M. Yamamoto1,2,3, Y.Ishige1, K.Shimatani4, M.Hasegawa4, Y. Kurita2, H.Tamura1
1Tokyo University of Science, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Facoltà di Scienze e Tecnologia, Noda, Giappone, 2Università di Hiroshima, Graduate School of Engineering, Higashi-Hiroshima, Giappone, 3Fukuyama Memorial Hospital, Dipartimento di riabilitazione, Fukuyama, Giappone, 4Prefectural University of Hiroshima, Faculty of Health and Welfare, Mihara, Giappone
Sfondo: L'analisi dell'andatura è una valutazione cruciale nel sito clinico. I sistemi di motion capture (MC) sono utili per la valutazione perché possono essere utilizzati per misurare con precisione la cinematica del corpo come gli angoli articolari. Tuttavia, il loro uso è principalmente limitato ai laboratori a causa dei costi elevati e della scarsa portabilità. Recentemente sono stati sviluppati molti sistemi di stima della posa basati su video, che vengono utilizzati anche per valutare i parametri dell'andatura spaziotemporale. Tuttavia, l'accuratezza della stima dell'angolo articolare da parte dei sistemi di stima della posa basati su video rimane poco chiara.
Scopo: Abbiamo mirato a studiare l'accuratezza dell'angolo articolare della stima della posa bidimensionale durante l'andatura mediante telecamera a lato singolo.
Metodi: Sette adulti sani (22.8 ± 1.1 anni) hanno partecipato a questo studio. I partecipanti hanno eseguito due condizioni di deambulazione su tapis roulant: condizioni di andatura normale e di rotazione esterna. I partecipanti indossavano ortesi alla caviglia e la velocità dell'andatura era impostata a 0.60 m/s, ipotizzando una situazione clinica. Una videocamera posizionata sul lato destro del tapis roulant ha registrato l'andatura per la stima della posa. OpenPose (OP), un sistema di posa umana open source, è stato utilizzato per stimare la posa del corpo. L'OP stima le posizioni dei giunti mediante una rete neurale a convoluzione multistadio a due rami. Abbiamo calcolato gli angoli dell'articolazione dell'anca, del ginocchio e della caviglia destra durante l'andatura in base ai dati sulle posizioni delle articolazioni OP. Contemporaneamente, è stato utilizzato un sistema MC per misurare gli angoli articolari. Il frame rate della fotocamera e dell'MC è stato impostato a 100 Hz. Il coefficiente di determinazione (R2) è stato utilizzato per confrontare gli angoli articolari OP e MC. Inoltre, è stato misurato anche l'errore assoluto tra gli angoli articolari di picco OP e MC durante l'andatura. Il test dei ranghi con segno di Wilcoxon è stato utilizzato per confrontare l'errore assoluto in ogni condizione di andatura. La significatività statistica è stata fissata a p <0.05.
risultati: La R2 tra gli angoli dell'articolazione OP e MC nella condizione di andatura normale erano i seguenti: estensione-flessione dell'anca, 0.94; flessione-estensione del ginocchio, 0.96; e dorsiflessione-plantarflessione della caviglia, 0.56. Il r2 tra gli angoli articolari OP e MC nella condizione di andatura con rotazione esterna erano rispettivamente 0.93, 0.97 e 0.21. L'errore assoluto tra gli angoli di flessione plantare di picco OP e MC nella condizione di andatura di rotazione esterna è aumentato significativamente rispetto alla condizione normale (p <0.05). Nessuna differenza statisticamente significativa è stata trovata nell'errore assoluto di picco di flessione dell'anca, estensione dell'anca, flessione del ginocchio, estensione del ginocchio e angolo di dorsiflessione (p = 0.81, p = 0.81, p = 0.16, p = 0.21 e p = 0.47, rispettivamente ).
Conclusione(i): Sebbene la precisione delle misurazioni dell'angolo dell'articolazione della caviglia utilizzando il sistema di stima della posa bidimensionale non sia elevata, gli angoli dell'articolazione dell'anca e del ginocchio vengono misurati con approssimativamente la stessa precisione di quelli misurati utilizzando il sistema MC. Le misurazioni dell'angolo di picco dell'articolazione dell'anca e del ginocchio utilizzando OP con metodi di calcolo possono essere utilizzate per valutare gli angoli di picco dell'articolazione, anche nella condizione di deambulazione con rotazione esterna.
implicazioni: Questo metodo ha un grande potenziale come dispositivo a basso costo e portatile per valutare la cinematica dell'andatura.
Finanziamenti, riconoscimenti: Questo lavoro è stato sostenuto in parte da JSPS KAKENHI con il numero di sovvenzione JP19K20748.
parole chiave: Stima della posa, Analisi dell'andatura, Cinematica
Argomento: Disabilità e riabilitazione
Questo lavoro richiedeva l'approvazione etica? Sì
Istituzione: Prefectural University of Hiroshima
Comitato: il comitato etico della Facoltà di Sanità e Previdenza
Numero etico: 15MH036
Tutti gli autori, le affiliazioni e gli abstract sono stati pubblicati come inviati.
