ESTIMACIÓN DE LA CINEMÁTICA DE LA ARTICULACIÓN DE LOS MIEMBROS INFERIORES EN LA MARCHA CON ORTESIS UTILIZANDO EL SISTEMA DE ESTIMACIÓN POSE

M.Yamamoto1,2,3, Y.Ishige1, K. Shimatani4, M Hasegawa4, Y. Kurita2, H. Takemura1
1Universidad de Ciencias de Tokio, Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ciencias y Tecnología, Noda, Japón, 2Universidad de Hiroshima, Escuela de Graduados de Ingeniería, Higashi-Hiroshima, Japón, 3Fukuyama Memorial Hospital, Departamento de Rehabilitación, Fukuyama, Japón, 4Universidad de la Prefectura de Hiroshima, Facultad de Salud y Bienestar, Mihara, Japón

Antecedentes: El análisis de la marcha es una evaluación crucial en el sitio clínico. Los sistemas de captura de movimiento (MC) son útiles para la evaluación porque se pueden usar para medir con precisión la cinemática del cuerpo, como los ángulos de las articulaciones. Sin embargo, su uso se limita principalmente a los laboratorios debido a los altos costos y la baja portabilidad. Recientemente, se han desarrollado muchos sistemas de estimación de pose basados ​​en video, que también se utilizan para evaluar los parámetros espaciotemporales de la marcha. Sin embargo, la precisión de la estimación del ángulo articular mediante sistemas de estimación de pose basados ​​en video sigue sin estar clara.

Finalidad: Nuestro objetivo fue investigar la precisión del ángulo articular de la estimación de pose bidimensional durante la marcha con una cámara de un solo lado.

Métodos: Siete adultos sanos (22.8 ± 1.1 años) participaron en este estudio. Los participantes realizaron dos condiciones de marcha en cinta rodante: condiciones de marcha normal y de rotación externa. Los participantes portaban ortesis de pie y tobillo y la velocidad de la marcha se fijó en 0.60 m/s, asumiendo una situación clínica. Una cámara de video colocada en el lado derecho de la caminadora registró la marcha para estimar la pose. Se utilizó OpenPose (OP), un sistema de postura humana de código abierto, para estimar la postura del cuerpo. El OP estima las ubicaciones conjuntas mediante una red neuronal de convolución multietapa de dos ramas. Calculamos los ángulos de las articulaciones de la cadera, la rodilla y el tobillo derechos durante la marcha en función de los datos de ubicación de las articulaciones OP. Simultáneamente, se utilizó un sistema MC para medir los ángulos de las articulaciones. La velocidad de fotogramas de la cámara y el MC se establecieron en 100 Hz. El coeficiente de determinación (R2) se utilizó para comparar los ángulos de articulación OP y MC. Además, también se midió el error absoluto entre los ángulos articulares máximos OP y MC durante la marcha. Se utilizó la prueba de rangos con signo de Wilcoxon para comparar el error absoluto en cada condición de marcha. La significación estadística se fijó en p < 0.05.

Resultados: El r2 entre los ángulos articulares OP y MC en la condición de marcha normal fueron los siguientes: flexión-extensión de cadera, 0.94; flexión-extensión de rodilla, 0.96; y dorsiflexión-plantarflexión de tobillo, 0.56. El r2 entre los ángulos articulares OP y MC en la condición de marcha en rotación externa fueron 0.93, 0.97 y 0.21, respectivamente. El error absoluto entre los ángulos máximos de flexión plantar OP y MC en la condición de marcha en rotación externa aumentó significativamente en comparación con la condición normal (p < 0.05). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas en el error absoluto de la flexión máxima de la cadera, la extensión de la cadera, la flexión de la rodilla, la extensión de la rodilla y el ángulo de dorsiflexión (p = 0.81, p = 0.81, p = 0.16, p = 0.21 y p = 0.47, respectivamente). ).

Conclusión (es): Aunque la precisión de las mediciones del ángulo de la articulación del tobillo utilizando el sistema de estimación de pose bidimensional no es alta, los ángulos de la articulación de la cadera y la rodilla se miden con aproximadamente la misma precisión que los medidos con el sistema MC. Las mediciones máximas del ángulo articular de la cadera y la rodilla utilizando OP con métodos de cálculo se pueden utilizar para evaluar los ángulos articulares máximos, incluso en la condición de marcha de rotación externa.

Trascendencia: Este método tiene un gran potencial como dispositivo portátil y de bajo costo para evaluar la cinemática de la marcha.

Financiamiento, agradecimientos: Este trabajo fue apoyado en parte por JSPS KAKENHI bajo el número de subvención JP19K20748.

Keywords: Estimación de pose, análisis de la marcha, cinemática

Tema: Discapacidad y rehabilitación

¿Este trabajo requirió aprobación ética?
Institución: Universidad de la Prefectura de Hiroshima
Comité: el comité de ética de la Facultad de Salud y Bienestar
Número de ética: 15MH036


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