Evaluating Gait Symmetry with a Smart Robotic Walker: A Novel Approach to Mobility Assessment

要約

老化や脳卒中などのさまざまな神経学的または身体的状態の結果である歩行の非対称は、二足歩行に悪影響を及ぼし、生体力学的変化を引き起こし、転倒の危険性を高め、生活の質を低下させます。
この重要な問題に対処するために、この論文では、革新的な非対称検出スキームを備えた支援ロボット スマート ウォーカーを使用した、歩行の対称性分析のための新しい診断方法を紹介します。
この手法は、ユーザーと歩行者の間の相互作用トルクを捕捉するセンサー測定値を分析します。
季節傾向分解ツールを適用することで、これらのデータ内の歩行固有のパターンを分離し、歩幅の推定と対称性指数の計算を可能にします。
5 人の実験者による実験を通じて、制御されたテスト環境で非対称のケースを識別する精度 84.9% を達成することで、歩行の非対称性を検出および定量化するスマート ウォーカーの機能を実証しました。
さらなる分析により、根本的な原因に基づいてこれらの非対称性の分類が調査され、歩行評価に貴重な洞察が得られます。
この結果は、患者の転帰を向上させるための標的を絞った介入を促進する、個別化されたリハビリテーションのための正確ですぐに使用できるモニタリングツールとしてのこのデバイスの可能性を強調しています。

要約(オリジナル)

Gait asymmetry, a consequence of various neurological or physical conditions such as aging and stroke, detrimentally impacts bipedal locomotion, causing biomechanical alterations, increasing the risk of falls and reducing quality of life. Addressing this critical issue, this paper introduces a novel diagnostic method for gait symmetry analysis through the use of an assistive robotic Smart Walker equipped with an innovative asymmetry detection scheme. This method analyzes sensor measurements capturing the interaction torque between user and walker. By applying a seasonal-trend decomposition tool, we isolate gait-specific patterns within these data, allowing for the estimation of stride durations and calculation of a symmetry index. Through experiments involving 5 experimenters, we demonstrate the Smart Walker’s capability in detecting and quantifying gait asymmetry by achieving an accuracy of 84.9% in identifying asymmetric cases in a controlled testing environment. Further analysis explores the classification of these asymmetries based on their underlying causes, providing valuable insights for gait assessment. The results underscore the potential of the device as a precise, ready-to-use monitoring tool for personalized rehabilitation, facilitating targeted interventions for enhanced patient outcomes.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google