La justification technique de l'utilisation de marqueurs réfléchissants infrarouges de 14 mm repose sur la recherche d'un équilibre optimal entre la visibilité optique et l'invisibilité physique. Ce diamètre spécifique est suffisamment grand pour être identifié de manière fiable par des caméras à haute vitesse lors d'activités dynamiques telles que le saut, tout en étant suffisamment compact pour ne pas interférer physiquement avec les schémas de mouvement naturels du sujet. En utilisant des revêtements à haute réflectivité, ces marqueurs garantissent le calcul précis des centres articulaires et de l'orientation des segments osseux sans compromettre l'authenticité du mouvement enregistré.
Le marqueur de 14 mm agit comme l'interface physique définitive en capture de mouvement, conçu pour maximiser le rapport signal/bruit pour les systèmes optiques tout en restant pratiquement invisible à la proprioception du sujet testé.
Optimisation de l'interface optique
Équilibrer visibilité et inertie
Le principal défi technique dans la sélection des marqueurs est la rétention du signal lors de mouvements à haute vitesse. Un diamètre de 14 mm offre la surface nécessaire aux revêtements à haute réflectivité pour renvoyer un signal fort au capteur de la caméra.
Cette taille garantit que le système ne perd pas la trace du sujet lors d'accélérations rapides ou de rotations complexes.
Prévenir les interférences physiques
Bien que la visibilité soit cruciale, le marqueur ne doit pas altérer la biomécanique qu'il est censé mesurer. Si un marqueur est trop grand ou trop lourd, il introduit des artefacts d'inertie ou amène le sujet à ajuster sa démarche pour éviter les collisions.
Le profil de 14 mm est spécifiquement conçu pour rester suffisamment petit afin de ne pas gêner le dégagement des membres ou d'altérer les voies de mouvement naturelles.
Construction du modèle biomécanique
Cartographie des repères osseux
Pour traduire les données optiques en données anatomiques, les marqueurs sont placés sur des points de repère spécifiques tels que le sacrum, les épines iliaques et les chevilles.
Ces emplacements servent d'ancres fiables pour que le système identifie la structure squelettique du sujet dans un espace 3D.
Établissement de systèmes de coordonnées virtuels
Le système ne suit pas les os directement ; il suit la surface de la peau. Les marqueurs permettent au logiciel d'établir un système de coordonnées virtuel sur la peau.
Ce cadre virtuel est utilisé pour définir mathématiquement les centres de mouvement des segments osseux sous-jacents en fonction de modèles biomécaniques spécifiques.
Atteindre la précision dans l'analyse du mouvement
Calcul de l'amplitude de mouvement en temps réel
Une fois le modèle squelettique construit, le système peut calculer automatiquement l'amplitude de mouvement dans les plans sagittal, coronal et horizontal.
Cette analyse multi-planaire est essentielle pour évaluer les interactions complexes, telles que la performance des chaussures ou l'alignement des prothèses.
Identification de la rotation de l'axe articulaire
La précision de la disposition des marqueurs de 14 mm permet une identification granulaire de la rotation de l'axe articulaire.
Ceci est crucial pour mesurer les angles de rotation interne et externe, qui sont des indicateurs clés pour prévenir l'usure rotationnelle excessive des articulations.
Comprendre les limites des données et les compromis
Artefacts des tissus mous
Bien que les marqueurs de 14 mm fournissent des données de surface précises, ils sont finalement fixés à la peau, pas à l'os.
Les mouvements rapides peuvent provoquer un glissement de la peau ou un déplacement musculaire, ce qui peut introduire des « artefacts de tissus mous » qui décalent légèrement la position osseuse estimée par rapport au marqueur.
Défis d'occlusion
Malgré la taille optimale de 14 mm, les marqueurs peuvent toujours être obscurcis par d'autres parties du corps lors de manœuvres complexes et serrées (comme les squats profonds ou le croisement des membres).
Bien que la taille facilite la visibilité, un placement correct de la caméra est toujours nécessaire pour maintenir une ligne de visée continue.
Faire le bon choix pour votre objectif
Pour maximiser l'utilité de vos données de capture de mouvement, alignez votre configuration sur vos besoins analytiques spécifiques :
- Si votre objectif principal est la performance dynamique (par exemple, le saut) : Privilégiez la taille de 14 mm pour assurer un suivi continu lors des changements de vitesse élevés sans gêner l'athlète.
- Si votre objectif principal est la santé et l'alignement des articulations : Assurez un placement précis sur les repères osseux pour modéliser avec précision la rotation interne/externe et minimiser les calculs d'usure.
- Si votre objectif principal est l'évaluation de l'équipement (par exemple, les chaussures) : Utilisez les capacités de suivi multi-planaire pour évaluer comment l'équipement influence le mouvement dans les plans sagittal, coronal et horizontal.
Le marqueur de 14 mm représente la norme de l'industrie pour convertir le mouvement physique en données numériques haute fidélité sans compromettre l'intégrité de l'action.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Justification technique | Impact sur la biomécanique |
|---|---|---|
| Diamètre de 14 mm | Surface optimale pour les revêtements à haute réflectivité. | Maximise le rapport signal/bruit pour le suivi à haute vitesse. |
| Masse et profil | Poids minimal et empreinte physique compacte. | Prévient les artefacts d'inertie et maintient une démarche naturelle. |
| Placement | Ancré à des repères osseux spécifiques (par exemple, sacrum, chevilles). | Définit des systèmes de coordonnées virtuels précis pour la modélisation 3D. |
| Précision des données | Permet une analyse multi-planaire (Sagittal/Coronal/Horizontal). | Facilite l'identification granulaire de la rotation de l'axe articulaire. |
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Références
- Lingyue Meng, Yuefeng Hao. Effects of visual deprivation on the injury of lower extremities among functional ankle instability patients during drop landing: A kinetics perspective. DOI: 10.3389/fphys.2022.1074554
Cet article est également basé sur des informations techniques de 3515 Base de Connaissances .