步態(tài)檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

生物特征識(shí)別和取證

步態(tài)風(fēng)格的微小變化可以被用作生物標(biāo)識(shí)符來(lái)識(shí)別個(gè)體的人。該參數(shù)被有時(shí)空相關(guān)(步長(zhǎng)，步長(zhǎng)，步速，周期時(shí)間)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)(髖，膝，踝，指的是髖/膝/踝關(guān)節(jié)角度和大腿/軀干關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)/腳角度)等。有步長(zhǎng)和一個(gè)人的高度之間的高度相關(guān)性。

比較生物力學(xué)

通過(guò)研究非人類的步態(tài)，更深入的了解有關(guān)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，這對(duì)了解物種問(wèn)題的生物學(xué)以及運(yùn)動(dòng)有更廣泛的影響。

步態(tài)檢測(cè)設(shè)備——運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

1、定義運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics)是研究步行時(shí)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)間和空間變化規(guī)律的科學(xué)方法，主要包括：步行整體時(shí)間與空間測(cè)定和肢體節(jié)段性運(yùn)動(dòng)方向測(cè)定。

2、時(shí)間/空間參數(shù)測(cè)定

（1）足印法是步態(tài)分析早期和簡(jiǎn)易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般為4~6 m）鋪上白紙。受試者走過(guò)白紙，留下足跡，便可以測(cè)量距離。也可以在黑色通道上均勻撒上白色粉末，讓患者赤足通過(guò)通道，留下足跡。獲得的參數(shù)包括：①步長(zhǎng)(Step length)指一足著地至對(duì)側(cè)足著地的平均距離。國(guó)內(nèi)也有稱之為步幅。②步長(zhǎng)時(shí)間(step time)指一足著地至對(duì)側(cè)足著地的平均時(shí)間。③步幅(Stride length)指一足著地至同一足再次著地的距離，也有稱為跨步長(zhǎng)。④步行周期(cycle time)指平均步幅時(shí)間(stride time)，相當(dāng)于支撐相與擺動(dòng)相之和。⑤步頻 (cadence)指平均步數(shù)（步/min），步頻=60(s) ÷步長(zhǎng)平均時(shí)間(s)。由于步長(zhǎng)時(shí)間兩足不同，所以一般取其均值。有人按左右步長(zhǎng)單獨(dú)計(jì)算步頻，以表示兩側(cè)步長(zhǎng)的差異。⑥步速(velocity)指步行的平均速度(m/s)，步速=步幅÷步行周期。⑦步寬(walking base)：也稱之為支撐基礎(chǔ)(supporting base)，指兩腳跟中心點(diǎn)或重力點(diǎn)之間的水平距離，也有采用兩足內(nèi)側(cè)緣或外側(cè)緣之間短的水平距離。左右足分別計(jì)算。⑧足偏角(toe out angle)指足中心線與同側(cè)步行直線之間的夾角。左右足分別計(jì)算。

步態(tài)檢測(cè)設(shè)備——檢測(cè)技術(shù)介紹

根據(jù)檢測(cè)設(shè)備的原理，步態(tài)檢測(cè)技術(shù)大致可以分為基于影像和基于傳感器的兩大類?；谟跋竦牟綉B(tài)采集設(shè)備應(yīng)用比較廣泛的是立體視覺技術(shù)，該技術(shù)主要區(qū)別于單目視覺采集系統(tǒng)，利用攝像頭組獲得目標(biāo)的不同角度上的影像信息，通過(guò)視覺圖像處理得到深度等信息。利用該技術(shù)的三維步態(tài)采集系統(tǒng)成本高昂，通常需要較大的空間，同時(shí)要求拍攝角度和靶標(biāo)位置，環(huán)境中的任何遮擋和干擾光點(diǎn)都會(huì)影響采集結(jié)果，臨床實(shí)際操作過(guò)程較為復(fù)雜，要求患者配合度高，同時(shí)涉及多個(gè)產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)。其他基于影像的步態(tài)采集技術(shù)還包括飛行時(shí)間的紅外相機(jī)和紅外熱成像法等。

步態(tài)檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)介

可穿戴步態(tài)檢測(cè)設(shè)備除具有以上應(yīng)用優(yōu)勢(shì)外，后續(xù)的數(shù)據(jù)流處理在更深層次的步態(tài)數(shù)據(jù)分析挖掘與臨床隊(duì)列研究方面具有較好的科研和轉(zhuǎn)化利用價(jià)值。由于原始采集數(shù)據(jù)是來(lái)自各種傳感器的直接測(cè)量值，步態(tài)信息多面充實(shí)，但傳感器的高精度也帶來(lái)了底層數(shù)據(jù)采集時(shí)的高噪聲背景，因此首先需要對(duì)原始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波去噪處理，去噪后的步態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)步態(tài)算法處理得出多面的步態(tài)信息。對(duì)于臨床步態(tài)研究，根據(jù)研究的臨床隊(duì)列設(shè)計(jì)，隨著受試者步態(tài)數(shù)據(jù)的累積，經(jīng)過(guò)深度學(xué)習(xí)，利用臨床指征建模，可實(shí)現(xiàn)步態(tài)參數(shù)應(yīng)用于相關(guān)疾病的早篩早診，以及康復(fù)與評(píng)估和康復(fù)方案制定；對(duì)于日常步態(tài)采集，可以跟蹤隨訪個(gè)體的步態(tài)變化情況，實(shí)現(xiàn)老年人異常步態(tài)監(jiān)測(cè)和跌倒風(fēng)險(xiǎn)提示等預(yù)警作用。