[发明专利]一种基于三维步态分析系统鉴别异常步态形式的方法

说明书

本发明公开了一种基于三维步态分析系统鉴别异常步态形式的方法，包括从三维步态分析系统中确定与被测对象对应的人体步态数据和对应的标准化模型；通过三维步态系统采集被测对象的人体步态数据，基于被测对象的人体步态数据和三维步态系统，并将被测对象的步态分期数据参数与标准化模型的数据参数进行比对，确定被测对象具有的异常步态分期以及异常步态特征参数；以及确定被测对象的异常步态的形式和原因。本发明的三维步态系统包括了数据库标准化模型的建立方法，能够通过预先采集当地或者国内人群的人体步态数据，使得在后期进行异常步态分析的过程中误差降低，能够更好为临床分析提供更准确的分析结果。

技术领域

本发明具体涉及到一种基于三维步态分析系统鉴别异常步态形式的方法。

背景技术

步态是指人们行走时的方式，这是一种复杂的行为特征。同时，步态特征又具有较高的稳定性和特定性。步态特征的分析有着多方面的研究价值，在医疗领域，对于进行康复治疗的人进行步态分析，以确定治愈程度和康复计划的可行性；在运动领域，结合运动生物力学来帮助运动员更高效地进行体育运动、以优化和提高运动成绩；在人身识别方面，虽然现在的识别方法较为先进，例如人脸识别，指纹识别，虹膜识别等，但是步态识别方法在人身识别方法中独具特征，远距离性和隐蔽性等。还可以结合行为人步态的变化来对足迹特征作出具体的量化分析，对足迹学进行更深入的量化研究。

三维步态分析系统主要由三维动作捕捉系统、三维测力台、无线表面肌电仪、足底压力组成。三维步态分析系统采集人体在步行过程中各个关节点的精确三维坐标，足底与支撑面之间的压力（垂直、左右、前后三个方向的力），并结合表面肌电系统采集的EMG信号，通过专业的步态分析软件进行三维重建与模型分析，从而得到人体运动时的步态参数。

目前在出生缺陷儿童的运动功能评估和康复治疗中，异常步态的分析越来越受到重视；尤其是随着三维步态分析系统量化与可视化分析的大量运用，可以更加准确地对患儿的神经系统和骨骼肌肉系统损伤进行诊断和评估。三维步态分析也能够对异常步态中运动学参数、动力学参数、时空参数等进行量化分析，对大体步态进行可视化分析，有助于步态重建和矫形。

从国外成熟的分析与评估模式来看，针对出生缺陷儿童异常步态的特征识别和临床研究将极大提供临床诊断的准确性，对治疗方案的选择将提供最精准的数据参考，对治疗效果可以完美实现标准化数据比对和分析，对治疗预后也可以给予最大程度的参考。

文献1：中国专利CN201610160391.2 步态分析系统及方法中，公开了一种步态分析系统，包含足部感测单元，包含：

至少一压力感测元件，用以感测压力信息；

膝部感测单元，包含：

第一惯性感测元件，用以感测第一膝部三维角度信息；以及

第二惯性感测元件，用以感测第二膝部三维角度信息；

支撑单元，包含一支撑压力感测元件与一支撑惯性感测元件，用以产生支撑压力数据与支撑角度信息，其中所述支撑单元与所述足部感测单元更用以产生所述足部感测单元与所述支撑单元的相对位置信息；

可携式装置，用以根据所述压力信息、所述第一膝部三维角度信息、所述第二膝部三维角度信息与反作用力方向模型产生反作用力方向信息，根据所述压力信息、所述第一膝部三维角度信息、所述第二膝部三维角度信息、所述反作用力方向信息、胫骨长度与膝关节力矩模型产生膝关节力矩，根据所述压力信息、所述第一膝部三维角度信息与所述第二膝部三维角度信息其中一者以及步态模型决定步态信息，根据所述步态信息、所述膝关节力矩与所述步态模型产生步态分析结果，其中是通过机器学习方法建立所述步态模型，