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应用仿生学和生物力学
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应用仿生学和生物力学/2016年/文章

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体积 2016年 |文章的ID 7049743 | https://doi.org/10.1155/2016/7049743

德克兰a。巴顿, ”回顾仪器设备负责人调查影响的运动”,应用仿生学和生物力学, 卷。2016年, 文章的ID7049743, 16 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/7049743

回顾仪器设备负责人调查影响的运动

德克兰a。巴顿1,2

1澳大利亚合作研究在运动损伤及其预防(ACRISP),澳大利亚联邦大学巴拉腊特,维克,澳大利亚

2运动伤害预防研究中心(SIPRC),运动机能学的教员,卡尔加里大学,卡尔加里,AB,加拿大

学术编辑器:贾斯汀基奥
收到了 07年4月2016年
接受 2016年6月23日
发表 09年2016年8月

文摘

接触、碰撞和战斗运动更有头的影响比非接触运动;因此,这种运动是唯一适合的调查头部生物力学的影响。最近的技术进步使仪器设备的发展,可估计的影响人体的运动学在活的有机体内。相关文献综述了影响测量仪器和使用,验证和现场研究,这样的设备进行了讨论。在过去的十年中,仪器设备记录了数以百万计的影响在实验室,在球场上,在环在了冰面上。检测设备并非没有限制;然而,在活的有机体内头的影响是至关重要的调查数据头部受伤机制和脑震荡的进一步理解。

1。介绍

脑震荡的潜力与机会的数量在一个运动的事件导致接触一个运动员的头部;因此,脑震荡的发病率较高,预计在接触、碰撞,和战斗运动相比,非接触运动。这使得体育独特的适合头部生物力学影响的调查。超过半个世纪以来,研究人员试图利用仪器的体育设备来测量头的加载期间,运动员有经验的影响。然而,只有在过去的十年中已经检测设备被用来收集大量数据完整的体育球队在整个赛季。检测头盔和无檐便帽用于美式橄榄球和冰球,同时检测的帽子和头巾已经用于拳击和足球。仪器的护齿套和皮肤补丁开发用于接触和碰撞运动不需要戴头盔或帽子,如足球,橄榄球联盟,橄榄球、澳式足球。使用仪器设备的主要优势是能够估计的影响人体的运动学在活的有机体内。

当前研究的目的是讨论开发、有效性,和潜在的不同的检测设备:头盔,头盔,发带,无檐便帽,皮肤补丁,和护齿套。

2。检测设备的发展

委员会在1961年,美国医学协会的医学方面的体育是关心头部损伤的发病率在美国足球和建议头影响数据的收集1]。作为回应,Aagaard和杜波依斯(2)与三轴加速度计测试暂停头盔,这是能够影响测距仪的数据中后卫职业美式足球比赛。里德et al。3)进一步发展数据遥测系统,收集影响美国足球运动员大学生奥运期间在几个季节。同样,月球et al。4)发明了一种仪器的头巾,戴在头盔。然而,这两项研究记录线性加速度峰值超过1000克(3,4),远远超过同时代的头部受伤公差范围(5,6]。里德et al。7- - - - - -10)修订的头盔上的加速度计系统安装悬挂系统为了获得更多代表数据;然而,也不是因为受伤400 g的影响仍被记录,这是高于通过标准的现代美国橄榄球头盔标准(11]。一个仪器的头盔了脑震荡,线性加速度峰值的188克,和另一个检测玩家感觉“模糊”,这可能被认为是脑震荡在当前体育共识定义(12),从一个不起眼的线性加速度峰值的影响。早期的尝试收集数据在美国足球比赛使用仪器的头盔被认为在很大程度上成功由于与安全相关的技术难题获得准确的测量(13]。与此同时,仪器的喉舌是用来测量运动数据在早期人类志愿者雪橇测试研究调查伤害汽车和航空航天应用程序(公差范围14- - - - - -27]。

十年后,莫里森(28]试图利用检测头盔调查负责人在美式足球的影响;然而,类似于之前的研究3,4,7- - - - - -10),不合理的高线性加速度峰值超过500 g的记录。仪器的头盔没有用来收集头影响数据直到Naunheim et al。29日)记录了线性头部加速度峰值的美式足球和冰球运动员在高中比赛。线性头部加速度峰值测量120 g和150 g为美国足球和冰球球员,分别是;然而,没有脑震荡报道。

