教授的研究使用运动捕捉实验室支持骨科医学

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2022 May. 20

宾夕法尼亚州立大学物理学副教授蒂莫西·尼勒正在进行支持骨科医学的人体运动研究。

Niiler使用一个由12台高速摄像机组成的动作捕捉实验室，从18岁至65岁的人群中收集“标准成年人步态数据”。步态数据是关于一个人走路方式的信息，因为在几种医疗情况下需要行走规范进行比较，所以它是有价值的。

他说:“我们在Brandywine所做的这项工作为几乎所有成人整形疾病的比较提供了基础。”“例如，如果医生想评估髋关节或膝关节置换手术的有效性，而患者之前从未做过步态分析，医生可以使用我们收集的标准步态数据，将他们的患者与同龄人的平均水平进行比较。”

这个过程从Niiler组装和校准相机系统开始。然后，他在研究参与者的身体上安装大约40个反光标记，然后记录他们的行走动作。他将他在实验室中使用的技术描述为电影场景中捕捉动作的技术。

“在我的另一个生活中，我是一个武术家，”他说。“所以能够把我的物理和工程知识应用到人体上是我充满激情的事情。”

Niiler说，提供这些数据是一项重要的服务，他计划尽可能地继续这项研究，以收集更多不同的数据集。他还与宾夕法尼亚州立大学哈里斯堡分校(Penn State Harrisburg)的运动学助理教授泰勒·理查德森(Tyler Richardson)合作，以扩大合作范围。理查德森也有一个动作捕捉实验室。

Niiler说:“我们正在逐步建立这项研究。”“我们计划尽我们所能收集数据，以尽可能地填满年龄范围。收集这些数据既昂贵又耗时，所以能够收集这些数据的人并不多。”

使用同样的技术，他很快将开始另一个研究项目，研究踝关节足矫形器的效果，这是一种类似支架的支持，旨在控制一个人的踝关节的位置和运动。对于白兰地酒专业二年级学生肖恩·哈克特来说，这项研究触及了他的痛处。工程科学专业的哈克特自2019年9月以来一直在Niiler的动作捕捉实验室协助Niiler，他在中学时佩戴了踝足矫形器。

哈克特说:“做研究打开了很多扇门，因为它可以让你产生以前不知道自己拥有的兴趣。””博士。Niiler一直是一个伟大的导师，我期待着我们的下一个项目。现在我长大了，更好地了解自己戴上踝足矫正器后的效果将是一件很有趣的事情。”、

Niiler说，参与本科生研究对学生来说很重要，因为“你可以了解更大的图景，”他说。研究是你作品集的重要组成部分。雇主想要的是有实际经验的学生。”

该实验室的未来希望包括使用该技术来提高白兰地酒学生运动员的运动生物力学，这可以帮助运动员获得最佳表现，并学习新技术，以更好地保护他们的身体，避免受伤。Niiler对这次合作很感兴趣，因为动作捕捉实验室位于Brandywine的体育馆，他有与运动员合作的经验。

他说:“当我在1994年开始做这类工作时，我就开始学着追踪职业投手的动作，所以这是我想做更多的事情。”“我认为我们可以从运动员身上学到很多东西，帮助他们提高水平。”

当他不上课或做研究的时候，Niiler在Nemours/Alfred I. duPont儿童医院步态实验室和骨科做志愿者，利用他通过研究和教育获得的知识和数据来帮助他人。“我的想法是，有意义的生活应该包括某种服务，我的研究与一些与服务相关的东西吻合，这是非常棒的，”他说。

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