Data-Driven Classification of Human Movements in Virtual Reality–Based Serious Games: Preclinical Rehabilitation Study in Citizen Science
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Sustained engagement is essential for the success of telerehabilitation programs. However, patients' lack of motivation and adherence could undermine these goals. To overcome this challenge, physical exercises have often been gamified. Building on the advantages of serious games, we propose a citizen science-based approach in which patients perform scientific tasks by using interactive interfaces and help advance scientific causes of their choice. This approach capitalizes on human intellect and benevolence while promoting learning. To further enhance engagement, we propose performing citizen science activities in immersive media, such as virtual reality (VR). OBJECTIVE: This study aims to present a novel methodology to facilitate the remote identification and classification of human movements for the automatic assessment of motor performance in telerehabilitation. The data-driven approach is presented in the context of a citizen science software dedicated to bimanual training in VR. Specifically, users interact with the interface and make contributions to an environmental citizen science project while moving both arms in concert. METHODS: In all, 9 healthy individuals interacted with the citizen science software by using a commercial VR gaming device. The software included a calibration phase to evaluate the users' range of motion along the 3 anatomical planes of motion and to adapt the sensitivity of the software's response to their movements. During calibration, the time series of the users' movements were recorded by the sensors embedded in the device. We performed principal component analysis to identify salient features of movements and then applied a bagged trees ensemble classifier to classify the movements. RESULTS: The classification achieved high performance, reaching 99.9% accuracy. Among the movements, elbow flexion was the most accurately classified movement (99.2%), and horizontal shoulder abduction to the right side of the body was the most misclassified movement (98.8%). CONCLUSIONS: Coordinated bimanual movements in VR can be classified with high accuracy. Our findings lay the foundation for the development of motion analysis algorithms in VR-mediated telerehabilitation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».