光学式3Dモーションキャプチャシステムの主な機能は、歩行評価における権威ある「ゴールドスタンダード」として機能することです。これは、特に足と腰に配置されたマーカーポイントの高精度な移動軌跡を記録することによって達成されます。この生の軌跡データをキャプチャすることで、システムは歩行速度や歩幅などの正確な空間パラメータを計算し、信頼できる参照として機能します。
理想的には、このシステムは真実の情報源として機能し、特にウェアラブルモバイルモニタリングデバイスなどの他の測定ツールの検証とキャリブレーションに必要なベースライン精度を提供します。
高精度トラッキングの仕組み
生の軌跡データのキャプチャ
中核となるメカニズムは、実験室環境の周囲に配置された赤外線カメラを使用することです。これらのカメラは、被験者の足と腰に取り付けられた再帰性反射マーカーをリアルタイムで追跡します。
高周波記録
精度を確保するために、システムはこれらのマーカーの空間座標を高周波で記録します。これにより、標準的なビデオ分析では見逃してしまう可能性のある、急速で微細な動きを捉えることができます。
空間パラメータの計算
システムはビデオを記録するだけでなく、生のデータを処理して特定のメトリックを計算します。歩幅、歩行速度、歩行数などの重要な空間パラメータをミリメートル単位の精度で計算します。
ベンチマーキングの役割
ウェアラブル技術の検証
このシステムの最も重要な応用は、参照ベンチマークとしての役割です。ウェアラブルモバイルモニタリングデバイスが普及するにつれて、そのデータは既知の標準に対して検証される必要があります。
グラウンドトゥルースの確立
光学システムは絶対的な空間座標を記録するため、「グラウンドトゥルース」を提供します。ウェアラブルデバイスが患者の特定の歩幅を主張する場合、光学システムのデータを使用してその測定値を確認または反論します。
リハビリテーションの進捗の定量化
検証を超えて、システムは臨床用途に客観的なデータを提供します。歩幅の非対称性や関節角度を定量化し、臨床医がリハビリテーショントレーニングによって患者の歩行の微細構造がどのように改善されるかを評価するのに役立ちます。
制約の理解
実験室への依存
非常に正確ですが、これらのシステムは制御された環境に依存しています。複数の赤外線カメラと定義されたキャプチャボリュームの必要性により、それらの使用は実験室の設定に限定され、ウェアラブルと比較してフィールドでのモニタリングにはあまり適していません。
セットアップの複雑さ
高精度には厳密なセットアップが必要です。データの精度は、特定の解剖学的ランドマークに再帰性反射マーカーを正確に配置することに依存しています。配置が不正確だと、データエラーにつながる可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
モーションキャプチャ技術の利用方法を決定する際は、具体的な最終目標を考慮してください。
- 技術開発が主な焦点の場合：光学式3Dシステムを使用して、実績のあるベンチマークに対してウェアラブルアルゴリズムの精度を検証します。
- 臨床診断が主な焦点の場合：システムの高周波データを利用して、視覚的な観察では捉えられない歩行の非対称性の微細な変化を検出します。
最終的に、光学式3Dモーションキャプチャシステムは、物理的な動きを否定できない数学的なデータに変換するための決定的なツールであり続けます。
概要表：
| 特徴 | 説明 | 主要な指標/利点 |
|---|---|---|
| トラッキング方法 | 赤外線カメラと再帰性反射マーカー | リアルタイム3D空間座標 |
| データ精度 | 高周波記録 | ミリメートル単位の精度 |
| コアメトリック | 空間パラメータの計算 | 歩幅、速度、歩行数 |
| 主な役割 | グラウンドトゥルースベンチマーキング | ウェアラブルモバイルデバイスの検証 |
| 最適なユースケース | 臨床および実験室研究 | リハビリテーションの進捗の定量化 |
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参考文献
- Kirsty Scott, Claudia Mazzà. Design and validation of a multi-task, multi-context protocol for real-world gait simulation. DOI: 10.1186/s12984-022-01116-1
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 .
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