A novel approach to tele-rehabilitation: Implementing a biofeedback system using machine learning algorithms
Notice bibliographique
Résumé
Tele-rehabilitation (Tele-rehab) is changing the landscape of virtual care by redefining assessment and breaking accessibility barriers as a convenient substitute for conventional rehabilitation. The COVID-19 pandemic resulted in a rapid uptake of virtual care. Researchers and health professionals have started developing new tele-rehab platforms, e.g., in the form of video conferencing. Albeit useful, these platforms still require the clinicians’ time and energy. Integrating a biofeedback system that can reliably distinguish between “Correctly Executed” from “Incorrectly Executed” exercises into tele-rehab platforms can help patients to perform rehab exercises correctly, avoid injuries, and enhance recovery. To address this gap, this paper proposes an automated system that uses machine learning to classify correct and incorrect executions of 9 rehabilitation gestures. The model is trained on 24 angle signals extracted from different body sections. The angle signals are obtained in 3D space, and 10 features are extracted from each signal. Six different classifiers, including Random Forest, Multi-Layer Perceptron Artificial Neural Networks, Naïve Bayes, Support Vector Machine, K-Nearest Neighbors, and Logistic Regression, are used, and evaluated with 10-Fold and Leave One Subject Out (LOSO) cross validations. The best classifiers achieved an average accuracy of 89.86% ± 3.38% and F1-Score of 72.84% ± 11.98% for 10-Fold and an average accuracy of 88.21% ± 3.90% and F1-Score of 68.16%±13.28% for LOSO. The proposed system has great potential to be integrated into tele-rehab platforms to help patients perform their exercises reliably. © 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».