MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W2913671257 · doi:10.1186/s12984-019-0486-z

Design, development, and evaluation of a local sensor-based gait phase recognition system using a logistic model decision tree for orthosis-control

2019· article· en· W2913671257 sur OpenAlexafffund
Johnny D. Farah, Natalie Baddour, Edward D. Lemaire

Notice bibliographique

RevueJournal of NeuroEngineering and Rehabilitation · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueProsthetics and Rehabilitation Robotics
Établissements canadiensUniversity of OttawaCarleton UniversityOttawa Hospital
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésDecision treeGaitPhysical medicine and rehabilitationComputer scienceGait analysisTree (set theory)Decision tree learningArtificial intelligenceSimulationMachine learningMedicineMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Functionality and versatility of microprocessor-controlled stance-control knee-ankle-foot orthoses (M-SCKAFO) are dictated by their embedded control systems. Proper gait phase recognition (GPR) is required to enable these devices to provide sufficient knee-control at the appropriate time, thereby reducing the incidence of knee-collapse and fall events. Ideally, the M-SCKAFO sensor system would be local to the thigh and knee, to facilitate innovative orthosis designs that allow more flexibility for ankle joint selection and other orthosis components. We hypothesized that machine learning with local sensor signals from the thigh and knee could effectively distinguish gait phases across different walking conditions (i.e., surface levels, walking speeds) and that performance would improve with gait phase transition criteria (i.e., current states depend on previous states). METHODS: A logistic model decision tree (LMT) classifier was trained and tested (five-fold cross-validation) on gait data that included knee flexion angle, thigh-segment angular velocity, and thigh-segment acceleration. Twenty features were extracted from 0.1 s sliding windows for 30 able-bodied participants that walked on different surfaces (level, down-slope, up-slope, right cross-slope, left cross-slope) at a various walking speeds (self-paced (1.33 m/s, SD = 0.04 m/s), 0.8, 0.6, 0.4 m/s). The LMT-based GPR model was also tested with another validation set containing similar features and surfaces from 12 able-bodied volunteers at self-paced walking speeds (1.41 m/s, SD = 0.34 m/s). A "Transition Sequence Verification and Correction" (TSVC) algorithm was applied to correct for continuous class prediction and to improve GPR performance. RESULTS: The LMT had a tree size of 1643 with 822 leaf nodes, with a logistic regression model at each leaf node. The local sensor LMT-based GPR model identified loading response, push-off, swing, and terminal swing phases with overall classification accuracy of 98.38 for the initial training set (five-fold cross-validation) and 90.60% for the validation set. Applying TSVC increased classification accuracy to 98.72% for the initial training set and 98.61% for the validation set. Sensitivity, specificity, precision, F-score, and Matthew's correlation coefficient results suggest strong evidence for the feasibility of an LMT-based GPR system for real-time orthosis control. CONCLUSIONS: The novel machine learning GPR model that used sensor features local to the thigh and knee was viable for dynamic knee-ankle-foot orthosis-control. This highly accurate GPR model was generalizable when combined with TSVC. Our approach could reduce sensor system complexity as compared with other M-SCKAFO approaches, thereby enabling customizable advantages for end-users through modular unit orthosis designs.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,047
Tête enseignante GPT0,284
Écart entre enseignants0,236 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations30
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueJournal of NeuroEngineering and RehabilitationMême sujetProsthetics and Rehabilitation RoboticsTravaux en français237 207