微多普勒能预测人体运动吗?
验证使用雷达微多普勒特性准确预测人体运动
由于这种分析提供的多种应用,使用雷达分析人体运动已成为一个越来越活跃的研究主题(Lai 等人,2008 年;Fairchild 和 Narayanan,2016 年;Narayanan 等人,2014 年)。 有关人体运动的信息在城市军事行动、搜救任务、监视和医院病人监护方面具有重要应用。 在存在雷达照明的情况下,人体运动的微运动会在接收到的信号中产生独特的调制,称为微多普勒效应。 通过分析这些频率调制,可以推断出正在执行的运动类型。 这种与人体运动相关的微运动会产生非线性和非平稳信号,可以使用时频域分析来表征。 此类信号将用于识别高伤害风险运动员与低伤害风险运动员,从而创造机会将有限的预防资源用于这些高风险运动员;识别有跌倒风险的个人;并且,甚至可能有助于诊断疾病,例如帕金森氏症,其中出现不对称运动模式作为早期指标。
传统的运动分析方法涉及使用昂贵的视频运动捕捉系统,准确测量贴在人体标志点(如关节和身体部分)上的被动反射标记的 3 维位置,同时运动捕捉系统用于有效估计运动动态,它们通常不便于携带,价格昂贵,并且当反射标记用于老年人或行动不便的人时它们可能很笨重。 博士。 Narayanan 和 Onks 已经成功地测试了多普勒雷达的一种新用途,这种雷达携带方便、成本较低,并且无需为参与者贴上笨重的反射标记。 此外,初步测试表明能够以我们认为视频动作捕捉无法获得的精确度区分某些运动条件。
研究概览
详细说明
每个主题将报告他们在生物力学实验室的预定数据收集。 骨骼标志(肩部、臀部、膝盖、脚踝等)将用于放置小的反射标记,以用于运动捕捉分析。 雷达将被定位,以便 MDS 数据可以与运动捕捉数据同时捕捉。 每个志愿者将完成以下活动: • 穿着运动鞋走路
- 穿着鞋子双侧脚跟抬高行走
- 单侧脚跟抬高行走
- 穿运动鞋深蹲跳
- 穿鞋双侧脚跟抬高深蹲跳
- 单侧脚跟抬高深蹲跳
- 运动鞋固定站立姿势
- 鞋内双侧脚跟抬高的固定站立姿势
- 单侧脚后跟抬起的固定站立姿势 每项活动将对着雷达进行三次,以评估可重复性和可靠性,并保持足够的统计训练和测试数据集,以确认使用先前建立的分类算法。 这些算法将再次用于计算不同活动(步行、跳跃和静止姿势)和不同鞋类条件(无衬垫鞋、双侧衬垫鞋、单侧衬垫鞋)的预测准确性。 生物力学运动捕捉数据将以类似于 MDS 数据的方式进行处理,以比较两种方法在相同观察到的特定任务差异方面的准确性。 我们的目标是确定 MDS 是否可以针对相同的任务实现与运动捕捉相同的测量精度。 由于生物力学运动捕捉是人体运动测量的“黄金标准”,这一目标的成功完成将确立 MDS 作为人体运动有效临床测量的有效性。
研究类型
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
有资格学习的性别
取样方法
研究人群
描述
纳入标准:
- 18-25岁的成年人
- 能够有效地阅读、写作和理解英语
- 必须能够走路、慢跑和跳跃而不跛行
排除标准:
- 0-17岁儿童
- 无法有效地阅读、写作和理解英语
- 患有限制行走、慢跑或跳跃能力的受试者
- 髋关节或膝关节手术史
- 脑血管意外史
- 怀孕的对象
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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这项拟议研究的主要终点将在辨别鞋类的准确性方面将 MDS 与生物力学运动捕捉进行比较。
大体时间:40分钟
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我们预计,当运动捕捉数据的处理方式与 MDS 数据类似时,MDS 方法的预测精度至少与运动捕捉方法一样好。
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40分钟
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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通过将不同类型的人体运动与其组成特征配对,对不同的人体运动特征进行分类。
大体时间:40分钟
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该分析将有助于建立一个雷达 MDS“库”,其特征与特定类型的运动相匹配。
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40分钟
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合作者和调查者
调查人员
- 首席研究员:Cayce Onks, DO、Milton S. Hershey Medical Center
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (预期的)
初级完成 (预期的)
研究完成 (预期的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- STUDY 14951
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)?
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
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