[發明專利]一種步態分析方法及裝置

有效

• 申請號: 201910694487.0
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110558990B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 蔡清來;許金泰;楊曉川;王明佳
• 申請（專利權）人: 福建省萬物智聯科技有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 泉州勁翔專利事務所(普通合伙) 35216
• 代理人: 林楓

本發明公開了一種步態分析方法及裝置，所述檢測裝置包括載體、數據采集器、微處理器和電池；將采集到數據進行分析處理，進而計算出對應的數據并將該數據傳輸至智能終端，執行步態分析方法，所述具體步驟如下：1)信號采集；2)對采集到的信號進行兩次濾波；3)單步信號劃分；4)判斷著地方式；5)判斷足內旋；6)判斷內外八字。本方法通過對用戶在行走或運動過程中基于足部的各種參數進行實時采集和算法處理，能夠實現實時檢測與分析用戶步態，并且分析過程方便快捷，準確度高,有利于運動員及早發現進行矯正。

技術領域

本發明涉及步態分析技術領域，尤其涉及一種步態分析方法。

背景技術

步態是人體結構與功能、運動調節系統、行為及心理活動在行走時的外在表現，但是，其中某個系統或某些方面的功能障礙，都可引起步態異常。據調查顯示，50％-60％的輕運動人群由于運動過程中步態不正確而患有不同程度的膝蓋傷(統稱跑步傷)；發育期行走姿態異常直接影響兒童成長階段骨骼腿部甚至脊柱發育；步態異常具有對某些疾病有提示意義，如糖尿病足、下肢關節炎、下肢肌無力。通過步態分析可以實現對某些疾病的預防以及輔助性治療。

傳統方法對異常步態判別主要是依靠專業的醫護人員以及專業的醫療設備對患者進行現場或者視頻的判斷。這種依靠醫生直接觀察的方法，浪費了大量的醫療資源。因此，提供一種方便，快捷，精準的步態分析方法，提供客觀的步態分析依據及康復治療、矯正或運動改善后的效果評估，已經刻不容緩。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種步態分析方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種步態分析方法，具體步驟如下：

1)信號采集：利用傳感器采集人體行進過程中下肢在空間上X、Y、Z三個方向的運動信號，所述運動信號包括三維加速度信號和三維角速度信號；設置三軸加速度傳感器采樣率10Hz，以監測運動狀態變化，檢測到有效步數則提升加速度傳感器采樣率100Hz、200Hz、400Hz等，目標采樣率滿足不少于100點/步，以對運動姿態參數進行計算。

2)對采集到的信號進行兩次濾波：對行進方向的加速度進行高通濾波，對高通濾波后的數據取絕對值，再進行長度為N的均值濾波得到acc_speed_me序列；

3)單步信號劃分：序列acc_speed_me以th_K的變化量進行分割，即(acc_speed_mea(n)-acc_speed_mea(n-1))th_K為一步運動開始，(acc_speed_mea(n-1)-acc_speed_mea(n))th_K為一步運動結束，這段間隔為有效的一步；

4)判斷著地方式：當(Zacc-1G)/Y0.1時為后跟著地，Z變大；當(Zacc-1G)/Y-0.1時為前掌著地，Z變小；其他為全掌著地情況，其中Zacc為Z軸方向加速度，Zacc-1G為全掌落地時的情況；

5)判斷足內旋：當0X/Zmax0.1，為正常著地；當X/Zmax0.1，X方向加速度為正，為外翻著地；當X/Zmax0.1，X方向加速度為負，為內翻著地，其中X為X軸加速度，Zmax為Z軸最大加速度；

6)判斷內外八字：當(X/Y)0.1，測量加速度的方向與行進方向相反為外八字步；當(X/Y)0.1，測量加速度的方向與行進方向相同為內八字步，其中X為X軸加速度，Y為Y軸加速度。

優選的，所述X、Y、Z方向相互垂直；優選地，所述X、Y、Z方向分別為以待測人體為參照的水平前后方向，水平左右方向和豎直方向。

優選的，所th_K的取值范圍為10-80。

一種步態分析方法，還包括以下步驟：

1)重新采樣：設置加速度采樣率FS，將采樣率為FS的序列重采樣至10Hz，即每隔FS/10抽取采樣點；