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LLMKA:基于Matlab的下肢骨肌运动分析工具箱

Authors
  • LI, Shiqi
  • NIE, Yong
  • WANG, Junqing
  • LI, Kang
  • SHEN, Bin
Type
Published Article
Journal
Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery
Publisher
四川大学华西医院
Publication Date
May 01, 2022
Volume
36
Issue
5
Pages
525–533
Identifiers
DOI: 10.7507/1002-1892.202202033
PMID: 35570624
PMCID: PMC9108656
Source
PubMed Central
Keywords
Disciplines
  • 医工融合
License
Unknown

Abstract

目的 旨在开发一种在保证骨肌运动分析过程和结果一致性前提下,提高骨肌运动分析效率的Matlab工具箱。 方法 采用“批处理驭繁琐操作”设计理念,基于Matlab连接OpenSim接口函数保证骨肌运动分析过程和结果一致性,应用函数式编程将骨肌运动分析所需模型缩放、逆运动学分析、残差缩减算法、静态肌力优化、关节力分析五步骤包装为功能函数,应用命令式编程对大批量患者进行骨肌运动分析,开发了一种名为LLMKA(Lower Limbs Musculoskeletal Kinematics Analysis)的工具箱。以120例膝关节内侧骨关节炎患者为研究对象,选择1位临床研究人员分别使用LLMKA工具箱和OpenSim对同1例患者进行骨肌运动分析,检验两种方法分析过程和结果是否具有一致性。同一位研究人员再应用LLMKA工具箱对120例患者进行骨肌运动分析,验证使用该工具箱与使用OpenSim相比,能否提升骨肌运动分析效率。 结果 使用LLMKA工具箱能对大批量患者进行骨肌运动分析,其分析过程和结果与使用OpenSim具有一致性。与使用OpenSim相比,使用LLMKA工具箱只需2次操作+输入患者体质量数据即可完成120例患者的骨肌运动分析,操作步骤减少99.19%,分析总时间减少66.84%,人工参与时间减少99.72%,仅需0.079 1 h(4 min 45 s)。 结论 LLMKA工具箱不仅分析过程和结果与OpenSim一致,还能一键完成大批量患者骨肌运动分析,减少骨肌运动分析总时间,将临床研究人员从繁琐重复的步骤中解放出来,使其有更多精力投入到骨肌运动分析结果的临床意义研究。

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