專利名稱：通過(guò)運(yùn)動(dòng)分析來(lái)表征身體能力的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例包括分析人體運(yùn)動(dòng)以對(duì)涉及那些運(yùn)動(dòng)的身體能力或狀況進(jìn)行分級(jí)或定級(jí)。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)測(cè)量已經(jīng)被用于理解人體生理學(xué)，用于診斷疾病、體育研究以及提高體育技能的目的。已經(jīng)通過(guò)大量測(cè)量技術(shù)采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，這些技術(shù)包括利用連接到身體的設(shè)備以及利用檢測(cè)身體部位的運(yùn)動(dòng)和檢測(cè)身體上的特別標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的照相機(jī)。該技術(shù)的專業(yè)運(yùn)動(dòng)、臨床和研究應(yīng)用包括了優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練、預(yù)測(cè)嬰幼兒大腦癱瘓癥狀的后期顯現(xiàn)以及跟蹤整個(gè)療程的改善。動(dòng)態(tài)身體運(yùn)動(dòng)和力量測(cè)量設(shè)備的花費(fèi)降低并且生物力學(xué)知識(shí)得到了增長(zhǎng)。然而，潛在的人體運(yùn)動(dòng)的廣泛排列和復(fù)雜性、生成的大量原始數(shù)據(jù)，特別是無(wú)需專家解釋的有用結(jié)果的缺乏嚴(yán)重限制了本領(lǐng)域的工具和技術(shù)的程序開(kāi)發(fā)。用于將基于運(yùn)動(dòng)的測(cè)量包含到日常衛(wèi)生保健的便宜并且程序化的解決方案在總成本控制上可具有非常重要的作用。先前的工作包括WO 2007/029012〃 Categorizing Movement Data “、US 6, 248,063 “ Computer Assisted Methods for Diagnosing Diseases"、US 5, 533, 519" Method and Apparatus for Diagnosing Joints"、" The Gait Profile Score and Movement Analysis Profile" , Baker Richard, et al. Gait Posture 2009、" Extracting a Diagnostic Gait Signature" Lakany, Heva. Pattern Recognition 41(2008)、 " Applications of Artificial Neural Nets in Clinical Biomechanics, Schollhorn, W. I.Clinical Biomechanics 19 (2004)。

發(fā)明內(nèi)容
具有能夠從裝備儀器的運(yùn)動(dòng)中提供大量信息的采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的資源。本文中的教導(dǎo)通過(guò)產(chǎn)生并使用協(xié)議能夠生成與臨床醫(yī)生和教練有關(guān)的生物力學(xué)數(shù)據(jù)，該協(xié)議能夠提供與感興趣的身體任務(wù)有關(guān)的可理解的等級(jí)。運(yùn)動(dòng)測(cè)試協(xié)議通過(guò)適度訓(xùn)練的個(gè)體能夠有優(yōu)勢(shì)地進(jìn)行管理以及快速和相對(duì)自動(dòng)地提供結(jié)果。本文中教導(dǎo)的方法和系統(tǒng)可包括序數(shù)或標(biāo)量等級(jí)或者客觀確定的微細(xì)的分類。 根據(jù)在規(guī)定的運(yùn)動(dòng)協(xié)議的執(zhí)行期間進(jìn)行的測(cè)量，這些等級(jí)和分類可關(guān)于身體能力或身體表現(xiàn)。可采集一組預(yù)定的、有關(guān)涉及運(yùn)動(dòng)的信息以用于分析?？筛鶕?jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)分析所采集的信息以生成客觀的分類或等級(jí)。這些教導(dǎo)的各種應(yīng)用可具有不同的可執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)和測(cè)量協(xié)議。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可用于一大群個(gè)體的數(shù)據(jù)表示以識(shí)別運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵參數(shù)以允許對(duì)未知的對(duì)象進(jìn)行分類。用于執(zhí)行測(cè)試并生成對(duì)象的量化等級(jí)的方法和系統(tǒng)以及用于創(chuàng)建這樣的協(xié)議的方法和系統(tǒng)在本文中的教導(dǎo)中。問(wèn)題通過(guò)本文的教導(dǎo)解決的問(wèn)題是將來(lái)自人體的大量的有關(guān)運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)的高效和可靠的半自動(dòng)分析創(chuàng)建為用于容易地量化與其他人相比較的特定的身體能力的形式。該量化可在數(shù)字量度上實(shí)現(xiàn)。


提供了多個(gè)圖以更好地圖示本文所描述的概念，并且更好地教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)、使用和執(zhí)行這些發(fā)明。它們不旨在限制或設(shè)置界限和邊界。圖IA以示意圖示出了人體并標(biāo)示了可能包含在開(kāi)發(fā)協(xié)議中的一些運(yùn)動(dòng)的實(shí)例；圖IB以示意圖示出了人體以及可能包含在開(kāi)發(fā)協(xié)議中的運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步的實(shí)例；圖2A示出了包括裝備有嵌入式運(yùn)動(dòng)和方向傳感器的連身衣的人體運(yùn)動(dòng)的測(cè)量的一種可能的方式；圖2B示出了在多個(gè)照相機(jī)觀察的各個(gè)人體部位中使用可視化標(biāo)記以用于3D位置確定的人體運(yùn)動(dòng)的測(cè)量的一種可能的方式；圖3是包含在協(xié)議創(chuàng)建的示例性實(shí)施方式中的數(shù)據(jù)采集步驟的流程圖；圖4是包含在協(xié)議創(chuàng)建的示例性實(shí)施方式中的數(shù)據(jù)挖掘和分析步驟的流程圖；圖5是包含在協(xié)議執(zhí)行的實(shí)施例中的數(shù)據(jù)采集步驟的流程圖；圖6是包含在協(xié)議創(chuàng)建的示例性實(shí)施方式中的數(shù)據(jù)挖掘和分析步驟的流程圖；圖7示出了用于執(zhí)行評(píng)估網(wǎng)球揮擊的協(xié)議的系統(tǒng)；示出了在所選擇的位置上連接加速度計(jì)的人體對(duì)象、數(shù)據(jù)捕獲和預(yù)處理計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)分析計(jì)算。
具體實(shí)施例方式爐通過(guò)示例性實(shí)施方式的方式描述用于開(kāi)發(fā)和使用評(píng)估測(cè)試協(xié)議的方法和系統(tǒng)。如本文中所使用的，利用協(xié)議，通常指(a)用于采集涉及實(shí)驗(yàn)對(duì)象、研究者或患者的特定信息的預(yù)先計(jì)劃的一組步驟或行為；(b)用于分析、繪制、比較或變換“原始”數(shù)據(jù)的預(yù)先計(jì)劃的一系列步驟或行為；以及(c)用于基于信息分析分配等級(jí)、得分、指數(shù)或標(biāo)記分類的預(yù)定的方法和標(biāo)準(zhǔn)。雖然完整的協(xié)議包含以上(a)、(b)和(c)的步驟，然而術(shù)語(yǔ)協(xié)議可以分別表示這些步驟。協(xié)議的一個(gè)平常實(shí)施例可為用于測(cè)量某人的血壓的步驟。更復(fù)雜的協(xié)議可以是為患者做準(zhǔn)備、配置設(shè)備和管理MRI掃描中涉及的一系列步驟。數(shù)據(jù)挖掘包括多個(gè)參數(shù)之間的非結(jié)構(gòu)化分析和相關(guān)性的數(shù)學(xué)和計(jì)算技術(shù)。這些技術(shù)有助于發(fā)現(xiàn)參數(shù)之間的意想不到的關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)形成相對(duì)緊切的分組時(shí)，那些分組可稱為聚類。示出的實(shí)施例包括用于開(kāi)發(fā)具體協(xié)議的方法和用于將表示個(gè)體表現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)變換為易于理解的分類或優(yōu)值系數(shù)的那些可執(zhí)行協(xié)議的性能。實(shí)施例有關(guān)人類身體能力評(píng)估的多個(gè)領(lǐng)域包括例如體育訓(xùn)練、職業(yè)選擇、老年人身心健康評(píng)估、醫(yī)療進(jìn)展以及詐病檢測(cè)。與本文的教導(dǎo)有關(guān)的人類身體活動(dòng)的其他領(lǐng)域包括物理治療、運(yùn)動(dòng)程序和玩游戲。