埋め込み型高周波フォースプレートは、運動中に体に加わる内部負荷を分析するための基本的なツールとして機能します。通常1000 Hz程度の高いサンプリングレートで地面反力（GRF）を収集することにより、これらのデバイスは関節運動学を評価するために必要な正確な機械信号を捉えます。トレッドミルの下に統合され、体が地面とどのように相互作用するかを理解するために必要な、連続的で詳細な力データを提供します。
モーションキャプチャシステムからの軌跡データと融合されると、高周波フォースプレートは股関節、膝関節、足関節の関節モーメントの計算を可能にします。このデータの組み合わせは、異なる人口統計グループ間での明確なバランス回復メカニズムを明らかにするために不可欠です。
運動学的分析のメカニズム
高忠実度データのキャプチャ
関節モーメントを正確に分析するために、研究者はこれらの埋め込みプレートによって収集された地面反力（GRF）に依存します。
これらのプレートは高周波（例：1000 Hz）で動作するため、標準的な機器では見逃してしまう可能性のある力の急速な変化を捉えます。
この高い時間分解能は、動的な動き中の微妙な機械信号を検出するために重要です。
運動学と運動学の融合
力データだけでは話の半分しかわかりません。軌跡データと組み合わせる必要があります。
モーションキャプチャシステムは、空間内の身体部分の位置を追跡します。
研究者がこの運動学的データとフォースプレートからの運動学的データを融合すると、特定の関節で発生するモーメントを数学的に導き出すことができます。
生体力学における応用
多平面関節分析
この技術の主な貢献は、複数の解剖学的平面にわたる関節モーメントを計算できることです。
研究者は、前額面と矢状面の両方のモーメントを分離できます。
この分析は通常、主要な下肢関節である股関節、膝関節、足関節に対して行われます。
バランス戦略の解明
単純な力測定を超えて、このセットアップはバランス回復メカニズムを調査するために使用されます。
摂動に応答して関節モーメントがどのように変化するかを分析することにより、研究者は安定性を維持するために使用される特定の戦略を特定できます。
これにより、比較研究が可能になり、これらのメカニズムがさまざまな人口統計（例：年齢層や患者集団）間でどのように異なるかが明らかになります。
要件の理解
システム統合の必要性
高周波フォースプレートは単独で関節モーメントを計算できないことを認識することが重要です。
これらはコアコンポーネントですが、モーションキャプチャシステムとの統合に完全に依存しています。
肢の位置を定義するための対応する軌跡データがないと、力データを特定の関節トルクに解決できません。
データ同期の複雑さ
これらのプレートは非常に高いレート（1000 Hz）でデータをキャプチャするため、モーション追跡との正確な同期が必要です。
トレッドミルからの機械信号と軌跡データの間の遅延は、計算されたモーメントの精度を損ないます。
目標に合わせた適切な選択
埋め込み型高周波フォースプレートの価値を最大化するために、分析を特定の研究目標に合わせます。
- 主な焦点が関節運動学である場合：前額面と矢状面のモーメントを計算するために、GRFデータとモーションキャプチャ軌跡のシームレスな融合をワークフローで優先します。
- 主な焦点がバランス分析である場合：高周波機能を利用して、さまざまな人口統計グループ間の回復メカニズムの微妙な違いを検出します。
外部力と内部関節負荷の間のギャップを埋めることにより、この技術は生の機械信号を実用的な生体力学的洞察に変換します。
概要表：
| 特徴/側面 | 説明/貢献 |
|---|---|
| コア機能 | 内部身体負荷分析の基礎 |
| サンプリングレート | 高周波、通常約1000 Hz、正確な信号のため |
| キャプチャされる主要データ | 地面反力（GRF） |
| 必須統合 | モーションキャプチャシステム（軌跡データ用） |
| 主な用途1 | 股関節、膝関節、足関節のモーメントを計算 |
| 主な用途2 | バランス回復メカニズムの調査 |
| 分析平面 | 前額面および矢状面の解剖学的平面 |
| 重要な要件 | モーションキャプチャとの正確な同期が不可欠 |
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参考文献
- Xiping Ren, Thomas Tischer. Lower extremity joint compensatory effects during the first recovery step following slipping and stumbling perturbations in young and older subjects. DOI: 10.1186/s12877-022-03354-3
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .