动作捕捉生物力学科学的趋势

我的旅程是一个个人的动作捕捉技术。令人讨厌的前交叉韧带(ACL)吸附作为一个青少年,和随后的膝盖手术和康复计划,向我介绍了动作捕捉在年轻的时候,和点燃运动生物力学和步态分析感兴趣成为我的事业。

我最近博士使用了一种动作捕捉系统探讨年龄对步态的影响和功能性运动特性,年长的成年人口。通过我的工作在利物浦约翰摩尔斯大学和埃塞克斯大学的,我检查了技术和研究如何一起打开新的可能性和演示动作捕捉的影响对病人的康复。

这个背景动作捕捉上给我提供了一个独特的视角——作为一个学术,技术专家和病人。在本文中,我将利用这一经验,讨论当前的例子如何动作捕捉技术可以应用在生命科学行业。

动作捕捉今天的旅程

首次使用动作捕捉的步态分析在生命科学市场晚了 1970年代 。四十个左右的年,和生物力学研究仍是技术最常见的应用。

今天,运动捕捉技术在尖端临床运动研究的前沿。从帮助受伤的士兵的康复提高世界级的运动员 - - - - - - 至关重要的工作主要研究中心,世界各地的大学、医院和私人医疗实践。

光学运动捕捉系统被用于各种各样的应用程序。例如,步态分析帮助医护人员更深入的了解到下肢的运动。在运动控制和神经科学运动捕捉技术是使大进展治疗一系列复杂neuro-musculoskeletal受伤的患者,如脑瘫、脊髓脊膜突出。

在运动性能、运动跟踪技术是积极利用跨广泛的体育教练和运动员 - - - - - - 从足球,游泳,网球,高尔夫,从体育到篮球,几乎一切。的测量和评估球员和运动员支持教练在改善技术,纠正行动来防止受伤和提高性能。今天的技术也起着很大的作用在加速恢复的运动员受伤后,确保安全地完成恢复和最小化re-injury的机会。
动作捕捉系统已经适应和发展,他们变得更加容易。对于那些工作在广泛的生物力学领域,运动捕捉是一个真正的主持人 - - - - - - 一个工具,让用户有更多的数据驱动的方法来解释他们如何移动。技术迅速普及给医疗决策者获得比以前更多的数据,因此,它是帮助提高不仅病人护理的质量,而且成千上万的患者的生活质量和世界各地的运动员。

对受试者的生活的影响

斯坦福大学国防医学康复中心大厅

斯坦福大学大厅在英国可以说是世界上最先进的康复设施。利用动作捕捉技术,在虚拟现实中,先进的软件和更多,实验室提供军事国防部(MOD)研究人员的一些最复杂和精确的工具来评估,治疗和研究关键条件和伤害影响服役的军人。

设备的核心是生物力学性能实验室(BPL),用于研究人体运动和能够记录标记到毫米的运动。然而,斯坦福大厅也是第一个功能高端设施在西欧,身临其境的多感官系统的临床和研究应用。卡伦(计算机辅助康复环境)是一个系统,使用虚拟现实、交互式输入(包括检测dual-belt跑步机,6自由度的运动基地,360度的投影,环绕立体声和18动作捕捉相机),允许病人将超越与小说的传统康复和实验技术和场景。

设施允许研究人员研究重要领域在军事康复同时提供临床病人的多学科团队的支持。目的不仅仅是帮助病人期间,但培训他们了解他们的伤害是体现在他们的运动来识别自己和继续康复。

随着个别病人康复的目标,实验室作为运动分析和军事康复研究的关键设备。国防部的支持下,员工有一个完美的设施当前和新治疗方法的研究,将有助于告知未来的发现策略来康复。

国家体育及运动医学中心的拉夫堡大学(NCSEM)

运动捕捉是一个可重复的过程,与一些小的调整,可以应用于许多不同的活动——体育运动尤其如此。

拉夫堡大学,世界上最好的地方之一来研究运动,有一个长期的伙伴关系与英格兰和威尔士板球委员会(ECB),和这两个组织目前在体育合作做出突破性的改变。

学校使用动作捕捉系统提供教育、研究和临床服务的运动,利用获得的知识理解、预测和运动性能的边界。这允许欧洲央行融合科学和运动性能通知其训练方法。

欧洲央行拥有独特、个性化的培训制度,推动每个信封的表现。动作捕捉系统通路对投球手的一部分,帮助识别和人才成长。系统有助于区分如何以及为什么投球手的技术通过提供高质量的数据和分析,帮助他们变得更快,更熟练,更容易受到伤害。

在串联,学校进行博士研究项目的数量。因为动作捕捉系统的建模可以帮助预测因素驱动速度或伤害,这些可以被广泛的研究验证。反过来,这是喂养成一个重要的工作,正在进行改善板作为一个整体的未来:一个更新欧洲央行的投球手的指导方针来帮助减少受伤的风险。

这项工作也汇聚到其他运动。进行了大量的研究在学校周围高尔夫、网球和羽毛球技术——这不是一个详尽的清单的体育展示巨大的潜力,进一步理解和提高性能,并降低受伤的风险,造福更多的观众。

更好的理解人类的运动

给出的示例仅仅是冰山一角的动作捕捉技术是生命科学产业交付使用的改变生活的研究,就是从根本上改善病人的生活从身体上,精神上和情感上。

技术总是发展,支持学术研究是人类运动的不断地提高我们的知识。例如,Vicon目前正在资助研究的发展CGM 2项目。传统的步态模型(CGM),首先在1980年代开发的,是一个广泛使用的生物力学模型对临床步态分析。尽管它有许多优势;它也有几个知名的弱点。这个项目将开发和验证一个更新版本的CGM保持这些优点和纠正的缺点。项目仍在开发的早期阶段,但代表一个有希望的新动作捕捉的章在生物和生命科学产业发展的作用。

在其他领域,高度发达的惯性捕捉传感器使整合是最准确的,真实的数据从“野生”进实验室进行进一步的研究,使一个新的深度生物力学研究。

先进的动作捕捉系统也导致增加自动化的数据处理管道:标签、事件检测、生物力学建模,数据导出,post-capture分析。这些进步帮助更有效地进行更多的研究——研究人员和患者都受益。

动作捕捉已经深深地扎根在生命科学领域。持续发展的技术和更紧密的合作与研究人员和教练,我们将继续扩展我们对人体运动的理解。