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可穿戴慣性感測器對人體膝關節功能的評估應用

摘要:

可穿戴慣性感測器對人體膝關節功能的評估應用

文題釋義:

慣性感測器:由加速度計、陀螺儀和磁感測器以及融合演算法(例如卡爾曼濾波器)組成。可以將慣性感測器附加到身體關節部分,用來估計該部分在空間中的運動。當與相鄰肢體上的其他慣性感測器結合使用時,可以系統地進行運動學分析。可不依賴任何外部基礎設施和其他環境資訊,是一種經濟高效的選擇,併為相關研究提供了新的方向。

膝關節功能評估:主要透過相關裝置在膝關節運動過程中對關節角度和時間特徵進行測量,用於監測步態力學、下肢關節活動範圍和肌肉力量。重點是以有意義的資料(如角度、活動範圍、運動和方向)的形式跟蹤和記錄關節活動,這些資料可以用來估計膝關節健康狀態並提供反饋。

背景:全球老齡化程序的加速及術後患者的科學康復計劃等需求使醫生迫切需要一種有效且低成本進行早期診斷肢體疾病的解決方案。慣性感測器因其體積小、成本低,並且與金標準(3D運動捕捉系統)相比仍然具有較高的準確性等優點在近年來倍受關注。此類監測關節活動和健康狀況的可穿戴裝置可以記錄並提取重要引數,從而儘早治療與運動有關的問題。

目的:總結近年來可穿戴慣性感測器在評估膝關節功能中的應用與進展,並對該領域未來發展前景及所面臨的挑戰進行了展望。

方法:以“Wearable, Inertial Sensors,Knee Joint, Rehabilitation, Kinesiology”為英文檢索詞,以“可穿戴,慣性感測器,膝關節,康復,運動學”為中文檢索詞,使用計算機在CNKI、萬方資料庫、PUBMED、FMRS檢索關於慣性感測器評估膝關節的相關文章,時間要求為2005至2021年,並進行系統的歸納、總結和分析,對可穿戴慣性感測器在人體膝關節功能評估應用的研究新進展及挑戰進行全面闡述。

結果與結論:透過可穿戴慣性感測器有望以非侵入性的方式跟蹤和評估膝關節功能,可用以跌倒檢測和預防、運動員成績評估和康復進展等動態評估。慣性感測器有助於肢體疾病的早期診斷,並在需要時進行更有效的醫療干預,以促進術後患者早期功能恢復。可穿戴慣性感測器對人體膝關節功能的評估應用研究雖然取得較大進展,但是其存在的某些問題限制和阻礙了其在臨床上的應用。未來需要更多工作從醫學、使用者和商業的角度來提高系統的接受度。

https://orcid.org/0000-0001-6658-1344 (周曉翔)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點:人工關節;骨植入物;脊柱;骨折;內固定;數字化骨科;組織工程

關鍵詞: 可穿戴, 慣性感測器, 膝關節, 康復, 運動學

引用文字:周曉翔, 廖欣宇, 何 璐, 劉德健, 王國樑, 賈 笛, 何 川, 李彥林. 可穿戴慣性感測器對人體膝關節功能的評估應用[J]. 中國組織工程研究, 2021, 25(36): 5844-5850.

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可穿戴慣性感測器對人體膝關節功能的評估應用

分類: 科技
時間: 2021-09-17

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