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步态/体态分析系统
生物力学研究室

仪器简介:

三维运动测量系统及步态分析由r三维运动测量系统,以及用于步态分析的三维运动测力系统表面肌电系统步态/体态分析软件组成,可对人体行走等运动中的各种参数尽行实时采集和处理(如脚与地面之间的相互作用力,各关节点在空间的坐标位置等),并在此基础上计算出反应人体步态特点的特征参数(如关节角度,质心位置,肌肉产生的内力矩及肌肉功率等),从而实现对人体运动功能进行定量分析和评估。NDI 步态/体态分析系统具有安全、无创、可靠、精度高等优点

主要特点:

.三维运动测量系统

1. 单台定位传感器标准测量距离为7m,系统最多可扩展到8台定位传感器,并可统一成单一坐标系

2. 精度最高可达0.1mm RMS,分辨率0.01mm..

3. 数据可实时采集和显示

4. 最多可支持512Marker

5.Marker最大发光频率为4600 Hz;系统最大采样频率为1500 Hz

6.Marker主动发光,可自动识别;最小Marker直径4mm

7. 可进行三维3D/六维6D自由度测量

8. 可同时用作动态和静态测量,具有广泛的应用领域

9. 可以制作并跟踪虚拟Marker

10. 无线Marker—SmartMarker,方便被测人体自由活动

11. 该三维运动测量系统其精度和重复性得到美国长岛大学和美国堪萨斯大学的实验验证,两验证报告发表分别在2006 年第一期国际《医学工程与技术杂志》和2007年国际《生物力学杂志》上。

12. Precision and repeatability of the Optotrak 3020 motion measurement system
Accuracy of an optical active_marker system to track the relative motion of rigid bodies

13. 近几年,国际上应用三维运动测量系统所从事的科学研究,在《自然》上共发表八篇文章,在《科学》上发表一篇文章。研究领域涉及了运动功能障碍评估、运动控制、运动协调、神经修复等多个领域。

14. 制造商公司获得ISO9001质量管理体系认证

15. 产品的精度得到美国NISTNational Institute of Standard Technology )校验,校验执行标准:美国国家标准ASME B89.4.1_1997ISO/IEC 17205:2005

.三维运动测力系统

1. 简易的与运动捕捉系统集成

2. 独有的瞬时同步协议

3. 其他研究设备可以精确并简单地与一个或者两个运动测量系统同步。

. 8通道表面肌电测量仪

1.采集部分体积小、重量轻、便于携带

2.采样频率高

3.独特的降噪处理技术,抗干扰能力强

4.肌电信号实时检测、存储

5.先进的信号处理技术,原始数据可根据用户需要,采用多种格式保存

6.可实用调用数据进行二次开发

7.操作简单、使用方便

.步态/体态分析软件系统

1.特点:

用于分析源于运动捕捉系统采集的三维数据

1)    三维步态/体态(运动学和动力学)分析软件在科研与临床应用中获得了巨大的成功,它提供了对三维运动捕捉数据从模型建立、分析到报告生成的总体解决方案。

2)    步态/体态分析软件运动测量分析及三维测力平台紧密结合,可帮助研究人员灵活地控制数据的采集与分析。

2.优点:

1)    数据兼容性——可处理标准的c3d文件,并支持运动捕捉其他数据格式。能够将模拟数据(如测力台、肌电以及电脑等)整合到c3d文件中,并与运动捕捉数据同时进行处理。

2)    省时省力——对运动捕捉数据进行自动分析与报告,节省了大量的处理时间,输出不同形式内容丰富的报告。

3)    协作性——V_3D为方便数据输入采用开放的c3d标准,医生、研究人与啊、理疗师可共享数据和分析文件,不受系统限制。

4)    精确性、可靠性与灵活性——V_3D被应用到实际的临床中,获得了巨大的成功,集成化的模型构建器和报告系统与自定义的marker集以及开放源的SDK的结合,使得V_3D软件成为精确分析工具的首选软件。V_3D软件与MatlabNDI软件相结合,可获得更强大的功能。

3.数据和信号处理

1)   可阅读所有标准c3d格式文件,也可处理运动捕捉的其他数据格式

2)   自动步态事件识别

3)   最优的三维跟踪

4)   实时的数据流

5)   图形与数据的快速浏览

6)   肌电信号分析

7)   自定义衡量标准、阈值及过滤器

8)   可与Matlab进行数据的自由传输

9)   脚本与工作流程的自动化

10)  同步视频播放

11)  记录的力和力矩可以应用到身体任意段

4.模型创建

1)    具有6个自由度的身体段

2)    支持Marker

3)    支持Helen Hayes/Newington

4)    为虚拟Marker点、虚拟肢体段、肌肉相连部分以及多组段的足和手的标记定义

5)    灵活的自定义段与Marker集的混合模型

6)    关节力、角度及矩等

7)    模型工作流程个性化

5.分析

1)    选择最优的分析集

2)    可发展用户自定义的过滤器与数据转换器

3)    图形化表示动力学和运动学,可根据测量数据进行运动学、动力学计算;

4)    自由提取报告内容;

5)    统计分析;

6)    流程自动化;

7)    模板再利用;

8)         可输出位图、AVI SVG,同时可输出位移、速度、加速度、角度、角速度、角加速度、关节力等信息。

技术参数:

. 三维运动测力系统

尺寸(W×L×H):464mm×508mm×83mm

重量:13.6kg

固有频率:800Hz

传感元件:应变电桥

最大容量(每个通道)

FZ8896 N

FX,FY4448 N

MZ1129 Nm

MX,MY2258 Nm

采样频率:最大5000Hz(用户可自定)

激发:9V

最大灵敏度:7µV/N

最大分辨率:0.02N

输出:模拟(母接头,DB_9),数字(16位,USB B_TYPE

放大器:集成

.8通道表面肌电测量仪

输入模式:差分器(双电极)10 Gohm

响应频率:10_1000Hz, _6dB

共模抑制:115dB (在响应频率为60Hz)

可变增益:1_3(连续的)

信道串音:在响应频率为100Hz,所有的通道都使用时,大于_50dB

噪声:4.5μV r.m.s. (响应频率在10Hz_3kHz)

噪声测量:输入端对地短路

输出信号振幅:单端,最大8.0 Vpp,无修剪

输出连接器:标准BNC

数字通道输出:TTL电平

数字模式:连续或定时脉冲(跳线选择)

信号传输:分时复用的脉幅调制

传输介质:屏蔽电缆

电缆长度:3_50m(标准的为10m

应用范围:

1. 骨科:关节置换、足内翻、足外翻、足下垂、足趾卷曲、拇指背伸、膝塌陷步态、膝僵直、膝过伸、膝屈曲、髋过屈、髋内收过度、髋屈曲不足、脊柱功能分析

2. 神经内科:小儿脑瘫、偏瘫、帕金森综合症、中风

3. 康复科:康复方案制定、康复过程监测、康复效果评估