Trójwymiarowa charakterystyka kinematyczna zadania odbioru obiektów z wykorzystaniem motion capture

Summary

Protokół ten przedstawia standaryzowane podejście do przechwytywania ruchu całego ciała do oceny zadania podnoszenia przedmiotów, ilustrując, jak różne strategie ruchu i wzorce kompensacyjne można ilościowo scharakteryzować podczas tej wspólnej czynności funkcjonalnej.

Abstract

Zadanie podnoszenia przedmiotów to podstawowa aktywność codziennego życia, która integruje koordynację tułowia, kończyn dolnych i górnych, równowagi oraz kontroli wzrokoworuchowej w jednym, ekologicznie ważnym ruchu. Pomimo swojego znaczenia, ustandaryzowane protokoły ilościowej oceny strategii odbioru obiektów za pomocą pełnego ciała przechwytywania ruchu pozostają ograniczone. Celem tego protokołu jest pokazanie standaryzowanej metody przechwytywania i analizy zadania podnoszenia obiektów z wykorzystaniem trójwymiarowego przechwytywania ruchu w pełnym ciele oraz zilustrowanie, jak różne strategie ruchu można identyfikować i klasyfikować. Protokół szczegółowo opisuje przygotowanie uczestników, kompleksowe umieszczanie markerów, realizację zadań oraz reprezentatywne analizy kinematyczne. Trzydziestu uczestników wykonało zadanie zbierania obiektów, podczas którego zebrano czternaście zmiennych kinematycznych. Strategie ruchu zostały sklasyfikowane na wzorce dominujące przysiady, zdominujące zawiasy oraz hybrydowe, reprezentując odrębne i średniozaawansowane podejścia wzdłuż kontinuum strategii ruchowych. Reprezentatywne wyniki wykazują wyraźne różnice w kinematyce stawów między grupami strategii, szczególnie w okolicach kolana i kostki, z dodatkowym wkładem ruchu tułowia. Różnice między stanami ręki dominującej i niedominującej dodatkowo ilustrują wrażliwość tego zadania na kompensacyjne adaptacje ruchu. Protokół ten zapewnia praktyczne i powtarzalne ramy do oceny strategii podnoszenia przedmiotów oraz koordynacji całego ciała podczas funkcjonalnego ruchu.

Introduction

Ocena ruchu człowieka jest kluczowa dla klinicznych i badawczych ocen zdrowia mięśniowo-szkieletowego i funkcjonalnego¹. Tradycyjnie ocena ruchu opierała się głównie na obserwacji wzrokowej, która choć ma wartość kliniczną, jest z natury subiektywna, wpływana przez doświadczenie oceniającego i ograniczona w zdolności do konsekwentnego uchwycenia subtelnych wzorców koordynacji. Technologie przechwytywania ruchu, w tym systemy oparte na markerach i bezmarkerowych, umożliwiają szczegółowe i ilościowe badanie ruchu całego ciała z rosnącą dostępnością 2,3,4,5.

Protocol

Badanie (IRB-2018-04-014) zostało zatwierdzone przez instytucjonalną komisję rewizyjną Nanyang Technological University w Singapurze i przeprowadzono zgodnie ze standardami etycznymi określonymi w Deklaracji Helsińskiej z 1964 roku lub porównywalnymi standardami etycznymi. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed udziałem.

1. Przygotowanie uczestników

UWAGA: Zadanie polega na podniesieniu standaryzowanego przedmiotu z podłogi w komfortowym tempie, powrocie do pozycji stojącej i oddaniu przedmiotu, zgodnie z Sekcją 7.

1. Poproś uczestnika o założenie singleta i lekkich spo....

Results

Trzydziestu uczestników wykonało zadanie podbicia obiektów, podczas którego zebrano 14 zmiennych kinematycznych. Uczestnicy zostali następnie podzieleni na trzy grupy strategii, reprezentujące odrębne i średnie podejścia wzdłuż kontinuum strategii ruchowych, interpretowanych jako strategie zdominowane przez przysiady (Grupa 1), zdominowane przez zawiasy (Grupa 2) oraz strategie hybrydowe (Grupa 3). Nie zaobserwowano statystycznie istotnych różnic między grupami pod względem wieku, rozkładu płci, wzrostu ani wagi .......

Discussion

Protokół ten demonstruje ustandaryzowane podejście do przechwytywania i analizowania zadania odbioru obiektu za pomocą trójwymiarowego przechwytywania ruchu całego ciała oraz ilustruje, jak różne strategie ruchu można ilościowo scharakteryzować. Uczestnicy zostali celowo wybrani i pogrupowani, aby odzwierciedlać wyraźne i średnie wzorce strategii ruchowych obserwowane w próbie. Wizualna inspekcja kinematyki stawów wykazała, że główną cechą różnicową jest wielkość zgięcia kolana, z obserwowaniem nakładania się w przypadka.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Pudełko do zadania Odbiór	Nie ma	Nie ma	70mm x 70mm x 70mm (długość x szerokość x wysokos) drukowana w 3D przy użyciu filamentu z kwasu polimlekowego (PLA) (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., Chiny).
Markery klastrów	Qualisys, AB	· 160146 Górna część ciała< br/> i środkowa kropka; 160145 Dolna część ciała i środkowa kropka; 160149 SuperWrap dla klastrów	Klastry obejmowały dwa skupiska górnej części ciała (górne ramiona) oraz cztery skupiska dolnej części ciała (dwa na udach i dwa na nogach).
Znaczniki klastrów (niestandardowe)	Nie ma	Nie ma	Specjalnie zaprojektowane markery klastrowe do śledzenia nadgarstka (RFA, LFA) i dłoni (RHMC, LHMC) były drukowane w 3D przy użyciu filamentu z kwasu polimlekowego (PLA) (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., Chiny).
Stacja komputerowa	Ogólne	NA	Procesor Intel Core i9, 32 GB RAM, 10 TB dysk twardy, NVIDIA RTX2080
Dwustronna taśma klejąca	Qualisys, AB	160188 Taśma samoprzylepna dwustronna	Do przyczepiania bazy markera do skóry
Płyta siłowa	Kistler	Type 9260AA6	Dwie płyty (600 & x; 500 x 50 mm) osadzone pod podłogą, po jednej dla każdej stopy.
Hipoalergiczna taśma klejąca do skóry	3M	Micropore
Podstawa markera	Optitrack	Podstawa markera M4
System rejestracji ruchu	Qualisys, AB	Miqus Video Aqus A12	x2, Full HD / 2 MP, rozdzielczość 1920 i razy; 1080 x12, 12 MP 300fps, rozdzielczość 4096 i razy; 3072, FOV 54 i razy; 42 stopnie i stopnie; (zmotoryzowany)
Magnesy neodymowe	Ogólne	Nie ma	Średnica 15 mm, grubość 1 mm
Kierownik toru Qualisys (QTM)	Qualisys, AB	Wersja 2019	Oprogramowanie służy do rejestrowania ruchów podczas eksperymentu oraz do przeprowadzania postprodukcji danych.
Markery retrorefleksyjne	Optitrack	Markery M4 kalibru 12,7 mm (1/2)
Visual3D	HAS-Motion	Wersja 2021	Oprogramowanie to służy do modelowania biomechanicznego i generowania odpowiednich kątów stawów