In the field of rehabilitation for individuals with walking difficulties, the use of visual feedback has become crucial. Adequate ambulation plays a crucial role in the well-being and mobility of individuals facing impairments in their ability to move. Visual feedback has consistently demonstrated its value as a valuable tool in enhancing the quality of rehabilitation efforts. This research focuses on the accuracy and effectiveness of the Q-Walk device, developed by QuicklyPro (Via Pasubio, 5, Dalmine (BG), Italia), in providing visual feedback for the rehabilitation of patients with walking difficulties. Evaluation of this device’s ability to record gait cycle parameters accurately is crucial to fully understanding its potential contribution to clinical practice and rehabilitation. This study aims to provide an in-depth evaluation of its accuracy by comparing it with the optoelectronic system, recognized as the gold standard in acquiring gait cycle data. To conduct this study, 18 healthy participants were recruited, equally divided between men and women, with an average age of 22.78 years, an average weight of 67.06 kg and an average height of 174.39 cm. The participants performed six tests, wearing both the Q-Walk device and the passive reflective markers required by the optoelectronic, applied according to the Davis protocol. The tests fell into two categories: the first three tests covered different walking styles, asking participants to simulate a normal stride, a reduced stride, and an asymmetrical reduced stride for the right limb only. The second category of tests examined the behaviour of the Q-Walk device in situations where the patients’ anthropometric values were incorrectly set (overestimating or underestimating the length of the lower limb) or when the device was incorrectly positioned, simulating possible slips during walking. Statistical analysis of the data showed that the Q-Walk device demonstrates remarkable accuracy in cadence detection and performs excellently when the patient adopts a smaller stride, as evidenced in the results of ’Test 2’. In addition, a detailed study confirmed the effectiveness of visual feedback in promoting stride reduction. This claim was supported by comparison with the optoelectronic system, which showed a 25% decrease in stride cycle length between the first two tests, consistent with the 23% planned reduction in participants’ stride cycle. However, due to the inconsistencies found in the remaining data, further investigation was necessary to examine the possibility of underestimation by the device in measuring specific spatiotemporal parameters. This hypothesis was confirmed through the analysis of the discrepancies between the data collected by the two systems. It is evident from this analysis that the Q-Walk device underestimates the gait cycle parameters by 14%, except for cadence, during normal gait walking. In conclusion, the results obtained confirm the ability of the Q-Walk device to induce an alteration in the subject’s stride length and revealed an underestimation in the measurement of specific spatiotemporal parameters, which has significant implications for the use of the device in gait rehabilitation.

