一種三維步態(tài)分析裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于肢體的步態(tài)分析裝置，進(jìn)一步是一種三維步態(tài)分析裝置，屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]步行是最普通的運(yùn)動(dòng)方式，人類的步態(tài)是一個(gè)周期性且可信賴的循環(huán)，它有基本的模式，通過(guò)步態(tài)可以評(píng)估肌肉骨骼系統(tǒng)的功能，步態(tài)可在很短的時(shí)間內(nèi)提供很多信息；而如此多的信息使觀察人員無(wú)法全部掌握。因此，將步態(tài)信息文件化的必要性促進(jìn)了步態(tài)分析儀的發(fā)展。
[0003]步態(tài)分析被用于對(duì)個(gè)體走路能力的評(píng)估，計(jì)劃，治療。其中步態(tài)分析是治療的基礎(chǔ)，對(duì)患者的姿態(tài)收集及運(yùn)動(dòng)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)重建重塑等結(jié)合，以利于給出合理的治療方案和對(duì)應(yīng)的治療設(shè)備使用。
[0004]目前現(xiàn)有測(cè)量分析步態(tài)的方法有以下幾種:
1.足跡法:是使用肉眼觀察，做一些簡(jiǎn)單的時(shí)間空間記錄。在地上撒上石灰粉，讓待測(cè)者在撒有石灰粉的地面上行走同時(shí)記錄待測(cè)者行走的距離和時(shí)間。行走完成后觀察和測(cè)量撒有石灰粉地面上的腳印，從而得出步態(tài)分析的結(jié)果。這種方法存在很多明顯的缺陷，比如:準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)；需要耗費(fèi)大量人力；分析以主觀為主，準(zhǔn)確度較低；得到的數(shù)據(jù)較少；臨床報(bào)告手工填寫，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò)。
[0005]2.視頻法:通過(guò)視頻設(shè)備((XD攝像頭)將人體行走過(guò)程攝取下來(lái)，然后逐幀逐點(diǎn)的進(jìn)行點(diǎn)陣分析，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，受試者步態(tài)比較自然，但由于其分析定位主要依靠人工，對(duì)操作要求比較高，誤差比較大，而且只能進(jìn)行二維平面分析，三維空間分析的精確度得不到保證。
[0006]3.紅外光型:通過(guò)紅外攝像頭接受體表標(biāo)記點(diǎn)發(fā)射或者反射的紅外光線，并根據(jù)相應(yīng)的模型分析發(fā)，進(jìn)行三維重建，從而得出人體各部分的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，數(shù)據(jù)結(jié)果精確，操作簡(jiǎn)單快捷；缺點(diǎn)是對(duì)貼反光點(diǎn)的位置有要求，貼得不準(zhǔn)會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果；在測(cè)量過(guò)程中不能有異物擋在反光點(diǎn)和攝像頭之間，包括被測(cè)人員自身，所以被測(cè)人員旁邊不能有陪同或者攙扶人員。否則影響數(shù)據(jù)采集；對(duì)環(huán)境要求比較高，需要配備好一個(gè)面積較大的房間，攝像頭安裝好角度后，不能隨意變動(dòng)；價(jià)格昂貴，操作流程負(fù)責(zé)，多數(shù)在實(shí)驗(yàn)室使用，很少看見在臨床使用，在一定程度上限制了期推廣。
[0007]4.超聲波型:超聲波型的原理與紅外光型相似，由人體體表攜帶的超聲波發(fā)射探頭發(fā)出超聲波，經(jīng)周圍的超聲波接收探頭接受，根據(jù)一定的模型設(shè)置，進(jìn)行三維重建，得出人體的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格相對(duì)低廉，操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)也比較精確；但是超聲波容易反射，必須消除周圍物體的干擾，對(duì)周圍環(huán)境要求較高，同時(shí)由于標(biāo)記點(diǎn)體積較大，人體體一次攜帶的標(biāo)記點(diǎn)數(shù)量有一定的限制，僅適宜進(jìn)行人體節(jié)段性分析。
[0008]本發(fā)明一種三維步態(tài)分析裝置針對(duì)缺陷，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的輸出數(shù)字化，解決人為主觀原因?qū)е碌恼`差，測(cè)量精準(zhǔn)，將測(cè)量結(jié)果與健康人的參考數(shù)據(jù)作對(duì)比，進(jìn)一步，對(duì)步態(tài)提出符合情況的治療訓(xùn)練。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種三維步態(tài)分析裝置。
[0010]一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于:包括數(shù)據(jù)記錄模塊、主控電腦、數(shù)據(jù)采集模塊；
所述的數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集加速度信號(hào)、角度信號(hào)；
所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸把信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)記錄模塊；
所述主控電腦通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸獲得數(shù)據(jù)記錄模塊的信號(hào)；
所述的數(shù)據(jù)采集模塊分別采集腳部的X、Y、Z的三維空間數(shù)據(jù)；
進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集模塊測(cè)量出X、Y、Z的加速度a和角度Θ ；
更進(jìn)一步，通過(guò)加速度a,可得速度V和位移S，具體換算如下:
速度 VX== t* (an+an+Ι) /2 ；
速度 VY== t* (an+an+1) /2 ；
速度 VZ== t* (an+an+1)/2;
位移 SX = t* (vn+vn+1) /2 ；
位移 SY = t* (vn+vn+1) /2 ；
位移 SZ= t* (vn+vn+1) /2 ；
其中t為時(shí)間，η為時(shí)間片，η為下一個(gè)時(shí)間片，而記錄數(shù)據(jù)間隔為10ms。
[0011]所述的數(shù)據(jù)采集模塊為傳感器，最優(yōu)選為慣性傳感器。
