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。