盡管可使用低成本的運(yùn)動(dòng)和力學(xué)傳感器且廣泛了解生物力學(xué)，仍然經(jīng)常以主觀形式或利用諸如運(yùn)動(dòng)范圍的靜態(tài)測(cè)量進(jìn)行評(píng)估。可選地，具有可以生成大量實(shí)時(shí)的原始運(yùn)動(dòng)信息的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，從原始的運(yùn)動(dòng)信息中難以得到結(jié)論。通過(guò)將量化的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的測(cè)量加入日常醫(yī)療保健，應(yīng)用這些教導(dǎo)的一些自動(dòng)或半自動(dòng)方法和系統(tǒng)有可能顯著降低醫(yī)療保健費(fèi)用。本文中教導(dǎo)的實(shí)施例可以使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以半自動(dòng)地分析一組采集的運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)。該分析可以確定該組參數(shù)中的每一項(xiàng)關(guān)于相關(guān)屬性的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；谂晾弁性瓌t，可以識(shí)別原始的一組綜合信息中的一部分較重要的測(cè)試，以并入有效的可執(zhí)行協(xié)議。方法概述基于運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和其他數(shù)據(jù)的客觀、可重復(fù)和量化的等級(jí)的協(xié)議的實(shí)施方式可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行開(kāi)發(fā)(1)應(yīng)用對(duì)象領(lǐng)域的知識(shí)以假設(shè)全面范圍的運(yùn)動(dòng)和全面范圍的可采集數(shù)據(jù)來(lái)表示那些運(yùn)動(dòng)的參數(shù)。(2)對(duì)于感興趣的具體領(lǐng)域中的一組具有已知屬性的對(duì)象引導(dǎo)對(duì)象執(zhí)行預(yù)定范圍的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使用儀器采集關(guān)于該范圍的參數(shù)的數(shù)據(jù)。(3)用線性和非線性數(shù)學(xué)和計(jì)算方法分析所采集的數(shù)據(jù)。這些方法可以包括多元回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用分類的數(shù)據(jù)挖掘、聚類分析、自組織映射和其他方法。分析的目標(biāo)可以是尋找與對(duì)象的預(yù)知的能力有關(guān)的參數(shù)。(4)利用參數(shù)的預(yù)測(cè)力或相關(guān)力來(lái)組織這些參數(shù)。(5)建立運(yùn)動(dòng)和它們各自的參數(shù)的列表以從運(yùn)動(dòng)的原始范圍的子集中生成可執(zhí)行協(xié)議。子集共同具有總的預(yù)測(cè)力和相關(guān)力的期望水平。符合本文中的理論的協(xié)議還可以涉及測(cè)量諸如EMG(肌電圖)和地面反作用力 (GRF)信息的非運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且還可以涉及諸如體型、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、生理學(xué)、靜態(tài)生物力學(xué)的系數(shù)和心理信息的靜態(tài)變量。實(shí)施例1-背部疼痛評(píng)估在背部疼痛評(píng)估的情況中，測(cè)試了一組具有已知的不同程度損傷的對(duì)象。根據(jù)臨床觀點(diǎn)，規(guī)定了對(duì)象要執(zhí)行的一組全面的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)采集表征那些運(yùn)動(dòng)的一組全面的參數(shù)。圖IA和IB示出了人體1和各種可能規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。例如，可指示對(duì)象向一個(gè)或多個(gè)特定的方向彎曲2、從坐姿站起3、不同程度地扭動(dòng)身體部位4、正常行走以及轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)各個(gè)身體部位5、6。運(yùn)動(dòng)可重復(fù)多次。規(guī)定的運(yùn)動(dòng)可包括在負(fù)重下進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)以及沒(méi)有負(fù)重或在不同程度的負(fù)重下的那些運(yùn)動(dòng)。可以采用涉及生物力學(xué)上打開(kāi)的動(dòng)力學(xué)鏈以及涉及封閉的動(dòng)力學(xué)鏈的兩種運(yùn)動(dòng)。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到有多種方式來(lái)采集有關(guān)人體運(yùn)動(dòng)的參數(shù)。圖2A 和2B示出了 3D實(shí)時(shí)全身儀器測(cè)量的可選的方法。圖2A示意性地示出了穿全身衣10的人體，并指出了與數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)12通信的嵌入式運(yùn)動(dòng)和方向傳感器11的位置。相反地，圖 2B示出了具有多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)13的人體。多照相機(jī)系統(tǒng)14提供了經(jīng)由3D跟蹤系統(tǒng)15實(shí)時(shí)跟蹤每個(gè)點(diǎn)的位置的裝置。一些形式使用無(wú)源的點(diǎn)和以及其他形式可使用有源的發(fā)光點(diǎn)。利用數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)17分析所跟蹤的點(diǎn)的數(shù)據(jù)以及來(lái)自壓力板16的數(shù)據(jù)。除了空間位置之外，還可確定諸如關(guān)節(jié)角度和EMG數(shù)據(jù)的變化的其他參數(shù)。具有已知能力或已知損傷的對(duì)象中的每一個(gè)進(jìn)行預(yù)定的一組運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。接受并存儲(chǔ)信息。用包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)、自組織映射(SOM)，機(jī)器學(xué)習(xí)分類樹、模糊分類和其他數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的非線性技術(shù)分析從以上測(cè)試產(chǎn)生的大量信息。可以采用回歸分析、多變量分析和其他更傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。這些分析可以將多個(gè)對(duì)象表現(xiàn)的聚類生成微細(xì)分類或者可以找出多個(gè)對(duì)象的能力的參數(shù)和已知分類之間的相關(guān)的統(tǒng)計(jì)意義。然后，另一步驟產(chǎn)生初始運(yùn)動(dòng)和初始參數(shù)的子集，它們?cè)谥甘痉诸悘膶訇P(guān)系或等級(jí)中特別敏感并且具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。如熟悉本領(lǐng)域的那些人員將理解的，這可以通過(guò)進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)完成以識(shí)別運(yùn)動(dòng)以及與那些運(yùn)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)，所述參數(shù)在將個(gè)體與聚類、分類或等級(jí)相關(guān)聯(lián)中具有最大的預(yù)測(cè)力。從最敏感的運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的參數(shù)開(kāi)始，在達(dá)到協(xié)議管理的容易和統(tǒng)計(jì)可靠性的之間的期望的平衡之前，編寫運(yùn)動(dòng)和測(cè)量的列表以用于對(duì)可執(zhí)行協(xié)議進(jìn)行可能的補(bǔ)充。運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)的突出參數(shù)的列表成為可執(zhí)行協(xié)議的基礎(chǔ)。還可以進(jìn)行在預(yù)測(cè)力和執(zhí)行多個(gè)運(yùn)動(dòng)和測(cè)量多個(gè)參數(shù)的容易性之間進(jìn)行權(quán)衡，而不是嚴(yán)格采用基于可執(zhí)行協(xié)議的排名靠前的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)。可以設(shè)計(jì)在管理時(shí)間、成本和儀器的復(fù)雜性與測(cè)試結(jié)論的可信度之間進(jìn)行權(quán)衡的協(xié)議。在背部疼痛的情況下，對(duì)象的一部分具有公知嚴(yán)重的背部疼痛，也包含一些沒(méi)有背部疼痛的對(duì)象。