Оценка валидности систем анализа походки при ходьбе и беге на беговой дорожке с использованием алгоритма отслеживания позы человека

Введение: Алгоритм отслеживания позы человека OpenPose позволяет определять точки суставов и измерять углы сегментов и суставов. Однако валидность анализа походки с использованием OpenPose ранее не оценивалась.

Цель: Оценить валидность анализа походки на основе OpenPose.

Методы: В исследовании приняли участие 24 здоровых молодых человека. Участников обследовали во время ходьбы и бега. Углы сегмента таза, а также углы в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах при ходьбе и беге на беговой дорожке измеряли с помощью VICON. Одновременно цифровые камеры регистрировали изображения справа и сзади. После обработки с помощью OpenPose соответствующие углы измеряли по рассчитанным координатам суставных точек. Для валидации этих измерений проводили линейный регрессионный анализ и рассчитывали внутриклассовые коэффициенты корреляции [ICC (2, 1)] между данными, полученными с помощью OpenPose и VICON. Кроме того, согласованность данных OpenPose и VICON оценивали методом Бланда—Алтмана.

Результаты: Для большинства показателей амплитуды движений в сагиттальной плоскости в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах выявлены высокие коэффициенты детерминации без пропорционального смещения. Для большинства пиковых углов в сагиттальной плоскости в коленном и голеностопном суставах также выявлены высокие коэффициенты детерминации без пропорционального смещения, тогда как для тазобедренного сустава коэффициенты детерминации были статистически незначимыми и отмечалось пропорциональное смещение. В частности, при беге для амплитуды сгибания—разгибания в тазобедренном суставе и пикового угла сгибания в коленном суставе, а при медленной ходьбе для амплитуды движений в коленном суставе внутриклассовые коэффициенты корреляции свидетельствовали о хорошем или отличном согласовании. Однако для параметров таза и тазобедренного сустава во фронтальной плоскости коэффициенты детерминации были статистически незначимыми, а внутриклассовые коэффициенты корреляции — низкими; выявлены фиксированное и пропорциональное смещения.

Значимость: Амплитуду движений суставов нижних конечностей в сагиттальной плоскости во время ходьбы можно измерять с помощью системы анализа движений на основе OpenPose. Системы без маркеров более экономичны и удобны по сравнению с традиционными методами.