3所示。仪器的头盔和头盔

2003年,格林沃尔德et al。30.)开发影响遥测系统(打击),它使用一种新型的计算算法处理的数据nine-accelerometer数组合并到一个头盔,允许连续副业实时监控头的影响(31日,32]。摆锤式冲击测试使用混合三世拟人化头颈系统测试设备(ATD)进行评估的准确性达到系统[33),线性加速度的平均误差为4%;然而,角加速度平均误差为17%。Manoogian et al。34,35]调查50 helmet-to-helmet影响使用两个系统头盔头颈系统安装在混合三世ATD摆的安排,发现线性加速度的峰值小于10%的线性加速度峰值的头盔,这或许可以解释高早期头盔仪器研究的结果(3,4,7- - - - - -10,28]。Manoogian et al。34,35]报道一个好的协议测量加速度之间的系统和混合三世ATD头型。类似的验证评估研究也进行打击系统,已被修改为使用在拳击36,37和足球38]。

为了解决角加速度估计精度的限制,楚et al。109年)开发了一种修正的计算算法,迭代优化头部的运动方程的影响来确定完整的头部与六自由度运动学(6自由度)。修改后的算法实现了在修正系统中,由12单轴加速度计安排在正交双,切向的头骨,头盔内的6个位置。在六自由度系统的验证评估,Rowson et al。94年)使用一个线性撞击器影响美国橄榄球头盔安装在混合三世ATD头颈直径系统。据报道意味着错误的线性和角加速度峰值1%和3%,分别。尽管修改后的系统提供更准确的数据角加速度冲击系统相比,高昂的成本限制的普遍实现六自由度系统[110年]。

Beckwith et al。(95年)也使用一个线性撞击器将影响美国橄榄球头盔,仪表化冲击系统,安装在一个混合三世ATD头颈直径系统。线性加速度和冲击系统被发现高估低估角加速度的混合三世ATD头型1%和6%,分别。

Allison et al。96年)评估的准确性达到系统的冰上曲棍球头盔。线性撞击器被用来影响相应的头盔,这是安装在一个混合三世头颈系统,ATD速度从1.5到5.0米/秒到几个网站:前,后,一边,oblique-rear, oblique-front。最初,头盔和之间的界面的影响ATD头型研究使用三个接口条件:尼龙无沿便帽模仿以前的验证评估研究(94年,95年)、干假发和湿头发假发。后者是由埃里森et al。96年)是最现实的接口条件。达到系统算法确定近五分之一(19%)的扰动影响,尤其是额影响面罩,删除这些数据。剩余的影响,线性和角加速度峰值被发现ATD和参考数据一一对应记录的头型;然而,相关性随位置和误差的影响与冲击系统相关数据被发现比之前报道的美式橄榄球头盔(94年]。威尔科克斯et al。111年),包括打击系统的开发者、批评埃里森等所使用的协议。96年)没有在冰上条件的代表;然而,Arbogast et al。112年)为埃里森等所使用的协议。96年),选择模仿前达到系统研究拳击首饰(37和美式橄榄球头盔94年,95年]。

同样对美国足球头盔,Jadischke et al。One hundred.)使用一个线性撞击器研究的准确性达到系统两个头盔尺寸:中型和大型。对于大尺寸的头盔测试,前面,后面,头盔壳的影响大约9.3米/秒的速度。对于中等大小的头盔测试,各种头盔壳网站速度影响范围从5.0到11.2 m / s。均方根(RMS)错误的系统线性和角加速度ATD头型大尺寸的头盔的数据分别为18%和66%,分别和中型头盔分别为18%和20%,分别。中等大小的头盔也影响面罩网站,达到系统的均方根偏差的线性和角加速度ATD头型数据分别为148%和71%,分别。Jadischke et al。One hundred.]研究施加的压力的美国橄榄球头盔的脑袋志愿高中球员使用尼龙无沿便帽。一个中型头盔50混合三世ATD头型发现施加的压力峰值93 kPa,都超过69 kPa的不适压由志愿高中球员。之前的验证评估研究使用中型头盔(94年,95年),Jadischke et al。One hundred.)被认为是比较舒适的头盔太紧的压力。类似于埃里森等的研究。96年的协议),Jadischke et al。One hundred.)也批评不代表在冰上的条件。

Siegmund et al。108年)评估的有效性达到系统使用一个线性撞击器影响下颌load-sensing头型(MLSH) [113年),穿着一个美国橄榄球头盔和安装在一个混合三世ATD脖子。为线性加速度和角加速度峰值,峰值达到系统没有达到一级有效性,这是任意定义为“平均截距和斜率,并没有统计上的不同于0和1,分别对所有影响网站相结合”。