該信息與所采集的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較。產(chǎn)生的協(xié)議旨在生成后背損傷或后背健康的整體評(píng)估，其可用于客觀評(píng)估治療的進(jìn)展。對(duì)于背部疼痛評(píng)估或?qū)τ谝话愕谋巢矿w能，可以采用1-10的標(biāo)量指數(shù)。實(shí)施例2-詐病評(píng)估也涉及背部疼痛的第二應(yīng)用實(shí)施例是用于詐病或“努力的真實(shí)”的檢測(cè)的協(xié)議。不是產(chǎn)生背部健康的標(biāo)度指數(shù)，該協(xié)議生成所聲明的置信程度內(nèi)的不真實(shí)/真實(shí)的努力或者欺騙/非欺騙的兩狀態(tài)分類。在本文的教導(dǎo)之后，對(duì)于實(shí)際的背部疼痛患者和控制對(duì)象兩者，假設(shè)可能的運(yùn)動(dòng)范圍以及那些運(yùn)動(dòng)的測(cè)量，并且測(cè)量并分析關(guān)于那些特定的因素的信息。該評(píng)估的一個(gè)前提是當(dāng)在進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入“疼痛點(diǎn)”時(shí)，慢性背部疼痛將導(dǎo)致非常一致的運(yùn)動(dòng)特征。換言之，如果要求對(duì)象執(zhí)行導(dǎo)致背部疼痛的任務(wù)，他或她將在每次執(zhí)行任務(wù)，在運(yùn)動(dòng)時(shí)在相同的點(diǎn)經(jīng)歷背部疼痛。并且，還假設(shè)對(duì)象在疼痛的點(diǎn)開(kāi)始減速，然后能夠在疼痛消失之后再次加速。使用腰椎運(yùn)動(dòng)監(jiān)視器(連接到后背的外骨骼，其能夠在運(yùn)動(dòng)的三個(gè)平面內(nèi)測(cè)量運(yùn)動(dòng)范圍、速度和加速度)對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量。設(shè)計(jì)需要向前彎曲以及然后伸展，并且最終返回到開(kāi)始位置的多個(gè)運(yùn)動(dòng)任務(wù)。將這種循環(huán)分為360度，以便逐個(gè)位置地將每個(gè)試驗(yàn)與其他試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)間歸一化。使用LMM，可以建立捕獲并存儲(chǔ)包括峰值加速度、 平均加速度、峰值速度、平均速度以及一致性的運(yùn)動(dòng)信息。將每個(gè)個(gè)體的諸如高度、重量、四肢長(zhǎng)度、腳的位置、人類學(xué)的細(xì)節(jié)的其他變量及其他生物力學(xué)因素添加到所采集的數(shù)據(jù)中。測(cè)試兩組對(duì)象。一組是具有慢性背部疼痛的19位患者。通過(guò)病史和通過(guò)醫(yī)生進(jìn)行的身體檢查建立起這種事實(shí)。第二組20位對(duì)象沒(méi)有背部疼痛的病史。要求兩組都盡他們?nèi)康呐?zhí)行預(yù)定的運(yùn)動(dòng)協(xié)議任務(wù)。然后，要求每組重復(fù)相同的運(yùn)動(dòng)任務(wù)，這次“假裝”他們?cè)谔囟ǖ奈恢蒙嫌斜巢刻弁匆栽噲D讓我們相信他們真的在那個(gè)位置上有疼痛。目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)易于測(cè)量的一組變量，將其搜集在一起能夠可靠地將那個(gè)未知的個(gè)體放入正確的組中。從測(cè)量中得到每個(gè)對(duì)象的超過(guò)100種運(yùn)動(dòng)和靜態(tài)變量。進(jìn)行符合本文的教導(dǎo)的統(tǒng)計(jì)回歸分析以查看這些參數(shù)的組合的任意子集是否具有足夠的預(yù)測(cè)力來(lái)產(chǎn)生將對(duì)象可靠地放入正確的組(欺騙或非欺騙)的數(shù)據(jù)的聚類。該分析生成具有90%的概率將未知個(gè)體放入合適的組的公式。最突出的因素是涉及靠近疼痛點(diǎn)的加速度的突然改變以及該測(cè)量的一致性。與那些實(shí)際具有背部損傷的人相比，“欺騙者”在“疼痛”到一定程度的點(diǎn)上不產(chǎn)生加速/減速曲線并與定位一致且以計(jì)時(shí)。開(kāi)發(fā)可執(zhí)行協(xié)議以在拐點(diǎn)上進(jìn)行特別的測(cè)量、計(jì)算并評(píng)估加速/減速曲線。該協(xié)議可快速并可靠地分類自報(bào)告背部疼痛的真實(shí)性和非真實(shí)性。實(shí)施例3-高爾夫球表現(xiàn)指數(shù)符合本文中所教導(dǎo)的理論的體育表演實(shí)施例是“高爾夫球性能指標(biāo)”。GPI得分是高爾夫球技能的表現(xiàn)的整體水平的標(biāo)度等級(jí)。思考這種情況的一種方式是作為將包括表示人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間序列的值的數(shù)據(jù)變換為提供那個(gè)人的高爾夫球揮擊等級(jí)的客觀的有意義的評(píng)估的過(guò)程。當(dāng)學(xué)習(xí)新的揮擊時(shí)，對(duì)象可能在他們掌握新的技能的過(guò)程中穩(wěn)步前進(jìn)，而事實(shí)上可能產(chǎn)生不穩(wěn)定的最終結(jié)果。訓(xùn)練他人或自我訓(xùn)練時(shí)，除了通過(guò)最終結(jié)果以外的方式來(lái)客觀評(píng)估學(xué)習(xí)那種揮擊時(shí)的進(jìn)步是有價(jià)值的。期望基于最小測(cè)量(出于成本原因，并且用于減少高爾夫球球手負(fù)擔(dān)的插入的測(cè)量?jī)x器)來(lái)確定揮擊執(zhí)行的整體優(yōu)值系數(shù)。期望的揮擊的品質(zhì)因素或等級(jí)成績(jī)可能比球飛行或高爾夫球得分的最終結(jié)果向研究者提供更有價(jià)值的反饋。執(zhí)行或外部因素中的非常小的差異會(huì)不適當(dāng)?shù)赜绊戇@些最終結(jié)果。最初，假設(shè)一組全面的可影響高爾夫球揮擊的結(jié)果的準(zhǔn)確度的參數(shù)。在整組高爾夫球球手中采集表示各種能力的運(yùn)動(dòng)信息。并且，測(cè)量球飛行的準(zhǔn)確度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解這可以通過(guò)高爾夫球球手實(shí)際擊球或者通過(guò)虛擬的高爾夫球仿真來(lái)完成。確定每個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)的組合以及球飛行之間的相關(guān)性。這可以通過(guò)傳統(tǒng)的線性回歸技術(shù)或通過(guò)包括聚類分析的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來(lái)完成。在其他實(shí)施例中，這種數(shù)學(xué)分析能夠通過(guò)其各自的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)力來(lái)評(píng)定全面的一組的各個(gè)運(yùn)動(dòng)和測(cè)量的等級(jí)。記住測(cè)量的實(shí)用性，列出具有有效的預(yù)測(cè)力的運(yùn)動(dòng)參數(shù)的子集并且將其構(gòu)成可執(zhí)行協(xié)議的框架。在可執(zhí)行協(xié)議中存在的初始的一組參數(shù)的數(shù)量是根據(jù)統(tǒng)計(jì)置信度的期望程度。實(shí)施例4-職業(yè)評(píng)估以下示出了本文教導(dǎo)的方法適于解決的問(wèn)題，而不是詳細(xì)描述該實(shí)施例。在評(píng)估工作者時(shí)，進(jìn)行特定的工作相關(guān)的運(yùn)動(dòng)(特別是在負(fù)重情況下)的能力的客觀測(cè)量是有價(jià)值的。作為計(jì)劃的一部分，員工可以定期地進(jìn)行測(cè)試以促進(jìn)安全和健康，并且評(píng)估從傷病中恢復(fù)的員工的工作準(zhǔn)備狀態(tài)。在從損傷中恢復(fù)的情況下，例如，當(dāng)員工在相關(guān)的身體能力方面已經(jīng)恢復(fù)到傷病前的水平時(shí)，則認(rèn)為他們準(zhǔn)備好返回工作。能夠客觀測(cè)量工作類別的員工以及然后知道特定的人在返回工作之前應(yīng)該恢復(fù)的水平將節(jié)省金錢和時(shí)間。創(chuàng)建協(xié)議的實(shí)施例方法用于開(kāi)發(fā)可執(zhí)行協(xié)議的方法包括以下步驟1)接收感興趣的特定范圍。2)選擇關(guān)于感興趣的范圍的一組全面的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)，以及選擇要評(píng)估或調(diào)查的其他變量。3)在那些對(duì)象執(zhí)行一組全面的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，采集一組全面的參數(shù)，同時(shí)接收并存儲(chǔ)來(lái)自各個(gè)對(duì)象的多次表現(xiàn)的數(shù)據(jù)。4)利用以下技術(shù)中的至少一種分析生成的數(shù)據(jù)(a)非線性數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其用于找出分類聚類、決策樹分類、或者序數(shù)的或標(biāo)量的或矢量的等級(jí)；以及(b)傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法，其用于確定相關(guān)性和其他統(tǒng)計(jì)學(xué)上的有效關(guān)系以允許要發(fā)現(xiàn)的有意義的分類或標(biāo)量或序數(shù)指數(shù)。