步態(tài)檢測設備的應用

生物特征識別和取證

步態(tài)風格的微小變化可以被用作生物標識符來識別個體的人。該參數(shù)被有時空相關(步長，步長，步速，周期時間)和運動相關(髖，膝，踝，指的是髖/膝/踝關節(jié)角度和大腿/軀干關節(jié)旋轉/腳角度)等。有步長和一個人的高度之間的高度相關性。

比較生物力學

通過研究非人類的步態(tài)，更深入的了解有關的運動機制，這對了解物種問題的生物學以及運動有更廣泛的影響。

步態(tài)檢測設備——運動學分析

1、定義運動學(Kinematics)是研究步行時肢體運動時間和空間變化規(guī)律的科學方法，主要包括：步行整體時間與空間測定和肢體節(jié)段性運動方向測定。

2、時間/空間參數(shù)測定

（1）足印法是步態(tài)分析早期和簡易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般為4~6 m）鋪上白紙。受試者走過白紙，留下足跡，便可以測量距離。也可以在黑色通道上均勻撒上白色粉末，讓患者赤足通過通道，留下足跡。獲得的參數(shù)包括：①步長(Step length)指一足著地至對側足著地的平均距離。國內(nèi)也有稱之為步幅。②步長時間(step time)指一足著地至對側足著地的平均時間。③步幅(Stride length)指一足著地至同一足再次著地的距離，也有稱為跨步長。④步行周期(cycle time)指平均步幅時間(stride time)，相當于支撐相與擺動相之和。⑤步頻 (cadence)指平均步數(shù)（步/min），步頻=60(s) ÷步長平均時間(s)。由于步長時間兩足不同，所以一般取其均值。有人按左右步長單獨計算步頻，以表示兩側步長的差異。⑥步速(velocity)指步行的平均速度(m/s)，步速=步幅÷步行周期。⑦步寬(walking base)：也稱之為支撐基礎(supporting base)，指兩腳跟中心點或重力點之間的水平距離，也有采用兩足內(nèi)側緣或外側緣之間短的水平距離。左右足分別計算。⑧足偏角(toe out angle)指足中心線與同側步行直線之間的夾角。左右足分別計算。

步態(tài)檢測設備——檢測技術介紹

根據(jù)檢測設備的原理，步態(tài)檢測技術大致可以分為基于影像和基于傳感器的兩大類?；谟跋竦牟綉B(tài)采集設備應用比較廣泛的是立體視覺技術，該技術主要區(qū)別于單目視覺采集系統(tǒng)，利用攝像頭組獲得目標的不同角度上的影像信息，通過視覺圖像處理得到深度等信息。利用該技術的三維步態(tài)采集系統(tǒng)成本高昂，通常需要較大的空間，同時要求拍攝角度和靶標位置，環(huán)境中的任何遮擋和干擾光點都會影響采集結果，臨床實際操作過程較為復雜，要求患者配合度高，同時涉及多個產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)。其他基于影像的步態(tài)采集技術還包括飛行時間的紅外相機和紅外熱成像法等。

步態(tài)檢測設備簡介

可穿戴步態(tài)檢測設備除具有以上應用優(yōu)勢外，后續(xù)的數(shù)據(jù)流處理在更深層次的步態(tài)數(shù)據(jù)分析挖掘與臨床隊列研究方面具有較好的科研和轉化利用價值。由于原始采集數(shù)據(jù)是來自各種傳感器的直接測量值，步態(tài)信息多面充實，但傳感器的高精度也帶來了底層數(shù)據(jù)采集時的高噪聲背景，因此首先需要對原始傳感器數(shù)據(jù)進行濾波去噪處理，去噪后的步態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)步態(tài)算法處理得出多面的步態(tài)信息。對于臨床步態(tài)研究，根據(jù)研究的臨床隊列設計，隨著受試者步態(tài)數(shù)據(jù)的累積，經(jīng)過深度學習，利用臨床指征建模，可實現(xiàn)步態(tài)參數(shù)應用于相關疾病的早篩早診，以及康復與評估和康復方案制定；對于日常步態(tài)采集，可以跟蹤隨訪個體的步態(tài)變化情況，實現(xiàn)老年人異常步態(tài)監(jiān)測和跌倒風險提示等預警作用。