カーネル密度推定を使用したスト​​ローク後の歩行における蝶の図の交差点変動性の特徴

背景：トレッドミルウォーキング中の圧力中心（COP）軌跡は、蝶の図を使用して一般的に提示されており、神経学的に無傷で障害のある個人の歩行特性を説明しています。ただし、表示された情報が大量にあるため、蝶の図は運動型の変動を視覚化するための効率的なソリューションではありません。 目的：この研究の目的は、バタフライ図の交差点にカーネル密度推定（KDE）を適用することにより、脳卒中後の運動の変動を評価し、KDE由来のメトリックと歩行対称性と変動の従来のメトリックと比較することでした。 方法：蝶の図の両側のつま先オフ（to）および初期接触（IC）ポイントを決定して、COP対称指数と両側TOICの交差点を計算しました。その後、ウォーキングウィンドウ中の交差点を使用して、カーネル密度の推定による密度と変動性を評価しました。ステップ幅とステップ長の標準偏差をグループ間で比較しました。 結果：KDE表面プロットを使用して、歩行速度と下肢Fugl-Meyerスコアを使用して定量化された機能状態に関連付けられた、ストローク後の個人との4つの特徴的な異なるパターンを観察しました。ただし、ステップ幅と長さの標準偏差を使用して定量化された機関車の変動は、グループ間で差はありませんでした。重要性と斬新さ：この論文では、KDE分析をより優れた、より敏感な方法として使用して、歩行対称性と変動性の従来のメトリックと比較して、脳卒中後の片側片の個体の運動警官の変動性を特徴付けるという新しいアプローチを提示します。

BACKGROUND: Center of pressure (COP) trajectory during treadmill walking have been commonly presented using the butterfly diagram to describe gait characteristics in neurologically intact and impaired individuals. However, due to the large amount of displayed information, the butterfly diagram is not an efficient solution to visualize locomotor variability. PURPOSE: The purpose of this study was to evaluate post-stroke locomotor variability by applying Kernel density estimation (KDE) on the intersections of the butterfly diagram, and to compare KDE derived metrics with conventional metrics of gait symmetry and variability. METHODS: Bilateral toe-off (TO) and initial contact (IC) points of the butterfly diagram were determined to calculate the COP symmetry index and the intersections of bilateral TOIC. Subsequently, the intersections during the walking window were used to evaluate its density and variability by Kernel density estimation. Standard deviations of step width and step length were compared between groups. RESULTS: Using the KDE surface plots we observed 4 characteristically different patterns with individuals post-stroke, which were associated with functional status quantified using walking speed and lower extremity Fugl-Meyer scores. However, locomotor variability quantified using standard deviations of step width and lengths did not differ between groups. Significance & Novelty: This paper presents a novel approach of using KDE analysis as a better and more sensitive method to characterize locomotor COP variability in individuals with post-stroke hemiparesis, compared to conventional metrics of gait symmetry and variability.