Body-worn triaxial accelerometer coherence and reliability related to static posturography in unilateral vestibular failure

Abstract

Poichè le alterazioni della funzione vestibolare possono essere causa di disequilibrio, i principali reperti sviluppati ad oggi per misurare il controllo posturale e l’integrazione sensoriale nel danno vestibolare sono stati ottenuti grazie alla posturografia. Tuttavia, al fine di superare i problemi legati a tale genere di tecnologia, sono stati proposti gli accelerometri indossabili (ACC) come un’alternativa portatile e a basso costo per la misurazione dell’oscillazione corporea in ambienti confortevoli. D’altro canto, nessuno studio ad oggi ha dimostrato la validità sperimentale delle misurazioni ottenute con ACC - rispetto a quelle derivanti dalla posturografia - in soggetti affetti da deficit vestibolare. Pertanto, l’obiettivo del presente lavoro è stato quello di i) sviluppare e validare una strumentazione pratica che potesse consentire la misurazione dei disordini dell’oscillazione corporea nell’ambito della valutazione otoneurologica attraverso gli ACC e ii) fornire un’analisi delle oscillazioni affidabile ed automatica, che potesse implementare in modo sensibile ed accurato la possibile discriminazione di pazienti affetti da deficit vestibolare unilaterale (UVF). A tale scopo, un gruppo di 13 pazienti (sette femmine, 6 maschi; età media 48.6 ± 6.4 anni) affetti da UVF da almeno 6 mesi e un altro omogeneo di 13 soggetti sani sono stati invitati a mantenere la posizione eretta durante l’esecuzione della posturografia statica (FBP) mentre indossavano a livello lombare - vicino al centro di massa - un sensore Movit® (by Captiks) costituito da accelerometri 3-D. La correlazione ‘product-moment’ secondo Pearson ha dimostrato un elevato livello di corrispondenza di quattro misure, estratte da ACC e da FBP, nel dominio del tempo e di tre in quello della frequenza. Inoltre il t-test ha evidenziato che due parametri nel dominio del tempo e due in quello della frequenza si sono dimostrati affidabili nel discriminare i soggetti affetti da UVF. Tali aspetti, nel loro complesso, dovrebbero focalizzare l’attenzione in ambito clinico e di ricerca su tale tecnica di registrazione, considerato l’arricchimento quantitativo e qualitativo di informazioni utili nella discriminazione, diagnosi e trattamento di pazienti affetti da UVF. In conclusione, noi riteniamo che la misurazione basata su ACC offra un’alternativa confortevole, affidabile, economica ed efficiente utile, assieme ai test clinici di equilibrio e mobilità, in molteplici circostanze così come negli studi implicati nella diagnosi, controllo e riabilitazione di pazienti affetti da UVF.

A comparison of head movements tests in force plate and accelerometer based posturography in patients with balance problems due to vestibular dysfunction

“…Other posturography studies typically used one of the many parameters which could be evaluated to compare the accelerometer and the force plate. For instance, in the Whitney study, the highest correlations were observed for the normalized path length (0.88–0.96 for 6th condition of dynamic posturography), in the Mancini et al study that was the centroidal frequency (0.89) while Alessandrini et al found the correlation coefficients close to 1 for the distance of the COP or COM and the measurements of characteristic frequencies in the power spectral density of the sways 10 , 11 . Such highly sophisticated parameters are usually not a subject in a clinical evaluation.…”

“…The main problem was the tensiometer platform and the accelerometers posturography applying different measurement principles, which may interfere with the diagnostic process’ integrity. For people with balance disorders, the reliability of the sensor-based sways recording method was strongly related to measurements on the force plate under static conditions 9 , 11 . However, the differences between the tools may appear to be significant when considering the head movement conditions.…”

Technology-based therapy-response and prognostic biomarkers in a prospective study of a de novo Parkinson’s disease cohort

“…Wearables consisted of validated Movit G1 devices (by Captiks, Rome, Italy) 13 , 14 , 22 , 38 with three-axis accelerometer and three-axis gyroscope sensors on-board. The Movit G1 were placed on body segments, by means of Velcro™ strips, in particular on the body back, on each forearm and arm, on each upper and lower leg, on the dorsum of each hand and of each foot, for a total of fourteen sensors (Fig.…”

Internal Consistency of Sway Measures via Embedded Head-Mounted Accelerometers: Implications for Neuromotor Investigations

“…Low jerk indicates coordinated motion while greater jerk describes more disjointed movements. Jerk was chosen because it is commonly implemented in waist-mounted IMU studies, though it is frequently reported incorrectly with units of m 2 /s 5 [ 5 , 10 , 16 , 35 ]. While the definition for calculating jerk reported by Johnson et al [ 33 ] is accurate, we were unable to find other studies that utilized it for assessing a static balance task.…”