14mmの赤外線反射マーカーを使用する技術的根拠は、光学的可視性と物理的な邪魔にならないことの最適なバランスを達成することにあります。この特定の直径は、ジャンプなどの動的な活動中にハイスピードカメラで確実に識別できるほど大きく、かつ被験者の自然な動きのパターンに物理的に干渉しないほどコンパクトです。高反射コーティングを利用することで、これらのマーカーは、記録されている動きの真正性を損なうことなく、関節中心と骨セグメントの向きを正確に計算することを保証します。
14mmマーカーは、モーションキャプチャにおける決定的な物理的インターフェースとして機能し、光学システム向けの信号対雑音比を最大化するように設計されており、被験者の固有受容感覚には事実上目立たないままです。
光学インターフェースの最適化
可視性と慣性のバランス
マーカー選択における主な技術的課題は、高速運動中の信号保持です。14mmの直径は、高反射コーティングがカメラセンサーに強力な信号を返すために必要な表面積を提供します。
このサイズにより、システムは急加速または複雑な回転中に被験者を見失うことがありません。
物理的干渉の防止
可視性は重要ですが、マーカーは測定対象の生体力学を変更してはなりません。マーカーが大きすぎるか重すぎると、慣性アーチファクトが発生したり、被験者が衝突を避けるために歩行を調整したりします。
14mmプロファイルは、手足のクリアランスを妨げたり、自然な動きの経路を変更したりしないほど小さいままになるように特別に設計されています。
生体力学モデルの構築
骨ランドマークのマッピング
光学データを解剖学的データに変換するために、マーカーは仙骨、腸骨稜、足首などの特定のフィーチャーポイントに配置されます。
これらの配置は、システムが3D空間内で被験者の骨格構造を識別するための信頼できるアンカーとして機能します。
仮想座標系の確立
システムは骨を直接追跡するのではなく、皮膚表面を追跡します。マーカーにより、ソフトウェアは皮膚上に仮想座標系を確立できます。
この仮想フレームワークは、特定の生体力学モデルに基づいて、下の骨セグメントの動きの中心を数学的に定義するために使用されます。
モーション分析における精度の達成
リアルタイムの可動域の計算
骨格モデルが構築されると、システムは矢状面、前額面、および水平面全体で可動域を自動的に計算できます。
この多平面分析は、履物の性能や義肢の調整などの複雑な相互作用を評価するために不可欠です。
関節軸回転の特定
14mmマーカーレイアウトの精度により、関節軸回転の詳細な特定が可能になります。
これは、関節の過度の回転摩耗を防ぐための重要な指標である、内旋および外旋角度を測定するために重要です。
データ制限とトレードオフの理解
軟部組織アーチファクト
14mmマーカーは正確な表面データを提供しますが、最終的には骨ではなく皮膚に取り付けられます。
急激な動きは皮膚のスライドや筋肉のずれを引き起こす可能性があり、「軟部組織アーチファクト」が発生して、推定される骨の位置がマーカーに対してわずかにずれる可能性があります。
オクルージョンチャレンジ
最適な14mmサイズにもかかわらず、複雑でタイトな操作（深いスクワットや手足の交差など）中に、マーカーが他の身体部分によって隠される可能性があります。
サイズは可視性を向上させますが、継続的な視線を維持するには適切なカメラ配置が依然として必要です。
目標に合わせた適切な選択
モーションキャプチャデータの有用性を最大化するために、セットアップを特定の分析ニーズに合わせて調整してください。
- 動的なパフォーマンス（例：ジャンプ）が主な焦点の場合：アスリートを妨げることなく、高速な速度変化中の連続追跡を確保するために、14mmサイズを優先してください。
- 関節の健康とアライメントが主な焦点の場合：骨ランドマークへの正確な配置を確保し、内旋/外旋を正確にモデル化し、摩耗計算を最小限に抑えてください。
- 機器評価（例：履物）が主な焦点の場合：多平面追跡機能を利用して、機器が矢状面、前額面、および水平面で動きにどのように影響するかを評価してください。
14mmマーカーは、アクションの整合性を損なうことなく、物理的な動きを高忠実度のデジタルデータに変換するための業界標準を表しています。
概要表：
| 特徴 | 技術的根拠 | 生体力学への影響 |
|---|---|---|
| 14mm直径 | 高反射コーティングに最適な表面積。 | 高速追跡のための信号対雑音比を最大化します。 |
| 質量とプロファイル | 最小限の重量とコンパクトな物理的フットプリント。 | 慣性アーチファクトを防ぎ、自然な歩行を維持します。 |
| 配置 | 特定の骨ランドマーク（例：仙骨、足首）に固定されます。 | 3Dモデリングのための正確な仮想座標系を定義します。 |
| データ精度 | 多平面分析（矢状面/前額面/水平面）を可能にします。 | 関節軸回転の詳細な特定を容易にします。 |
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参考文献
- Lingyue Meng, Yuefeng Hao. Effects of visual deprivation on the injury of lower extremities among functional ankle instability patients during drop landing: A kinetics perspective. DOI: 10.3389/fphys.2022.1074554
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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