신발 생체 역학에서 전환 단계를 제외하는 이유는 무엇인가요? 안정된 상태의 정확도로 신뢰할 수 있는 신발 분석 보장

정확한 생체 역학 분석을 달성하려면 피험자의 속도 변화로부터 신발의 성능을 분리해야 합니다. 전환 단계, 특히 시작, 정지, 회전 단계를 제외하는 것은 이러한 동작이 정상적인 조건에서의 신발 동작을 나타내지 않는 가변적인 관성력을 도입하기 때문에 중요합니다. 이 데이터를 유지하면 케이던스와 입각 시간의 일관성이 깨져 최종 데이터 세트가 노이즈가 많고 신뢰할 수 없게 됩니다.

가속 및 감속 단계를 제거함으로써 연구자들은 분석이 안정된 상태의 보행 주기에만 기반하도록 합니다. 이 필터링 과정은 신발의 충격 흡수와 같은 특정 속성에 대한 유효한 결론을 도출하는 데 필요한 통계적 신뢰성을 보장하기 위한 필수적인 기준선입니다.

전환 단계의 역학

관성력 변동 이해

피험자가 시작하거나 멈출 때, 그들의 몸은 속도를 변경하기 위해 상당한 관성력 변동을 생성합니다.

이러한 힘은 일정한 속도로 움직이는 동안 생성되는 힘과 다릅니다. 데이터 세트에 이를 포함하면 "제동" 또는 "출발"의 역학과 신발 자체의 역학이 혼동됩니다.

케이던스 일관성 방해

전환 단계는 본질적으로 움직임의 리듬을 변경합니다.

가속 또는 감속 중에 케이던스와 입각 시간은 속도 변화에 맞춰 빠르게 변합니다. 이러한 변화는 비교를 위한 기준선을 설정하는 데 필요한 패턴을 깨뜨립니다.

충격 흡수 데이터 왜곡

안전화 및 운동화는 일반적으로 반복 사용 중 힘을 관리하는 방식에 따라 평가됩니다.

전환 단계는 일반적인 사용을 반영하지 않는 비정상적인 압력 스파이크를 생성합니다. 이러한 스파이크를 포함하면 신발의 충격 흡수 능력에 대한 거짓 음성 결과가 나올 수 있습니다.

안정된 상태 분석의 가치

변수 분리

생체 역학 분석의 목표는 종종 보행자의 변동성이 아닌 신발의 성능을 결정하는 것입니다.

안정된 상태의 보행 주기를 필터링함으로써 신발을 주요 변수로 분리합니다. 이를 통해 관찰된 데이터 포인트가 피험자의 변화하는 운동량이 아닌 신발 구조에서 비롯되었음을 보장합니다.

통계적 신뢰성 향상

생체 역학의 신뢰성은 검사-재검사 일관성에 달려 있습니다.

전환 단계를 포함하는 데이터 세트는 더 높은 분산과 낮은 반복성을 나타냅니다. 이러한 단계를 제외하면 결론의 통계적 신뢰성이 크게 향상됩니다.

절충점 이해

노이즈 대 신호의 위험

더 많은 데이터가 일반적으로 더 좋아 보이지만, 생체 역학에서는 "더러운" 데이터가 해롭습니다.

처음 몇 걸음(가속) 또는 마지막 몇 걸음(감속)을 포함하면 신호를 압도하는 노이즈가 발생합니다. 이는 힐과 발 앞부분과 같은 주요 하중 지지 영역에 집중하기 위해 중간 발과 같이 신뢰도가 낮은 영역의 데이터를 제외하는 것과 유사합니다.

맥락이 중요

전환 단계를 제외하는 것은 주기 분석에 국한된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

연구의 특정 목표가 제동 또는 가속 중의 견인력을 분석하는 것이라면, 전환 단계가 초점입니다. 그러나 일반적인 성능 프로파일링 및 편안함 분석의 경우, 이는 제거해야 할 오염 물질입니다.

분석에 대한 올바른 선택

데이터가 현실을 정확하게 반영하도록 하려면 데이터 선택에 대한 대상 접근 방식이 필요합니다.

주요 초점이 일반 성능인 경우: 충격 흡수 및 편안함에 대한 결론이 통계적으로 유효하도록 모든 비안정된 상태 단계를 필터링합니다.
주요 초점이 데이터 신뢰성인 경우: 검사-재검사 일관성을 극대화하기 위해 높은 신뢰도 영역(힐, 발 앞부분) 및 안정된 상태 단계의 데이터를 우선적으로 고려합니다.

진정한 생체 역학적 통찰력은 모든 데이터 포인트를 수집하는 것이 아니라 중요한 데이터 포인트만 분석하는 것에서 나옵니다.

요약 표:

분석 단계	움직임 유형	데이터 일관성에 미치는 영향
전환 단계	시작, 정지 또는 회전	높은 노이즈; 가변적인 관성력 및 압력 스파이크 도입.
안정된 상태 보행	일정한 속도 움직임	높은 신뢰성; 신발 성능을 주요 변수로 분리.
데이터 영역	힐 및 발 앞부분 하중	더 나은 검사-재검사 결과를 위해 높은 신뢰도의 하중 지지 영역에 집중.

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참고문헌

Alyssa A. Logan, Brian D. Nielsen. Circle Diameter Impacts Stride Frequency and Forelimb Stance Duration at Various Gaits in Horses. DOI: 10.3390/s23094232

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