Réseau neuronal profond pour l'analyse et la classification de la marche des patients victimes d'un AVC

Des schémas de marche anormaux peuvent être observés chez les patients victimes d'AVC qui sont capables de commencer l'entraînement à la marche, y compris la démarche de circumduction, le pied tombant, la marche de la hanche et le genu recurvatum. Les 6 premiers mois après un incident cérébrovasculaire sont considérés comme la période dorée de la réadaptation post-AVC. Par conséquent, une intervention intensive pendant cette période apportera une aide significative aux patients victimes d'un AVC. Actuellement, les méthodes de traitement clinique reposent encore fortement sur le diagnostic subjectif des physiatres et des thérapeutes. Par conséquent, les chercheurs espèrent qu'en établissant une méthode plus objective pour classer les schémas de marche anormaux, elle fournira une aide plus importante lors de la planification de la réadaptation à long terme.

Dans cette étude observationnelle, les chercheurs prévoient de recruter 100 patients victimes d'un AVC avec le tout premier AVC unilatéral et capables de marcher sur une surface plane pendant 6 minutes sans assistance. Les critères d'inclusion incluent l'âge de plus de 20 ans avec un premier AVC et un membre inférieur atteint de stade de Brunnstrom III-V, et la catégorie VI d'ambulation fonctionnelle. Les participants doivent être capables de marcher sur une surface plane sans assistance pendant 6 minutes et leur mini-examen de l'état mental (MMSE) doit être supérieur à 25, ce qui signifie que les participants peuvent se conformer aux ordres et coopérer avec les enquêteurs de cette étude. Les critères d'exclusion comprennent les troubles graves du système nerveux central (SNC)/neurologiques périphériques autres que les accidents vasculaires cérébraux, et les personnes présentant un risque élevé de chute pendant la marche. Ceux qui ne peuvent pas coopérer avec les tests et qui présentent de graves déficits visuels/auditifs/cognitifs sont également exclus. Les patients ayant subi une fracture du membre inférieur au cours des 6 derniers mois sont également exclus.

Les enquêteurs recrutent des participants dans des cliniques externes ainsi que dans des salles de physiothérapie et les patients ne recevront aucun médicament supplémentaire avant/après cette étude sur la marche. Les participants poursuivront leurs programmes de physiothérapie ainsi que leur régime médical sans aucune restriction en participant à cette étude. La méthode d'étude dans cette étude consiste à attacher plusieurs unités de mesure inertielle (IMU) sur les poignets, les chevilles et le bassin bilatéraux des participants, et les participants sont invités à marcher à l'intérieur sur une surface plane pendant 6 minutes à leur rythme le plus confortable. Les IMU utilisées dans cette étude se composent d'un accéléromètre 3 axes, d'un gyroscope 3 axes et d'un magnétomètre 3 axes, avec un taux d'échantillonnage le plus élevé de 128 Hz. Les orthèses non invasives telles que les orthèses cheville-pied (AFO) sont autorisées à augmenter la stabilité et la symétrie de la marche. Pendant ce temps, des physiatres cliniques et des physiothérapeutes expérimentés enregistreront si les modèles de démarche des patients présentent des modèles de démarche anormaux tels que la démarche de circumduction, le pied tombant, la randonnée de la hanche ou le genou arrière. Les participants sont autorisés à partir après avoir terminé le test de marche de 6 minutes sans aucune gêne.

Un modèle de réseau neuronal profond (DNN) est construit pour être formé à l'analyse des modèles de marche anormale. Le modèle DNN construit pour cette étude se compose d'une couche d'entrée, de 6 couches cachées, d'une couche de sortie de détection et d'une couche de sortie de classification. Chaque couche cachée se compose de 100 neurones et la couche de sortie de détection étiquettera chaque donnée de marche comme démarche normale [1,0] ou démarche d'AVC [0,1]. Ensuite, la couche de classification étiquettera chaque modèle de démarche anormale d'AVC comme démarche d'AVC, démarche de circonduction, pied tombant, randonnée de la hanche et genou arrière comme [1,1,1,1,1]. Après avoir terminé la collecte des données cliniques sur la marche des participants à cette étude, les enquêteurs utilisent les données de marche collectées pour la formation DNN, et les enquêteurs utilisent la méthode de validation croisée k-fold pour diviser les données de marche des participants en 5 collections au hasard, dont 4 utilisées comme formation données tandis que le reste utilisé comme données de test, et le test sera répété 5 fois. Ensuite, les enquêteurs compareront les informations cliniques observées par les physiatres / thérapeutes et les résultats du modèle DNN pour voir si le modèle DNN est disponible pour différencier la démarche de circumduction, le pied tombant, la randonnée de la hanche et le genu recurvatum.