Nel campo della riabilitazione per individui con difficoltà nella deambulazione, l’uso di feedback visivi è diventato cruciale. Un’adeguata deambulazione svolge un ruolo cruciale per il benessere e la mobilità delle persone che devono affrontare limitazioni della loro capacità di movimento. Il feedback visivo ha dimostrato costantemente di essere uno strumento prezioso per migliorare la qualità degli sforzi riabilitativi. Questa ricerca si concentra sull’accuratezza e l’efficacia del dispositivo Q-Walk, sviluppato da QuicklyPro (Via Pasubio, 5, Dalmine (BG), Italia), nell’offrire feedback visivi per la riabilitazione dei pazienti con difficoltà nella deambulazione. La valutazione della capacità di questo dispositivo di registrare i parametri del ciclo del passo in modo accurato è cruciale per comprendere appieno il suo potenziale contributo alla pratica clinica e alla riabilitazione. Questo studio mira a fornire una valutazione approfondita della sua precisione, confrontandola con il sistema optoelettronico, riconosciuto come il gold standard nell’acquisizione di dati relativi al ciclo del passo. Per condurre questo studio, sono stati reclutati 18 partecipanti sani, equamente suddivisi tra uomini e donne, con un’età media di 22,78 anni, un peso medio di 67,06 kg e un’altezza media di 174,39 cm. I partecipanti hanno eseguito sei test, indossando sia il dispositivo Q-Walk che i marcatori catarifrangenti passivi necessari al sistema optoelettronico per la rilevazione del ciclo del passo. I test si sono suddivisi in due categorie: le prime tre prove riguardavano stili di camminata differenti, chiedendo ai partecipanti di simulare un passo normale, un passo ridotto e un passo ridotto asimmetrico solo per l’arto destro. La seconda categoria di test ha esaminato il comportamento del dispositivo Q-Walk in situazioni in cui i valori antropometrici dei pazienti venivano erroneamente impostati (sovrastimando o sottostimando la lunghezza dell’arto inferiore) o in caso di posizionamento scorretto del dispositivo, simulando possibili scivolate durante la deambulazione. Dall’analisi statistica dei dati, è emerso che il dispositivo Q-Walk dimostra una notevole precisione nella rilevazione della cadenza e funziona ottimamente quando il paziente adotta un passo più ridotto, come evidenziato nei risultati del ’Test 2’. Inoltre, uno studio dettagliato ha confermato l’efficacia dei feedback visivi nel promuovere una riduzione del passo. Questa affermazione è stata supportata dal confronto con il sistema optoelettronico, che ha mostrato una diminuzione del 25% nella lunghezza del ciclo del passo tra i primi due test, in linea con la riduzione del 23% pianificata nel ciclo del passo dei partecipanti. Tuttavia, a causa delle incongruenze riscontrate nei restanti dati, è stato necessario investigare ulteriormente per esaminare la possibilità di una sottostima da parte del dispositivo nella misurazione di parametri spazio-temporali specifici. Questa ipotesi è stata confermata attraverso l’analisi delle discrepanze tra i dati raccolti dai due sistemi. Risulta evidente da quest’analisi che il dispositivo Q-Walk sottostima i parametri del ciclo del passo del 14%, a eccezione della cadenza, durante la camminata a passo normale. In conclusione, i risultati ottenuti confermano l’abilità del dispositivo Q-Walk di indurre un’alterazione nella lunghezza del passo del soggetto e rivelano una sottostima nella misurazione di specifici parametri spazio-temporali, il che ha implicazioni significative per l’utilizzo del dispositivo nella riabilitazione della deambulazione.

Feedback visivo e deambulazione: valutazione della performance del dispositivo Q-Walk di QuicklyPro in soggetti sani

