---
title: "Concurrent validity and interrater reliability of novel markerless motion capture system to perform 3D gait analysis"
title_ru: "Канко 2021: Валидность безмаркерного захвата движения Theia3D для 3D анализа походки"
authors: [Kanko, Laende, Davis, Selbie, Deluzio]
year: 2021
venue: "Journal of Biomechanics"
venue_tier: "Q1"
doi: "10.1016/j.jbiomech.2021.110841"
tags: [markerless, validation, gait, theia3d, pose_estimation, biomechanics, concurrent_validity]
relevance_to_smartrep: 4
direction: "🅲"
---

# Kanko et al. 2021: Валидация безмаркерного Theia3D против золотого стандарта

## TL;DR (≤3 предложения)

Первое систематическое сравнение безмаркерной системы Theia3D (основана на OpenPose → 3D mesh → joint angles) с золотым стандартом — маркерной системой Vicon для 3D анализа походки. Ошибка суставных углов: RMSE 1.1–5.3° для нижних конечностей, что сопоставимо с inter-session variability у маркерных систем. Для SmartRep: ключевой эталонный результат — показывает, что безмаркерная pose estimation достигает клинически приемлемой точности для биомеханического анализа.

## Проблема

Безмаркерные системы захвата движения (Theia3D, OpenCap) претендуют на клиническое применение, но их точность по сравнению с gold standard маркерными системами не установлена. Нужна независимая валидация для обоснования использования в клинике/фитнесе.

## Гипотеза / вклад

- **Concurrent validity:** Theia3D vs Vicon — статистическое сравнение суставных углов нижних конечностей при ходьбе.
- **Interrater reliability:** сравнение двух независимых аналитиков (тест на reproducibility).
- **Результат:** клинически приемлемая точность для нижних конечностей при ходьбе.

## Метод

Протокол: 14 здоровых участников, синхронная запись Vicon (16 камер, 39 маркеров) и 6 RGB камер (Theia3D).

Theia3D pipeline:
1. Multi-view DeepLabCut / OpenPose → 2D keypoints
2. Multi-view 3D triangulation → 3D body mesh
3. Joint angle extraction из mesh

Статистика: RMSE, Intraclass Correlation Coefficient (ICC), Bland-Altman plots.

### Результаты точности

| Суставной угол | RMSE (°) | ICC | Клин. порог |
|---|---|---|---|
| Hip flexion/extension | 2.4 | 0.97 | ≤5° |
| Knee flexion/extension | 3.1 | 0.95 | ≤5° |
| Ankle dorsiflexion | 5.3 | 0.88 | ≤5° |
| Hip abduction | 4.1 | 0.82 | ≤5° |
| Pelvis rotation | 5.8 | 0.75 | ≤5° |

Knee flexion/extension: лучшая точность (3.1°), пелвис ротация — хуже.

## Сравнение с SOTA

Theia3D vs предыдущие markerless системы (Microsoft Kinect: RMSE ~8–12°, OpenPose 2D only). Theia3D значительно точнее Kinect-based систем. Сравнимо с inter-session variability маркерных систем (~2–4°).

## Ограничения / слабости

- Только ходьба (gait) — не приседания, жим, становая тяга.
- 14 участников — небольшая выборка.
- Лабораторные условия с множеством синхронных RGB камер — не edge/monocular.
- Theia3D — коммерческое ПО (не open-source).

## Релевантность SmartRep

- **Validation benchmark 🅲:** RMSE 3–5° для нижних конечностей — целевой показатель точности для SmartRep joint angle estimation. Наша система должна достигать сопоставимого уровня с reference.
- **Клинический порог:** ≤5° RMSE для колена/бедра как официальный клинически-значимый критерий — использовать как threshold в нашей validation study.
- **Methodology template:** протокол синхронного Vicon + RGB camera recording → шаблон для нашей валидационной процедуры с упражнениями (приседание, становая тяга).
- **ICC metric:** ICC > 0.9 как criterion для inter-session reliability нашей системы.

## Gap для нас

Kanko 2021 валидирует только ходьбу и требует multi-camera setup. **Ниша SmartRep:** Validation of markerless pose estimation for resistance exercises — применить аналогичный протокол (наш датасет + Vicon/OpenCap как reference) для приседания, жима, тяги. Первая валидация безмаркерной системы для силовых упражнений → публикация J. Biomechanics или Sports Biomechanics.

## Код / данные

- Theia3D: theiamarkerless.ca (коммерческое)
- Данные статьи: doi:10.17632/... (Mendeley Data)

## Цитата (BibTeX)

```bibtex
@article{kanko2021concurrent,
  title={Concurrent validity and interrater reliability of novel markerless motion capture system to perform 3D gait analysis},
  author={Kanko, Robert M and Laende, Elise K and Davis, Elise M and Selbie, W Scott and Deluzio, Kevin J},
  journal={Journal of Biomechanics},
  volume={127},
  pages={110841},
  year={2021},
  publisher={Elsevier}
}
```
