Nicel Araçlarda Analiz Yürüme için Veri Toplama

Onlarca yıllık geliştirme çabalarından sonra, insan yürüyüşü analizi için nicel araçlar keşfedilmiştir. Bunlar yürüme anormallikleriyle kendini gösteren altta yatan patolojileri ortaya çıkarmak için önemli bir araç haline gelmiştir. Bununla birlikte, altın standart cihazlar (örneğin, optik hareket yakalama sistemleri) genellikle pahalı ve karmaşıktır, ancak uzman çalıştırma ve bakım gerektirir ve bu nedenle az sayıda özel yürüyüş laboratuvarı ile sınırlıdır. Bu nedenle, mevcut klinik ortamlarda, yürüme analizi hala esas olarak görsel gözlem ve değerlendirmeye dayanmaktadır.

Mikroelektromekanik sistemler (MEMS) teknolojisindeki son gelişmeler nedeniyle, jiroskopların maliyeti ve boyutu azalırken, doğruluk iyileştirilir ve bu da yürüyüş özelliklerini nitelendirmek için etkili bir yol sağlar. Bu bölüm, jiroskop tabanlı giyilebilir teknoloji kullanılarak insan yürüyüş modellerinin (normal ve anormal) yakından incelenmesini amaçlamaktadır. Deneye hem sağlıklı denekler hem de hemiparezi hastaları katıldı ve deneysel sonuçlar, ayaklı jiroskopların hem zamansal hem de uzaysal alanlarda yürüyüş anormalliklerini değerlendirebildiğini gösteriyor.

Giyilebilir jiroskoplardan yapılan yürüyüş analiz sistemleri, hem klinik hem de ev ortamlarında, işletim, bakım ve çalışma ortamı için çok az gereksinimi olan altın standart muadillerinden daha kolay kullanılabilir ve bu nedenle yürüyüş analizi için umut verici bir gelecek sunar. Deneysel sonuçlar, ayaklı jiroskopların hem zamansal hem de uzaysal alanlarda yürüyüş anormalliklerini değerlendirebildiğini göstermektedir.

Yürüyüş Verisi Toplama

Yürüme analizi, ölçüm cihazlarından algılanan verilerin modellerini inceleyerek gerçekleştirilebilir. Çalışmamızda iki yürüyüş verisi kaynağı vardır, yani eylemsizlik verileri ve optoelektronik veriler. Optoelektronik veri Vicon kullanılarak ölçülür, optik hareket yakalama sistemi yürüme analizi algoritmaları için kesin sağlamak için referans veri olarak kullanılır. MEMS atalet sensörleri ve Vicon retroreflektif belirteçler hastanın alt uzuvlarda bağlıdır. Bununla birlikte, gösterim amacıyla, bu bölümde kısmi büyütülmüş çizimde gösterildiği gibi, bu bölümde yalnızca ayaklı cihazlardan alınan ölçümler dikkate alınmıştır.

MEMSense IMU

Çalışmada kullanılan atalet sensörleri birinci tip MEMSense Nimu olan bir küçük boyutlu ve düşük ağırlıklı bir MEMS ünitesi ve $ yaklaşık 1300 maliyetlerinormal altında veri toplama işlemini görüntülemektedir. NIMU, kablolu bir sensör düğümü olduğu için, onunla iletişim kurarken, önce onu bir USB arayüz kartına bağlamanız ve ardından USB arayüz kartını daha fazla işlem için bir bilgisayara bağlamanız gerekir. Algılanan verileri elde etmek ve depolamak için kullanılan yazılım, konsol tabanlı, menüye dayalı bir uygulama olan ve belirli bir RS422 protokolü kullanarak temel görüntüleme ve toplamaya izin veren MEMSense IMU Veri Konsoludur (IDC).

NIMU, sapmaya ve ölçek faktörüne karşı sıcaklık hassasiyetleri için telafi edilir ve 150 Hz örnekleme hızıyla 3D hızlanma, 3D açısal hız ve 3D manyetik alan yoğunluğu dahil olmak üzere seri çıktılar sağlar. Yürüme Analizi İçin Nicel Araçlarda Analiz İçin Veri Toplama
MEMSense nIMU’da Jiroskopun Temel Özellikleri.

IMU’lar kişinin ayaklarına yerleştirildiği için jiroskop ölçümleri yürüyüş aşamalarının geçişlerine göre periyodik ve tekrarlayan desenler içerir. Bu modeller, temel yürüyüş olaylarının ve ilgili yürüyüş aşamalarının buna göre tespitini kolaylaştırarak yürüyüş analizi için faydalıdır. Ayaklar, HS olaylarında oldukça aşırı dinamiklere maruz kaldığından, nIMU’daki jiroskobun bant genişliği ve dinamik aralıklarının optimal yürüyüş karakterizasyonu için yetersiz olduğu bulunmuştur.

Bu yetersizlikler, sistemde sistematik ölçüm ve modelleme hatalarına neden olacaktır. Sensörü yürüyüş için test ederken, elde edilen izleme sonuçları makuldür, ancak jiroskop yeterli dinamik aralığa sahipse, ayağın zemine etkisini doğru bir şekilde izlemek için önemli ölçüde iyileşecektir. Araştırmalara göre , buruna monteli jiroskopların deneyimlediği maksimum açısal hız koşu sırasında 1500 ° / s’ye ve sprint sırasında 2000 ° / s’ye ulaşabilir. Bunun nedeni, özellikle en yüksek açısal hızı sergileyen ayak parmağı hareketi için, yürüyüş döngüsü boyunca ayak tutumunun çok hızlı değişmesidir. Topuk, ayak bileği ve kaval kemiği tarafından deneyimlenen maksimum açısal hızlar koşu sırasında 1000 ° / s’den yüksek değildir.

Paylaş