基于惯性测量单元的步行动力学与适应患者运动能力的传感器对细分校准和多体优化,试点研究

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 医学技术 医学技术 医学技术
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 惯性测量单元 (IMU) 为光电子系统提供了可行的替代方案,用于捕捉行走过程中下肢动力学.
• 目前的IMU方法,包括传感器对细分 (S2S) 校准和多体优化,主要是在非残疾人身上开发和验证的.

研究的目的:

• 评估个性化的S2S校准和多体优化技术,以使用IMU获得病态步行的下肢动力学.
• 评估这些基于IMU的个性化方法在走路障碍患者中的准确性和可重复性.

主要方法:

• 开发决策树以根据个体能力指导患者特定的S2S校准.
• 从临床评估中结合患者特定的运动限制范围来进行个性化的多体优化.
• 在12名步行缺陷患者中,将IMU衍生的步行动力学 (直接,通用优化,个性化优化) 与常规步行模型进行比较.

主要成果:

• 根平均平方误差 (RMSE) 在三角平面下低于8.1°,在横平面上高于7.4°.
• 相关系数 (CC) 在斜面平面的范围为0.71-0.99,但在正面和横面平面显著下降 (0.15-0.68).
• 运动范围差异 (ΔROM) 通常在8.3°以内,优化的动力学没有显示出与直接IMU测量相比的改善.

结论:

• 个性化S2S校准证明了改善IMU基于病理群体的步态分析的有希望的结果.
• 多体优化,即使是个性化的,也没有显著提高下肢关节动力学的准确性,而不是直接IMU测量.