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比较正规的买球软件智能眼镜:一种有效且可靠的步态时空参数评估设备
本站原创2022-10-24 15:47:54


人类步态是一种复杂的功能能力,在童年时期获得并在日常生活中逐渐自动执行。65岁以下的人平均每天步行9800步,而65岁以上的人这一数字减少到6500步。由于步态能力随着年龄的增长而下降,步态分析已被用作长寿、跌倒风险和一般健康的生物标志物]。存在许多临床测试,但在这些临床评估期间,不常规测量时空步态参数。然而,时空参数的记录对于检测老年人跌倒或虚弱的风险很重要,尤其是步长和步长。高龄导致行走过程中时空参数的修改。虽然压力走道或光学系统的发展]允许在实验室环境内外评估时空步态参数,最近出现了无线和可穿戴技术。


各种可穿戴传感器,即惯性测量单元,已逐步用于评估步态,不仅在实验室环境中,而且在生态条件下。这些传感器的优点很多:成本低、体积小、重量轻、可在日常环境中使用并且不需要耗时的分析。由于这些原因,所进行的研究数量呈指数级增长,最近的评论总结了IMU在健康成人、老年人和各种健康受损人群。虽然已经考虑了许多步态分析参数,但最近的一项系统评价和荟萃分析强调,除其他外,使用IMU测量的时空参数分别具有出色和良好的有效性。


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在步态分析期间,IMU被放置在下背部,但使用了从脚到头部的其他位置。下背部主要是为了方便和接近身体的质心。为了通过在步态分析期间记录时空参数来区分跌倒者和非跌倒者,一些作者在头部水平放置了一个加速度计。与臀部和躯干位置相比,这种放置提供了更好的跌倒风险运动学信息。考虑到大多数老年人在日常生活活动中都戴眼镜,将IMU放置在日常生活中这种非侵入性的可穿戴对象中可能是一项能够进行步态分析的技术创新。例如,在法国,超过90%的60岁及以上的人戴眼镜,而这个比例在20至50岁的人中约为40%。因此,使用位于头部水平的IMU进行步态评估似乎有希望量化实验室和生态条件下的时空参数,以用于临床和研究目的。虽然以前用于评估从坐到站运动期间的最大垂直加速度峰值,据比较正规的买球软件所知,没有研究使用嵌入眼镜的IMU评估步态的时空参数。


因此,本研究的目的是评估嵌入智能眼镜的IMU与光电系统在年轻和健康参与者中记录的步长和步长的会话内和会话间可靠性、可重复性和同时有效性。实验室环境。


在这项最初的研究中,一个反光标记被放置在靠近嵌入智能眼镜右太阳穴的IMU的位置,以测量步态的两个主要时空参数。步长和步长是根据在三种不同步行速度和两种头部稳定条件下记录的最大垂直加速度计算得出的。无论考虑何种实验条件,两个系统的测量之间的再现性和可靠性都非常好。此外,对于用眼镜记录的步长持续时间和步长,观察到了极好的绝对可靠性。最后,验证了智能眼镜对光电系统的并发有效性。


在健康成人中,使用眼镜和光电系统记录的步长和步长值与之前在文献中使用可穿戴传感器测量时观察到的值一致。例如,比较正规的买球软件在跑步机上以最高速度观察到的步长值与之前在年轻人以约1.4m/s的自选步速水平行走时使用位于腰椎水平的加速度计测量的值相似。无论使用何种测量系统,所评估的步长和步长对于所有实验速度条件的会话内和会话间都是可重现的。更重要的是,在使用和不使用颈托的试验之间没有观察到差异。因此,在没有头部稳定的情况下测量步态期间的步态持续时间和步长是可行的,并且可通过嵌入在眼镜中的IMU进行重现。