5)通過(guò)運(yùn)動(dòng)和那些運(yùn)動(dòng)的參數(shù)的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)力來(lái)評(píng)定運(yùn)動(dòng)和那些運(yùn)動(dòng)的參數(shù)的等級(jí)。6)基于運(yùn)動(dòng)的評(píng)定等級(jí)來(lái)選擇全面運(yùn)動(dòng)的子集以包括具有分類或等級(jí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)可靠性的期望水平的可執(zhí)行協(xié)議的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)。協(xié)議方法用于通過(guò)以下步驟管理協(xié)議的實(shí)施例方法1)用儀器測(cè)量對(duì)象，以用于獲取預(yù)定的、實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的測(cè)量。2)由對(duì)象執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)動(dòng)序列。采集關(guān)于預(yù)定的一組參數(shù)的數(shù)據(jù)。3)格式化所采集的運(yùn)動(dòng)信息的至少一個(gè)子集，以用于計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析以產(chǎn)生以下結(jié)果⑴分類或⑵序數(shù)或⑶標(biāo)量等級(jí)。4)可選地，允許由遠(yuǎn)程定位的監(jiān)視器進(jìn)行協(xié)議性能的實(shí)時(shí)觀察。5)可選地，存儲(chǔ)記錄協(xié)議性能的視頻和數(shù)據(jù)，以用于后續(xù)驗(yàn)證正確的協(xié)議管理?？梢栽诔龑?duì)象的實(shí)際測(cè)試以外的不同的位置和時(shí)間執(zhí)行數(shù)據(jù)分析步驟。全面參數(shù)具有感興趣的應(yīng)用領(lǐng)域的對(duì)象知識(shí)的那些可有利地假設(shè)一組初始的全面的因素。 優(yōu)選地，包含在初始的廣泛構(gòu)成的測(cè)量的“混合中的”運(yùn)動(dòng)、測(cè)試和導(dǎo)出的參數(shù)可以包括諸如速度和加速度的更高階的量、重復(fù)運(yùn)動(dòng)中的表現(xiàn)的一致性、以及成對(duì)的協(xié)調(diào)身體結(jié)構(gòu)的角度/角度對(duì)比。構(gòu)成開(kāi)放動(dòng)力學(xué)鏈的運(yùn)動(dòng)和構(gòu)成封閉動(dòng)力學(xué)鏈的那些運(yùn)動(dòng)以及非負(fù)重和負(fù)重的那些運(yùn)動(dòng)還優(yōu)選地在初始的一組全面的參數(shù)中。驚奇的是，從除時(shí)間域數(shù)據(jù)之外的預(yù)處理數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)相關(guān)關(guān)系。在一些情況下，優(yōu)選還包括體型、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和心理變量。程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為了分析所測(cè)量和計(jì)算的參數(shù)，可以使用諸如flfeka、Orange, Mat lab, IBM DB2 Intelligent Miner的數(shù)據(jù)挖掘工作臺(tái)軟件和諸如SPSS的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。協(xié)議創(chuàng)建過(guò)程中在數(shù)據(jù)記錄計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的實(shí)施例方法的步驟1)濾波并歸一化數(shù)據(jù)。2)計(jì)算原始數(shù)據(jù)的預(yù)定參數(shù)(例如，根據(jù)加速度確定的速度或者根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)信息確定的動(dòng)力學(xué)信息)。3)打包數(shù)據(jù)以便分析系統(tǒng)使用。數(shù)據(jù)分析計(jì)算技術(shù)-協(xié)議開(kāi)發(fā)根據(jù)本文的教導(dǎo)的一些實(shí)施方式的一個(gè)目的是識(shí)別要在協(xié)議執(zhí)行過(guò)程中進(jìn)行自動(dòng)或半自動(dòng)分析的運(yùn)動(dòng)的子集和那些運(yùn)動(dòng)的可能的數(shù)據(jù)測(cè)量的子集。這些子集將被選擇以包括具有有效力的數(shù)據(jù)，以提供實(shí)現(xiàn)管理的簡(jiǎn)單性與結(jié)果的統(tǒng)計(jì)有效性之間的期望的權(quán)衡的協(xié)議。在數(shù)據(jù)分析步驟中有用的傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)包括回歸、多元分析、主成分分析(PCA)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將熟悉這些數(shù)學(xué)方法。它們?cè)诒绢I(lǐng)域中的應(yīng)用見(jiàn)Marmer 申請(qǐng)的第 6，056，671 號(hào)美國(guó)專利；以及"Quantitative assessment of the control capability of the trunk muscles during oscillatory bending motion under a newexperimental protocol 'Kim,Parnianpour and Marras,Clinical Biomechanics vol. 11, no. 7，385-391，1996.兩個(gè)參考文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。在很多情況下，包括訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)、自組織映射(SOM)、機(jī)器學(xué)習(xí)分類樹、模糊決策樹的數(shù)據(jù)挖掘的強(qiáng)大的、非線性技術(shù)包含于數(shù)據(jù)分析中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將熟悉這些計(jì)算方法。它們?cè)诒绢I(lǐng)域中的應(yīng)用見(jiàn)Klapper的第2005/0234309號(hào)美國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng)、Radke等人的第5413116號(hào)美國(guó)專利和Barnhill的第6，248，063號(hào)美國(guó)專利。所有這三個(gè)參考文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I用并入本文。在根據(jù)這些教導(dǎo)的很多實(shí)現(xiàn)中，初始數(shù)據(jù)來(lái)自具有關(guān)于感興趣的身體范圍的已知屬性的大量對(duì)象。在其他情況下，例如使用“無(wú)監(jiān)督的”ANN或聚類分析技術(shù)，可以沒(méi)有已知量化能力的對(duì)象。對(duì)于一些協(xié)議創(chuàng)建，具有已知狀態(tài)的對(duì)象以及“正?！钡膶?duì)象是可取的。 在其他情況下，一種情況可能具有從所有經(jīng)歷共同狀態(tài)但程度不同的對(duì)象中選擇的對(duì)象群體。在協(xié)議中，為了跟蹤個(gè)體的變化，根據(jù)他們?cè)诨謴?fù)、惡化、學(xué)習(xí)或其他狀況的各個(gè)階段的各自的表現(xiàn)分析他們。圖3和4是示出了創(chuàng)建可執(zhí)行協(xié)議的步驟的流程圖。圖3和4 一起示出了用于生成區(qū)別具有背部疼痛的個(gè)體與假裝背部疼痛的個(gè)體的協(xié)議的一個(gè)實(shí)施例過(guò)程。第一步是確定或接收感興趣的身體運(yùn)動(dòng)范圍S101。在這種情況下，背部疼痛自我報(bào)告的真實(shí)性是關(guān)鍵。在下一步驟中，假設(shè)與做出期望的區(qū)別相關(guān)的廣泛的運(yùn)動(dòng)和那些運(yùn)動(dòng)的測(cè)量S102。在背部疼痛的情況下，認(rèn)為脊柱運(yùn)動(dòng)的速度和范圍是高度相關(guān)的。選擇可以測(cè)量脊柱的位置、速度和加速度的腰椎運(yùn)動(dòng)監(jiān)視器來(lái)提供原始數(shù)據(jù)。腰椎運(yùn)動(dòng)監(jiān)視器在前后面、側(cè)面和扭曲面測(cè)量。招收并選擇具有合適范圍的背部問(wèn)題的一組對(duì)象S103。在創(chuàng)建協(xié)議中，所選擇的每個(gè)對(duì)象經(jīng)歷相同的一組步驟。在圖3中，通過(guò)初始化 FOR循環(huán)S104來(lái)表達(dá)。以下步驟涉及根據(jù)先前確定的測(cè)量?jī)x器測(cè)量附近的對(duì)象S105以及指示對(duì)象執(zhí)行先前確定的運(yùn)動(dòng)S106。