。选择一种偏好的颜色和角度标记。

在屏幕任意位置滑动或轻触触控笔以放置角度。最后，将角度的顶点对准膝关节，使向量沿股骨向上延伸，并向下指向外踝。如有需要，可将两个手指并拢放在屏幕中央，然后缓慢向两侧分开，以放大图像。

根据结果，3D 运动捕捉系统与智能手机应用程序在角度测量上存在显著差异。4.0 米和 2.0 米距离的散点图显示数据围绕中心的平均差异线更加分散，这表明摄像机位置并未对测量误差产生影响。

在实施智能手机视频运动分析的临床方案时，需注意摄像头必须放置在设定的距离处，且摄像头的高度应根据个体的腿长来确定。