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生物力學(xué)中的運(yùn)動捕捉使用運(yùn)動捕捉系統(tǒng)來探索年齡對老年人群步態(tài)和功能性運(yùn)動特征的影響,開辟新的可能性,并說明了運(yùn)動捕捉對患者康復(fù)的影響。利用這種經(jīng)驗來討論有關(guān)如何將運(yùn)動捕捉技術(shù)應(yīng)用于整個生命科學(xué)行業(yè)的示例。
運(yùn)動捕捉在1970年代后期在生命科學(xué)市場上用于步態(tài)分析的。四十多年后,生物力學(xué)研究仍然是該技術(shù)比較普遍的應(yīng)用。
如今,運(yùn)動捕捉技術(shù)已成為尖端臨床運(yùn)動研究的前沿。從幫助傷兵康復(fù)改善世界級運(yùn)動員的形式- 它對研究中心,大學(xué),醫(yī)院和世界各地的私人醫(yī)療實踐的工作是至關(guān)重要的。
光學(xué)運(yùn)動捕捉系統(tǒng)可用于多種應(yīng)用。例如,步態(tài)分析可幫助醫(yī)生對下肢的運(yùn)動有更深入的了解。在運(yùn)動控制和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域,運(yùn)動捕捉技術(shù)在治療一系列復(fù)雜的神經(jīng)肌肉骨骼損傷(例如腦癱和脊髓膜膨出)的患者方面取得了重大進(jìn)展。
在運(yùn)動表演中,運(yùn)動跟蹤技術(shù)已被教練和運(yùn)動員廣泛應(yīng)用于各種運(yùn)動中,從足球到游泳,從網(wǎng)球到高爾夫,從田徑運(yùn)動到籃球,以及介于兩者之間的幾乎所有事物。運(yùn)動員和運(yùn)動員的測量和評估支持教練改進(jìn)技術(shù),糾正動作以防止受傷并提高表現(xiàn)。如今,這項技術(shù)在加速運(yùn)動員受傷后的重返比賽,確保安全恢復(fù)并大程度減少再次受傷的機(jī)會方面也發(fā)揮著重要作用。
隨著運(yùn)動捕捉系統(tǒng)的適應(yīng)和發(fā)展,它們變得越來越容易使用。對于在廣泛的生物力學(xué)領(lǐng)域工作的人來說,運(yùn)動捕捉是真正的促進(jìn)者–該工具可為用戶提供更多以數(shù)據(jù)為依據(jù)的方法,以解釋其主題如何移動。該技術(shù)的日益普及使醫(yī)療決策者可以獲得比以前更多的數(shù)據(jù),因此,它不僅有助于改善患者護(hù)理質(zhì)量,而且還有助于改善成千上萬患者和運(yùn)動員的生活質(zhì)量。
英國的斯坦福音樂廳可以說是非常先進(jìn)的康復(fù)設(shè)施之一。這些實驗室利用運(yùn)動捕捉技術(shù),虛擬現(xiàn)實,尖端的軟件等,為國防部(MOD)研究人員提供了一些先進(jìn)精確的工具,可用于評估,治療和研究影響在役軍事人員的關(guān)鍵情況和傷害。
該設(shè)施的核心是生物力學(xué)性能實驗室(BPL),用于研究人類的運(yùn)動,并能夠記錄下至毫米的標(biāo)記運(yùn)動。但是,斯坦福音樂廳也是西歐第一個為臨床和研究應(yīng)用配備高端沉浸式多傳感器系統(tǒng)的設(shè)施。CAREN(計算機(jī)輔助康復(fù)環(huán)境)是一種結(jié)合了虛擬現(xiàn)實,交互式輸入(包括儀表式雙皮帶跑步機(jī),6自由度可移動運(yùn)動底座,360度投影,環(huán)繞聲和18種運(yùn)動)的系統(tǒng)攝像頭),使患者能夠超越傳統(tǒng)的康復(fù)方法,并嘗試新技術(shù)和新場景。
該設(shè)施使研究人員可以研究軍事康復(fù)的重要領(lǐng)域,同時為患者的多學(xué)科團(tuán)隊提供臨床支持。目標(biāo)不僅是在住院期間幫助患者,還需要訓(xùn)練他們了解運(yùn)動中受傷的情況,以便識別并繼續(xù)康復(fù)。
