Inertial sensor-based centripetal acceleration as a correlate for lateral margin of stability during walking and turning.

Clicks: 383
ID: 93734
2020
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #3 of 10 articles by views in ieee transactions on neural systems and rehabilitation engineering : a publication of the ieee engineering in medicine and biology society

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
There is growing interest in using inertial sensors to continuously monitor gait during free-living mobility. Inertial sensors can provide many gait measures, but they struggle to capture the spatial stability of the center-of-mass due to limitations estimating sensor-to-sensor distance. While the margin of stability (MoS) is an established outcome describing the instantaneous mechanical stability of gait relating to fall-risk, methods to estimate the MoS from inertial sensors have been lacking. Here, we developed and tested a framework, based on centripetal acceleration, to determine a correlate for the lateral MoS using inertial sensors during walking with or without turning. Using three synchronized sensors located bilaterally on the feet and lumbar spine, the average centripetal acceleration over the subsequent step can be used as a correlate for lateral MoS. Relying only on a single sensor on the lumbar spine yielded similar results if the stance foot can be determined from other means. Additionally, the centripetal acceleration correlate of lateral MoS demonstrates clear differences between walking and turning, inside and outside turning limbs, and speed. While limitations and assumptions need to be considered when implemented in practice, this method presents a novel correlate for the lateral MoS during walking and turning using inertial sensors, although further validation is required for other activities and populations.
ปัจจุบันมีความสนใจเพิ่มขึ้นในการใช้เซนเซอร์วัดความเฉื่อยเพื่อติดตามการเดินอย่างต่อเนื่องระหว่างการเคลื่อนไหวในชีวิตประจำวัน แม้ว่าเซนเซอร์วัดความเฉื่อยจะสามารถให้ข้อมูลตัวชี้วัดการเดินได้หลากหลาย แต่ยังมีข้อจำกัดในการประเมินเสถียรภาพเชิงพื้นที่ของจุดศูนย์กลางมวล เนื่องจากข้อจำกัดในการประมาณระยะห่างระหว่างเซนเซอร์ ในขณะที่ขอบเขตเสถียรภาพ (margin of stability: MoS) เป็นตัวแปรผลลัพธ์ที่เป็นที่ยอมรับในการอธิบายเสถียรภาพเชิงกลชั่วขณะของการเดินที่สัมพันธ์กับความเสี่ยงต่อการหกล้ม แต่วิธีการประมาณค่า MoS จากเซนเซอร์วัดความเฉื่อยยังคงมีอยู่อย่างจำกัด ในงานวิจัยนี้ คณะผู้วิจัยได้พัฒนาและทดสอบกรอบการทำงานที่อาศัยความเร่งสู่ศูนย์กลางเพื่อหาตัวบ่งชี้ที่มีความสัมพันธ์กับ MoS ด้านข้าง โดยใช้เซนเซอร์วัดความเฉื่อยระหว่างการเดินทั้งในแนวตรงและการเลี้ยว จากการใช้เซนเซอร์ที่ทำงานประสานเวลากันจำนวนสามตัวติดตั้งที่เท้าทั้งสองข้างและกระดูกสันหลังส่วนเอว พบว่าค่าเฉลี่ยความเร่งสู่ศูนย์กลางตลอดก้าวถัดไปสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้สัมพันธ์กับ MoS ด้านข้างได้ ยิ่งไปกว่านั้น การใช้เซนเซอร์เพียงตัวเดียวที่กระดูกสันหลังส่วนเอวยังให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกัน หากสามารถระบุเท้าข้างที่เหยียบพื้นรับน้ำหนักได้ด้วยวิธีการอื่น นอกจากนี้ ตัวบ่งชี้ความเร่งสู่ศูนย์กลางที่สัมพันธ์กับ MoS ด้านข้างยังแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างชัดเจนระหว่างการเดินและการเลี้ยว ระหว่างขาด้านในและด้านนอกของการเลี้ยว และระหว่างระดับความเร็ว แม้ว่าจะต้องคำนึงถึงข้อจำกัดและข้อสมมติฐานเมื่อนำไปประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ แต่วิธีนี้นำเสนอตัวบ่งชี้สัมพันธ์รูปแบบใหม่สำหรับ MoS ด้านข้างระหว่างการเดินและการเลี้ยวโดยใช้เซนเซอร์วัดความเฉื่อย อย่างไรก็ตาม ยังจำเป็นต้องมีการตรวจสอบความถูกต้องเพิ่มเติมในกิจกรรมและกลุ่มประชากรอื่น ๆ
Reference Key
fino2020inertialieee Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Peter C Fino, Fay B Horak, Carolin Curtze
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal ieee transactions on neural systems and rehabilitation engineering : a publication of the ieee engineering in medicine and biology society
Year 2020
DOI
10.1109/TNSRE.2020.2971905
URL
Keywords Keywords not found

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.