Step length measurement in the wild using FMCW radar

要約

高齢化が進む中、高齢者が住み慣れた場所で老いることができるよう、数多くの支援技術やモニタリング技術が開発されている。住み慣れた場所での高齢化を促進するためには、転倒や入院などの危険因子を予測し、早期に介入することが重要である。リスク予測のための周囲のモニタリングに関する研究の多くは、レーダーのようなプライバシーを保護するセンサーを利用した歩行速度分析が中心となっている。歩行速度に加えて歩幅をモニタリングすることがリスク予測に重要であるという説得力のある証拠があるにもかかわらず、レーダーを利用した方法では家庭内での歩幅測定は検討されていない。さらに、レーダーを使用した歩幅測定に関する実験室での実験は、少数の健常者を対象とした概念実証研究に限られている。このギャップに対処するため、レーダー点群による検出と追跡、それに続く胴体のドップラー速度プロファイリングに基づいて、家庭内での歩幅を求めるレーダーベースの歩幅測定システムを提案する。提案された方法は、その妥当性を確立するために、35人の虚弱な高齢者を含む臨床環境で評価された。さらに、臨床評価に参加した虚弱高齢者21名を対象に、自宅で本手法を評価した。提案されたレーダーを用いた歩幅測定法は、ゴールドスタンダードであるZeno歩行分析システムと比較され、臨床環境において4.5cm/8.3%の誤差を示した。さらに、非管理下の家庭環境において優れた信頼性（ICC(2,k)=0.91、95%CI 0.82～0.96）を示した。また、家庭での測定と臨床での評価との強い一致（ICC(3,k)=0.81（95% CI 0.53～0.92））が示すように、この方法は、管理されていない家庭環境においても正確であることが証明された。

要約(オリジナル)

With an aging population, numerous assistive and monitoring technologies are under development to enable older adults to age in place. To facilitate aging in place predicting risk factors such as falls, and hospitalization and providing early interventions are important. Much of the work on ambient monitoring for risk prediction has centered on gait speed analysis, utilizing privacy-preserving sensors like radar. Despite compelling evidence that monitoring step length, in addition to gait speed, is crucial for predicting risk, radar-based methods have not explored step length measurement in the home. Furthermore, laboratory experiments on step length measurement using radars are limited to proof of concept studies with few healthy subjects. To address this gap, a radar-based step length measurement system for the home is proposed based on detection and tracking using radar point cloud, followed by Doppler speed profiling of the torso to obtain step lengths in the home. The proposed method was evaluated in a clinical environment, involving 35 frail older adults, to establish its validity. Additionally, the method was assessed in people’s homes, with 21 frail older adults who had participated in the clinical assessment. The proposed radar-based step length measurement method was compared to the gold standard Zeno Walkway Gait Analysis System, revealing a 4.5cm/8.3% error in a clinical setting. Furthermore, it exhibited excellent reliability (ICC(2,k)=0.91, 95% CI 0.82 to 0.96) in uncontrolled home settings. The method also proved accurate in uncontrolled home settings, as indicated by a strong agreement (ICC(3,k)=0.81 (95% CI 0.53 to 0.92)) between home measurements and in-clinic assessments.

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