當(dāng)對(duì)象執(zhí)行那些運(yùn)動(dòng)時(shí)，從儀器采集與那些運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的原始數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中S107。到達(dá)該對(duì)象的FOR循環(huán)的末尾，以及如果有未測(cè)試的對(duì)象S108，則決定返回控制到該循環(huán)的頂端S104。當(dāng)確定已經(jīng)測(cè)試最后的對(duì)象S108時(shí)，打包所采集和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)用于分析S109。這種打包可以涉及增加非運(yùn)動(dòng)信息、提供數(shù)據(jù)備份或者在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)的地址以定位數(shù)據(jù)。更經(jīng)常地，這種打包涉及預(yù)處理信息以濾除噪聲和無(wú)意義的數(shù)據(jù)。這種打包還可以涉及標(biāo)準(zhǔn)化，使用主成分分析用于簡(jiǎn)化進(jìn)一步的數(shù)據(jù)操作。通過(guò)將打包的數(shù)據(jù)作為開(kāi)始點(diǎn)S111，如圖4所示，序列繼續(xù)。在這種情況下，下一步是采用線性回歸來(lái)分析數(shù)據(jù)S112，因?yàn)榇虬臄?shù)據(jù)中的變量與個(gè)體的預(yù)先已知的狀態(tài)具有高度的相關(guān)性。在其他情況下，根據(jù)這些教導(dǎo)的協(xié)議，可以使用很多其他形式的分析。在該步驟中可以采用諸如聚類分析的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及包含人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能技術(shù)。在諸如線性回歸的傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的情況下，各個(gè)測(cè)量的參數(shù)每個(gè)將具有相關(guān)系數(shù)或其他統(tǒng)計(jì)置信度估量。下一步根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)參量排列各個(gè)參數(shù)S113，最具預(yù)測(cè)性的排第一。在使用聚類分析的形式中，參數(shù)列表可以包括整體的各個(gè)子集的列表，每個(gè)子集根據(jù)其能力按順序排列。從第一參數(shù)開(kāi)始Sl 14，程序模塊自上而下在參數(shù)中循環(huán)，將其增加到候選測(cè)量的正在編譯的列表用于協(xié)議創(chuàng)建S115。由于每個(gè)新參數(shù)被添加到候選列表，則列表上的項(xiàng)的預(yù)測(cè)力一起用接收的打包數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試S116。在圖4中可見(jiàn)，當(dāng)候選參數(shù)列表達(dá)
12到被認(rèn)為對(duì)于協(xié)議創(chuàng)建具有足夠高的重要性的水平時(shí)，該循環(huán)結(jié)束S117。實(shí)際上，根據(jù)本文的教導(dǎo)的很多處理還可以分配表示進(jìn)行每種類型的測(cè)量的實(shí)用性的等級(jí)。這可以允許用于例如安全管理或時(shí)間管理的優(yōu)化。因此，可以保守地設(shè)置對(duì)足夠重要性的截止，以允許處于協(xié)議考慮在最終生成的協(xié)議中拒絕使用一些“候選”參數(shù)。在建立參數(shù)的列表之后，創(chuàng)建使用成本劃算的儀器有效進(jìn)行那些測(cè)量的詳細(xì)計(jì)劃 S118，其構(gòu)成了協(xié)議的基礎(chǔ)；在這種情況下，不考慮對(duì)象的自我報(bào)告來(lái)評(píng)估背部疼痛的存在。協(xié)議執(zhí)行過(guò)稈實(shí)施例數(shù)據(jù)采集步驟圖5示出了實(shí)例的可執(zhí)行協(xié)議的數(shù)據(jù)采集步驟的流程圖?？稍诰W(wǎng)球應(yīng)用中使用的儀器在圖7中示出，并且在此處作進(jìn)一步討論。由數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的實(shí)例的數(shù)據(jù)分析步驟1)從預(yù)處理系統(tǒng)接收運(yùn)動(dòng)和力信息。2)執(zhí)行以下中的至少一步(a)應(yīng)用預(yù)定的決策樹(b)將數(shù)據(jù)傳輸給學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的機(jī)器，以確定分類或等級(jí)(c)應(yīng)用線性或非線性模型。3)根據(jù)預(yù)定的規(guī)則基于步驟2)確定最接近的匹配并且設(shè)置為一個(gè)等級(jí)。4)輸出等級(jí)。示出了協(xié)議執(zhí)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)分析中涉及的步驟的實(shí)施例的流程圖見(jiàn)圖6。數(shù)據(jù)分析計(jì)算技術(shù)-用于協(xié)議執(zhí)行可以首先預(yù)處理在測(cè)試未知對(duì)象時(shí)生成的數(shù)據(jù)以提取預(yù)定的特征?？梢栽谝粋€(gè)或多個(gè)維度歸一化數(shù)據(jù)。可以通過(guò)線性計(jì)算、通過(guò)執(zhí)行分類樹或者通過(guò)向受培訓(xùn)的學(xué)習(xí)機(jī)器提供數(shù)據(jù)來(lái)分配等級(jí)或分類。圖5和6表示執(zhí)行用于將“未知”對(duì)象分配給多個(gè)預(yù)識(shí)別的聚類中的一個(gè)的預(yù)定義的協(xié)議的流程圖。圖5涵蓋了與測(cè)試個(gè)體直接相關(guān)的活動(dòng)，而圖6涉及分析來(lái)自測(cè)試的信息所采取的步驟。圖5的第一步是接收給定的對(duì)象S120。下一步是用儀器測(cè)量對(duì)象S121，用于獲取根據(jù)正在執(zhí)行的特定協(xié)議所指示的運(yùn)動(dòng)測(cè)量(背部疼痛、網(wǎng)球揮擊、步態(tài)等等)。對(duì)象執(zhí)行規(guī)定的一系列運(yùn)動(dòng)S122，同時(shí)將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)電子地記錄在合適的機(jī)器可讀介質(zhì)上S123?？梢栽跍y(cè)試的時(shí)間和地點(diǎn)執(zhí)行的預(yù)處理步驟包括濾波、歸一化和從記錄的原始數(shù)據(jù)提取生物力學(xué)信息S1M，將其變換為簡(jiǎn)化的和更有意義的狀態(tài)。假設(shè)與信息采集分開(kāi)地進(jìn)行分析，然后將信息合適地打包以用于分析S125。如圖所示，可選地在不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的不同位置上執(zhí)行分析。圖6示出了該數(shù)據(jù)的信息變換和分析。接收數(shù)據(jù)S131之后，接收要應(yīng)用到該數(shù)據(jù)的聚類分析標(biāo)準(zhǔn)S132。在該實(shí)施例中，進(jìn)一步處理所接收的預(yù)處理數(shù)據(jù)S133以提取聚類分析標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的突出特征，并將其作為輸入以用于聚類匹配的確定S134。聚類匹配步驟涉及計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的、將所接收數(shù)據(jù)的突出特征與預(yù)定義的、標(biāo)記的、所接收的聚類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參數(shù)的聚類進(jìn)行數(shù)學(xué)比較。如果發(fā)現(xiàn)表示對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的經(jīng)變換的信息在統(tǒng)計(jì)可接受的預(yù)定程度上符合標(biāo)記的聚類S135，則輸出該匹配的標(biāo)記S138。在對(duì)象的所測(cè)量的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在有效程度上與任意
13預(yù)定的聚類不匹配的情況下，輸出為數(shù)據(jù)沒(méi)有清晰指示的分類S136。
