Návrh metod hodnocení pohybové aktivity horních končetin

Abstract

Práce se věnuje návrhu metod pro klinické hodnocení pohybových možností horních končetin a pro hodnocení dlouhodobé pohybové aktivity horních končetin, které budou součástí systému "chytré" ortézy. Pohybové možnosti a pohybová aktivita jsou vyhodnocovány z kinematických veličin získaných pomocí gyro-akcelerometrických MoCap systémů. Při návrhu metod je vycházeno z metod již v lékařské praxi používaných nebo zaváděných. Jde o metody pro hodnocení pohybových aktivit, tj. hodnot kinematických veličin pohybu během klinického vyšetření a dlouhodobé rehabilitace. Byla zpracována metoda pro komparativní hodnocení a metoda pro hodnocení rozsahu pohybu jako zástupci metod krátkodobého vyšetření. Pro dlouhodobé hodnocení byla zpracována metoda pro určení kinetické energie tělního segmentu, metoda pro detekci aktivity tělního segmentu a metoda pro třídění pohybové aktivity jako metody pro dlouhodobé hodnocení. Metody využívají změřených úhlových rychlostí, lineárních zrychlení a eulerovských úhlů senzorů a z nich odvozených parametrů, např. rozsahů těchto veličin, kinetické energie segmentu, celkového zrychlení a hodnotících parametrů RAV a P score. Zvolené metody jsou implementovány v prostředí Matlab a experimentálně ověřeny na dvaceti zdravých subjektech a následně jsou jejich výsledky statisticky porovnány. Součástí práce je návod k měření a hodnocení pohybové aktivity horních končetin navrženými metodami.

This work aims at design of methods for clinical evaluation of upper limb motion possibilities and for determination of long-term motion activity of upper limbs, which will be implemented in "clever" brace system. Both motion possibilities and motion activity are evaluated from kinematic quantities measured with inertial MoCap systems. Design of these methods considers methods that are currently being introduced into or are already being used in clinical practice. For the group of clinical assessment methods a method for comparative evaluation and method for range of motion evaluation were designed. A part of long-term assessment methods, a method evaluating kinetic energy of body segment, a method for body segment activity detection and method for classification of motion activity were designed. These methods process various measured kinematic quantities like linear acceleration, angular velocity, Euler angles and their derivatives, e.g. ranges of these quantities, kinetic energy of body segment, acceleration magnitude a scoring parameters RAV and P score. Methods mentioned above were implemented in Matlab and their function was experimentally verified on sample of 20 healthy subjects. Outputs of the designed methods were statistically evaluated and compared. Work includes manual for measurement and assessment of upper limb motion activity using the designed methods.