十多年来,许多研究已经使用了系统收集大量的头部运动数据从美国足球和冰球球员(表1)[114年),已被用于进一步的脑震荡的理解和宽容调查损伤标准(115年]。达到系统也被用于监控头拳击手的影响(36,37,43)和女性的冰上曲棍球球员(52,66年,83年,116年]。
研究 季节(s) 体育运动 级别(年龄) 球员 影响 脑震荡
杜马et al。39,40] 2003年 美式足球 大学 38 3312年 1
Brolinson et al。41] 2003 - 2004 美式足球 大学 52 11604年 3
Gwin et al。42] 2005年 冰上曲棍球 大学 4 1875年 0
Greenwald et al。43] 2003 - 2006 美式足球 大学 423年 249613年 11
2005年 冰上曲棍球 大学 5 5463年 0
Funk et al。44] 2003 - 2005 美式足球 大学 56 22704年 3
Funk et al。45] 2003 - 2007 美式足球 大学 64年 27319年 4
Guskiewicz et al。46] 2004 - 2006 美式足球 大学 88年 104714年 13
Mihalik et al。47] 2005 - 2006 美式足球 大学 72年 57024年 0
Schnebel et al。48] 2005年 美式足球 高中 16 8326年 3
大学 40 54154年 3
Greenwald et al。49] 2004 - 2006 美式足球 高中 190年 99862年 6
大学 259年 190054年 11
Mihalik et al。50] 2006/2007 冰上曲棍球 青少年(13岁) 14 4543年 0
Beckwith et al。(51] 2005 - 2008 美式足球 高中,大学 52 71390年 55
布雷纳德et al。52] 2008 - 2009 冰上曲棍球 大学 10 没有报告 0
Broglio et al。53] 2007年 美式足球 高中 35 19224年 0
三次et al。54] 2006/2007 冰上曲棍球 青少年(13 - 14岁) 13 1137年 0
杜马和Rowson55] 2003 - 2008 美式足球 大学 64年 71300年 6
Gwin et al。56] 2005 - 2006 冰上曲棍球 大学 12 4393年 0
Rowson et al。57] 2007年 美式足球 大学 10 1712年 0
Broglio et al。58] 2005 - 2008 美式足球 高中 78年 54247年 13
胖子et al。59] 2007年 美式足球 大学 188年 没有报告 0
Broglio et al。58] 2007 - 2010 美式足球 高中 95年 101994年 20.
Mihalik et al。60] 没有报告 冰上曲棍球 青年(14年) 16 没有报告 0
里德et al。61年] 2006 - 2007 冰上曲棍球 青少年(13 - 14岁) 13 1821年 0
Kimpara et al。62年] 2007 - 2008 美式足球 大学 19 4709年 0
Beckwith et al。(63年,64年]
Beckwith et al。(65年]		 2005 - 2010 美式足球 高中,大学 1208年 没有报告 105年
布雷纳德et al。66年] 2008/2009-2009/2010 冰上曲棍球 大学 44 15281年 0
那et al。67年] 2009 - 2010 美式足球 高中 24 没有报告 4
丹尼尔II et al。68年,69年] 没有报告 美式足球 青年(7 - 8年) 7 748年 0
Duhaime et al。70年] 没有报告 美式橄榄球,冰球 大学 450年 486594年 48
Funk et al。71年] 2006 - 2010 美式足球 大学 98年 37128年 8
Gysland et al。72年] 没有报告 美式足球 大学 46 没有报告 0
Mihalik et al。73年] 没有报告 冰上曲棍球 青少年(13 - 16岁) 52 12253年 0
Ocwieja et al。74年] 2010年 美式足球 大学 46 7992年 0
Rowson et al。75年] 2007 - 2009 美式足球 大学 335年 300977年 57
Rowson et al。76年]
城市et al。77年]		 2012年 美式足球 青年(7 - 12岁)
中学,
高中		 112年 34603年 8
科布等。78年] 没有报告 美式足球 青年(9 - 12岁) 50 11978年 4
Talavage et al。79年] 2009年 美式足球 高中 21 15264年 4
城市et al。77年,80年]
Stitzel et al。81年]		 没有报告 美式足球 高中 40 16502年 5
丹尼尔II et al。82年] 2012年 美式足球 青年(12 - 14年) 17 4678年 1
Stitzel et al。81年] 没有报告 美式足球 青年(9 - 12岁) 36 9772年 0
威尔科克斯et al。83年] 2009/2010-2011/2012 冰上曲棍球 大学 41 19880年 0
年轻的et al。84年] 2011 - 2012 美式足球 青年(7 - 8年) 19 3059年 0
Cummiskey [85年] 2013年 美式足球 高中 12 224年 0
万成et al。86年] 没有报告 美式足球 青年(11 - 13年) 22 6183年 1
记录的数量超过一个预定义的最小线性加速度阈值的影响。
表1
系统研究的男运动员在训练和比赛。

