トレッドミル中の歩行分析システムの妥当性の検証ヒューマンポーズ追跡アルゴリズムを使用してウォーキングとランニング

背景：OpenPoseと呼ばれる人間の追跡アルゴリズムは、ジョイントポイントを検出し、セグメントとジョイントの角度を測定できます。ただし、OpenPoseを使用した歩行分析の妥当性はまだ検討されていません。 研究の質問：Openposeベースの歩行分析の妥当性は何ですか？ 方法：24人の健康な若者がこの研究に参加しました。参加者は、ウォーキングとランニング中に評価されました。トレッドミルのウォーキングとランニング中の骨盤セグメントの角度、および股関節、膝、および足首の関節角度をViconを使用して測定しました。同時に、右側と背面からのデジタルカメラを使用して画像をキャプチャしました。OpenPoseで処理した後、対応する角度は推定されたジョイントポイントから測定されました。これらの推定を検証するために、線形回帰分析を実行し、OpenposeとViconによって得られたデータ間のクラス内相関係数[ICC（2、1）]を計算しました。さらに、OpenPoseとViconによって得られたデータ間の合意は、Bland-Altman分析によって評価されました。 結果：矢状面のほとんどの運動（ROM）について、股関節、膝、足首の関節には、比例バイアスなしの大きな測定係数がありました。矢状面のほとんどのピーク角度では、膝関節と足首の関節には、比例バイアスのない大きな測定係数がありましたが、股関節には測定と比例バイアスの有意でない係数がありました。特に、ランニング中の股関節屈曲 - 伸長ROMおよびピーク膝屈曲角と、ゆっくりと歩行中の膝ROMについて、ICCは良好から優れた一致を示しました。ただし、前面の骨盤と股関節のパラメーターには、決定の有意な係数と、固定および比例バイアスを持つ不良ICCがありました。 重要性：歩行中の矢状面の下肢ROMは、Openposeベースのモーション解析システムによって測定できます。マーカーレスシステムには、従来の方法よりも経済的で便利であるという利点があります。

BACKGROUND: The human tracking algorithm called OpenPose can detect joint points and measure segment and joint angles. However, the validity of gait analysis using OpenPose has not been examined yet. RESEARCH QUESTION: What is the validity of OpenPose-based gait analysis? METHODS: Twenty-four healthy young people participated in this study. The participants were assessed during walking and running. Pelvic segment angles, and hip, knee, and ankle joint angles during treadmill walking and running were measured using VICON. Simultaneously, images were captured using digital cameras from the right and back sides. After processing with OpenPose, the corresponding angles were measured from the estimated joint points. To validate these estimations, linear regression analysis was performed, and intraclass correlation coefficients [ICCs (2, 1)] between the data obtained by OpenPose and VICON were calculated. Furthermore, the agreement between the data obtained by OpenPose and VICON was assessed by Bland-Altman analysis. RESULTS: For most ranges of motion (ROM) in the sagittal plane, the hip, knee, and ankle joints had large coefficients of determination, without proportional biases. For most peak angles in the sagittal plane, the knee and ankle joints had large coefficients of determination without proportional biases, although the hip joint had nonsignificant coefficients of determination and proportional biases. In particular, for the hip flexion-extension ROM and peak knee flexion angle during running and the knee ROM during slow walking, the ICCs showed good to excellent agreement. However, for the parameters of the pelvis and hip joint in the frontal plane, there were nonsignificant coefficients of determination and poor ICCs with fixed and proportional biases. SIGNIFICANCE: The lower limb ROM in the sagittal plane during gait can be measured by the OpenPose-based motion analysis system. The markerless systems have the advantage of being more economical and convenient than conventional methods.