M. Yamamoto1,2,3, Y.Ishige1, K. Shimatani4, M. Hasegawa4, Y. Kurita2, H. Takemura1
1Université des sciences de Tokyo, Département de génie mécanique, Faculté des sciences et technologies, Noda, Japon, 2Université d'Hiroshima, École supérieure d'ingénierie, Higashi-Hiroshima, Japon, 3Hôpital commémoratif de Fukuyama, Département de réadaptation, Fukuyama, Japon, 4Université préfectorale d'Hiroshima, Faculté de la santé et du bien-être, Mihara, Japon
Contexte: L'analyse de la marche est une évaluation cruciale dans le site clinique. Les systèmes de capture de mouvement (MC) sont utiles pour l'évaluation car ils peuvent être utilisés pour mesurer avec précision la cinématique du corps, comme les angles des articulations. Cependant, leur utilisation est principalement limitée aux laboratoires en raison des coûts élevés et de la faible portabilité. Récemment, de nombreux systèmes d'estimation de pose basés sur la vidéo ont été développés, qui sont également utilisés pour évaluer les paramètres spatio-temporels de la marche. Cependant, la précision de l'estimation de l'angle des articulations par les systèmes d'estimation de pose basés sur la vidéo reste incertaine.
Objectif : Nous avons cherché à étudier la précision de l'angle articulaire de l'estimation de la pose bidimensionnelle pendant la marche par une caméra à un seul côté.
Méthodologie: Sept adultes en bonne santé (22.8 ± 1.1 ans) ont participé à cette étude. Deux conditions de marche sur tapis roulant ont été réalisées par les participants : les conditions de marche normale et de rotation externe. Les participants portaient des orthèses cheville-pied et la vitesse de marche était fixée à 0.60 m/s, en supposant une situation clinique. Une caméra vidéo placée sur le côté droit du tapis roulant a enregistré la marche pour l'estimation de la pose. OpenPose (OP), un système de pose humaine open source, a été utilisé pour estimer la pose du corps. L'OP estime les emplacements des articulations par un réseau de neurones à convolution à plusieurs étages à deux branches. Nous avons calculé les angles droits des articulations de la hanche, du genou et de la cheville pendant la marche sur la base des données de localisation des articulations OP. Simultanément, un système MC a été utilisé pour mesurer les angles articulaires. La fréquence d'images de la caméra et du MC a été réglée sur 100 Hz. Le coefficient de détermination (R2) a été utilisé pour comparer les angles des articulations OP et MC. De plus, l'erreur absolue entre les angles articulaires maximaux OP et MC pendant la marche a également été mesurée. Le test de rang signé de Wilcoxon a été utilisé pour comparer l'erreur absolue dans chaque condition de marche. La signification statistique a été fixée à p < 0.05.
Résultats: Le r2 entre les angles articulaires OP et MC dans la condition de marche normale étaient les suivants : flexion-extension de la hanche, 0.94 ; flexion-extension du genou, 0.96 ; et flexion dorsale-flexion plantaire de la cheville, 0.56. Le R2 entre les angles articulaires OP et MC dans la condition de marche en rotation externe étaient de 0.93, 0.97 et 0.21, respectivement. L'erreur absolue entre les angles de flexion plantaire maximale OP et MC dans la condition de marche en rotation externe a augmenté de manière significative par rapport à la condition normale (p < 0.05). Aucune différence statistiquement significative n'a été trouvée dans l'erreur absolue de la flexion maximale de la hanche, de l'extension de la hanche, de la flexion du genou, de l'extension du genou et de l'angle de dorsiflexion (p = 0.81, p = 0.81, p = 0.16, p = 0.21 et p = 0.47, respectivement ).
Conclusion(s) : Bien que la précision des mesures de l'angle de l'articulation de la cheville à l'aide du système d'estimation de la pose bidimensionnelle ne soit pas élevée, les angles de l'articulation de la hanche et du genou sont mesurés avec approximativement la même précision que ceux mesurés à l'aide du système MC. Les mesures de l'angle maximal des articulations de la hanche et du genou à l'aide de l'OP avec des méthodes de calcul peuvent être utilisées pour évaluer les angles articulaires maximaux, même dans la condition de marche en rotation externe.
Implications Cette méthode a un grand potentiel en tant qu'appareil portable et peu coûteux pour évaluer la cinématique de la marche.
Financement, remerciements : Ce travail a été financé en partie par JSPS KAKENHI sous le numéro de subvention JP19K20748.
Mots clés: Estimation de pose, analyse de la marche, cinématique
Topic: Handicap et réadaptation
Ce travail a-t-il nécessité une approbation éthique? Oui
Institution : Université préfectorale d'Hiroshima
Comité : le comité d'éthique de la Faculté de la santé et du bien-être
Numéro d'éthique : 15MH036
Tous les auteurs, affiliations et résumés ont été publiés tels qu'ils ont été soumis.