GForceTracker (GFT)包括一个三轴加速度计和陀螺仪,类似于打击系统,允许连续实时收集头影响数据(117年]。达到系统相比,GFT单元附加到头盔,它允许集成一个头盔的选择一系列运动。在产生影响,GFT样本线性加速度和角速度在3000 Hz, 800 Hz,分别与角速度信号通过一个低通滤波器截止频率为100赫兹。

Allison et al。101年)评估的准确性GFT使用线性撞击器,速度从1.5到5.0 m / s,影响混合III上的曲棍球头盔头颈系统在不同网站:ATD面罩,一面,rear-oblique和后方。相对于线性加速度峰值数据混合三世ATD头型,GFT的原始数据展示了高达150%的巨大差异,这是由于缺少算法转换数据的重心。当我们使用逻辑回归占影响方向,取得了高达15%的平均绝对误差,不同的头盔品牌,影响方向,和传感器位置,但不影响严重。相反,相对较小的高达15%的原始数据差异报告的角速度和平均绝对误差不到10%使用逻辑回归后得到占影响方向。平均绝对误差为角速度没有大幅变化头盔品牌,影响方向,传感器位置,或严重程度的影响。Allison et al。101年)建议头盔品牌校正算法被开发来转换原始线性加速度数据从GFT代表获得运动学的重心。

在类似的研究中,坎贝尔et al。104年)使用一个线性撞击器影响美国橄榄球头盔头颈系统安装在一个混合三世ATD评估GFT的准确性。影响速度范围从3.0到5.5 m / s和各种头盔地点:影响面罩,前面,front-oblique,一边,后方。修正算法被开发并用于预测运动学的质量中心的头。坎贝尔et al。104年]发现很强的相关性( GFT)之间的线性加速度峰值测量的校正算法应用和混合三世ATD头型数据。很强的相关性( )之间还发现生转动速度峰值测量GFT和混合三世ATD头型数据。坎贝尔et al。104年Allison)支持的结论et al。(101年关于头盔品牌校正算法。

认证检测头盔是一个有争议的问题118年]。2013年,全国体育设备操作标准委员会(NOCSAE)发布的一份新闻稿中指出美国足球头盔与额外的第三方产品,如影响传感器,没有贴在标准测试,无效的认证符合标准(119年]。几个月后,NOCSAE发表澄清声明,头盔制造商被要求决定是否额外的第三方产品无效的认证头盔(120年]。

4所示。仪器的护齿套

半个世纪前,仪器的喉舌是用来测量运动数据在早期人类志愿者雪橇试验研究[14- - - - - -27]。最近的研究已经使用仪器的喉舌,像护齿套用于orofacial保护运动,调查负责人运动学在足球标题(121年- - - - - -123年)和(124年- - - - - -126年]头保护;然而,这样的设备是天生的和不适合游戏的情况。希金斯et al。127年)的影响进行测试比较加速度数据从一个仪器的喉舌和头盔的数据修改NOCSAE头型。一个重要的喉舌,头型加速度之间的关系被观察到;然而,头盔加速度与头型加速度没有显著相关。

最近,巴黎等。128年)检测一个定制的丙烯酸护齿套与一个双轴加速度计,能够无线传输线性加速度数据。卡拉et al。129年)进一步发展的护齿套的设计巴黎et al。128年)将一组三个加速度计角加速度,除了线性加速度,能够被测量。进行了六个标题事件,所有涉及到的相同的女性主题。设备是脑震荡的建议作为一个潜在的工具评估在游戏。

X2影响护齿套是一个设备仪器的三轴加速度计和陀螺仪,样本线性加速度和角速度1 kHz和800赫兹,分别在产生影响。角速度是插入到1 kHz,过滤,分化生成角加速度。使用一个类似的设计,X2影响护齿套,贝et al。97年)评估的准确性测量运动学的插装护齿套头的影响。自定义ATD头型安装在混合三世ATD脖子和戴着美国橄榄球头盔是影响在不同网站使用一个线性撞击器。影响运动档案的正常化RMS误差为线性加速度峰值大约10%,角加速度和角速度。场上的impedance-based唾液传感器结合使用来确定实际影响事件当护齿套的嘴。王等人。130年38]监控头的影响新西兰业余橄榄球联盟球员使用X2护齿套在2013赛季的影响;然而,没有脑震荡记录。Siegmund et al。108年)评估的有效性X2护齿套使用一个线性撞击器影响下颌load-sensing头型(MLSH) [113年),穿着一个美国橄榄球头盔和安装在一个混合三世ATD脖子。类似于系统相同的研究结果,X2影响护齿套没有达到一级有效性线性峰值加速度和角加速度峰值。

