【摘要】：跌倒是老年人面臨的首要健康風(fēng)險(xiǎn),會(huì)引發(fā)一系列的健康問(wèn)題,極大地危害了老年人的生活品質(zhì),給家庭和社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。步高是人體行走過(guò)程中足部到地面的高度,步高參數(shù)是評(píng)估跌倒風(fēng)險(xiǎn)和步態(tài)穩(wěn)定性的重要參數(shù),尤其對(duì)量化跌倒風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義,是臨床上診斷疾病和康復(fù)治療的潛在評(píng)估指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外測(cè)量步高的標(biāo)準(zhǔn)方法是利用光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,然而這種方法只能局限在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)使用,無(wú)法實(shí)現(xiàn)在日常環(huán)境下的步高測(cè)量。為此,本文創(chuàng)新地提出了兩種不同的步高測(cè)量方法,并在此基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了基于兩個(gè)距離傳感器的用于人體正常步態(tài)的步高測(cè)量系統(tǒng),以及基于慣性傳感器和距離傳感器的用于人體異常步態(tài)的步高測(cè)量系統(tǒng)。在基于兩個(gè)距離傳感器的步高測(cè)量系統(tǒng)中,利用兩個(gè)分布在鞋子外側(cè)的距離傳感器測(cè)得的距離數(shù)據(jù),結(jié)合三角幾何原理,可以計(jì)算出正常步態(tài)下足部的俯仰角和步高。為了驗(yàn)證該步高測(cè)量系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性,我們進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)研究。在第一組實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)對(duì)象單腳抬起在空中上下擺動(dòng),對(duì)比步高的測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值,發(fā)現(xiàn)腳跟和腳尖處步高曲線的相關(guān)系數(shù)都大于0.9,測(cè)量誤差都小于10 mm,這表明二維步高測(cè)量方法是準(zhǔn)確可行的。在第二組實(shí)驗(yàn)中,共招募了七名健康成年人進(jìn)行了步行實(shí)驗(yàn),對(duì)比腳跟步高和腳尖步高的測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值,發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵步高參數(shù)的測(cè)量誤差都小于11mm,這表明該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)正常步態(tài)下步高的準(zhǔn)確測(cè)量。在基于慣性傳感器和距離傳感器的步高測(cè)量系統(tǒng)中,結(jié)合慣性傳感器和距離傳感器測(cè)得的原始數(shù)據(jù),可以估算出傳感器所在位置的步高。為了驗(yàn)證該步高測(cè)量系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性,本文征集了實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了三組異常步態(tài)步行實(shí)驗(yàn)。對(duì)比步高的測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值,發(fā)現(xiàn)兩者的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.97,原始測(cè)量誤差都小于12mm,這表明提出的三維步高測(cè)量方法是準(zhǔn)確可行的。為了降低異常步態(tài)中距離傳感器的測(cè)量誤差,我們利用多項(xiàng)式模型對(duì)距離測(cè)量值進(jìn)行了擬合修正,對(duì)比發(fā)現(xiàn)步高的最大測(cè)量誤差從20 mm以上降低至5 mm以內(nèi),這表明該修正方法可以顯著提高三維步高測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性。
【圖文】：

調(diào)查統(tǒng)計(jì)參與Ｒａｎｄｗｉｃ跌倒和骨折研究的老年女性在１２個(gè)月內(nèi)的跌倒次數(shù)（一逡逑次，兩次或三次及以上），研究發(fā)現(xiàn)６５歲及以上的研究對(duì)象跌倒發(fā)生率約為３０％［５］，逡逑如圖１．１所示。逡逑１逡逑

臨床步態(tài)分析除了依賴于定性觀察，還依賴于根據(jù)受試者或治療師填寫(xiě)的逡逑調(diào)查表得出的臨床評(píng)分，以及使用各種系統(tǒng)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的定量測(cè)量。不論是逡逑正常還是異常狀態(tài)，人類步態(tài)都可以用如下通用而簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)描述（如圖１．３所逡逑示）：逡逑Ｉ邐ｔ逡逑Ｈｅｅｌ邋Ｓｔｒｉｋｅ邐Ｔｏａ邋Ｏｆｆ邐＼邋Ｈｅｅ邋Ｓｔｒｉｋｅ逡逑二邐Ｓｔａｎｃｅ邋＾邐＾邐二逡逑ｉ邋ｈｅｉｇｈｔ邋Ｔ邋Ｉ逡逑＼邋古／逡逑圖１．３通用步態(tài)術(shù)語(yǔ)的簡(jiǎn)圖，引自Ｙｕｆｒｉｄｉｎ邋Ｗａｈａｂ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２００７逡逑？步態(tài)周期（ｇａｉｔｃｙｃｌｅ）：在行走時(shí)一側(cè)足跟著地（ｈｅｅｌｓｔｒｉｋｅ）到該側(cè)足跟逡逑再次著地的過(guò)程被稱為一個(gè)步行周期，，通常用時(shí)間秒（ｓ）表示，一般成人的步態(tài)逡逑周期約為１—１．３２邋ｓ左右。逡逑＊步態(tài)時(shí)相（ｇａｉｔｐｈａｓｅ／ｐｅｒｉｏｄ）：每個(gè)步態(tài)周期內(nèi)一系列典型姿位變化劃分逡逑出的一系列時(shí)段被稱為步態(tài)時(shí)相，一個(gè)步態(tài)周期可分為支撐期（ｓｔａｎｃｅｐｈａｓｅ）和逡逑擺動(dòng)期（ｓｗｉｎｇｐｈａｓｅ）。逡逑＊支撐期（ｓｔａｎｃｅｐｈａｓｅ）：足部接觸地面及承受重力的時(shí)間。逡逑＊單支撐期：通常指一側(cè)下肢足跟著地到同側(cè)足尖離地的過(guò)程。逡逑＊雙支撐期：在一個(gè)步行周期中，雙足都接觸地面的時(shí)間，步行存在雙支逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH789

【參考文獻(xiàn)】

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2 李宏恩;鮑申杰;高曉航;;壓電式步態(tài)分析系統(tǒng)在足底壓力監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J];醫(yī)用生物力學(xué);2017年03期

3 李超;蘇中;朱嘉林;;可穿戴式自主定位技術(shù)的零速觸發(fā)算法研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2014年05期

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本文編號(hào)：2688152