Inertial measurement units (IMUs) allow for measurements of kinematic movements outside the laboratory, persevering the athlete-environment relationship. To use IMUs in a sport-specific setting, it is necessary to validate sport-specific movements. The aim of this study was to assess the concurrent validity of the Xsens IMU system by comparing it to the Vicon optoelectronic motion system for lower-limb joint angle measurements during jump-landing and change-of-direction tasks. Ten recreational athletes performed four tasks; single-leg hop and landing, running double-leg vertical jump landing, single-leg deceleration and push off, and sidestep cut, while kinematics were recorded by 17 IMUs (Xsens Technologies B.V.) and eight motion capture cameras (Vicon Motion Systems, Ltd). Validity of lower-body joint kinematics was assessed using measures of agreement (cross-correlation: XCORR) and error (root mean square deviation and amplitude difference). Excellent agreement was found in the sagittal plane for all joints and tasks (XCORR > 0.92). Highly variable agreement was found for knee and ankle in transverse and frontal plane. Relatively high error rates were found in all joints. In conclusion, this study shows that the Xsens IMU system provides highly comparable waveforms of sagittal lower-body joint kinematics in sport-specific movements. Caution is advised interpreting frontal and transverse plane kinematics as between-system agreement highly varied.
Background: Both the Short Physical Performance Battery (SPPB) and daily life gait quality and quantity obtained from wearable sensors are used to measure functional status in older adults. It is generally assumed that they are interrelated and exchangeable, but this has not yet been established. Interchangeability of these measures would pave the way for remote monitoring of functional status.Research Question: Are the SPPB and daily life gait quality and quantity measures correlated in community-dwelling older adults?Methods: The SPPB and gait quality and quantity data of 229 community-dwelling adults of 65 years or older were collected. The SPPB is a combined score of the Three Stage Balance test, Four Meter Walk test, and Five Times Sit to Stand test and ranges from 0 to 12. Participants wore a tri-axial inertial sensor for one week to assess gait quality (e.g. gait stability and smoothness) and quantity (e.g. number of strides). Correlation coefficients between SPPB scores and gait quality and quantity measures were assessed using Spearman's correlation.Results: The median age of the study population was 76.2 years (IQR 72.6-81.0), and 76 % were women (n=175). The median SPPB score was 10 (IQR 8-11). Spearman's correlation coefficients between the SPPB and gait quality and quantity measures were all below 0.3.Significance: A possible explanation for the observed weak correlations is that the SPPB reflects one's maximal capacity, while gait quality and quantity reflect the submaximal performance in daily life. The SPPB and gait quality and quantity seem therefore distinct constructs with complementary value, rather than interchangeable. A more comprehensive understanding of functional status might be achieved by combining the SPPB assessment of standardized activities with the evaluation of inertial sensor measurements obtained during daily life activities.
The aim of this explorative study was to determine the key inertial measurement unit-based wheelchair mobility performance components during a wheelchair tennis match. A total of 64 wheelchair tennis matches were played by 15 wheelchair tennis players (6 women, 5 men, 4 juniors). All individual tennis wheelchairs were instrumented with inertial measurement units, two on the axes of the wheels and one on the frame. A total of 48 potentially relevant wheelchair tennis outcome variables were initially extracted from the sensor signals, based on previous wheelchair sports research and the input of wheelchair tennis experts (coaches, embedded scientists). A principal component analysis was used to reduce this set of variables to the most relevant outcomes for wheelchair tennis mobility. Results showed that wheelchair mobility performance in wheelchair tennis can be described by six components: rotations to racket side in (1) curves and (2) turns; (3) linear accelerations; (4) rotations to non-racket side in (4) turns and (5) curves; and finally, (6) linear velocities. One or two outcome variables per component were selected to allow an easier interpretation of results. These key outcome variables can be used to adequately describe the wheelchair mobility performance aspect of wheelchair tennis during a wheelchair tennis match and can be monitored during training.
Er zijn veel situaties waarin het belangrijk is om de positie en/of de loopbeweging van personen te kunnen meten, zoals voor de brandweer, voor het leger, in de sport of bij revalidatie. In een aantal situaties geldt hierbij de randvoorwaarde dat je geen gebruik kunt maken van bestaande infrastructuren. GPS werkt bijvoorbeeld alleen buiten en is voor veel toepassingen niet nauwkeurig genoeg. Infrastructuur in gebouwen (zoals WiFi) werkt niet altijd bij brand, en bovendien wil je vaak (ambulant) meten in een praktijkomgeving of in een onbekend gebouw, in plaats van in een ?labomgeving?. Een interessant gegeven is dat de afzonderlijke technieken voor het oplossen van bovenstaande problemen wel bestaan, maar dat nog geen enkele partij deze heeft kunnen integreren in een bruikbaar product. Blijkbaar levert de inherente complexiteit van het onderwerp van dergelijke systemen problemen op. In het SaxShoe project onderzoeken Saxion, HvA, NHL, Universiteit Twente en het bedrijfsleven hoe we een schoen-zool systeem kunnen ontwikkelen voor het meten en op afstand monitoren van de locatie en het loopgedrag van de gebruiker in situaties waarbij standaard infrastructuur (GPS, WiFi, camera?s) ontbreekt. In het project wordt een empirische aanpak gehanteerd. Dit op basis van de constatering dat veel zaken in theorie wel zouden moeten werken, maar dat de praktijk weerbarstig is. Door cyclisch een sensorschoen te ontwikkelen worden kennisvragen beantwoord. Deze (deel)vragen betreffen kennisontwikkeling voor nauwkeurige positiebepaling op basis van inertiële navigatie, en gerelateerde vragen rond communicatie, energievoorziening, de verwerking in een schoen en de werking in praktijksituaties. Op basis van gebruikersfeedback wordt het onderzoek continue bijgestuurd (agile development). Om de aanpak concreet te maken richt het project zicht op het ontwikkelen van een brandweerlaars, als middel, niet als doel, maar wel als showcase voor de kennisontwikkeling. De ambitie is het realiseren van de norm van maximaal 10 meter afwijking na 20 minuten lopen. Hiervoor werken in het project topbedrijven die gespecialiseerd zijn in sensortechnologie samen met hogescholen en met bedrijven die gespecialiseerd zijn in de productie van schoenen en zolen. Het project levert inzicht, oplossingen en ontwerpregels op voor de problematiek die speelt bij het ontwerpen van wearables voor het meten van locatie en loopgedrag. Voor de technische bedrijven in het project biedt SaxShoe de mogelijkheid om nieuwe markten te openen voor bestaande technologieën. Voor de eindgebruikers, zoals de brandweer, biedt het concrete oplossingen voor bestaande problemen zoals de veiligheid van hulpverleners in gevaarlijke situaties.