郭et al。107年]研究下颌骨的影响限制的准确性的插装护齿套佩戴头盔的ATD和尸体测试。均方根误差为角速度和加速度的40%和80%,分别被发现为无约束尸体下颌骨的最坏的情况;然而,这样的错误可以减轻通过隔离传感器从下颌骨负载低于15%。埃尔南德斯等人。131年)使用仪器的护齿套监控头影响大学期间的美国足球运动员比赛和训练,通知ATD重建的数据。此外,埃尔南德斯等人。132年]也监控头影响拳击手和混合武术艺术家,,结合视频分析,使这些影响使用有限元人头模型重建(133年]。

吴et al。134年)开发了一个仪器的护齿套与三轴高量程加速度计和陀螺仪。设备还包含红外接近报警判断上的护齿套着牙齿。频域特性的线性加速度和旋转速度来衡量混合III中头型影响速度从2.1到8.5 m / s由一个线性撞击器被用来训练支持向量机分类器。在随后的研究中,吴et al。106年)评估的有效性的护齿套对足球标题影响通过跟踪基准网格与双高速视频。的护齿套穿了志愿者在标题的足球,这是预计7米/秒的速度。video-tracked运动学的矢状面相比,插装的护齿套有均方根误差为16%,18%,12%,峰值前后线性加速度峰值inferior-superior线性加速度和角速度在矢状面峰值分别。

同时,克利夫兰诊所发展智能护齿套(IMG) [98年,99年,102年),包括一个三轴加速度计和陀螺仪,抽样4 kHz的能力。减少塔被用来验证中使用的传感器IMG线性和角加速度范围在10 - 174 g和0.85 - -10.00克拉/ s2分别的影响持续时间4.6 - -31.8 ms。IMG低估了参考线性和角加速度3%和17%,分别。此外,IMG的验证是由影响修改混合三世ATD头,穿着一个美式橄榄球头盔或拳击首饰,用一个线性撞击器速度8.5米/秒(102年]。IMG的加速度记录相关的头型数据( )为美国橄榄球头盔和拳击首饰测试。Bartsch et al。102年)检测两个大学美式足球球员和四个业余拳击手在竞争;然而,没有脑震荡记录。

5。检测皮肤补丁

X2 X-Patch是一个小的微机电系统,穿在左边或者右边乳突,包括一个三轴加速度计和陀螺仪135年]。原始加速度计数据转化为重心头使用一个刚体变换的线性加速度和旋转加速度的五点模板。在产生影响,X-Patch样本线性加速度和角速度在1 kHz和800赫兹,分别。几项研究已经使用X-Patch记录运动数据训练和竞争奥运会期间对男性美式足球,女青年足球和橄榄球(表2)。
研究 季节(s) 体育运动 级别(年龄) 性别 球员 影响 脑震荡
克尔et al。87年] 2014年 美式足球 8 - 15年)青年 米 70年 7478年 6
斯沃茨et al。88年] 2014 - 2015 美式足球 大学 米 50 没有报告 没有报告
McCuen et al。89年] 没有报告 足球 高中,大学 F 43 没有报告 0
莫里森et al。90年] 2015年 美式足球 大学 米 10 没有报告 0
卡(91年] 没有报告 足球 大学 F 25 13479年 0
Cummiskey [85年] 2013年 美式足球 高中 米 15 231年 0
王等人。92年] 2015年 橄榄球 青年(8 - 9岁) 米 14 721年 3
Svaldi et al。93年] 没有报告 足球 高中 F 14 没有报告 0
记录的数量超过一个预定义的最小线性加速度阈值的影响。 Helmetless训练演习。
表2
X2 X-Patch研究运动员在训练和比赛。

奈文斯et al。105年)评估的有效性X-Patch使用混合三世ATD头颈直径系统安装在一个低摩擦雪橇。头型是影响不同方向的下巴和额头气动投射垒球,曲棍球球,足球的速度从10 - 31 m / s。线性加速度峰值与混合衡量X-Patch显示合理的协议III ATD头型的长曲棍球和足球。然而,低估了线性加速度峰值X-Patch为垒球的影响是所有三个角加速度运动球。奈文斯et al。105年]表明穷人X-Patch之间的协议和混合三世ATD头型的某些条件是由于前者的相对较低的采样频率。