[0012]本發(fā)明一種三維步態(tài)分析裝置，其創(chuàng)新點(diǎn)有:
1)測(cè)量精準(zhǔn)，不存在主觀原因?qū)е碌恼`差；
2)具有將測(cè)量結(jié)果輸出實(shí)現(xiàn)數(shù)字化功能；
3)可將測(cè)量結(jié)果與健康人的參考數(shù)據(jù)作對(duì)比，進(jìn)一步，對(duì)步態(tài)提出符合情況的治療訓(xùn)練。
[0013]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)施例主要功能模塊示意圖圖2是本實(shí)施例數(shù)據(jù)采集模塊采集示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0015]請(qǐng)參見圖1和圖2，一種三維步態(tài)分析裝置，包括數(shù)據(jù)記錄模塊、主控電腦、數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于采集加速度信號(hào)、角度信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸把信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)記錄模塊，主控電腦通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸獲得數(shù)據(jù)記錄模塊的信號(hào)，主控電腦通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析，輸出數(shù)字化信息，可將測(cè)量結(jié)果與健康人的參考數(shù)據(jù)作對(duì)比，進(jìn)一步，對(duì)步態(tài)提出符合情況的治療訓(xùn)練。
[0016]數(shù)據(jù)采集模塊分別采集腳部X、Y、Z三個(gè)方向，其中X為步態(tài)前后方向，Y為步態(tài)左右方向，而Z為步態(tài)上下方向。
[0017]每10毫秒記錄同時(shí)記錄X、Y、Z三個(gè)方向的加速度和角度信號(hào)，信號(hào)采集后傳送至數(shù)據(jù)記錄儀，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸把步態(tài)記錄數(shù)據(jù)存至主控電腦，進(jìn)一步，與健康人的參考數(shù)據(jù)作對(duì)比。
[0018]本發(fā)明數(shù)據(jù)采集模塊最優(yōu)方案為慣性傳感器，慣性傳感器由兩部分構(gòu)成，一種為三軸加速度計(jì)用于測(cè)量加速度，另外一種是三軸陀螺儀用于測(cè)量角度。
[0019]數(shù)據(jù)傳輸選用2.4G無(wú)線傳送為最優(yōu)方案，也可以是藍(lán)牙等傳輸方式。
[0020]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)記錄模塊、主控電腦、數(shù)據(jù)采集模塊； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集加速度信號(hào)、角度信號(hào)； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸把信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)記錄模塊； 所述的主控電腦通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸獲得數(shù)據(jù)記錄模塊的信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊采集為患者腳部的X、Y、Z的三維空間數(shù)據(jù)，X為步態(tài)前后方向，Y為步態(tài)左右方向，而Z為步態(tài)上下方向。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊測(cè)量出X、Y、Z的加速度a和角度Θ。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊可通過(guò)加速度a，可得速度V和位移S，具體換算如下:速度 VX== t* (an+an+Ι) /2 ；速度 VY== t* (an+an+1) /2 ； 速度 VZ== t* (an+an+1)/2;位移 SX = t* (vn+vn+1) /2 ；位移 SY = t* (vn+vn+1) /2 ；位移 SZ= t* (vn+vn+1) /2 ； 其中t為時(shí)間，η為時(shí)間片刻，η為下一個(gè)時(shí)間片刻，而記錄數(shù)據(jù)間隔為10ms。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊為慣性傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述慣性傳感器由三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀兩部分構(gòu)成，三軸加速度計(jì)用于測(cè)量加速度，三軸陀螺儀用于測(cè)量角度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)傳輸選用數(shù)據(jù)傳輸選用2.4G無(wú)線傳送或藍(lán)牙。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維步態(tài)分析裝置，其特征在于，所述的主控電腦通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析，輸出數(shù)字化信息，可將測(cè)量結(jié)果與健康人的參考數(shù)據(jù)作對(duì)比，進(jìn)一步，對(duì)步態(tài)提出符合情況的治療訓(xùn)練。
【專利摘要】本發(fā)明一種三維步態(tài)分析裝置，包括數(shù)據(jù)記錄模塊、主控電腦、數(shù)據(jù)采集模塊；被用于對(duì)個(gè)體走路能力的評(píng)估，計(jì)劃，治療。其中步態(tài)分析是治療的基礎(chǔ)，對(duì)患者的姿態(tài)收集及運(yùn)動(dòng)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)重建重塑等結(jié)合，以利于給出合理的治療方案和對(duì)應(yīng)的治療設(shè)備使用。
【IPC分類】A61B5/11
【公開號(hào)】CN104921733
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510360205
【發(fā)明人】都吉良, 李旻, 李林, 黃嘉麗, 曾安, 陳勇, 江敘加, 揭毅英
【申請(qǐng)人】廣州一康醫(yī)療設(shè)備實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日