[发明专利]步态分析方法及步态分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种步态分析方法及步态分析系统。

背景技术

一般而言，神经病变与骨骼肌肉系统的疾病都会造成行走的问题，从临床的角度来看，疾病的状态改变了肌肉、骨骼及神经，乃至于关节的协调平衡及互动，因而影响了步态（gait），而步态分析（gait analysis）可以抽丝剥茧帮我们分解出来，因此，在骨科学，复健学及神经学的领域里，应用步态分析来解决临床问题的研究正如雨后春笋地发展了起来。

步态分析主要目的为提供医师详细的评估信息，以厘清受试者本身神经肌肉骨骼系统的症结，经由这些评估结果，医师可拟定最佳的治疗计划，以规划手术、复健或穿戴辅具的方式对患者进行治疗。另外，治疗后的步态分析也可协助确认治疗效果以及供医师提出进一步的改善方案。以骨科治疗为例，步态分析可以作为骨科疾病治疗前后的侦测及评估；以复健治疗为例，步态分析可以作为治疗诊断、评估及恢复状态衡量的参考。在义肢装设上，步态分析也可作为协助设计，测试及义肢或辅具适应优劣的协助，而在神经学上，步态分析也可以用来测量特殊肢体活动来分析巴金森症的特性及治疗效果的追踪。

此外，在预防医学与流行病学方面，我们知道“跌倒”已成为威胁老年人的第三大危险因子，借助步态分析，也可找出导致跌倒的危险因素，通过早期排除这些容易跌倒的危险因素，再给予老年人适当的卫教、训练，以作为日常生活上的调适，或者再配予步行辅助器械，或由旁人特别照料，将可大幅降低老年人因跌倒所致的伤害，进而大幅度地降低家庭及社会的负担。

发明内容

本发明的目的是提供一种步态分析方法及步态分析系统，可将受试者的步态进行分析及辨识，进而根据分析及辨识结果供医师提供给受试者有关医疗及健康方面的建议。

为达上述目的，依据本发明的一种步态分析方法，由步态分析系统实施，步态分析系统包括感测单元、处理单元以及储存单元，处理单元分别与感测单元及储存单元电性连接，储存单元储存复数运算程序，步态分析方法包括：由感测单元感测步态并输出感测信号，其中步态周期包含站立期、推蹬期、摆动期及触地期；由处理单元依据感测信号得到向量振幅信号及振幅累积信号；依据向量振幅信号、振幅累积信号辨识站立期、推蹬期、摆动期及触地期，其中推蹬期、摆动期及触地期依据动态阈值来决定；以及依据站立期、推蹬期、摆动期及触地期对步态进行分类。

为达上述目的，依据本发明的一种步态分析系统包括感测单元、储存单元以及处理单元。感测单元感测步态并输出感测信号，其中步态周期包含站立期、推蹬期、摆动期及触地期。储存单元储存复数运算程序。处理单元分别与感测单元及储存单元电性连接，处理单元依据感测信号得到向量振幅信号及振幅累积信号，并依据向量振幅信号、振幅累积信号辨识站立期、推蹬期、摆动期及触地期，以对步态进行分类，推蹬期、摆动期及触地期依据动态阈值来决定。

在一个实施例中，处理单元通过向量振幅运算程序的运算而得到向量振幅信号，并通过振幅累积运算程序的运算而得到振幅累积信号。

在一个实施例中，向量振幅运算程序依据感测信号的第一方向分量、第二方向分量及第三方向分量进行运算，振幅累积运算程序依据向量振幅信号及第二方向分量进行运算。

在一个实施例中，处理单元通过标准差运算程序对振幅累积信号进行运算，标准差运算程序包含由振幅累积信号中计算标准差，并依据振幅累积信号、标准差及时间阈值在振幅累积信号中辨识出站立期。

在一个实施例中，站立期的持续时间大于时间阈值。

在一个实施例中，动态阈值的初始值依据站立期而得到。

在一个实施例中，处理单元通过动态阈值运算程序的运算而得到动态阈值，动态阈值运算程序依据不同时间点的向量振幅信号来决定动态阈值。

在一个实施例中，向量振幅信号及动态阈值分别具有相同的第一时间点及第二时间点，当第二时间点的向量振幅信号的信号值大于或等于第一时间点的动态阈值时，第二时间点的动态阈值不改变。

在一个实施例中，当第二时间点的向量振幅信号的信号值小于第一时间点的动态阈值时，第二时间点的动态阈值改变。

在一个实施例中，处理单元通过时间运算程序的运算而得到触地期、站立期、推蹬期及摆动期所占的比例。

在一个实施例中，当推蹬期加上摆动期的时间和小于或等于触地期的时间时，步态为下楼，当推蹬期的时间大于触地期的时间时，步态为上楼。

在一个实施例中，步态分析方法还包括：由处理单元依据站立期、推蹬期、摆动期及触地期计算步态的步数、步速、步长及步距。