圖7示出了用于執(zhí)行根據(jù)本文的教導(dǎo)的理論的協(xié)議的實(shí)施例系統(tǒng)。人1以最小方式在三個(gè)所選位置上裝備有加速度計(jì)20。將加速度計(jì)經(jīng)由電纜21耦合到安裝了皮帶的控制器22。控制器通過(guò)藍(lán)牙兼容的無(wú)線信號(hào)與本地?cái)?shù)據(jù)捕獲和預(yù)處理計(jì)算機(jī)M進(jìn)行通信，所述計(jì)算機(jī)用于記錄、初始濾波、歸一化和格式化。在一個(gè)方面，數(shù)據(jù)捕獲和預(yù)處理計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令以作為智能電子記錄器。依次地，系統(tǒng)與遠(yuǎn)程定位的分析和評(píng)級(jí)系統(tǒng)25進(jìn)行通信。 可選的實(shí)施例系統(tǒng)可包括具有運(yùn)動(dòng)和力傳感器輸入的諸如Wii的家庭控制臺(tái)游戲系統(tǒng)，作為其硬件部分。系統(tǒng)的部分可以包括諸如iTouch或iPhone的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備，其可以具有加速度計(jì)、GPS和計(jì)算能力。系統(tǒng)的變形其他系統(tǒng)形式可測(cè)量穿有諸如feens Technologies B. V.提供的MVN品牌產(chǎn)品線中的衣服的上身衣服、下身衣服或全身衣服的人體，如圖2A所示。對(duì)于一些應(yīng)用，家庭游戲系統(tǒng)的輸入設(shè)備的運(yùn)動(dòng)或力傳感器或者諸如iTouch的便攜式設(shè)備的運(yùn)動(dòng)或力傳感器足以進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析和評(píng)級(jí)系統(tǒng)可以是遠(yuǎn)程的、可以是協(xié)同定位的、或者可以在單個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)。用于執(zhí)行該方法的計(jì)算設(shè)備可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)。在一些形式中，系統(tǒng)可以促使對(duì)象執(zhí)行有限的一組運(yùn)動(dòng)。這可以經(jīng)由文本顯示器、語(yǔ)音輸出或者優(yōu)選地通過(guò)視頻演示。此外，特定的系統(tǒng)形式可以提供沒(méi)有按照協(xié)議執(zhí)行運(yùn)動(dòng)序列的警告并且通知對(duì)象或臨床醫(yī)生。在一些情況下，對(duì)象和執(zhí)行分析的計(jì)算機(jī)可能不會(huì)被協(xié)同定位。 在用于數(shù)據(jù)分析計(jì)算的中心設(shè)施，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和專門知識(shí)可以服務(wù)于很多協(xié)議執(zhí)行地點(diǎn)。照相機(jī)23可以用于捕獲協(xié)議執(zhí)行的靜止或視頻圖像，所述圖像和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)以用于以后驗(yàn)證正確的協(xié)議管理。一些實(shí)施方式將被分解為安全的步驟，喻為“一成不變”的執(zhí)行協(xié)議。在另一時(shí)間和位置，更多受過(guò)訓(xùn)練的人可以執(zhí)行數(shù)據(jù)分析和分配離散的分類或等級(jí)的其他步驟。以下是用于評(píng)定網(wǎng)球揮擊等級(jí)的實(shí)施例的協(xié)議執(zhí)行的偽代碼“流程圖”。協(xié)議執(zhí),行的偽代碼開(kāi)始以預(yù)定的方式測(cè)量對(duì)象，以獲取位置、運(yùn)動(dòng)和力傳感；可操作地將傳感設(shè)備耦合到數(shù)據(jù)捕獲計(jì)算機(jī)；初始化傳感器和數(shù)據(jù)捕獲計(jì)算機(jī)捕獲的信息；指示對(duì)象執(zhí)行預(yù)定的網(wǎng)球揮擊運(yùn)動(dòng)序列，同時(shí)捕獲運(yùn)動(dòng)和力以及位置信息；在對(duì)象執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)動(dòng)序列時(shí)捕獲對(duì)象的攝影信息；命令數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)預(yù)處理所捕獲的信息以及格式化并打包該信息以用于分析；可操作地將來(lái)自數(shù)據(jù)捕獲計(jì)算機(jī)的格式化和打包的信息通信到數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)；命令數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)通過(guò)統(tǒng)計(jì)來(lái)比較從數(shù)據(jù)捕獲計(jì)算機(jī)通信的信息與運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的一組預(yù)定的量化標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
打包的信息與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)在統(tǒng)計(jì)上是否顯著一致？是輸出與標(biāo)準(zhǔn)匹配相關(guān)聯(lián)的數(shù)字等級(jí)否輸出“未發(fā)現(xiàn)可靠的匹配”結(jié)束結(jié)合本文中公開(kāi)的實(shí)施方式描述的各種示例性的程序模塊和步驟可以用電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或兩者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)在其功能方面概括性地描述了各種示例性的程序模塊和步驟。功能是用硬件還是軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)部分取決于系統(tǒng)的硬件限制。根據(jù)這種限制， 硬件和軟件可以是通用的。例如，結(jié)合本文中公開(kāi)的實(shí)施方式所述的各種示例性的程序模塊和步驟可以用專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、 分立的門或晶體管邏輯電路、分立的硬件組件、傳統(tǒng)的可編程軟件模塊和處理器、或被設(shè)計(jì)來(lái)執(zhí)行本文中所述的功能的任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。處理器可以是微處理器、CPU、控制器、 微控制器、可編程邏輯器件、邏輯元件的陣列或狀態(tài)機(jī)。軟件模塊可以位于RAM存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、硬盤、移動(dòng)磁盤、CD、DVD或者本領(lǐng)域已知的任何其他形式的存儲(chǔ)介質(zhì)。處理器的一個(gè)實(shí)施例可以被耦合到存儲(chǔ)介質(zhì)以便從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取信息并且將信息寫入存儲(chǔ)介質(zhì)。可選地，存儲(chǔ)介質(zhì)可以集成到處理器。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是上述方法可以通過(guò)執(zhí)行包含在有形或無(wú)形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。介質(zhì)可以包括例如可通過(guò)設(shè)備訪問(wèn)的 RAM或存在于設(shè)備中的RAM。無(wú)論是否包含在RAM、磁盤或其他輔助的存儲(chǔ)介質(zhì)中，程序模塊可以存儲(chǔ)在各種機(jī)器可讀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)上，諸如傳統(tǒng)的“硬盤驅(qū)動(dòng)器”、磁帶、電子只讀存儲(chǔ)器(如ROM或EEPR0M)、閃速存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備(如CD，DVD,數(shù)字光學(xué)磁帶)或者其他合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，使用已知的技術(shù)、材料和設(shè)備，本文中所述的實(shí)施方式是易于實(shí)現(xiàn)的。這種教導(dǎo)用于說(shuō)明和描述，并不旨在是排他性的或限制公開(kāi)的形式。 很多修改和變更對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。相反地，以下權(quán)利要求限定了其界限和邊界。在權(quán)利要求中，詞“一個(gè)”意思是“至少一個(gè)”，盡管一些權(quán)利要求明確地表達(dá)為“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”。此外，可以在任何時(shí)候預(yù)定權(quán)利要求中的任意預(yù)定的值、標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則，直至有效操作所要求的時(shí)間，除非另外明確聲明。
權(quán)利要求
