بیومکانیک حرکت انسان یک زمینه مطالعاتی بین رشته‌ای است که بر توصیف، تجزیه و تحلیل حرکت انسان تمرکز دارد. این حرکت می تواند راه رفتن طبیعی انسان (گیت)، دویدن یک دونده المپیک، بلند کردن جعبه توسط یک کارگر یا راه رفتن یک بیمار فلج مغزی باشد. علیرغم تنوع زیاد، قوانین مکانیکی و بیولوژیکی برای اعمال آنالیزها در تمام حرکات یکسان است. با این حال، اهداف متفاوت است، تکنیک تجزیه و تحلیل حرکت در بیمار برای تشخیص اختلالات حرکتی یا نظارت بر روند درمان و در یک ورزشکار نخبه به منظور بهبود عملکرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. رویکرد سنتی برای کمی‌سازی حرکت انسان، استفاده از دوربین‌های مادون قرمز برای ثبت تراژکتوری مارکرهایی است که روی موقعیت آناتومیکی بدن انسان فیکس می‌شوند. اخیرا، با پیشرفت تکنیک‌های پردازش تصویر و مدل‌های یادگیری عمیق مانند شبکه‌های عصبی کانولوشن، سیستم‌های تحلیل حرکت مبتنی بر ویدئو محبوبیت بیشتری پیدا کرده‌اند. با این حال، شیوع این روش تجزیه و تحلیل حرکت تحت الشعاع واحدهای اندازه گیری اینرسی (Inertial Measurement Units: IMU) قرار گرفته است که می توانند در یک سیستم ضبط حرکت پوشیدنی و میدانی ادغام شوند. در میان دستگاه های توسعه یافته، Xsens MVN و NORAXON myoMOTION قابل توجه ترین هستند.
IMU یک ماژول کم وزن است که از یک ژیروسکوپ، یک شتاب سنج و یک مغناطیس سنج برای اندازه‌گیری داده‌های کینماتیکی تشکیل شده است. با استفاده از قوانین جبری، مهندسی نرم‌افزار و اصول بیومکانیک، کینماتیک زاویه‌ای مفاصل انسان را می‌توان با تعداد معینی از حسگرهای IMU اندازه گیری کرد. تجزیه و تحلیل حرکت انسان با استفاده از سیستم‌های ثبت حرکت مبتنی بر IMU در زمینه‌های مختلفی از جمله تحقیقات علوم ورزشی، توانبخشی، ارگونومی و مهندسی استفاده می‌شود. در ورزش، می‌توان از سیستم ثبت حرکت مبتنی بر سنسورهای اینرسیایی به صورت میدانی و در هنگام انجام فعالیت ورزشی جهت بهینه‌سازی عملکرد ، جلوگیری از آسیب دیدگی و نظارت بر پیشرفت استفاده کرد. در تنظیمات توانبخشی، آنالیز حرکت به ارزیابی الگوهای حرکتی بیماران و رصد پیشرفت درمان کمک می‌کند. در ارگونومی، آنالیز حرکت جهت ارزیابی نحوه تعامل افراد با محصولات و محیط و ارائه بینش برای بهبود طراحی استفاده می‌شود.
یک سیستم ثبت حرکت را می‌توان به صورت مولتی مدال با سایر تجهیزات تحقیقاتی مانند سیستم ضبط الکترومایوگرافی (EMG)، دستگاه های ضبط الکتروانسفالوگرافی (EEG) و واقعیت مجازی (VR) استفاده کرد. در بیشتر تحقیقات قبلی، سیستم ثبت EMG به صورت سنکرون با سیستم ثبت حرکت طی انجام حرکت مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از پیکربندی مولتی مدال ذکر شده، می‌توان تحقیقات مختلفی از جمله پیش بینی کینماتیک اندام با استفاده از سیگنال‌های EMG برای کنترل پروتزهای میوالکتریک و ربات های توانبخشی مانند اگزواسکلتون‌های اندام فوقانی و تحتانی انجام داد. در تنظیم مولتی مدال EEG-IMU، سیستم ثبت حرکت برای اندازه گیری کینماتیک اندام فوقانی یا تحتانی انسان در حالی که سیگنال EEG مغز ثبت می‌شود مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، از دستگاه آنالیز حرکت جهت اخذ داده‌های کینماتیکی در طول یک تسک حرکتی می‌توان استفاده کرد و همزمان فعالیت مغز را با استفاده از الکتروانسفالوگرافی ثبت کرد. این ثبت همگام (سنکرون) به محققان اجازه می‌دهد تا پارامترهای حرکتی خاص را با الگوهای فعال‌سازی مغز مرتبط کنند و نشان دهند که چگونه مغز حرکات را در زمان واقعی کنترل و تطبیق می‌دهد. همچنین، این تنظیمات در مطالعات رابط مغز و کامپیوتر (BCI) نیز استفاده می‌شود. افزون بر موارد فوق، در بسیاری موارد، محقق قصد دارد تأثیر واقعیت مجازی را بر پارامترهای کینماتیکی حرکت انسان بررسی کند. به عنوان مثال، در سال 2010، میرلمن و همکاران (2010) اثرات آموزش واقعیت مجازی بر بیومکانیک راه رفتن بیماران پس از سکته را بررسی کردند.
آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز، مجهز به آخرین نسخه سیستم آنالیز حرکت مبتنی بر سنسور IMU از برند مطرح Noraxon با نام Ultium myoMOTION است و آماده خدمت‌رسانی به محققین سرتاسر کشور می‌باشد. این دستگاه اطلاعات ارزشمند کینماتیکی شامل زوایای فضایی هر سگمنت، زوایای مفصلی حول محورهای مختلف و داده‌های خام مربوط به هر ماژول را با بالاترین کیفیت ارائه می‌دهد. افزون بر این، سیستم موجود در آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز، امکان پیش‌پردازش داده‌های مستخرج را نیز ارائه می‌دهد که در صورت درخواست پژوهشگر، پارامترهای پیش‌پردازش، طبق پروتکل درخواستی ایشان، اعمال می‌گردد. جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره جهت تشکیل پرونده با شماره آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز تماس گرفته و با داخلی‌های 196 و 153 تماس حاصل فرمائید.
کارشناسان این بخش
