自由Liberty案例研究：美國(guó)奧林匹克委員會(huì)使用POLHEMUS自由追蹤器

案例研究：美國(guó)奧林匹克委員會(huì)使用POLHEMUS自由追蹤器

背景技術(shù)

最近的文獻(xiàn)表明，靜態(tài)拉伸運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致一個(gè)人進(jìn)行需要最大力量和/或力量的活動(dòng)的能力急劇下降。

關(guān)節(jié)位置感(JPS)是本體感覺(jué)的一個(gè)組成部分，被描述為個(gè)體知道自己的身體部位與彼此之間的關(guān)系的能力。由于一些實(shí)際原因，這一信息很重要。

首先，運(yùn)動(dòng)員和其他人定期伸展身體，作為熱身的一部分，預(yù)防受傷。然而，如果運(yùn)動(dòng)員在空間中定位四肢的能力因伸展而受到損害，那么伸展的預(yù)防傷害方面可能是值得懷疑的，而伸展也可能被禁止用于傷害預(yù)防。第二，在提高性能方面，如果拉伸會(huì)干擾體位感，那么那些需要精巧精確技術(shù)的技能不應(yīng)該先做伸展運(yùn)動(dòng)。

為了測(cè)量一個(gè)人在三維空間中定位肢體的能力，我們需要精密、堅(jiān)固、可靠和易于使用的精密實(shí)驗(yàn)室儀器。“我們發(fā)現(xiàn)，磁跟蹤傳感器的Polhemus LIBERTY系統(tǒng)是一個(gè)完美的選擇。

這個(gè)系統(tǒng)提供了非凡的精確性和易用性，“比爾·桑茲說(shuō)。高級(jí)運(yùn)動(dòng)測(cè)量，LLC(AMM)軟件與Polhemus硬件一起使用，以提供數(shù)據(jù)分析在六個(gè)自由度。這種運(yùn)動(dòng)分析在Polhemus和AMM系統(tǒng)中很容易得到。其他生物力學(xué)分析系統(tǒng)需要大量的后處理，分析肢體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)非常困難。在我們的研究中，旋轉(zhuǎn)信息對(duì)于理解拉伸后的本體感覺(jué)至關(guān)重要。

這項(xiàng)研究是在21名成年人中進(jìn)行的，他們是從事娛樂(lè)活動(dòng)的受試者(11名男性，10名女性)。這項(xiàng)研究試圖確定受試者在被蒙住眼睛的同時(shí)，在空間中重新定位手臂的能力，在一次劇烈的靜態(tài)伸展到肩部肌肉后是否有差異。雖然傳統(tǒng)的測(cè)角工具可以用來(lái)評(píng)估關(guān)節(jié)角度的變化，但就本研究而言，測(cè)量誤差被認(rèn)為是不可接受的。

受試者配備了Polhemus磁傳感器。傳感器被放置在軀干，上臂，手腕和額頭使用尼龍搭扣帶(圖1)。然后用一個(gè)固定在筆上的磁傳感器將解剖地標(biāo)數(shù)字化(圖2)，這樣就可以根據(jù)每個(gè)人的解剖長(zhǎng)度來(lái)縮放位置，并建立一個(gè)人體的機(jī)器人模型。

“Polhemus自由磁跟蹤系統(tǒng)精確地滿足了我們獨(dú)特的研究需要。對(duì)于我們的研究來(lái)說(shuō)，240赫茲的數(shù)據(jù)采集率和數(shù)據(jù)的精度是非常重要的。“比爾·桑茲說(shuō)。

受試者坐在椅子上，用遮擋視力的泳鏡蒙上眼睛。在測(cè)試過(guò)程中，坐姿有助于限制軀干位置的變化，同時(shí)移動(dòng)手臂。每個(gè)研究對(duì)象的手臂被動(dòng)地放置在三個(gè)位置：在矢狀面上的低位置約50度(圖3)，斜位約110度的矢狀面和30度的。

水平外展，高度約150度矢狀位。測(cè)量初始角度，實(shí)時(shí)記錄每個(gè)個(gè)體的三維坐標(biāo)，用Polhemus和AMM系統(tǒng)確定精確的坐標(biāo)位置。被試的手臂被放置在每個(gè)位置三次，每次被試被要求保持這個(gè)位置三秒鐘，并記住位置，以便在測(cè)試過(guò)程中被試復(fù)制。

圖4顯示了一個(gè)由Polhemus和AMM系統(tǒng)繪制的模型，該系統(tǒng)使用來(lái)自最大被動(dòng)ROM測(cè)試的主題數(shù)據(jù)生成。數(shù)據(jù)被取樣大約一秒后，被試口頭指示，他們是在他們的最大彎曲位置。這項(xiàng)測(cè)試是作為預(yù)測(cè)試來(lái)進(jìn)行的，目的是確定拉伸協(xié)議是否真的導(dǎo)致了運(yùn)動(dòng)范圍的暫時(shí)增加，并確保每個(gè)受試者都在公布的肩部運(yùn)動(dòng)范圍的規(guī)范值之內(nèi)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試的范圍，主要研究人員以四種姿勢(shì)(水平超內(nèi)收、屈曲、超伸和水平超外展)靜態(tài)拉伸受試者，每個(gè)姿勢(shì)保持30秒。

緊接著按照拉伸規(guī)程，被試者的手臂再次被動(dòng)地放置在三個(gè)預(yù)測(cè)試位置中的每一個(gè)位置(僅重復(fù)一次)，以提醒受試者需要測(cè)試的位置。然后對(duì)JPS進(jìn)行后測(cè)，然后進(jìn)行最大撓曲范圍的運(yùn)動(dòng)測(cè)試，以評(píng)價(jià)拉伸方案的有效性。

結(jié)果

對(duì)數(shù)據(jù)的初步研究表明，最大彎曲運(yùn)動(dòng)位置的重復(fù)性很好，重復(fù)試驗(yàn)的變化往往小于1厘米(手腕的三維坐標(biāo)位置與軀干傳感器相比)。數(shù)據(jù)分析將涉及確定手臂在每一個(gè)感興趣的位置的絕對(duì)角度。如果適當(dāng)?shù)脑?，將?jì)算平均JPS，并將其與POST進(jìn)行比較。此外，JPS重復(fù)試驗(yàn)的可變性可能被證明是有趣的，因?yàn)殪o態(tài)拉伸可能導(dǎo)致JPS的更大的變化。

比爾·桑茲說(shuō)：“總之，雖然其他更傳統(tǒng)的生物力學(xué)設(shè)備可以用來(lái)解決這項(xiàng)研究的研究問(wèn)題，但Polhemus和AMM系統(tǒng)展示了一種復(fù)雜和精確的水平，使這種研究成為可能，而且在許多方面都很容易實(shí)現(xiàn)?！?