Development of intelligent model for personalized guidance on wheelchair tilt and recline usage for people with spinal cord injury: Methodology and preliminary report

Abstract

Abstract-Wheelchair tilt and recline functions are two of the most desirable features for relieving seating pressure to decrease the risk of pressure ulcers. The effective guidance on wheelchair tilt and recline usage is therefore critical to pressure ulcer prevention. The aim of this study was to demonstrate the feasibility of using machine learning techniques to construct an intelligent model to provide personalized guidance to individuals with spinal cord injury (SCI). The motivation stems from the clinical evidence that the requirements of individuals vary greatly and that no universal guidance on tilt and recline usage could possibly satisfy all individuals with SCI. We explored all aspects involved in constructing the intelligent model and proposed approaches tailored to suit the characteristics of this preliminary study, such as modeling research participants, using machine learning techniques to construct the intelligent model, and evaluating the performance of the intelligent model. We further improved the intelligent model's prediction accuracy by developing a two-phase feature selection algorithm to identify important attributes. Experimental results demonstrated that our approaches showed promise: they could effectively construct the intelligent model, evaluate its performance, and refine the participant model so that the intelligent model's prediction accuracy was significantly improved.Key words: artificial neural network, C4.5 decision tree, machine learning, pressure ulcer, random forest, skin blood flow, skin perfusion, spinal cord injury, support vector machine, wheelchair tilt and recline.

Studying mechanical load at body-seat interface during dynamic activities such as wheelchair propulsion: a scoping review

“…These findings confirm the conclusions of Bader et al's systematic review highlighting the need to develop an integrated system to monitor both mechanical loads [15]. The recent progress in the development of machine learning algorithms or the use of artificial intelligence could enhance PU management by better reflecting daily life, as already achieved for wheelchair users' posture guidance and for continuous pressure monitoring [53,54].…”

e-Seating - Aplicativo para apoiar o processo de avaliação e prescrição de cadeira de rodas e dispositivos de adequação postural: avaliação da experiência do usuário

“…17 Ainda, o uso do App na prática clínica pode melhorar a jornada terapêutica na área de avaliação e prescrição de DAP, reduzindo tempo, custo, recursos e testes duplicados para pacientes e cuidadores, auxiliar na eficiência em pesquisas e ensaios clínicos, incluindo coleta, armazenamento e compartilhamento de dados e favorecer a comunicação entre o profissional prescritor de CR, os fornecedores e o médico. 5,7,9,15 Estudos na área de seating e enfatizam a importância da documentação adequada para a prescrição de DAP, principalmente em países desenvolvidos onde o financiamento é realizado por organizações governamentais, a fim de auxiliar nos gastos e na qualidade do serviço com eficácia. No desenvolvimento do conteúdo do e-Seating, foi feita uma pesquisa aprofundada com profissionais e serviços especializados em dispensação de CR e prescrição de DAP para adequação dos dados, a fim de priorizar o serviço de qualidade, principalmente para o sistema público de saúde, que apresenta déficits reais nos indicadores e medidores de saúde em diferentes frentes da gestão dos serviços prestados.…”

“…Nas pesquisas relacionadas aos serviços e ao processo de avaliação e prescrição de Cadeira de Rodas (CR) e Dispositivos de Adequação Postural (DAP), apesar do material desenvolvido pela Organização Mundial de Saúde, intitulado "Wheelchair Service Training Package", ser amplamente difundido e reconhecido como referência nessa temática, vários estudos descrevem os desafios relacionados à falta de sistematização no método de avaliação e prescrição de CR e DAP. [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10] A prescrição e uso de uma CR é fundamental em diversos diagnósticos clínicos na área da saúde, independentemente da idade da pessoa. Em estudos dessa temática, ressalta-se a importância de profissionais especializados na área, com experiência para conhecer os efeitos de DAP nas funções fisiológicas (respiratória, cardiológica, pulmonar), na funcionalidade, evitar agravos à saúde, como uma lesão por pressão (LP) e favorecer autonomia e a participação social do usuário de CR.…”

“…Além disso, busca-se especificamente a perspectiva do envolvimento de habilidades ocupacionais para fornecer um dispositivo adequado, tanto para uma criança quanto para adulto ou idoso, bem como um atendimento especializado nos serviços prestados para avaliação e prescrição de CR e DAP, oferecidos, por exemplo, nos atendimentos em terapia ocupacional. [5][6][7][8][9][10] Tantos são os desafios e demandas advindos desse campo de teoria para a prática clínica dos prescritores de CR, como por exemplo: a falta de nomenclatura padronizada dos diversos DAP, bem como a diversidade de métodos de avaliação e a pouca participação do usuário de CR em todas as etapas. 11,12 Sendo assim a busca de soluções tecnológicas, como propostas de aplicativos (Apps) e plataformas eletrônicas, como um produto para melhorar processos em saúde a partir de estudos e pesquisas na área, buscam difundir cada vez mais um método transdisciplinar e de desenvolvimento de solução voltada para usuários reais com demandas reais.…”

Development of an algorithm to predict comfort of wheelchair fit based on clinical measures

“…1-C ) to promote comfort with a moderate amount of tension in order to reduce the risk of falls. Recent research in postural maintenance has included posture adjustment and prevention of pressure ulcers based on seating pressures 13 , 14 , 15 ) and the adjustment of backrest angles 16 , 17 , 18 ) . Comfort can be assessed if communication between the caregiver and wheelchair user is smooth, but in elderly persons with dementia or a speech impairment, obtaining this information depends on the caregiver’s experience.…”