1.一種生成協(xié)議的方法，包括(a)在多個(gè)個(gè)體執(zhí)行多個(gè)運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)，接收表示所述多個(gè)個(gè)體上的多個(gè)身體部位的參數(shù)的時(shí)間序列的值；(b)利用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算機(jī)程序來(lái)分析所述值，以根據(jù)對(duì)所述時(shí)間序列的值的分析有效地將所述多個(gè)個(gè)體的至少一部分分配給至少兩個(gè)組中的一個(gè)，每個(gè)組由具有共同的身體屬性的個(gè)體組成；(c)分別識(shí)別共同擁有有效的統(tǒng)計(jì)力的所述參數(shù)的、以及相關(guān)聯(lián)的身體部位的、以及相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)子集，以將個(gè)體分配到他們的合適的組中；進(jìn)一步地；(d)識(shí)別規(guī)則，當(dāng)將所述規(guī)則應(yīng)用到所述參數(shù)的、以及所述相關(guān)聯(lián)的身體部位的、以及所述相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)任務(wù)的所述子集時(shí)，所述規(guī)則恰當(dāng)?shù)貙€(gè)體分配給他們的合適的組；(e)列舉所述子集和規(guī)則以將其應(yīng)用到未知的對(duì)象，用于有效地將所述未知的對(duì)象分配給他們的合適的組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括測(cè)量關(guān)于至少一個(gè)個(gè)體上的多個(gè)身體區(qū)域的位置的時(shí)間序列值的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述身體能力與體育技能有關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述身體能力與醫(yī)療狀況有關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，測(cè)量的所述步驟包括利用三維圖像視頻記錄來(lái)跟蹤多個(gè)身體位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中測(cè)量的所述步驟包括表示關(guān)節(jié)角度的測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)組包括具有背部疼痛的一組個(gè)體以及假裝背部疼痛的一組個(gè)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括(i)接收表示從執(zhí)行列舉的運(yùn)動(dòng)任務(wù)的至少一部分的對(duì)象獲得的列舉的參數(shù)的至少一部分的時(shí)間序列值；(j)根據(jù)列舉的規(guī)則的至少一部分來(lái)分析所接收的值；(k)根據(jù)對(duì)所述對(duì)象的所接收的值的所述分析將所述對(duì)象分配給一個(gè)組。
9.一種產(chǎn)生用于評(píng)估人的身體表現(xiàn)的給定方面的協(xié)議的方法，包括以下步驟a.對(duì)于一組人體對(duì)象，測(cè)量執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)序列的人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)并將所述參數(shù)記錄在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，每個(gè)對(duì)象在身體表現(xiàn)的給定方面分別具有已知的能力；b.通過(guò)使用電子計(jì)算機(jī)執(zhí)行數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用程序來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，以識(shí)別所述對(duì)象的所記錄的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與其各自的在給定范圍的已知能力之間的相關(guān)性；c.識(shí)別所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)的敏感子集，以便所述敏感子集共同具有足夠的統(tǒng)計(jì)相關(guān)力以在預(yù)定的置信水平預(yù)測(cè)所述已知能力；d.根據(jù)所述數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果確定標(biāo)準(zhǔn)，所述標(biāo)準(zhǔn)用于根據(jù)未知對(duì)象在所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)子集上的表現(xiàn)將身體表現(xiàn)的所述給定方面中的一個(gè)或多個(gè)不同的能力標(biāo)識(shí)歸屬到所述未知對(duì)象；e.列舉運(yùn)動(dòng)及其各自的參數(shù)的所識(shí)別的子集，以及列舉身體表現(xiàn)水平的所確定的標(biāo)準(zhǔn)及其各自的標(biāo)識(shí)，從而產(chǎn)生評(píng)估協(xié)議。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，身體表現(xiàn)的所述給定方面與游戲有關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)挖掘包括非線性數(shù)據(jù)聚類分析技術(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)挖掘包括線性統(tǒng)計(jì)假設(shè)測(cè)試技術(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)挖掘包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括對(duì)于人的身體表現(xiàn)的給定方面，確定要測(cè)量的有關(guān)人體運(yùn)動(dòng)的參數(shù)以及在測(cè)量時(shí)要執(zhí)行的相關(guān)聯(lián)的特定運(yùn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)不同的能力標(biāo)識(shí)中的至少一個(gè)是序數(shù)值。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)不同的能力標(biāo)識(shí)中的至少一個(gè)是標(biāo)量值。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，測(cè)量和記錄參數(shù)包括對(duì)至少兩個(gè)預(yù)定的身體部位的實(shí)時(shí)位置測(cè)量。
18.—種測(cè)量和評(píng)定人的給定身體能力的等級(jí)的方法，包括通過(guò)分析表示在對(duì)象執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)的至少兩個(gè)預(yù)定點(diǎn)之間的相關(guān)運(yùn)動(dòng)的信息的時(shí)間序列，將等級(jí)歸屬于所述對(duì)象的給定的與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的身體能力，每個(gè)點(diǎn)分別與所述對(duì)象的身體位置相關(guān)；其中，與所述對(duì)象的身體位置相關(guān)的點(diǎn)是身體上的特定部位，或者可選地，是與所述身體接觸的物品上的部位；進(jìn)一步地，通過(guò)檢測(cè)所述信息的時(shí)間序列與從對(duì)執(zhí)行所述預(yù)定的運(yùn)動(dòng)任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)個(gè)體進(jìn)行的相應(yīng)測(cè)量獲得的時(shí)間序列信息之間的相似性，確定所歸屬的等級(jí)；用于對(duì)等級(jí)進(jìn)行歸屬的相似性標(biāo)準(zhǔn)是基于預(yù)定的規(guī)則的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括測(cè)量并存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的步驟，從所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)導(dǎo)出了表示在所述對(duì)象執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)的至少兩點(diǎn)之間的有關(guān)運(yùn)動(dòng)的所述信息的時(shí)間序列。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，在與執(zhí)行所述分析、檢測(cè)和歸屬步驟中的至少一個(gè)的地理位置不同的地理位置上執(zhí)行所述測(cè)量和存儲(chǔ)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，至少一個(gè)預(yù)定的規(guī)則包括表示加速度的大小的實(shí)質(zhì)權(quán)重的至少一個(gè)因素。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，至少一個(gè)預(yù)定的規(guī)則包括表示一個(gè)身體部分與另一身體部分的動(dòng)態(tài)角度關(guān)系的比較的實(shí)質(zhì)的預(yù)定權(quán)重的至少一個(gè)因素。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述預(yù)定的運(yùn)動(dòng)任務(wù)實(shí)質(zhì)上不包括通常在展示給定的身體能力時(shí)執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)序列。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，至少一個(gè)等級(jí)意味著背部疼痛的高概率以及另一等級(jí)意味著假裝背部疼痛的高概率。