克尔et al。136年)评估的有效性小心足球(霍夫)计划使用X-Patch监控头的影响青年足球运动员:霍夫参与者,38个球员,7团队,2联盟;控制,32个玩家,8团队,3联赛。玩家参与霍夫项目积累更少影响每运动比控制曝光。同样,施瓦茨et al。88年]Helmetless解决培训的有效性评估(赫特)计划,将应对演习没有头盔和垫肩加入到培训课程,在2014年和2015年学院的季节。干预和控制组织,每个25美式足球球员,包括检测与XPatch前赫特人参与计划。斯沃茨et al。88年]发现,干预组经验少28%头每运动影响暴露与对照组相比。在另一项研究中,不同级别的设备所穿的美式足球球员,雷诺兹et al。137年与X-Patch)检测20大学球员在训练和游戏组成的2013赛季。设备磨损的类型被发现在每个训练与不同的概要文件头影响意味着helmet-only训练线性和角加速度峰值明显低于平均峰值加速度half-pad full-pad训练和竞技游戏。

在一个足球标题研究中,吴et al。106年)评估的有效性X-Patch通过跟踪基准网格与双高速视频。X-Patch是附加到乳突的志愿者在标题的足球,这是预计7米/秒的速度。video-tracked运动学的矢状面相比,X-Patch RMS误差14%,前后线性加速度峰值为29%,inferior-superior线性加速度峰值和峰值角速度在矢状面。

最近,国王et al。92年]X-Patch监控级使用,频率,头部的位置影响新西兰的初级橄榄球联盟球员连续四场比赛。14检测的球员,三是医学诊断为持续的脑震荡。头部生物力学影响数据的标准化的报告建议,使精确的比较在已发表的研究。

6。检测无檐便帽,发带

Checklight是传感器设备,集成到后方的无边便帽(138年]。影响数据没有提供;然而,绿色、黄色和红色灯都引发了对“温和”,“中间,”和“严重”影响,分别。Cummiskey [85年)用一个脉冲锤冲击美国的橄榄球头盔,穿的是一个混合三世在Checklight ATD无边便帽。红灯是由四个影响,最严重的与线性和角度头型加速度峰值的123克和7660 rad / s2,分别。Bartsch et al。102年)使用Checklight无边便帽验证评估研究;然而,没有结果的报道。哈珀et al。139年青年)监控头的影响和高中足球运动员在训练和比赛使用Checklight。哈珀et al。139年)认为Checklight用处有限,因为它不允许实时副业数据监测和阈值限制是未知的。在一个足球标题研究中,吴et al。106年)评估的有效性Checklight无边便帽传感器位置通过跟踪基准网格与双高速视频。6自由度传感器设备(134年)是用于代替Checklight传感器,不允许原始数据提取。video-tracked运动学的矢状面相比,无边便帽的均方根误差为16%前后线性加速度和峰值13% inferior-superior线性加速度峰值和峰值角速度在矢状面。

代替传统的加速度计,Shockbox使用四个二进制力开关测量差动电压(140年]。工头和斯曼141年)评估验证Shockbox的跌落测试,严格的头型戴着冰上曲棍球头盔,仪器与设备。影响范围从2.0到3.0米/秒速度在不同的头盔地点:前面,front-oblique,一面,rear-oblique和后方。9%的总差异Shockbox和头型数据报告。Cuminsky [85年)用一个脉冲锤冲击美国的橄榄球头盔,穿的是一个混合三世ATD Shockbox头巾。线性加速度峰值相比从Shockbox头型数据和RMS 92 - 298%的错误被发现七位置的影响。黄等。142年)检测22美国青年足球运动员的头盔Shockbox设备监控头的影响在2012年赛季。其他未发表的研究使用Shockbox监控头的影响在美式足球(143年和冰球144年,145年]。

SIM-G是影响传感器设备,包括一个三轴陀螺仪和两个三轴加速度计,high-g, low-g,安装在一个头巾103年]。SIM-G的开发者,屏遮技术,评估设备的验证使用钟摆影响NOCSAE heaform 11个位置。SIM-G角速度测量的相关峰值强烈的头型数据( );但是,相关性不强线性加速度峰值( )和角加速度峰值( )。Cummiskey [85年)用一个脉冲锤冲击美国的橄榄球头盔,穿的是一个混合三世ATD SIM-G头巾。线性加速度峰值相比从SIM-G头型数据和RMS 18 - 75%的错误被发现七位置的影响。

7所示。其他仪器设备

大约在2000年,仪器的耳塞是赛车司机后表明,在碰撞检测头盔头部相对移动(146年,147年]。这样的ear-mounted设备被军事学员还测试了在拳击比赛(148年]。除了拳击打系统研究[36,37,149年,150年),检测手套也被用来估计拳力在实验室(151年,152年和在拳击比赛138年,152年,153年]。拳击的衬衫也被开发出来,检测和检测支安打在业余拳击比赛(154年- - - - - -159年]。

