Caratterizzazione cinematica tridimensionale di un compito di raccolta di oggetti utilizzando la motion capture

Summary

Questo protocollo presenta un approccio standardizzato di motion capture a tutto il corpo per valutare il compito di raccolta dell'oggetto, illustrando come strategie di movimento distinte e schemi compensatori possano essere caratterizzati quantitativamente durante questa attività funzionale comune.

Abstract

Il compito di raccolta degli oggetti è un'attività fondamentale della vita quotidiana che integra la coordinazione del tronco, degli arti inferiori e superiori, l'equilibrio e il controllo visuomotorio in un unico movimento ecologicamente valido. Nonostante la sua rilevanza, i protocolli standardizzati per valutare quantitativamente le strategie di raccolta degli oggetti utilizzando la captura di movimento a tutto il corpo rimangono limitati. L'obiettivo di questo protocollo è dimostrare un metodo standardizzato per catturare e analizzare il compito di raccolta dell'oggetto utilizzando la motion capture tridimensionale a corpo intero e illustrare come si possano identificare e classificare diverse strategie di movimento. Il protocollo dettaglia la preparazione dei partecipanti, il posizionamento completo dei marker, l'esecuzione dei compiti e le analisi cinematiche rappresentative. Trenta partecipanti hanno eseguito il compito di raccolta dell'oggetto, durante il quale sono state raccolte quattordici variabili cinematiche. Le strategie di movimento sono state classificate in schemi dominanti dallo squat, dominanti dalla cerniera e ibridi, rappresentando approcci distinti e intermedi lungo un continuum di strategie di movimento. I risultati rappresentativi dimostrano differenze chiare nella cinematica articolare tra i gruppi strategici, in particolare al ginocchio e alla caviglia, con contributi aggiuntivi derivanti dal movimento del torso. Le differenze tra condizioni della mano dominante e non dominante illustrano ulteriormente la sensibilità del compito alle adattamenti compensativi del movimento. Questo protocollo fornisce un quadro pratico e riproducibile per valutare le strategie di raccolta degli oggetti e la coordinazione dell'intero corpo durante il movimento funzionale.

Introduction

La valutazione del movimento umano è centrale nelle valutazioni cliniche e di ricerca della salute muscoloscheletrica^{e funzionale 1}. Tradizionalmente, la valutazione del movimento si è basata in gran parte sull'osservazione visiva, che, pur essendo clinicamente preziosa, è intrinsecamente soggettiva, influenzata dall'esperienza del valutatore e limitata nella sua capacità di catturare costantemente schemi di coordinazione. Le tecnologie di motion capture, inclusi sia sistemi basati su marker che senza marker, permettono un esame dettagliato e quantitativo del movimento di tutto il corpo con accessibilità

Protocol

Lo studio (IRB-2018-04-014) è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale della Nanyang Technological University, Singapore, ed è stato condotto in conformità con gli standard etici stabiliti nella Dichiarazione di Helsinki del 1964 o standard etici comparabili. Tutti i partecipanti hanno fornito un consenso informato scritto prima della partecipazione.

1. Preparazione dei partecipanti

NOTA: Il compito prevede che i partecipanti prendano un oggetto standardizzato dal pavimento a un ritmo confortevole, tornino in piedi e consegnino l'oggetto, come descri....

Results

Trenta partecipanti hanno eseguito il compito di raccolta degli oggetti, durante il quale sono state raccolte 14 variabili cinematiche. I partecipanti sono stati successivamente classificati in tre gruppi strategici che rappresentano approcci distinti e intermedi lungo un continuum di strategie di movimento, interpretate come squat dominante (Gruppo 1), hinge-dominante (Gruppo 2) e strategie ibride (Gruppo 3). Non sono state osservate differenze statisticamente significative tra i gruppi.......

Discussion

Questo protocollo dimostra un approccio standardizzato per la cattura e l'analisi di un compito di raccolta di oggetti utilizzando la motion capture tridimensionale a corpo intero e illustra come diverse strategie di movimento possano essere caratterizzate quantitativamente. I partecipanti sono stati selezionati e raggruppati intenzionalmente per rappresentare modelli di strategia di movimento distinti e intermedi osservati all'interno del campione. L'ispezione visiva della cinematica ar.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Scatola per il compito di raccolta	N/A	N/A	70mm x 70mm x 70mm (Lx Lx Lx H) stampato in 3D usando filamento ad acido polilattico (PLA) (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., Cina).
Marcatori di cluster	Qualisys, AB	& middot; 160146 Parte superiore del corpo e middot; 160145 Parte inferiore del corpo e middot; 160149 SuperWrap per cluster	I gruppi comprendevano due gruppi nella parte superiore del corpo (braccia superiori) e quattro nella parte inferiore del corpo (due sulle cosce e due sulle gambe).
Marcatori di cluster (personalizzati)	N/A	N/A	Marcatori di cluster progettati su misura per il tracciamento del polso (RFA, LFA) e della mano (RHMC, LHMC) sono stati stampati in 3D utilizzando filamento in acido polilattico (PLA) (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., Cina).
Postazione di lavoro per computer	Generico	NA	Processore Intel Core i9, 32 GB di RAM, 10 TB di disco rigido, NVIDIA RTX2080
Nastro adesivo biretro adesivo per pelle	Qualisys, AB	160188 Nastro adesivo a doppia faccia	Per fissare la base del marcatore alla pelle
Placca di forza	Kistler	Tipo 9260AA6	Due piastre (600 e volte 500 x 50 mm) incastonate sotto il pavimento, una per ogni piede.
Nastro adesivo ipoallergenico per la pelle	3M	Microporo
Base del marcatore	Optitrack	Base per marcatore M4
Sistema di motion capture	Qualisys, AB	Miqus Video Aqus A12	x2, Full HD / 2 MP, Risoluzione 1920 e tempi; 1080 x12, 12 MP 300fps, Risoluzione 4096 e volte; 3072, FOV 54 e volte; 42 & deg; (motorizzato)
Magneti al neodimio	Generico	N/A	Diametro 15mm, Spessore 1mm
Responsabile della pista Qualisys (QTM)	Qualisys, AB	Versione 2019	Il software viene utilizzato per registrare i movimenti durante l'esperimento ed eseguire la post-elaborazione dei dati.
Marcatori retroriflettenti	Optitrack	Marcatori M4 da 12,7 mm (1/2)
Visual3D	HAS-Mozione	Versione 2021	Il software viene utilizzato per la modellazione biomeccanica e per produrre gli angoli articolari rilevanti