除了實現(xiàn)患者個人康復(fù)的目標(biāo)外,實驗室還充當(dāng)運(yùn)動分析和軍事康復(fù)研究的關(guān)鍵設(shè)施。在MOD的支持下,工作人員擁有研究當(dāng)前和新治療方法的完美設(shè)施,其發(fā)現(xiàn)將有助于為將來的康復(fù)策略提供信息。
運(yùn)動捕捉是一個非常可重復(fù)的過程,只需稍作調(diào)整,便可以應(yīng)用于許多不同的活動-對于運(yùn)動尤其如此。拉夫堡大學(xué)是世界上學(xué)習(xí)運(yùn)動最好的場所之一,與英格蘭和威爾士板球委員會(ECB)建立了長期合作關(guān)系,并且這兩個組織目前正在共同努力,在這項運(yùn)動中做出突破性的改變。
學(xué)校使用其運(yùn)動捕捉系統(tǒng),利用所獲得的知識來理解,預(yù)測和突破運(yùn)動成績的界限,從而提供運(yùn)動方面的教育,研究和臨床服務(wù)。這使歐洲央行可以將科學(xué)和體育表現(xiàn)相結(jié)合,以指導(dǎo)其教練方法。
歐洲央行采用獨(dú)特的個性化培訓(xùn)制度,推動每個人的業(yè)績表現(xiàn)。運(yùn)動捕捉系統(tǒng)是保齡球運(yùn)動員使用的路徑的一部分,有助于發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)人才。該系統(tǒng)通過提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和分析來幫助區(qū)分保齡球手的技術(shù)方法和原因,以幫助他們變得更快,更熟練并且更不容易受傷。
為此,學(xué)院正在開展許多博士研究項目。由于運(yùn)動捕捉系統(tǒng)的建?梢詭椭A(yù)測驅(qū)動步速或傷害的因素,因此可以通過廣泛的研究來驗證這些因素。反過來,這正成為一項重要工作,正在改善整個板球的未來:更新歐洲央行的投球手指南,以最大程度地減少受傷風(fēng)險。
這項工作還有助于其他運(yùn)動。該學(xué)院圍繞高爾夫,網(wǎng)球和羽毛球技術(shù)進(jìn)行了大量研究,它顯示出巨大的潛力,可以進(jìn)一步了解和提高運(yùn)動表現(xiàn),并減輕傷害風(fēng)險,從而使更多的受眾受益。
在生命科學(xué)行業(yè)如何使用運(yùn)動捕捉技術(shù)進(jìn)行改變生命的研究方面,給出的示例只是冰山一角,這從根本上改善了患者的身心,心理和情感生活。
技術(shù)一直在發(fā)展,而相關(guān)的學(xué)術(shù)研究也在不斷增強(qiáng)我們對人類運(yùn)動的認(rèn)識。例如,Optitrack的運(yùn)動捕捉設(shè)備早在之前就已被廣泛用于臨床步態(tài)分析的生物力學(xué)模型。盡管有很多優(yōu)點(diǎn);它還有幾個眾所周知的弱點(diǎn)。相關(guān)項目仍處于開發(fā)的早期階段,但代表了運(yùn)動捕捉在生物力學(xué)和生命科學(xué)行業(yè)中不斷發(fā)展的作用中嶄新的篇章。
在其他領(lǐng)域,高度先進(jìn)的慣性捕獲傳感器使得將來自“戶外”的準(zhǔn)確,真實的數(shù)據(jù)集成到實驗室中進(jìn)行進(jìn)一步研究成為可能,從而為生物力學(xué)研究帶來了新的深度。運(yùn)動捕捉系統(tǒng)的進(jìn)步還導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理流程的自動化程度不斷提高:從標(biāo)記到事件檢測,生物力學(xué)建模,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和捕獲后分析。這些進(jìn)展有助于更多的研究更有效地進(jìn)行,從而使研究人員和患者受益。 運(yùn)動捕捉已經(jīng)深入生命科學(xué)領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及與研究人員和教練的緊密合作,我們將繼續(xù)加深對人體運(yùn)動的理解。 |