[发明专利]一种人体站立晃动信号分解方法及装置

说明书

本发明公开了一种人体站立晃动信号分解方法及装置，本发明基于足下压力分布中心轨迹包含被动游移和主动调整两种运动机制的实际情况，通过相应的插值、海伦公式等数学方法，对轨迹本身进行了分解，得到分别代表两种运动机制的信号，可以有效地分离人体平衡控制过程中的被动游移和主动调整，为全面研究和评价人体平衡能力提供了可靠的工具，更为明确的展现了人体站立时姿态控制的运动过程。诸如视觉、前庭平衡能力的感官调节能力多与人体的主动调整能力相关，其作用更多反映在人体主动调整信号上；而人体的老化程度、肌肉整体稳定性则更多与人体的整体平衡能力相关，更多反映在人体被动游移信号上。

技术领域

本发明属于医学检测技术领域，涉及一种人体站立晃动信号分解方法及装置。

背景技术

人体本身的双足站立的支撑结构以及上身下身的体重分布决定了人体本身在站立时的不稳定性，在提高了人体平衡能力的同时也使得其调节过程非常复杂。在各种日常活动中，骨骼肌肉系统、神经系统以及人体的本体感受和视觉功能等均在平衡调整中发挥了不同的作用。同时，在人体衰老的过程中，随着各项机能的衰退，平衡能力这一人体综合机能也会相对早的出现退化迹象，因此评估人体的平衡能力可以作为老年监护的一项常规检查指标，以实现身体状况的分级进而实施不同的看护。另外，评估平衡能力也有助于规避跌倒风险，减少可能出现的伤害。

平衡能力的评估一般临床上采用临床观察法、量表评估法等手段，医生通过观察受试者在不同测试项目下的表现进行评分，例如从坐姿变换到站立的表现、静止站立的时长、转身360度的流畅程度等。这些方法主观性强，不同医生的评估结果可能有较大差异，难以定量、客观评价，而且更没有办法给出受试者平衡问题的主要来源的相关信息，因此其应用在有较大局限性的同时其临床诊断的指导价值也很有限。

人体静止竖直站立时身体重心会产生不自主的摆动，而在脚下则表现为压力分布以及其中心的改变，脚下压力分布中心的微小摆动反映了视力、前庭器官和本体感受系统及运动系统等对平衡控制的影响。应用平衡测力台可以测量、记录人体站立时脚下压力分布中心的摆动轨迹，该轨迹的相关测量参数已经成为评估人体平衡能力的定量标准，可用于研究平衡机制以及相关影响因素。

同时，目前阶段的相关研究表明人体静止竖直站立时脚下的压力分布中心的轨迹主要包含相对被动的缓慢游移以及更为主动的快速调整这两种运动机制，这两个相对独立的运动机制分别跟参与平衡系统的各个系统、器官有着不同程度的关联。从脚下的压力分布中心的轨迹中分别提取跟这两个运动机制相关的信息有助于更深入的研究平衡机制，进而有助于人体平衡能力的评估。

发明内容

人体静止竖直站立时会不自主晃动，随之脚下压力分布会发生改变。目前，相关方法还局限于对站立足下压力分布中心轨迹的直接参数评估，通过计算轨迹所覆盖的面积以及运动速度等得出对人体平衡的评价。但是，人体平衡能力本身的复杂性导致这样直接从轨迹整体运动得到的参数本身并不严格表征了人体平衡调节能力，更无法反映参与平衡调节的各个系统的相关信息。更重要的是，足下压力分布中心轨迹中包含了人体相对被动的缓慢游移和主动地快速调整两种运动机制，这两种运动机制交互影响，而直接对轨迹本身参数化所得到的信息是这两部分运动混合在一起的描述，无法很好区分两种运动机制的同时，更容易限制了基于参数的平衡评估的准确性。本发明基于这样的实际情况，即足下压力分布中心轨迹包含被动游移和主动调整两种运动机制，通过相应的插值、海伦公式等数学方法，对轨迹本身进行了分解，得到分别代表两种运动机制的信号。本发明基于此提出一种人体站立晃动信号分解方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种人体站立晃动信号分解方法，该方法包括以下步骤：

1)使用测试设备记录足下压力中心轨迹COP(x,y)以及时间标记序列T，其中x为左右方向坐标，y为前后方向坐标；