SCIENTIFIC HUB

Araştırmanın izini sürün.

SCIENTIFIC LITERATURE · MED

İstikrarlı olmayan durum hareketinde nörolojik hastalık olan ve olmayan bireylerin hedefli denge değerlendirmesine dinamik sinir ağı yaklaşımı.

Dynamic neural network approach to targeted balance assessment of individuals with and without neurological disease during non-steady-state locomotion.

Makine çevirisi · Editoryal inceleme bekliyor

J Neuroeng Rehabil · 2019-07-12

DOI: 10.1186/s12984-019-0550-8PMID: 31300001

Open accessResearch Support, Non-U.S. Gov't; research-article; Journal ArticleKaynağa git ↗

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Arka planKlinik denge değerlendirmeleri genellikle denge için bir vekil olarak işlevsel görevlere dayanır (örneğin, Zamanlı Yukarı ve Git). Buna karşılık, araştırma ortamlarındaki denge analizleri, hareket yakalama tekniklerini kullanarak nicel biyomekanik ölçümleri (örneğin, tüm vücut açısal momentum, H) içerir. Klinikte hastaların tam olarak alet edilmesi mümkün değildir ve bu nedenle vücut segmentlerinin bir alt kümesinden alınan ölçümlerden denge ile ilgili biyomekanik miktarların tahmin edilmesi arzu edilir. Makine öğrenme algoritmaları bu tür düşük-yüksek boyutlu haritalama için çok uygundur. Bu nedenle, amacımız, doğrusal ivme ve açısal hız sinyallerinden (yani, giyilebilir atalet ölçüm birimlerine, IMU'lara) tüm vücut açısal momentuma segment katkılarını tahmin etmek için, beş adet gövdeli bireyden ve Parkinson hastalığı olmayan (PD) yürümesi olan beş kişiden (PD) elde edilen metadoptik hareket yakalama verilerinin geliştirilmesi ve test edilmesiydi. Hareket verileri açısal momentum (yani, "altın standart" çıkış verileri) ve bilek, bilek ve boyunda (yani ağ girişi) yerel referans çerçevelerinden vücut segmenti doğrusal ivme ve açısal hız verilerini hesaplamak için kullanıldı. Dinamik doğrusal olmayan otoregresif bir sinir ağı, mümkün olan vücut verisi kullanılarak eğitildi (konular arasında birikti). Nöral ağ, gerçek dünya IMU verilerini simüle etmek için eklenen gürültüye sahip PD'li bireylerden gelen veriler üzerinde test edildi.SonuçlarAltın standart verileri ile tüm vücut açısal momentuma öngörülen segment katkılarının korelasyon katsayıları, PD'li bireyler için 0.989 ve PD'li bireyler için 0.987 idi. Ortalama RMS hataları, lokomotor devrelerin tamamlanması sırasında tüm vücut segmentleri için% 2 ila% 7 zirve sinyal büyüklüğü arasındaydı.Sonuçlarımız, segment katkılarının mekanik sinyallerden açısal momentuma tahmin edilmesinin (doğrusal ivme, açısal hız) vücut segmentlerinin seyrek bir kümesinden denge koordinasyonunu değerlendirmek için uygulanabilir bir yöntemdir. Segmental momentanın bu hedefli tahminleri potansiyel olarak PD'li kişilerin denge rehabilitasyonunu artırmak için seyrek bir sensör seti (ve muhtemelen gerçek zamanlı olarak) kullanarak klinisyenlere teslim edilebilir.

Özgün kaynak özetini okuyun

BackgroundClinical balance assessments often rely on functional tasks as a proxy for balance (e.g., Timed Up and Go). In contrast, analyses of balance in research settings incorporate quantitative biomechanical measurements (e.g., whole-body angular momentum, H) using motion capture techniques. Fully instrumenting patients in the clinic is not feasible, and thus it is desirable to estimate biomechanical quantities related to balance from measurements taken from a subset of the body segments. Machine learning algorithms are well-suited for this type of low- to high-dimensional mapping. Thus, our goal was to develop and test an artificial neural network that to predict segment contributions to whole-body angular momentum from linear acceleration and angular velocity signals (i.e., those typically available to wearable inertial measurement units, IMUs) taken from a sparse set of body segments.MethodsOptical motion capture data were collected from five able-bodied individuals and five individuals with Parkinson's disease (PD) walking on a non-steady-state locomotor circuit comprising stairs, ramps and changes of direction. Motion data were used to calculate angular momentum (i.e., "gold standard" output data) and body-segment linear acceleration and angular velocity data from local reference frames at the wrists, ankles and neck (i.e., network input). A dynamic nonlinear autoregressive neural network was trained using the able-bodied data (pooled across subjects). The neural network was tested on data from individuals with PD with noise added to simulate real-world IMU data.ResultsCorrelation coefficients of the predicted segment contributions to whole-body angular momentum with the gold standard data were 0.989 for able-bodied individuals and 0.987 for individuals with PD. Mean RMS errors were between 2 and 7% peak signal magnitude for all body segments during completion of the locomotor circuits.ConclusionOur results suggest that estimating segment contributions to angular momentum from mechanical signals (linear acceleration, angular velocity) from a sparse set of body segments is a feasible method for assessing coordination of balance-even using a network trained on able-bodied data to assess individuals with neurological disease. These targeted estimates of segmental momenta could potentially be delivered to clinicians using a sparse sensor set (and likely in real-time) in order to enhance balance rehabilitation of people with PD.

Bilimsel değerlendirme

01

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

02

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

03

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

04

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.