[发明专利]一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法

权利要求书

1.一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在人体粘贴多个Maker点，并铺设三维测力板系统，利用运动捕捉系统和三维测力板系统分别获取Maker点的空间坐标数据和三维足底压力数据，将空间坐标数据和三维足底压力数据保存为.c3d文件；

步骤2，采集膝关节肌肉的肌电信号，采集到的肌电信号保存为.csv文件；

步骤3，使用Mokka软件打开所述.c3d文件，根据三维足底压力变化判断人体单个运动周期，将运动周期的起始点和终点标记为event点，将标记的event点保存为.c3d格式文件；

步骤4，将步骤3得到的.c3d文件导入Matlab，由Matlab对.c3d文件中的数据进行处理，将处理后的空间坐标数据保存为.trc文件，三维足底压力数据保存为.mot文件；

步骤5，在OpenSim建立包含膝关节内外侧间室的人体肌骨模型；

步骤6，将所述.trc文件导入OpenSim软件中，对人体肌骨模型进行反向运动学运算，获得关节运动学数据；

步骤7，将所述.mot文件导入OpenSim软件中，与步骤6获得的关节运动学数据作为共同输入，进行反向动力学运算，获得关节动力学数据；

步骤8，利用CEINMS软件，根据所述.csv文件计算肌肉激活度，结合肌肉激活度和肌肉-肌腱长度，进行肌肉收缩动力学运算，求得各个肌肉的肌肉力；

步骤9，将肌肉力和肌肉相对于膝关节内外侧间室的力臂作为输入，在CEINMS软件中，结合人体肌骨模型计算施加于膝关节内外侧间室的肌肉力矩；

步骤10，将关节运动学数据和动力学数据、肌肉力和肌肉力矩作为共同输入，在OpenSim软件中进行膝关节间室受力分析，获取膝关节内外侧间室的受力状况。

2.如权利要求1所述的一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，所述空间坐标数据和三维足底压力数据均包括静态数据和动态数据，所述静态数据由运动捕捉系统和三维测力板系统捕捉人体静止站立的数据获得，所述动态数据由运动捕捉系统和三维测力板系统捕捉人体运动的数据获得。

3.如权利要求2所述的一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，所述.trc文件和.mot文件中也均包含有静态数据和动态数据；在步骤6中，将所述.trc文件中的静态数据导入OpenSim软件中进行体征参数标定和人体肌骨模型缩放；

在步骤7中，根据所述.trc文件中的动态数据，在OpenSim软件中对体征参数标定和缩放后的人体肌骨模型进行反向运动学运算，获得关节运动学数据、肌肉、肌腱的长度以及肌肉相对于内外侧间室的力臂。

4.如权利要求2所述的一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，在步骤4中，将步骤3得到的.c3d文件保存在Matlab的“c3d2opensim”目录下，在Matlab中打开并运行“btk_c3d2opensim_GUI.m”程序，分别对静态数据和动态数据进行处理。

5.如权利要求1所述的一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，在步骤6和7得到关节运动学数据和动力学数据后，通过误差减少算法处理关节运动学数据和动力学数据的残余误差和动态不一致问题，获取准确的关节运动学和动力学数据，在步骤10中，将处理后的关节运动学数据和动力学数据、以及步骤8和9得到的肌肉力和肌肉力矩输入OpenSim软件中，进行膝关节间室受力分析。

6.如权利要求1所述的一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，还包括对所述.csv文件进行预处理，预处理后的文件导入CEINMS软件，进行肌肉激活度计算。

7.如权利要求6所述的一种膝关节内外侧受力分析数据处理方法，其特征在于，对所述.csv文件进行预处理包括：在Python软件中导入所述.csv文件，依次进行20～500hz带通滤波、整流、6hz低通滤波处理。