近年来,全球定位系统(GPS)单位通常穿的精英英式橄榄球联盟(160年,161年),橄榄球联盟(162年- - - - - -165年],澳式足球(166年,167年]玩家;然而,这种微型传感器来检测碰撞的有效性受到质疑(168年]。另一个设备提供视频从第一人称的角度用橄榄球帽子插装摄像头(169年,170年];然而,由于规则关于橄榄球头盔设计(171年),这种装置的主要应用是作为训练的工具来评估性能(170年]。

8。结论

最近的技术进步使发展的检测设备:头盔,头盔,发带,无檐便帽,皮肤补丁,和护齿套。目前的研究进行了回顾开发、有效性和潜在的仪器设备,估计影响人体的运动学在活的有机体内。

达到系统广泛应用;然而,它是昂贵的和有限的,它只能被纳入特定的头盔和头盔。其他影响传感器更便宜,比如Checklight Shockbox,商用尽管缺乏验证。相比之下,GForceTracker不断进行验证评估,目前只有在研究中可以使用。对一些设备,实验室验证研究发现大型设备测量和头型数据(表之间的差异3),特别是对于某些影响的方向。这样的差异可能是由于非刚性的头骨耦合的头盔,头盔,发带,无檐便帽,皮肤补丁。为插装护齿套相对较小的错误报告;然而,约束限制已确定用握紧的牙齿提供最准确的结果。
研究 设备 体育运动 方法 头型 影响速度(米/秒) 错误的数据
线性 角
胖子et al。33] 支安打 美式足球 摆 HIII头颈直径 3.0 - -7.0 解放军:平均误差4% PAA:平均误差为17%
Manoogian et al。35] 支安打 美式足球 摆 HIII头颈直径 2.0 - -5.0 支安打,HIII头测量类似线性加速度响应
Beckwith et al。(37] 支安打 拳击 摆 HIII头颈直径 3.0 - -7.0 中国人民解放军:低估了2%; = 0.91 PAA:高估了8%; = 0.91
Hanlon和出生38] 支安打 足球 球佳能 HIII头颈直径 8.0 - -12.0 计划: = 0.34 PAA: = 0.57
线性撞击器 HIII头颈直径 2.5 - -4.75 −2 g的解放军:平均误差; = 0.94 PAA:平均误差−1721 rad / s2; = 0.92
Rowson et al。94年] 6自由度系统 美式足球 线性撞击器 HIII头颈直径 影响能源:68 - 608 J 中国人民解放军:RMSE = 12.5±8.3克; = 0.88 PAA: RMSE = 907±685 rad / s2; = 0.85
Beckwith et al。(95年] 支安打 美式足球 线性撞击器 HIII头颈直径 4.4 - -11.2 计划: = 0.82 - -0.99;高估了1% PAA: = 0.42 - -0.98;低估了6%
Allison et al。96年] 支安打 冰上曲棍球 线性撞击器 HIII头颈直径 1.5 - -5.0 解放军:18 - 31%的平均误差(生),7 - 27%(调整); -0.97 = 0.81 PAA: 35 - 64%的平均误差(生),13 - 38%(调整); -0.94 = 0.71
贝等。97年] 毫克 美式足球 线性撞击器 自定义头,HIII脖子 3.0 - -8.5 中国人民解放军:RMSE = 3.9±2.1克;全国抵抗运动= 9.9±4.4%; -0.98 = 0.94 PAA: RMSE = 202±120 rad / s2;全国抵抗运动= 9.7±7.0%; -0.98 = 0.61
奶油水果蛋白饼:RMSE = 1.0±0.8 rad / s;全国抵抗运动= 10.4±9.9%; -0.99 = 0.96
Bartsch et al。98年],阿克苏[99年] IMG N /一个 下降 N /一个 0.7 - -3.9 中国人民解放军:低估了3%; > 0.99 中国人民解放军:低估了17%; = 0.98
Jadischke et al。One hundred.] 支安打 美式足球 线性撞击器 HIII头颈直径 9.3 中国人民解放军:RMSE = 12 - 23% PAA: RMSE = 30 - 111%
5.0 - -11.2 解放军:RMSE = 16 - 190% PAA: RMSE = 51 - 96%
解放军:RMSE = 11 - 22% PAA: RMSE = 10 - 26%
Allison et al。101年] GFT 冰上曲棍球 线性撞击器 HIII头颈直径 1.5 - -5.0 计划: -0.99 = 0.77 奶油水果蛋白饼: -0.99 = 0.78
Bartsch et al。102年] IMG 美式足球 线性撞击器 HII头(修改后的),他的脖子 2.0 - -8.5 计划: = 0.99 PAA: = 0.98
