Estimating whole-body centre of mass sway during quiet standing with inertial measurement units
Notice bibliographique
Résumé
Our ability to balance upright provides a stable platform to perform daily activities. Balance deficits associated with various clinical conditions may affect activities of daily living, highlighting the importance of quantifying standing balance in ecological environments. Although typically performed in laboratory settings, the growing availability of low-cost inertial measurement units (IMUs) allows the assessment of balance in the real world. However, it is unclear how many IMUs are required to adequately estimate linear displacements of the centre of mass (CoM) at stance widths associated with daily activities. While wearing IMUs on their head, sternum, back, right thigh, right shank, and left shank, 16 participants stood quietly on a force platform in narrow, hip-width, and shoulder-width stances, each for three two-minute trials. Using a multi-segment biomechanical model, we estimated CoM displacements from all possible combinations of the IMUs. We then calculated the correlation between the IMU- and force platform- CoM estimates to determine the minimal number of IMUs needed to estimate CoM sway. Four IMUs were necessary to accurately estimate anteroposterior (AP) and mediolateral (ML) CoM displacements across stance widths. Using IMUs on the back, right thigh, and both shanks, we found strong correlations between the IMU CoM estimation and the force platform CoM estimation in narrow stance (AP: r = 0.92±0.04, RMSE = 2.39±2.08 mm; ML: r = 0.97±0.02, RMSE = 1.16±0.77 mm), hip-width stance (AP: r = 0.93±0.04, RMSE = 2.00±1.18 mm; ML: r = 0.92±0.06, RMSE = 0.92±0.70 mm), and shoulder-width stance (AP: r = 0.93±0.03, RMSE = 1.95±1.66 mm; ML: r = 0.86±0.13, RMSE = 1.39±1.46 mm). These results indicate that IMUs can be used to estimate CoM displacements during quiet standing and that four IMUs are necessary to do so. Using an algorithm based on a simple biomechanical model, researchers and clinicians can estimate whole-body CoM displacements accurately during unperturbed quiet standing. This approach can improve the ecological validity of standing balance research and opens the possibility for assessing/monitoring patients with standing balance deficits.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».