无标记动作捕捉技术在FMS深蹲动作中的生物力学研究

目的深蹲动作作为功能性动作筛查系统FMS中7个关键技术之一,可以帮助探索身体在平衡、协调和稳定性方面的表现。本研究旨在验证无标记动作捕捉系统Opencap在整个无负重深蹲测试中运动学数据的有效性。探索为损伤筛查、运动康复提供精准的指导。方法招募18名健康受试者。在华为运动健康实验室中利用无标记动作捕捉系统和有标记动作捕捉系统(Vicon)采集无负重深蹲过程中的人体标记轨迹数据。将深蹲动作划分为下降、深蹲保持、上升3个阶段。将系统采集的运动学数据导入Opensim中,增加肌肉骨骼模型的膝关节自由度使其具有内收/外展和内/外旋功能,进行逆向运动学和身体段运动学计算,同时利用关键点数据开发算法计算双脚朝向角度。采用一维统计参数映射分析两个系统在深蹲周期中的运动学指标差异性,并以均方根误差进行表示。结果经过时间对齐和偏移消除后,衡量两个系统在深蹲周期中的差异。数据表明,骨盆、人体质心和大腿段质心在3个方向的位移没有显著性差异。测量的下肢角度中,屈曲/伸展运动的差异最小,而内/外旋运动的差异最大。双脚朝向角度误差不超过2.5°。结论基于无标记和基于有标记测量的深蹲运动学数据之间具有高度的相似性,表明该技术可以用于运动损伤筛查。