一种步态评估方法及评估系统技术方案

本发明专利技术提出了一种步态评估方法及评估系统，所述方法包括获取人体所携带的

【技术实现步骤摘要】
一种步态评估方法及评估系统


[0001]本专利技术属于医疗健康领域，尤其涉及一种步态评估方法及评估系统
。

技术介绍

[0002]步态对称性
(Gait Symmetry)
指左右两侧步态的差异性
。
在康复领域，测量或计算步态对称性对身体损伤程度及康复效果的评估具有指示意义
。
由于常人的步态也会显示略微不对称性，处于康复中的病人常以达到更高的对称性
(
而非完美的对称性
)
作为训练目标
。
步态对称性的计算方式多样，通常的计算方法首先选取一个时域信号或者经过解析后的数值标量，然后使用比值或者一些统计学的办法来量化选取的信号或标量的左右腿差异
。
另一个对诊断和康复评估具有意义的指标是步态标准度
(GaitNormality)
，步态标准度描述某步态与常人步态的差异程度，在文献中有时也写作步态差异度
(Gait Deviation)。
计算步态标准度的大致方法与对称性类似，不同处在于被选取的时域信号或者解析后的标量将与常人的做对比，而非同一个人的身体两侧做对比
。
[0003]专利
CN106937872B
揭示了一种计算双脚步行对称性的方法，该方法依赖脚底的压力传感器读数，此种方法无法准确描述出，如，由于空间中的小腿和脚面离地后步态差异引起的对称性差异
。
专利申请
CN112568901A
揭示了一个完备的数据处理框架来解算步态对称性和一致性，其使用了在时域中的各个下肢的角度作为对称性的判断参数
。
然而在其计算中，没有包含脚面角度，因此无法有效评估踝关节对称性以及其康复状态，且算出的对称性无法考虑两腿间步态的幅度大小差异
。
同时，由于没有考虑任何离散指标，其在一些特殊情况下会产生误判，如，两腿步行产生同一波形但是右脚放慢一倍速度会使专利申请
CN112568901A
中所揭示的方法误判两腿为高对称性
。
美国专利
US7503900B2
揭示了使用了环形图的方法
(Cyclogram
‑
Based Method)
，基于环形图的方法可以通过图形展示出两侧同一时域信号的差别，然而这种方法对于阅读者有专业知识要求
。
同时其在评估对称性的数值选取上只考虑了时域数据因此也存在上述对于专利申请
CN112568901A
中的问题
。
[0004]目前已有的技术对于步态对称性的评估不够鲁棒
—
对于时域信号，其使用的方法对于波形的不一致可以判断，但是由于不考虑任何离散参数，无法消除在特殊情况下的误判
。
同时现有技术方法对于参数和信号的选取不完备，其对于小腿和大腿的角度仅提供了人步行的矢状面的对称性评估，而没有考虑人在冠状面的角度变化
。
最后，现有技术中未提供一个能够简单直观呈现给康复师和病人的方法，如一个0‑1的数字来反应步态对称性
。
另一方面，现有技术中没有提供用于检查步态的标准度的技术方案
。
对于康复评估，高度步态对称性并不能保证步态是正常的，因此在计算
、
评估对称性的同时也需要考虑步态的标准度，即与常人行走的差异
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种步态评估方法及评估系统，具有更高的准确性，对设备要求简单，并且计算得出的数值直观有效
。
[0006]本专利技术首先提出了一种步态评估方法，所述方法包括：
[0007]获取人体所携带的
n
个传感器的读数；
[0008]根据所述
n
个传感器的读数以计算人体部位运动的空间朝向和离散步态参数；
[0009]根据所述人体部位运动的空间朝向和离散步态参数以评估人体步态；
[0010]所述
n
为大于等于2的整数；
[0011]所述空间朝向至少包括小腿角度，脚面角度，小腿侧摆幅度，和脚面外
/
内翻角度
。
[0012]所述计算离散步态参数包括：
[0013]根据所述
n
个传感器的读数和人体部位运动的空间朝向以确定步态周期的分割点的时间；
[0014]根据所述步态分割点对所述空间朝向的时域信号做插值，使每个步态周期的时域信号有
S
个点；
[0015]根据对所述空间朝向的时域信号做插值的结果以计算和统计离散步态参数；
