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Validity and sensitivity of the longitudinal asymmetry index to detect gait asymmetry using Microsoft Kinect data

Authors :
Justin Cobb
Victoria Manning
Jean Meunier
Franck Multon
Edouard Auvinet
The Sackler Trust
MSk Lab
Imperial College London
Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC)
Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S)
École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Institut de génie biomédical [Montreal] (IGB)
Université de Montréal (UdeM)
This work was funded by the Wellcome Trust and EPSRC grant number 088844/Z/09/Z and the Association nationale de la recherche et de la technologie (ANRT) (France) for the Conventions Industrielles de Formation par la REcherche (CIFRE) 146/2009 funding.
Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université de Rennes (UR)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Source :
Gait and Posture, Gait and Posture, Elsevier, 2017, 51, pp.162-168. ⟨10.1016/j.gaitpost.2016.08.022⟩, Gait & Posture, Gait & Posture, 2017, 51, pp.162-168. ⟨10.1016/j.gaitpost.2016.08.022⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
Elsevier, 2016.

Abstract

International audience; Gait asymmetry information is a key point in disease screening and follow-up. Constant Relative Phase (CRP) has been used to quantify within-stride asymmetry index, which requires noise-free and accurate motion capture, which is difficult to obtain in clinical settings. This study explores a new index, the Longitudinal Asymmetry Index (ILong) which is derived using data from a low-cost depth camera (Kinect). ILong is based on depth images averaged over several gait cycles, rather than derived joint positions or angles. This study aims to evaluate 1) the validity of CRP computed with Kinect, 2) the validity and sensitivity of ILong for measuring gait asymmetry based solely on data provided by a depth camera, 3) the clinical applicability of a posteriorly mounted camera system to avoid occlusion caused by the standard front-fitted treadmill consoles and 4) the number of strides needed to reliably calculate ILong. The gait of 15 subjects was recorded concurrently with a marker-based system (MBS) and Kinect, and asymmetry was artificially reproduced by introducing a 5cm sole attached to one foot. CRP computed with Kinect was not reliable. ILong detected this disturbed gait reliably and could be computed from a posteriorly placed Kinect without loss of validity. A minimum of five strides was needed to achieve a correlation coefficient of 0.9 between standard MBS and low-cost depth camera based ILong. ILong provides a clinically pragmatic method for measuring gait asymmetry, with application for improved patient care through enhanced disease, screening, diagnosis and monitoring.

Details

Language :
English
ISSN :
09666362 and 18792219
Database :
OpenAIRE
Journal :
Gait and Posture, Gait and Posture, Elsevier, 2017, 51, pp.162-168. ⟨10.1016/j.gaitpost.2016.08.022⟩, Gait & Posture, Gait & Posture, 2017, 51, pp.162-168. ⟨10.1016/j.gaitpost.2016.08.022⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....68c128eca249bad288ce19c527777706