25.一種用于評(píng)估在給定的身體活動(dòng)范圍中的人體的能力的水平的協(xié)議，包括以下步驟a.用儀器裝備所述人體以允許測(cè)量一組預(yù)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；b.由裝備有儀器的人體執(zhí)行一組預(yù)定的運(yùn)動(dòng)；c.測(cè)量在所述執(zhí)行的過(guò)程中從所述儀器獲取的運(yùn)動(dòng)信息并將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上；d.將所存儲(chǔ)的信息預(yù)處理為適合于比較的格式；e.將經(jīng)預(yù)處理的信息與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)比較；所述預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)先前從具有在所述范圍中的已知能力的各種人體上進(jìn)行的測(cè)試獲得；f.根據(jù)與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)的比較的結(jié)果，將所述身體活動(dòng)范圍中的能力的標(biāo)識(shí)分配給所述人體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，能力的所述標(biāo)識(shí)表示所述對(duì)象在所述給定范圍中的能力的整體的優(yōu)值系數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，用儀器裝備和執(zhí)行的所述步驟發(fā)生在與比較和分配的所述步驟不同的位置上。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述用儀器裝備包括將加速度計(jì)置于所述對(duì)象的身體附近。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述用儀器裝備包括配置視頻成像以跟蹤所述對(duì)象的身體的部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，標(biāo)記所述對(duì)象的身體的部分以便于其通過(guò)視頻成像進(jìn)行識(shí)別和跟蹤。
31.一種將離散的標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)到對(duì)象的給定的身體能力的方法，包括a)用于接收數(shù)據(jù)的步驟，在所述對(duì)象執(zhí)行由預(yù)定的規(guī)則指示的一系列運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述數(shù)據(jù)有效地表征所述對(duì)象的兩個(gè)或更多身體部分彼此相關(guān)的運(yùn)動(dòng)；b)用于評(píng)估所述對(duì)象的被表征的運(yùn)動(dòng)與多個(gè)個(gè)體進(jìn)行的可比較的運(yùn)動(dòng)的可比較的表征的相似程度的步驟；所述個(gè)體中的每個(gè)具有在所述給定的身體能力中的相應(yīng)的標(biāo)識(shí)；c)用于根據(jù)評(píng)估的所述步驟將離散的標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)到對(duì)象的給定的身體能力的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，用于接收數(shù)據(jù)的所述步驟包括記錄身體和目標(biāo)之間的力測(cè)量。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，用于接收數(shù)據(jù)的所述步驟包括記錄至少兩塊相關(guān)肌肉的電活動(dòng)讀數(shù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，用于獲取數(shù)據(jù)的所述步驟包括對(duì)至少兩個(gè)身體部分的位置跟蹤。
35.一種用于將人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)變換為客觀的等級(jí)的系統(tǒng)，包括a.下列中的至少一個(gè)一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器、一個(gè)或多個(gè)角度傳感器以及一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器，所述傳感器用于裝備執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)的人體；b.第一計(jì)算機(jī)，所述第一計(jì)算機(jī)通信地耦合到所述傳感器，所述計(jì)算機(jī)適于從所述傳感器接收表示運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)；所述第一計(jì)算機(jī)被編程以捕獲、存儲(chǔ)并預(yù)處理從傳感器接收的數(shù)據(jù)；c.第二計(jì)算機(jī)，所述第二計(jì)算機(jī)通信地耦合到所述第一計(jì)算機(jī)；所述第二計(jì)算機(jī)被編程以用于根據(jù)已知對(duì)象的多個(gè)預(yù)采集的數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)來(lái)分析預(yù)處理的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述分析產(chǎn)生表示表現(xiàn)水平的離散的結(jié)果。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述第二計(jì)算機(jī)可操作地位于除靠近所述對(duì)象的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的位置以外的位置。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述第一計(jì)算機(jī)還包括編程以存儲(chǔ)執(zhí)行所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)的所述人體的視頻圖像；以及所述第二計(jì)算機(jī)接收并存儲(chǔ)關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)的圖像信息。
38.一種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令指示以下步驟a)接收表示執(zhí)行一系列運(yùn)動(dòng)任務(wù)的人體的運(yùn)動(dòng)和力信息；b)處理所述運(yùn)動(dòng)和力信息以提取生物力學(xué)信息；c)比較所述生物力學(xué)信息與表示關(guān)于由多個(gè)對(duì)象執(zhí)行的多個(gè)可比較的運(yùn)動(dòng)任務(wù)的生物力學(xué)信息的數(shù)據(jù)以獲得有效匹配，所述對(duì)象每個(gè)分別具有共同身體能力的已知等級(jí)；d)根據(jù)檢測(cè)的所述人體的生物力學(xué)信息與所述多個(gè)對(duì)象中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的生物力學(xué)信息之間的有效匹配，將能力的標(biāo)識(shí)分配給所述人體，有效匹配由預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)確定。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，在計(jì)算機(jī)上可執(zhí)行的所述指令還包括所述比較步驟包括根據(jù)聚類分析的有效匹配標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
運(yùn)動(dòng)分析用于經(jīng)由最少的運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生所選的身體能力的離散的、整體的優(yōu)值系數(shù)的數(shù)據(jù)采集協(xié)議在身體范圍內(nèi)分類或評(píng)定人體能力。通過(guò)較廣泛的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)采集確定最小協(xié)議。協(xié)議與醫(yī)療、體育和職業(yè)應(yīng)用相關(guān)。囊括了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、體型、肌電圖(EMG)、地面反作用力(GRF)、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和心理數(shù)據(jù)。生成的協(xié)議能夠?qū)⒈硎咎囟ǖ娜梭w運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)變換為關(guān)于那些運(yùn)動(dòng)的技能或能力的客觀等級(jí)。
文檔編號(hào)A61B5/103GK102438519SQ201080022155
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者艾倫·約瑟夫·澤爾納 申請(qǐng)人:艾倫·約瑟夫·澤爾納