应用惯性传感单元测量下肢力线的研究

目的 比较双下肢全长X线片上测量的下肢力线数据与使用基于惯性传感单元的便携式下肢力线测量装置在不同运动方式下测量的下肢力线数据,探索使用该装置测量人体下肢力线的适宜姿势,并评价其可行性及测量准确性。方法 选取健康成年志愿者15名,由其佩戴本研究设计的基于惯性传感单元的便携式下肢力线测量装置,采用站立位膝关节伸直状态下行髋关节屈曲运动、外展运动、环转运动以及仰卧位膝关节伸直状态下行髋关节屈曲运动和外展运动等5种特定运动方式,测量下肢髋-膝-踝角度(hip-knee-ankle angle, HKA)、机械轴偏向(mechanical axis deviation, MAD)、机械轴股骨远端外侧角(mechanical lateral distal femur angle, mLDFA)及胫骨近端内侧角(medial proximal tibia angle, MPTA)大小;并对全部15名志愿者均拍摄双下肢全长X线片,由三位医师分别测量其下肢HKA角、MAD值、mLDFA及MPTA大小,将两种方法测出的下肢力线及角度数据结果进行比较分析。结果 志愿者在处于仰卧位下肢矢状面内髋关节屈曲运动...     

基于惯性传感单元的步行膝关节载荷预测

目的：基于惯性传感单元构建步态过程中膝关节力学载荷的计算方法。方法：将4个惯性传感器分别固定在志愿者的躯干、大腿、小腿和足的接近质心位置,光学动作捕捉系统和力台同步采集运动学数据。构建人体运动生物力学模型,结合Ortho Load髋关节力学载荷数据库中的标准数据,计算志愿者膝关节力学载荷。结果：步态中,基于惯性传感单元计算的膝关节力学载荷与膝关节数据库、三维光学动作捕捉系统和力台相比,膝关节力在矢状面具有良好的相关性,平均相关系数分别为0.76和0.97,膝关节力矩在矢状面具有良好的相关性,平均相关系数分别为0.85和0.93。结论：基于惯性传感单元的运动数据采集系统和建模计算方法真实可靠,可为准确捕捉多运动场景下膝关节的力学载荷提供解决方案。