Une étude du College of Engineering and Computer Science et du Sensing Institute (I-SENSE) de la Florida Atlantic University révèle que des capteurs portables montés sur le pied et une caméra de profondeur 3D peuvent mesurer avec précision la façon dont les gens marchent – même dans des environnements cliniques très fréquentés – offrant une alternative puissante et plus accessible aux outils traditionnels d’évaluation de la démarche.
La démarche, la façon dont une personne marche, est un marqueur de plus en plus important de l'état de santé général, utilisé pour détecter le risque de chute, surveiller la rééducation et identifier les premiers signes de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer. Bien que les passerelles électroniques comme le Zeno™ Walkway soient depuis longtemps considérées comme la référence en matière d'analyse de la démarche, leur coût élevé, leur grande empreinte et leur portabilité limitée limitent leur utilisation généralisée, en particulier en dehors des laboratoires contrôlés.
Pour surmonter ces obstacles, les chercheurs et collaborateurs de FAU ont mené la première étude connue pour évaluer simultanément trois technologies de détection différentes : les unités de mesure inertielle portables (IMU) APDM ; La caméra de profondeur Azure Kinect de Microsoft ; et le Zeno™ Walkway – dans des conditions cliniques identiques et réelles. La caméra de détection de profondeur capture des données 3D, des images couleur et des mouvements corporels pour une utilisation dans l'IA, la robotique et le suivi de mouvement.
Les résultats de l'étude, publiés dans la revue Sensors, révèlent que les IMU montées sur les pieds et Azure Kinect correspondent non seulement à la précision des outils traditionnels, mais permettent également une analyse de la démarche évolutive, à distance et rentable.
« C'est la première fois que ces trois technologies sont directement comparées côte à côte dans le même environnement clinique », a déclaré Behnaz Ghoraani, Ph.D., auteur principal et professeur agrégé au département de génie électrique et d'informatique de la FAU et au département de génie biomédical, et boursier I-SENSE. « Nous voulions répondre à une question que le domaine se pose depuis longtemps : des outils plus accessibles tels que les appareils portables et les caméras sans marqueur peuvent-ils correspondre de manière fiable aux normes cliniques pour une analyse détaillée de la démarche ? La réponse est oui, en particulier lorsqu'il s'agit de capteurs montés sur les pieds et d'Azure Kinect.
L’étude a recruté 20 adultes âgés de 52 à 82 ans, qui ont complété des essais de marche à une ou deux tâches – une méthode souvent utilisée pour imiter des conditions de marche réelles qui nécessitent plusieurs tâches ou une attention divisée. La démarche de chaque participant a été capturée par les trois systèmes en même temps, grâce à une plate-forme matérielle sur mesure développée par les chercheurs de la FAU, qui synchronisait avec précision toutes les sources de données à la milliseconde près.
Les chercheurs ont évalué 11 marqueurs de démarche différents, y compris des mesures de base telles que la vitesse de marche et la fréquence des pas, ainsi que des indicateurs plus détaillés tels que le temps de foulée, les phases d'appui et le temps de swing. Ces marqueurs ont été analysés à l'aide de méthodes statistiques pour comparer les mesures de chaque appareil avec celles du Zeno™ Walkway.
Les résultats étaient clairs : les capteurs montés sur les pieds ont montré un accord presque parfait avec la passerelle sur presque tous les marqueurs de démarche. L'Azure Kinect a également fonctionné de manière impressionnante, conservant une grande précision même dans le contexte clinique complexe du monde réel où plusieurs personnes, y compris les soignants et le personnel, étaient présentes dans le champ de vision de la caméra. En revanche, les capteurs lombaires, couramment utilisés dans les études de marche portables, ont démontré une précision et une cohérence nettement inférieures, en particulier pour les événements de cycle de marche à granularité fine.
De nombreuses études utilisent des capteurs pour le bas du dos car ils sont faciles à monter. Cependant, les données de cette étude montrent qu’elles ne parviennent souvent pas à capturer les détails qui intéressent le plus les cliniciens, en particulier les marqueurs temporels qui peuvent révéler les premiers signes de problèmes neurologiques.
« En testant ces outils dans un environnement clinique réaliste avec tout le bruit visuel imprévisible qui l'accompagne, nous avons fait de grands progrès vers leur validation pour une utilisation quotidienne », a déclaré Ghoraani. « Il ne s'agit pas simplement d'une expérience en laboratoire. Ces technologies sont prêtes à répondre aux demandes du monde réel. »
Il est important de noter que l'étude est la première à comparer Azure Kinect à une passerelle électronique pour les marqueurs micro-temporels de la démarche, comblant ainsi une lacune critique dans la littérature et confirmant la valeur clinique potentielle de l'appareil.
Les implications de cette recherche sont considérables. Alors que les systèmes de santé adoptent de plus en plus la télésanté et la surveillance à distance, les technologies évolutives telles que les capteurs de pied portables et les caméras de profondeur apparaissent comme des outils puissants. Ils permettent aux cliniciens de suivre la mobilité, de détecter les premiers signes de déclin fonctionnel et d'adapter les interventions – sans avoir besoin d'équipements coûteux et gourmands en espace.
Stella Batalama, Ph.D., doyenne du Collège FAU d'ingénierie et d'informatique
Les co-auteurs de l'étude sont le premier auteur Marjan Nassajpour et Mahmoud Seifallahi, tous deux doctorants au Collège FAU d'ingénierie et d'informatique ; et Amie Rosenfeld, chercheuse en physiothérapie et directrice adjointe de l'éducation ; Magdalena I. Tolea, Ph.D., professeure adjointe de recherche en neurologie et directrice associée de la recherche ; et James E. Galvin, MD, professeur de neurologie, chef de la division de neurologie et directeur du Comprehensive Center for Brain Health, tous à la Miller School of Medicine de l'Université de Miami.
Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation et les National Institutes of Health.
