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研究目的:功能动作评估可以在动作完成层面上找到人体运动表现的优势与缺陷,为运动损伤的预防、恢复及运动能力的提高提供帮助。Kinect v2是一款操作简单,售价低廉,技术成熟的动作捕捉设备且已经在运动训练、康复治疗领域得到大量应用。以Kinect v2系统为支撑,设计一款无需人工评估的功能动作评估设备,可以使功能动作评估摆脱人的限制。因此本研究的目的在于对Kinect v2系统和Vicon系统进行同步测量与对比分析,检验Kinect v2系统在功能动作评估中动作捕捉的信度与效度,探究以Kinect v2系统为工具的功能动作评估方法。研究方法:本研究先后共招募了224名健康成年男性作为研究对象,研究对象共分为四组,第一组12人、第二组12人、第三组100人、第四组100人。选取功能性动作筛查(Functional Movement Screen,FMS)中的深蹲(Deep Squat)、上踏步(Hurdle Step)、直线弓箭步(In-Line Lunge)与肩部灵活动作(Shoulder Mobility)作为本研究的功能动作。研究分为四个部分,第一部分为Kinect v2系统的信效度检验,信度检验通过Kinect v2系统对第一组受试者进行间隔为3天的2次功能动作重复测试进行,效度检验通过同时采用Kinect v2系统与Vicon系统对第一组受试者进行功能动作测试进行;第二部分为Kinect v2系统的识别精度校正与验证,采用线性拟合、二项式拟合及四参数拟合的方法,以Vicon系统测量结果为金标准,对Kinect v2系统的测量结果进行校正,校正后选取第二组受试者再次进行Kinect v2系统与Vicon系统的功能动作同步测量,对比两种系统之间的差异;第三部分为评估标准的制定,由专业评估师对第三组受试者进行评估并同时使用Kinect v2系统对受试者的动进行捕捉,通过诊断实验寻找各功能动作的评估界值;第四部分为Kinect v2系统功能动作评估的效果验证,Kinect v2系统与专家同时对第四组受试者进行评估,对比两种方式的评估结果。信度检验采用组内相关系数(Intraclass correlation coefficient,ICC)与多重相关系数(Coefficient of Multiple Correlation,CMC)进行分析,效度检验使用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)、独立样本T检验(independent-samples T Test,T-test)与CMC进行分析,诊断实验利用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC曲线)进行分析。研究结果:(1)信效度检验:Kinect v2系统对深蹲动作、上踏步动作、直线弓箭步动作与肩部灵活动作中各测试指标的两次重复测量的平均值ICC值分别为0.51-0.81、0.62-0.88、0.48-0.84、0.76-0.82,对深蹲动作、上踏步动作与直线弓箭步动作中各测试指标的CMC值分别为0.66-0.89、0.57-0.85、0.43-0.71;Kinect v2系统与Vicon系统相比,两个系统对深蹲能动作、上踏步动作与直线弓箭步动作中各指标测量结果之间的CMC值分别为0.58-0.82、0.46-0.71、0.42-0.71,对肩部灵活动作中各指标测量结果之间的R值为0.56-0.72,且P<0.05。(2)精度的校正:Kinect v2系统与Vicon系统相比,采用线性拟合与二项式拟合对Kinect v2系统识别精度的进行校正,校正后深蹲动作、上踏步动作与直线弓箭步动作中各指标CMC值分别提高了0.04-0.11、0.08-0.15、0.06-0.21,肩部灵活动作中各指标的R值提高了0.07-0.08,且校正后的CMC均大于0.6。(3)评估验证:以评估专家评估结果为标准,对Kinect v2系统的评估效果进行验证,在1分、2分、3分三个评估结果等级中,Kinect v2对深蹲动作的评估正确率分别为100%、74%、76%,对上踏步动作的评估正确率分别为100%、75%、75%,对直线弓箭步动作的评估正确率分别为100%、70%、72%,对肩部灵活动作的评估正确率分别为100%,86%,81%;在深蹲动作评估、上踏步动作评估、直线弓箭步动作评估与肩部灵活动作评估中分别有75、75、71与84人次的Kinect v2结果与专家评估结果一致,4项功能动作的Kinect v2系统评估总正确率分别为75%、75%、71%与84%。研究结论:(1)以Kinect v2系统在深蹲、上踏步、直线弓箭步与肩部灵活性评估中对4项动作的识别具有中等信度与效度。(2)在Kinect v2系统识别精度的校正中,线性拟合与二项式拟合的校正效果较好,经校正Kinect v2对各项功能动作评估指标的识别精度均有所提高。(3)以此标准使用Kinect v2系统对受试者进行功能动作评估,深蹲动作评估、上踏步动作评估、直线弓箭步动作评估与肩部灵活性评估结果与专家评估结果一致性较好,总正确率分别达到71%-84%。(4)进一步开展Kinect v2系统对多种功能动作识别的机器学习开发,并进行效果验证,有利于提升Kinect v2系统测试性能,为Kinect v2系统为智能评估工具的推广应用提供支撑。