由加速度计数据通过负半定张量的平方根确定刚体运动及其在轻度创伤性脑损伤中的应用
医学物理
2022-01-19 v1 数值分析
数值分析
经典物理
摘要
轻度创伤性脑损伤（mTBI）由剧烈的头部运动或撞击引起。大多数 mTBI 预防策略显式或隐式地依赖于“脑损伤准则”。脑损伤准则以头部运动的某种描述子作为输入，并输出该运动引起 mTBI 的潜力预测。输入通常是根据加速度计和陀螺仪数据合成的头部运动描述子。在脑损伤准则背景下，头部被建模为刚体。我们提出一种算法，仅使用四个头部安装的三轴加速度计的数据来确定头部的完整运动。与基于惯性测量单元的刚体运动确定算法不同，所提算法不依赖于陀螺仪数据；陀螺仪比加速度计耗电多得多。已有若干同样仅利用加速度计数据的算法存在。然而，除最近提出的 AO-算法 [Rahaman MM, Fang W, Fawzi AL, Wan Y, Kesari H (2020): J Mech Phys Solids 104014] 外，那些算法给出的刚体加速度场是相对于体坐标系的，而体坐标系一般是未知的。与 AO-算法相比，所提算法对偏置类误差（例如由传感器位置和方向测量不准确引起的误差）的敏感性要低得多。
引用
@article{arxiv.2101.10405,
title = {Determining rigid body motion from accelerometer data through the square-root of a negative semi-definite tensor, with applications in mild traumatic brain injury},
author = {Yang Wan and Alice Lux Fawzi and Haneesh Kesari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.10405},
year = {2022}
}
备注
30 pages, 9 figures