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除了可重复性,眼镜测量步长持续时间的相对可靠性和步长在所有实验条件和两个测试阶段都非常出色。实际上,对于步长持续时间,ICC值在0.936和0.993之间,对于步长,ICC值在0.955和0.987之间。此外,无论实验条件如何,眼镜的变异系数均小于8%,运动学数据的变异系数小于5%。眼镜的SEM低于所有速度条件的平均值的10%,以及有无颈托的测量结果,代表了极好的绝对可靠性,包括会话内和会话间。光电系统的SEM和绝对可靠性与使用眼镜获得的值相似。总之,所有这些观察结果表明,步长和步长的测量是高度可靠和可重复的。尽管这些结果可能部分归因于跑步机施加的恒定速度,但比较正规的买球软件的研究还表明,嵌入在眼镜中的IMU测量的垂直加速度可用于确定步长和步长。


根据步行速度,两个测试时段之间时空参数的重测信度对于眼镜从差到优和光电系统中优。虽然相对可靠性因速度而异,但SEM小于10%,表明玻璃和光电系统都具有出色的绝对可靠性。眼镜的重测ICC值与其他可穿戴传感器在以自选速度进行水平行走时测量的值相当或小于测量值。尽管参与者熟悉实验条件,但一个可能的原因可能与使用跑步机和/或影响步态模式的低速有关。然而,观察到了极好的绝对可靠性,这表明眼镜可用于评估生态情况下的步态持续时间和步态长度。


针对所有实验条件和两个测试阶段确定了嵌入在眼镜和光电系统中的IMU的同时有效性。在头部稳定的两种情况下,所有速度的系统之间都发现了显着的弱到强相关性。没有颈托的中等速度通常观察到更好的相关性对于步长持续时间和步长。尽管与之前的研究一致,将加速度计放置在参与者腰部周围,但比较正规的买球软件观察到的相关值略低于这些研究。为每个实验条件绘制了Bland-Altman图,两个系统之间不存在系统偏差。因此,眼镜和光电系统都可以在不同速度的步态评估期间测量步态持续时间和步长。


这项研究有一些局限性。首先,本研究仅包括健康和年轻的参与者。这是在将眼镜应用于老年参与者之前验证眼镜是否适合评估步长和步长的必要的第一步。其次,在比较正规的买球软件的研究中,比较正规的买球软件调整了每个步态采集的峰值阈值,以防止错误识别步骤。第三,步态分析是在实验室环境中实现的,特别是参与者必须以恒定的速度在跑步机上行走。这种实验条件与日常生活运动相去甚远。步态步长是从跑步机施加的恒定速度中获得的,但在生态情况下,步态速度是未知的,除非眼镜中集成了GPS。另一种方法可以使用倒立摆模型从加速度信号中提取时空参数。与基于从IMU记录的垂直加速度信号的算法实施相关,可以估计步长,眼镜可以在生态条件下使用。在这种情况下,可以监测老年人的日常生活步行,并且在机器学习技术的帮助下,还可以评估时空参数的可变性,提供跌倒风险的指标。因此,佩戴智能眼镜的老年人可以在日常生活中进行跌倒风险筛查,并感觉更安全,因为该设备已经包含跌倒警报应用程序。


该研究的一个优势在于,无论参与者的面部形态如何,即使没有戴眼镜,使用眼镜都可以从垂直轴上测量的加速度中识别步数。完美调整。


使用可穿戴传感器进行步态分析最近在生态和临床条件下都受到重视。本研究的目的是验证嵌入眼镜分支的IMU以分析健康参与者的步态。总体而言,比较正规的买球软件的结果表明,用眼镜测量的步长和步长是可重复且有效的。在未来的研究中,将在临床和生态环境中,特别是在老年人群中研究步长和步长,以确定眼镜测量的参考值。鉴于从位于头部水平的加速度计记录的垂直加速度可用于通过记录时空参数来区分跌倒者和非跌倒者和通过机器学习技术计算时空参数的可变性,使用比较正规的买球软件的眼镜似乎是一种很有前途的“非侵入式”现实生活设备,用于检测跌倒和/或识别潜在的跌倒在步态能力上。




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