奶油水果蛋白饼: = 0.99
拳击 线性撞击器 HII头(修改后的),他的脖子 1.8 - -7.5 计划: = 0.99 PAA: = 0.98
奶油水果蛋白饼: = 0.98
屏遮技术(103年] SIM-G N /一个 摆 NOCSAE头,混合III的脖子 没有报告 计划: = 0.84 PAA: = 0.78
奶油水果蛋白饼: = 0.98
坎贝尔et al。104年] GFT 美式足球 线性撞击器 HIII头颈直径 3.0 - -5.5 解放军:日军= 26 - 72%(生),2 - 8%(调整); = 0.82(生),0.97(调整后) 奶油水果蛋白饼:日军= 2 - 16%(生),1 - 13%(调整); = 0.94(生),0.96(调整后)
Cummiskey [85年] 支安打 美式足球 脉冲锤 HIII头颈直径 没有报告 解放军:RMSE = 33 - 198% PAA: RMSE = 27 - 209%
X2 X-Patch 美式足球 脉冲锤 HIII头颈直径 没有报告 解放军:RMSE = 11 - 59% PAA: RMSE = 11 - 350%
Shockbox 美式足球 脉冲锤 HIII头颈直径 没有报告 解放军:RMSE = 92 - 298%
SIM-G 美式足球 脉冲锤 HIII头颈直径 没有报告 解放军:RMSE = 13 - 75%
奈文斯et al。105年] X2 X-Patch 足球 球佳能 HIII头颈直径 13-27 解放军:低估了< 25%
垒球 球佳能 HIII头颈直径 10 - 20
长曲棍球 球佳能 HIII头颈直径 27-31
吴et al。106年] 毫克 足球 球佳能 人类志愿者 7 解放军:16±6% (p);18±10% (is) 奶油水果蛋白饼:12±7%(矢状)
X2 X-Patch 足球 球佳能 人类志愿者 7 解放军:14±2% (p);29±30% (is) 奶油水果蛋白饼:29±9%(矢状)
Checklight 足球 球佳能 人类志愿者 7 解放军:16±9% (p);13±5% (is) 奶油水果蛋白饼:13±11%(矢状)
郭et al。107年] 毫克 美式足球 下降 ATD(无下颌骨) 1.4 - -4.4 解放军:NRMSE > 8/162下降20%; -0.99 = 0.85 PAA: -0.99 = 0.62
奶油水果蛋白饼: -0.99 = 0.84
下颌骨ATD(稀) 1.4 - -4.4 计划: -0.99 = 0.62 PAA: -0.99 = 0.56
奶油水果蛋白饼: -0.99 = 0.65
ATD(下颌骨紧握) 1.4 - -4.4 计划: -0.99 = 0.94 PAA: -0.99 = 0.92
奶油水果蛋白饼: -0.99 = 0.98
尸体 1.4 - -4.4 中国人民解放军:NRMSE > 26/108下降为20% PAA: NRMSE = 80%
奶油水果蛋白饼:NRMSE = 40%
Siegmund et al。108年] 支安打 美式足球 线性撞击器 MLSH, HIII脖子 3.6 - -11.2 解放军:平均变异系数15±9%;20±50%的平均相对误差;日军= 32±43%; = 0.63 PAA:平均变异系数21±21%;9的平均相对误差±49%;日军= 35±36%; = 0.59
X2毫克 美式足球 线性撞击器 MLSH, HIII脖子 3.6 - -11.2 解放军:意思是8±4%的变异系数;平均相对误差−8±14%;日军= 12±10%; = 0.90 PAA:平均变异系数23±9%;26日平均相对误差±61%;日军= 41±51%; = 0.56
点击:影响遥测系统。12自由度:十二自由度测量装置。MG:护齿套。IMG:聪明的护齿套。GFT: GForceTracker。MMA:艺术的搏击。HIII:混合三世。ATD:拟人化的测试设备。MLSH:修改负载传感头型。中国人民解放军:线性加速度峰值。PAA:角加速度峰值。 PAV: peak angular velocity. MAPE: mean absolute percentage error. A-P: anterior-posterior. I-S: inferior-superior.
表3
验证研究的仪器设备。

在过去的十年中,仪器设备记录了数以百万计的影响在实验室,在球场上,在环在了冰面上。检测设备并非没有限制;然而,在活的有机体内头的影响是至关重要的调查数据头部受伤机制和脑震荡的进一步理解。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

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