[發明專利]步態分析方法及步態分析系統

有效

• 申請號: 201310282004.9
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103519819A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王振興;林哲偉
• 申請（專利權）人: 王振興
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明涉及一種步態分析方法及步態分析系統。

背景技術

一般而言，神經病變與骨骼肌肉系統的疾病都會造成行走的問題，從臨床的角度來看，疾病的狀態改變了肌肉、骨骼及神經，乃至于關節的協調平衡及互動，因而影響了步態（gait），而步態分析（gait?analysis）可以抽絲剝繭幫我們分解出來，因此，在骨科學，復健學及神經學的領域里，應用步態分析來解決臨床問題的研究正如雨后春筍地發展了起來。

步態分析主要目的為提供醫師詳細的評估信息，以厘清受試者本身神經肌肉骨骼系統的癥結，經由這些評估結果，醫師可擬定最佳的治療計劃，以規劃手術、復健或穿戴輔具的方式對患者進行治療。另外，治療后的步態分析也可協助確認治療效果以及供醫師提出進一步的改善方案。以骨科治療為例，步態分析可以作為骨科疾病治療前后的偵測及評估；以復健治療為例，步態分析可以作為治療診斷、評估及恢復狀態衡量的參考。在義肢裝設上，步態分析也可作為協助設計，測試及義肢或輔具適應優劣的協助，而在神經學上，步態分析也可以用來測量特殊肢體活動來分析巴金森癥的特性及治療效果的追蹤。

此外，在預防醫學與流行病學方面，我們知道“跌倒”已成為威脅老年人的第三大危險因子，借助步態分析，也可找出導致跌倒的危險因素，通過早期排除這些容易跌倒的危險因素，再給予老年人適當的衛教、訓練，以作為日常生活上的調適，或者再配予步行輔助器械，或由旁人特別照料，將可大幅降低老年人因跌倒所致的傷害，進而大幅度地降低家庭及社會的負擔。

發明內容

本發明的目的是提供一種步態分析方法及步態分析系統，可將受試者的步態進行分析及辨識，進而根據分析及辨識結果供醫師提供給受試者有關醫療及健康方面的建議。

為達上述目的，依據本發明的一種步態分析方法，由步態分析系統實施，步態分析系統包括感測單元、處理單元以及儲存單元，處理單元分別與感測單元及儲存單元電性連接，儲存單元儲存復數運算程序，步態分析方法包括：由感測單元感測步態并輸出感測信號，其中步態周期包含站立期、推蹬期、擺動期及觸地期；由處理單元依據感測信號得到向量振幅信號及振幅累積信號；依據向量振幅信號、振幅累積信號辨識站立期、推蹬期、擺動期及觸地期，其中推蹬期、擺動期及觸地期依據動態閾值來決定；以及依據站立期、推蹬期、擺動期及觸地期對步態進行分類。

為達上述目的，依據本發明的一種步態分析系統包括感測單元、儲存單元以及處理單元。感測單元感測步態并輸出感測信號，其中步態周期包含站立期、推蹬期、擺動期及觸地期。儲存單元儲存復數運算程序。處理單元分別與感測單元及儲存單元電性連接，處理單元依據感測信號得到向量振幅信號及振幅累積信號，并依據向量振幅信號、振幅累積信號辨識站立期、推蹬期、擺動期及觸地期，以對步態進行分類，推蹬期、擺動期及觸地期依據動態閾值來決定。

在一個實施例中，處理單元通過向量振幅運算程序的運算而得到向量振幅信號，并通過振幅累積運算程序的運算而得到振幅累積信號。

在一個實施例中，向量振幅運算程序依據感測信號的第一方向分量、第二方向分量及第三方向分量進行運算，振幅累積運算程序依據向量振幅信號及第二方向分量進行運算。

在一個實施例中，處理單元通過標準差運算程序對振幅累積信號進行運算，標準差運算程序包含由振幅累積信號中計算標準差，并依據振幅累積信號、標準差及時間閾值在振幅累積信號中辨識出站立期。

在一個實施例中，站立期的持續時間大于時間閾值。

在一個實施例中，動態閾值的初始值依據站立期而得到。

在一個實施例中，處理單元通過動態閾值運算程序的運算而得到動態閾值，動態閾值運算程序依據不同時間點的向量振幅信號來決定動態閾值。

在一個實施例中，向量振幅信號及動態閾值分別具有相同的第一時間點及第二時間點，當第二時間點的向量振幅信號的信號值大于或等于第一時間點的動態閾值時，第二時間點的動態閾值不改變。

在一個實施例中，當第二時間點的向量振幅信號的信號值小于第一時間點的動態閾值時，第二時間點的動態閾值改變。

在一個實施例中，處理單元通過時間運算程序的運算而得到觸地期、站立期、推蹬期及擺動期所占的比例。

在一個實施例中，當推蹬期加上擺動期的時間和小于或等于觸地期的時間時，步態為下樓，當推蹬期的時間大于觸地期的時間時，步態為上樓。

在一個實施例中，步態分析方法還包括：由處理單元依據站立期、推蹬期、擺動期及觸地期計算步態的步數、步速、步長及步距。