[0016]所述确定步态周期的分割点的时间包括根据所述传感器的读数和空间朝向，判断脚触地的时间点；
[0017]所述
S
为大于等于2的整数
。
[0018]所述判断脚触地的时间点包括使用脚面传感器的一个加速度突刺和之后传感器接近于零的各向加速度来判断触地的时间点
。
[0019]根据所述步态分割点对所述空间朝向的时域信号做插值，使每个步态周期的时域信号有
S
个点包括：
[0020]根据当前的步态分割点并结合上一个步态分割点分割所述时域信号并做插值，使每个步态周期的时域信号有
S
个点
。
[0021]所述离散步态参数包括站立相和摆动相的比值参数
。
[0022]根据所述步态分割点对所述空间朝向的时域信号做插值，使每个步态周期的时域信号有
S
个点之后包括：
[0023]根据每两个分割点之间的时间长短去除时间过长和时间过短的步态周期
。
[0024]所述时间过长和时间过短的步态周期的判断方法为：
[0025]计算所有步态周期时长的平均值和标准差；
[0026]时间过长的步态周期为大于平均值和两倍标准差之和的步态周期时长；时间过短的步态周期为小于平均值和两倍标准差之差的步态周期时长
。
[0027]所述评估人体步态包括步态的对称性和标准度的确定
。
[0028]所述步态的对称性的确定包括：
[0029]将身体一侧的步态周期的空间朝向的时域信号和离散步态参数与身体另一侧的空间朝向的时域信号和离散步态参数进行数据比较以确定步态的对称性
。
[0030]所述数据比对为基于标准化根均方误差的方法进行对称性数值的计算
。
[0031]所述对称性数值的计算公式为
[0032]所述
α
的计算公式为所述
w
i
为第
i
项时域信号数据的加权平均权重，所
述
SI
i
为第
i
项时域信号数据的对称性指数
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种步态评估方法，其特征在于，所述方法包括：获取人体所携带的
n
个传感器的读数；根据所述
n
个传感器的读数以计算人体部位运动的空间朝向和离散步态参数；根据所述人体部位运动的空间朝向和离散步态参数以评估人体步态；所述
n
为大于等于2的整数
。2.
根据权利要求1所述的步态评估方法，其特征在于，所述计算离散步态参数包括：根据所述
n
个传感器的读数和人体部位运动的空间朝向以确定步态周期的分割点的时间；根据所述步态分割点对所述空间朝向的时域信号做插值，使每个步态周期的时域信号有
S
个点；根据对所述空间朝向的时域信号做插值的结果以计算和统计离散步态参数；所述
S
为大于等于2的整数
。3.
根据权利要求2所述的步态评估方法，其特征在于，所述确定步态周期的分割点的时间包括使用脚面传感器的一个加速度突刺和之后传感器接近于零的各向加速度来判断触地的时间点
。4.
根据权利要求1所述的步态评估方法，其特征在于，所述评估人体步态包括步态的对称性和标准度的确定
。5.
根据权利要求4所述的步态评估方法，其特征在于，所述步态的对称性的确定包括：将身体一侧的步态周期的空间朝向的时域信号和离散步态参数与身体另一侧的空间朝向的时域信号和离散步态参数进行数据比对以确定步态的对称性
。6.
根据权利要求5所述的步态评估方法，其特征在于，所述数据比对为基于标准化根均方误差的方法进行对称性数值的计算；所述对称性数值的计算公式为所述
α
的计算公式为所述
w
i
为第
i
项时域信号数据的加权平均权重，所述
SI
i
为第
i
项时域信号数据的对称性指数
。7.
根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述
SI
i
的计算公式为所述
k
的计算公式为所述为人体右腿与左腿的信号相似度和人体左腿与右腿信号相似度的均值，所述
η
SI
为的一个可调整的最低可接受值，任何计算出的
SI

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：远也科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：