Calcagno, Giorgio
2023/2024

Abstract

In the field of rehabilitation for individuals with walking difficulties, the use of visual feedback has become crucial. Adequate ambulation plays a crucial role in the well-being and mobility of individuals facing impairments in their ability to move. Visual feedback has consistently demonstrated its value as a valuable tool in enhancing the quality of rehabilitation efforts. This research focuses on the accuracy and effectiveness of the Q-Walk device, developed by QuicklyPro (Via Pasubio, 5, Dalmine (BG), Italia), in providing visual feedback for the rehabilitation of patients with walking difficulties. Evaluation of this device’s ability to record gait cycle parameters accurately is crucial to fully understanding its potential contribution to clinical practice and rehabilitation. This study aims to provide an in-depth evaluation of its accuracy by comparing it with the optoelectronic system, recognized as the gold standard in acquiring gait cycle data. To conduct this study, 18 healthy participants were recruited, equally divided between men and women, with an average age of 22.78 years, an average weight of 67.06 kg and an average height of 174.39 cm. The participants performed six tests, wearing both the Q-Walk device and the passive reflective markers required by the optoelectronic, applied according to the Davis protocol. The tests fell into two categories: the first three tests covered different walking styles, asking participants to simulate a normal stride, a reduced stride, and an asymmetrical reduced stride for the right limb only. The second category of tests examined the behaviour of the Q-Walk device in situations where the patients’ anthropometric values were incorrectly set (overestimating or underestimating the length of the lower limb) or when the device was incorrectly positioned, simulating possible slips during walking. Statistical analysis of the data showed that the Q-Walk device demonstrates remarkable accuracy in cadence detection and performs excellently when the patient adopts a smaller stride, as evidenced in the results of ’Test 2’. In addition, a detailed study confirmed the effectiveness of visual feedback in promoting stride reduction. This claim was supported by comparison with the optoelectronic system, which showed a 25% decrease in stride cycle length between the first two tests, consistent with the 23% planned reduction in participants’ stride cycle. However, due to the inconsistencies found in the remaining data, further investigation was necessary to examine the possibility of underestimation by the device in measuring specific spatiotemporal parameters. This hypothesis was confirmed through the analysis of the discrepancies between the data collected by the two systems. It is evident from this analysis that the Q-Walk device underestimates the gait cycle parameters by 14%, except for cadence, during normal gait walking. In conclusion, the results obtained confirm the ability of the Q-Walk device to induce an alteration in the subject’s stride length and revealed an underestimation in the measurement of specific spatiotemporal parameters, which has significant implications for the use of the device in gait rehabilitation.
DONNO, LUCIA
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
19-dic-2023
2023/2024
Nel campo della riabilitazione per individui con difficoltà nella deambulazione, l’uso di feedback visivi è diventato cruciale. Un’adeguata deambulazione svolge un ruolo cruciale per il benessere e la mobilità delle persone che devono affrontare limitazioni della loro capacità di movimento. Il feedback visivo ha dimostrato costantemente di essere uno strumento prezioso per migliorare la qualità degli sforzi riabilitativi. Questa ricerca si concentra sull’accuratezza e l’efficacia del dispositivo Q-Walk, sviluppato da QuicklyPro (Via Pasubio, 5, Dalmine (BG), Italia), nell’offrire feedback visivi per la riabilitazione dei pazienti con difficoltà nella deambulazione. La valutazione della capacità di questo dispositivo di registrare i parametri del ciclo del passo in modo accurato è cruciale per comprendere appieno il suo potenziale contributo alla pratica clinica e alla riabilitazione. Questo studio mira a fornire una valutazione approfondita della sua precisione, confrontandola con il sistema optoelettronico, riconosciuto come il gold standard nell’acquisizione di dati relativi al ciclo del passo. Per condurre questo studio, sono stati reclutati 18 partecipanti sani, equamente suddivisi tra uomini e donne, con un’età media di 22,78 anni, un peso medio di 67,06 kg e un’altezza media di 174,39 cm. I partecipanti hanno eseguito sei test, indossando sia il dispositivo Q-Walk che i marcatori catarifrangenti passivi necessari al sistema optoelettronico per la rilevazione del ciclo del passo. I test si sono suddivisi in due categorie: le prime tre prove riguardavano stili di camminata differenti, chiedendo ai partecipanti di simulare un passo normale, un passo ridotto e un passo ridotto asimmetrico solo per l’arto destro. La seconda categoria di test ha esaminato il comportamento del dispositivo Q-Walk in situazioni in cui i valori antropometrici dei pazienti venivano erroneamente impostati (sovrastimando o sottostimando la lunghezza dell’arto inferiore) o in caso di posizionamento scorretto del dispositivo, simulando possibili scivolate durante la deambulazione. Dall’analisi statistica dei dati, è emerso che il dispositivo Q-Walk dimostra una notevole precisione nella rilevazione della cadenza e funziona ottimamente quando il paziente adotta un passo più ridotto, come evidenziato nei risultati del ’Test 2’. Inoltre, uno studio dettagliato ha confermato l’efficacia dei feedback visivi nel promuovere una riduzione del passo. Questa affermazione è stata supportata dal confronto con il sistema optoelettronico, che ha mostrato una diminuzione del 25% nella lunghezza del ciclo del passo tra i primi due test, in linea con la riduzione del 23% pianificata nel ciclo del passo dei partecipanti. Tuttavia, a causa delle incongruenze riscontrate nei restanti dati, è stato necessario investigare ulteriormente per esaminare la possibilità di una sottostima da parte del dispositivo nella misurazione di parametri spazio-temporali specifici. Questa ipotesi è stata confermata attraverso l’analisi delle discrepanze tra i dati raccolti dai due sistemi. Risulta evidente da quest’analisi che il dispositivo Q-Walk sottostima i parametri del ciclo del passo del 14%, a eccezione della cadenza, durante la camminata a passo normale. In conclusione, i risultati ottenuti confermano l’abilità del dispositivo Q-Walk di indurre un’alterazione nella lunghezza del passo del soggetto e rivelano una sottostima nella misurazione di specifici parametri spazio-temporali, il che ha implicazioni significative per l’utilizzo del dispositivo nella riabilitazione della deambulazione.
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