Title
Metode analize signala sa inercijalnih senzora za analizu hoda pacijenata sa oštećenim obrascem hoda
Creator
Đurić-Jovičić, Milica D.
Copyright date
2012
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 23.11.2012.
Other responsibilities
mentor
Popović, Dejan, 1950-
član komisije
Popović, Mirjana, 1970-
član komisije
Kostić, Vladimir, 1953-
član komisije
Đorđević, Antonije, 1952-
član komisije
Kovačević, Branko, 1951-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Elektrotehnički fakultet
Alternative title
Inertial sensors signal processing methods for gait analysis of patients with impaired gait patterns
Publisher
Beograd : [M. Đurić-Jovičić],
Format
PDF/A (201 list)
description
Elektrotehnika - Biomedicinsko inženjerstvo / Electrical engineering - Biomedical engineering
Abstract (sr)
Analiza hoda je postala široko rasprostranjen klinički alat koji se koristi
za objektivnu evaluaciju obrasca hoda, efekata hirurških intervencija, oporavka ili
efekata terapije. Sve veći broj kliničara bira pogodne tretmane za lečenje pacijenata na
osnovu informacija o kinematici i kinetici hoda. Procena i kvantifikacija parametara
hoda je važan zahtev u oblasti ortopedije i rehabilitacije, ali takođe i u sportu, rekreaciji
i posebno u razvoju tehnologija za ljude u procesu starenja.
U cilju objektivne procene obrasca hoda, razvijen je bežični senzorski sistem
čije su senzorske jedinice bežične, malih dimenzija i jednostavno se montiraju na
segmente nogu subjekta čiji se hoda analizira. Senzorske jedinice podržavaju 3D
inercijalne senzore (senzore ubrzanja i ugaonih brzina, tj. akcelerometre i žiroskope),
kao i senzore sile. Osnovni cilj istraživanja je doprinos metodologiji za obradu podataka
sa inercijalnih senzora i razvoj novih metoda obrade signala sa inercijalnih senzora u
procesu određivanja kinematičkih veličina koje su uobičajene u analizi hoda (uglovi u
zglobovima, brzina kretanja, dužina koraka). Ova metodologija je od posebne važnosti
za objektivnu procenu nivoa motornog deficita, progresa bolesti i efikasnosti terapija,
kao i efikasnosti primenjene motorne kontrole (prilikom funkcionalne električne
stimulacije).
U toku istraživanja razvijeno je nekoliko metoda za računanje uglova segmenata
nogu ili zglobova, u zavisnosti od senzorske konfiguracije i složenosti algoritma. U
disertaciji su odvojeno prikazani slučajevi u kojima je neophodno posmatrati kretanje u
prostoru (3D analiza) i mnogo češći slučaj kad se kinematika može redukovati na
sagitalnu ravan (2D analiza). Algoritmi uključuju i kalibraciju senzora, eliminaciju
viii
drifta, rekonstrukciju trajektorije i izračunavanje niza drugih relevantnih podataka koji
karakterišu obrazac hoda. Dobijeni rezultati su poređeni sa postojećim sistemima za
analizu hoda koji su validirani za kliničke primene. (sistemi sa kamerama, goniometri,
enkoderi)...
Abstract (en)
Gait analysis has become a widely used clinical tool which provides
objective evaluation of the gait pattern, the effects of surgical interventions, recovery or
therapy progress, and more and more clinicians are choosing therapy treatments based
on gait kinematics and kinetics. Measuring gait parameters is an important requirement
in the orthopedic and rehabilitation fields, but also in sports and fitness, and
development of technologies for elderly population.
In order to provide objective evaluation of the gait pattern, we have developed
sensor system with light and small wireless sensor units, which can be easily mounted
on body. These sensor units comprise 3-D inertial sensors (accelerometers and
gyroscopes) and force sensing resistors, and our recommended setup includes one
sensor unit per each segment of both legs. The main goal of this research is contribution
to the methodology for processing of signals from inertial sensors (accelerometer pairs,
or accelerometer and gyroscope sensor units). By using signal processing algorithms
developed for this research, inertial sensors allow objective assessment of the quality of
the gait pattern. This methodology is especially important for assessment of the motor
deficit, progress of the disease and therapy effectiveness, and effectiveness of
performed motor control (functional electrical stimulation).
We have developed several methods for estimation of leg segment angles and
joint angles, which differ in sensor configuration and algorithm complexity. Methods
based only on accelerometers offer reliable angle estimations, which are limited to
sagittal plane analysis, while the method using accelerometers and gyroscopes allows 3-
D analysis. All this algorithms include sensor calibration, drift minimization, trajectory
x
reconstruction and calculation of numerous other parameters relevant to gait pattern
analysis. The obtained results were compared with other commercial systems which are
validated for clinical applications (camera systems, goniometers, encoders)...
Abstract (en)
inertial sensors, angle estimation, objective evaluation of gait
pattern, patients with gait impairment, freezing of gait episodes in patients with
Parkinsonean disease
Authors Key words
inercijalni senzori, računanje uglova, objektivna evaluacija hoda,
pacijenti sa oštećenim obrascem hoda, „freezing“ eipizode pacijenata sa Parkinsonovom
bolešću
Classification
621.39:616.7
Subject
Inercijalni senzori
Type
Tekst
Abstract (sr)
Analiza hoda je postala široko rasprostranjen klinički alat koji se koristi
za objektivnu evaluaciju obrasca hoda, efekata hirurških intervencija, oporavka ili
efekata terapije. Sve veći broj kliničara bira pogodne tretmane za lečenje pacijenata na
osnovu informacija o kinematici i kinetici hoda. Procena i kvantifikacija parametara
hoda je važan zahtev u oblasti ortopedije i rehabilitacije, ali takođe i u sportu, rekreaciji
i posebno u razvoju tehnologija za ljude u procesu starenja.
U cilju objektivne procene obrasca hoda, razvijen je bežični senzorski sistem
čije su senzorske jedinice bežične, malih dimenzija i jednostavno se montiraju na
segmente nogu subjekta čiji se hoda analizira. Senzorske jedinice podržavaju 3D
inercijalne senzore (senzore ubrzanja i ugaonih brzina, tj. akcelerometre i žiroskope),
kao i senzore sile. Osnovni cilj istraživanja je doprinos metodologiji za obradu podataka
sa inercijalnih senzora i razvoj novih metoda obrade signala sa inercijalnih senzora u
procesu određivanja kinematičkih veličina koje su uobičajene u analizi hoda (uglovi u
zglobovima, brzina kretanja, dužina koraka). Ova metodologija je od posebne važnosti
za objektivnu procenu nivoa motornog deficita, progresa bolesti i efikasnosti terapija,
kao i efikasnosti primenjene motorne kontrole (prilikom funkcionalne električne
stimulacije).
U toku istraživanja razvijeno je nekoliko metoda za računanje uglova segmenata
nogu ili zglobova, u zavisnosti od senzorske konfiguracije i složenosti algoritma. U
disertaciji su odvojeno prikazani slučajevi u kojima je neophodno posmatrati kretanje u
prostoru (3D analiza) i mnogo češći slučaj kad se kinematika može redukovati na
sagitalnu ravan (2D analiza). Algoritmi uključuju i kalibraciju senzora, eliminaciju
viii
drifta, rekonstrukciju trajektorije i izračunavanje niza drugih relevantnih podataka koji
karakterišu obrazac hoda. Dobijeni rezultati su poređeni sa postojećim sistemima za
analizu hoda koji su validirani za kliničke primene. (sistemi sa kamerama, goniometri,
enkoderi)...
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.