[發明專利]基于足底壓力信息時空域特征的糖尿病足風險預警裝置

在審

• 申請號: 202010111882.4
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111329484A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 歐陽濟;舒琳;徐向民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103;A61B5/11
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

1.基于足底壓力信息時空域特征的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，包括依次連接的可穿戴鞋系統、數據處理單元、運動學特征提取單元和預測模型；

可穿戴鞋系統包括壓力監測鞋墊和數據采集單元，數據采集單元包括多個設置在壓力監測鞋墊的壓力傳感器；各壓力傳感器分別用于實時采集受試者的動態足底壓力數據，并傳輸到數據處理單元中；

數據處理單元獲取連續一段時間內的足底壓力數據，并對獲取的連續一段時間的足底壓力數據進行處理，切分為一個個步態周期內的足底壓力信號；

運動學特征提取單元從切分后的足底壓力信號中進行運動學特征提取，得到足底壓力分布的特征參數，并根據是否為糖尿病足患者打上標簽，形成數據標簽對集；

將數據標簽對集分成訓練集與測試集，通過訓練集構建線性預測模型，利用測試集評估預測模型的效果；向訓練好的預測模型中輸入測試者足底壓力分布的特征參數，得到受試者是否步態異常的結果。

2.根據權利要求1所述的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，所述預測模型為SVM預測模型。

3.根據權利要求2所述的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，所述SVM預測模型為：

f(x)＝sign(w^*.x+b^*)

式中，f(x)為SVM分類預測結果，w為超平面的連接權數系數矩陣，b為超平面的偏置矩陣，x為受試者的足底壓力分布的特征參數。

4.根據權利要求1所述的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，多個壓力傳感器分布在壓力監測鞋墊的八個特征區域，其位置分別在于：第一跖骨關節位置、第二跖骨與第三跖骨之間關節位置、第四跖骨與第五跖骨之間關節位置、腳中間內側、腳中間外側、腳跟位置內側、腳跟位置外側、大拇指位置。

5.根據權利要求1或4所述的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，所述壓力監測鞋墊包括PU鞋墊。

6.根據權利要求4所述的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，所述數據處理單元通過多個壓力傳感器獲取左右腳足底八個不同特征區域在連續一段時間內的足底壓力數據，將獲取的左右腳足底八個不同特征區域的足底壓力信號疊加在一起，得到連續一段時間內各特征區域的足底壓力信號的總壓力值；并按照一個步態周期足底壓力曲線的形狀找到左右腳每個特征區域的足底壓力信號的一個步態周期的切分點，用于切分所有特征區域的足底壓力信號，一個步態周期內的左右腳不同特征區域信號為一個樣本。

7.根據權利要求1所述的糖尿病足風險預警裝置，其特征在于，運動學特征提取單元提取特征參數的過程包括：

(1)計算每個特征區域的足底壓力峰值；

(2)計算每個特征區域的壓力時間積分；

(3)計算每個特征區域的最大壓力梯度；

(4)計算每個特征區域的最小壓力梯度；

(5)計算每個特征區域的最大值半寬度；

(6)計算前足區域壓力峰值與后足區域壓力峰值比；前足區域包括第一跖骨關節區域、第二及第三跖骨關節區域、第四及第五跖骨關節區域、大拇指區域，后足區域包括腳中間內外兩側區域、腳跟內外兩側區域；

(7)計算上述(1)-(4)所有特征區域的左右腳不對稱系數；

(8)將所有特征值串聯起來，得到足底壓力分布的特征參數。