Die Knieausrichtungsvorrichtung (KAD) ist ein Präzisionswerkzeug, das verwendet wird, um die Beuge-Streck-Achse des Kniegelenks bei der Ganganalyse genau zu definieren. Ihre Hauptfunktion während der statischen Kalibrierungsphase besteht darin, ein personalisiertes 3D-Skelett-Koordinatensystem für den Probanden zu erstellen und Fehler zu korrigieren, die aus individuellen anatomischen Eigenheiten oder leichten Fehlplatzierungen von Tracking-Markern entstehen.
Die KAD gewährleistet die Datenintegrität, indem sie generische Markierungsdaten in ein Probanden-spezifisches Modell umwandelt, was sie zu einem wesentlichen Standard für den Vergleich kinematische Ergebnisse über verschiedene Testmuster hinweg macht.
Die Rolle der KAD bei der Kalibrierung
Definition der Rotationsachse
Die KAD verwendet eine eindeutige geometrische Struktur, um genau zu identifizieren, wie das Knie als Scharnier fungiert. Durch die Isolierung der Beuge-Streck-Achse liefert sie dem Motion-Capture-System ein echtes Rotationszentrum.
Erstellung eines personalisierten Systems
Jeder Proband hat eine einzigartige Skelettgeometrie. Die KAD übersetzt Rohdaten in ein personalisiertes 3D-Skelett-Koordinatensystem, das spezifisch für diese Person ist.
Gewährleistung der Datenintegrität
Diese Personalisierung ist entscheidend für hochpräzise Daten. Sie verhindert, dass sich das System auf generische anatomische Annahmen stützt, die die Analyse verzerren könnten.
Lösung von Messherausforderungen
Korrektur von Marker-Fehlplatzierungen
Selbst erfahrene Techniker können geringfügige Fehler bei der Platzierung von Markern auf der Haut einführen. Die KAD hilft bei der Korrektur von Messfehlern, die durch diese geringfügigen Platzierungsschwankungen verursacht werden.
Berücksichtigung anatomischer Unterschiede
Probanden haben selten perfekt ausgerichtete Gliedmaßen. Das Gerät berücksichtigt individuelle anatomische Unterschiede und stellt sicher, dass das digitale Modell die tatsächliche physische Struktur des Benutzers widerspiegelt.
Standardisierung für den Vergleich
Für Studien, die verschiedene Bedingungen vergleichen, wie z. B. Schuhwerk-Testmuster, ist Konsistenz von größter Bedeutung. Die KAD standardisiert den Kalibrierungsprozess, um sicherzustellen, dass Unterschiede in den Daten auf das Schuhwerk und nicht auf Fehler im Modell zurückzuführen sind.
Verständnis der Kompromisse: Die Kosten der Unterlassung
Genauigkeit vs. Annäherung
Der Hauptkompromiss bei der Verwendung einer KAD ist die Verfahrensgenauigkeit im Verhältnis zur Geschwindigkeit. Das Überspringen dieses Schritts beruht auf geschätzten Gelenkzentren, was ein erhebliches Fehlerrisiko birgt.
Das Risiko ungültiger Vergleiche
Ohne die KAD verlieren Sie das standardisierte Verfahren, das für gültige Vergleiche erforderlich ist. Ohne diese Korrektur gesammelte Daten können "verrauschte" Ergebnisse liefern, bei denen Messfehler die tatsächlichen Leistungsunterschiede zwischen den Testmustern maskieren.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Um dies auf Ihre biomechanische Analyse anzuwenden, berücksichtigen Sie die Präzision, die Ihr Projekt erfordert.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf absoluter kinematische Genauigkeit liegt: Sie müssen die KAD verwenden, um die tatsächliche Beuge-Streck-Achse zu definieren und anatomische Abweichungen zu korrigieren.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf vergleichenden Tests (z. B. Schuhwerk) liegt: Die KAD ist zwingend erforderlich, um das Koordinatensystem zu standardisieren und gültige Vergleiche zwischen Mustern zu gewährleisten.
Die Verwendung der KAD verwandelt die statische Kalibrierung von einem einfachen Einrichtungsschritt in eine rigorose Grundlage für zuverlässige wissenschaftliche Daten.
Zusammenfassungstabelle:
| Hauptmerkmal | Funktioneller Zweck bei der Kalibrierung | Biomechanischer Nutzen |
|---|---|---|
| Achsendefinition | Identifiziert die tatsächliche Beuge-Streck-Scharnierachse | Erhöht die absolute kinematische Genauigkeit |
| 3D-Koordination | Etabliert ein personalisiertes Skelettsystem | Berücksichtigt einzigartige anatomische Unterschiede |
| Fehlerkorrektur | Gleicht geringfügige Fehlplatzierungen von Hautmarkern aus | Reduziert Daten-"Rauschen" und Messfehler |
| Standardisierung | Schafft eine konsistente Basis für den Vergleich | Ermöglicht gültige Tests über Schuhwerk-Muster hinweg |
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Referenzen
- Tamaya Van Criekinge, Ann Hallemans. A full-body motion capture gait dataset of 138 able-bodied adults across the life span and 50 stroke survivors. DOI: 10.1038/s41597-023-02767-y
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .