以微軟Kinect評估肩關節動作之信效度研究

Reliability and Validity of Microsoft Kinect for Assessment of Shoulder Movement

陳昆鴻(Kun-Hong Chen) ； 楊立丞(Li-Cheng Yang) ； 徐敏(Min Xu) ； 范詩辰(Shih-Chen Fan) ； 林惠婷(Hui-Ting Lin)

《物理治療》 42卷4期 (2017/12) Pp. 359-360

https://doi.org/10.6215/FJPT.2017.74.P29

摘要

背景與目的：一個新穎且花費不多的微軟Kinect，根據其官網指出於有效偵測範圍中偵測關節點位置誤差很小，未來於臨床也許可以用來客觀評估上肢或肩關節動作。目前探討Kinect評估人體活動度適用性的研究較少，且研究結論不一致。故本計畫目的為探討Kinect Window評估人體肩關節活動度是否具有一定之可信度及效度。方法：目前收集11位正常受試者的肩關節屈曲(flexion)、外展(abduction)、內轉(internal rotation)和外轉(external rotation)主動關節活動度，利用向量及餘弦與反餘弦定理來定義Kinect數據的肩關節角度，以Vicon動作分析系統為上肢活動度黃金標準，分析Kinect與Vicon動作分析系統所得數據之組內相關係數(intraclass correlation coefficient, ICC)，分別計算其信度，以及皮爾森相關係數(Pearson correlation coefficient)評估微軟Kinect之同時效度。另外也檢視每個參數之兩個量測系統(Kinect and Vicon)之平均差(mean difference)，若其平均差呈現常態分佈，則進一步利用95%信賴區間和布蘭德－奧特曼差異圖(Bland-Altman plots)來評估兩個系統所得參數的一致性。結果：組內相關係數分析結果顯示，利用Kinect收集之肩關節角度除了外轉只有0.68外，其他肩關節角度測量之信度佳，ICC都有0.8以上；Vicon所量測角度的ICC值皆大於0.9。Kinect和Vicon的皮爾森相關係數分析結果顯示，二者肩關節的外展角度呈高度相關性(r = 0.86)，其肩關節角度測量都是低度相關性，外展角度的平均差最小（平均：2.99），顯示以Kinect量測間外展誤差最小，但屈曲角度有超過平均20度以上的誤差，內外轉角度測量也有超過平均6度的誤差。兩量測系統之平均差分析結果顯示屈曲和外轉角度呈現常態分佈，外展和內轉角度則未呈現常態分布。結論：Kinect所量測到的肩關節角度重測信度佳，但以kinect量測肩關節屈曲及內外展同時效度差，推測原因為kinect遮蔽效應以及深度值精細度仍不夠，導致肩關節屈曲和旋轉角度有較大之誤差。臨床意義：不建議只利用1台微軟Kinect來擷取肩關節動作變化。