基于生物力学的惯性跟踪技术实现了基于标记的运动学精度

《Nature Communications》：Biomechanics-informed inertial tracking achieves the accuracy of marker-based kinematics

　　

摘要

惯性测量单元（IMU）能够实现实验室外的运动追踪，从而有望改变人类运动科学研究的方式。然而，人们认为其精度低于基于标记的系统。在此，我们介绍了IMoveLab这种方法，它将生物力学先验知识整合到状态估计滤波器中，利用不同自由度之间的耦合以及肌肉-肌腱单元的类似弹簧的特性来进行递归状态校正。我们发现，与作为骨骼运动检测金标准的双平面X光成像相比，现代状态估计滤波器的精度可与基于标记的膝关节追踪方法相媲美。此外，IMoveLab还能进一步提升精度，在长时间测试中实现无漂移的下肢运动参数测量，而其他方法则无法做到这一点。运动科学家们一直以谨慎的乐观态度期待着走出实验室的研究方式。如今，有了更多支持IMU应用的可靠方法和证据，这一愿景似乎不再仅仅是幻想，而更像是人类运动研究领域新篇章的开篇。