Valutazione dei parametri spazio-temporali durante il cammino in soggetti sani ed emiplegici con Azure Kinect: studio comparativo con il sistema optoelettronico

Gait analysis is a test used in clinical and research settings to evaluate and monitor functionally impaired subjects. The study and characterization of altered gait patterns is particularly relevant on subjects suffering from neurological pathologies, such as hemiplegia. The optoelectronic system, thanks to the high accuracy for the measurement of space-time parameters, represents the gold standard for movement analysis but its complexity, high costs, the need for specialized personnel, and long preparation times limit its use to highly controlled laboratory environments. New emerging technologies such as RGB-Depth sensors seem to have the potential to overcome these limitations and they are proposed as portable, non-invasive and easy-to-use alternatives. The objective of this thesis is to validate the Azure Kinect as a tool for the calculation of spatio-temporal parameters during the walking of healthy and hemiplegic subjects. To this aim, the Kinect was used, in parallel with the optoelectronic system, to acquire walking tests from which the main spatio-temporal parameters regarding gait cycle, center of mass sway and arm swing were then calculated. The values obtained for these parameters from the two systems were then compared through statistical analysis to evaluate the degree of agreement. The resulting outcomes show general good correlation and accuracy on the spatio-temporal parameters of the gai cycle estimated from the two systems. Further investigation is needed to evaluate the performance for the analysis of the movement of upper limbs during gait.

L’analisi del cammino è un esame utilizzato in ambito clinico e di ricerca e per valutare e monitorare soggetti con limitazioni funzionali della locomozione. Sono di particolare interesse lo studio e la caratterizzazione del cammino di soggetti affetti da patologie neurologiche, come ad esempio l’emiplegia. Il sistema optoelettronico, grazie all’elevata accuratezza per la misurazione di parametri spazio-temporali, rappresenta il gold standard per l’analisi del movimento ma la sua complessità, i costi elevati, la necessità di personale specializzato e i lunghi tempi di preparazione ne limitano l’impiego ad ambienti laboratoriali fortemente controllati. Nuove tecnologie emergenti come i sensori RGB-D, sembrano avere le potenzialità per superare questi limiti e si propongono come alternative portatili, non invasive e facili da usare. L’obiettivo di questa tesi è quello di validare la Azure Kinect come strumento per il calcolo di parametri spazio-temporali durante il cammino di soggetti sani ed emiplegici. Per raggiungere questo scopo la Kinect è stata impiegata, parallelamente al sistema optoelettronico, per l’acquisizione di prove di cammino da cui sono poi stati ricavati i principali parametri spazio-temporali relativi al ciclo del passo, alle oscillazioni del centro di massa e al pendolamento dell’arto superiore. I valori ricavati per questi parametri dai due sistemi sono stati quindi confrontati tramite analisi statistica al fine di valutarne il grado di concordanza. I risultati ottenuti mostrano in generale una buona correlazione e accuratezza sui parametri spazio-temporali associati al ciclo del passo stimati a partire dai due sistemi. Ulteriori analisi sono invece necessarie per valutarne l’adeguatezza per il calcolo di parametri relativi agli arti superiori.