GaitWatch三维步态分析及运动训练系统PPT

嵌入式人体步态自动识别系统

嵌入式人体步态自动识别系统早期的医学研究指出：人的步态中有24种不同的成分，如果把这24种成分都考虑到，则步态是为个体所特有的。有关研究人员近些年来通过对人的步态分析，已经得出了在步态视频序列中含有人的身份信息，因此进行步态识别也是一种非常重要的生物识别技术。步态识别是近年来越多的研究者所关注的一种较新的生物认证技术，它是通过人的走路方式来识别人的身份。基于步态的身份认证识别技术相对于其它生物识别技术有如下优点：远距离识别、识别对象的被动性、不易被隐藏、不易被察觉、应用领域广阔等，步态识别技术最近已经备受关注，并且已经取得了一些初步成果。如美国国防部研究项目署(DARPA)2000年的重大项目一HID(human identification at adistance)计划，其目的就是开发多模态视觉监控技术以实现远距离情况下人物的检测、分类和识别。中科院自动化研究所模式识别国家重点实验室近年也开始了对步态识别的研究，而且创建了NLPR步态数据库。虽然步态识别是一个新兴的研究领域，但是近年来已经涌现出了一些尝试性的工作。最早提出步态识别算法的是Niyogi与Adelson等人。Cunado和Nixon等人提出了一种基于模型的特征提取分析方法，VHT(velocity hough transform)。Kale等人将行人的外轮廓宽度作为图像特征，提出了一种依赖于角度的识别方法。而Johnson和Bobick 提出了一种不依赖于角度的步态识别算法。Sarkar等人提出了步态识别的基线算法。Lee等人提出了一种基于步态外形的表达方法，其具体做法是先将人体的各个部分映射到几个椭圆组成的模型上，然后用其质心位置和离心率作为步态特征来进行步态识别。Wang等人提出了一种简单有效的、基于人体运动轮廓的识别算法。值得注意的是，步态识别的研究尚处于初级阶段，表现在： a．实验都是在特定的环境下进行的，比如相对简单固定的背景，人相对于摄像机侧面行走，摄像机固定不动等；b．算法的评估都是在小样本数据库上进行的，而且数据库也不规范。迄今为止，针对步态识别所进行的研究几乎全部是基于PC机的，而在许多情况下，却需要非PC机环境，所以研究基于嵌入式平台的步态识别系统，具有一定的工程意义。本系统的功能是对采集到的步态视频序列进行图像处理，得到视频序列中的人体步态信息，再由步态算法根据

BTS-G-WALK三维步态分析评估系统

BTS G-WALK三维步态分析评估系统 BTS G-WALK三维步态分析评估系统由惯性传感器组成，传感器的组件包含了三维加速计，磁感应器和三维回旋器，可以放在第五腰椎位置进行功能性步态分析。系统可以根据测得的数据进行诊断及训练方案制定，可以迅速进入测试，并自动生成测试报告。 BTS G-WALK具有完善的步态及骨盆运动分析软件系统，可以方便又有效的对神经损伤以及骨科疾患患者进行功能性评估，同时可以对运动能力和治疗结果进行客观分析。骨盆的运动学分析系统提供了常用运动步态常量，特别是关于骨盆前后旋转，对抗后倾以及侧屈的信息提示。与正常参量对比系统会自动将生成的数据与正常参量做对比，并直观的显示出患者评估与正常均值之间的差异。传感器跑台测量应用程序和软件特点：测量三维步态常量速度节奏步长歩宽步态周期支撑期摆动期单腿和双腿支撑神经性疾患应用领域轻偏瘫步态的典型特征为速度，节奏减慢，步长缩短。正常值轻偏瘫患者值速度68.5+/-6.7m/min44.0+/-22.9m/min 步频102.8+/-5stps/min84.8+/-22.4stps/min 步长 1.3+/-0.1m1.1+/-0.6m 帕金森疾患三维步态分析：支撑期和摆动期预防老年性摔倒步速，跨步长以及双腿支撑时间均值与正常参考值之间的对比,是预防老年性摔倒一个重要的评估要素。关节术后三维步态分析可记录关节功能恢复程度，假肢负载情况以及异常姿势矫正等问题的重要量化信息。传感器类型三维加速计，配灵敏计(±1,5g,±6g) 三维磁感器三维回旋器，配灵敏计(±300gps±1200gps) 电池可通过USB口充电，使用时长18/24H

步态观察分析表

步态观察分析表（1）

、步态观察分析表（2）

观察顺序由远端至近端，即从足、踝关节观察开始依次评价膝、髋关节、骨盆及躯干。在评价每一个部位时，应对按步行周期中每一个环节的发生顺序进行仔细地观察，如从首次着地作为评价的起点。先观察矢状面，再从冠状面观察患者的行走特征。步态分析是生物力学领域里的一个特殊分支学科，是一个新兴的跨学科的研究领域，是一门综合多种学科的当代生物医学的一项高新技术。步态分析实际上就是利用生物力学，运动学，人体生理学，人体解剖学，生物工程学，计算机学，电子学，精密机械工程学，自动化控制学及数字图像处理技术等多种跨学科知识，对人体行走的功能状态进行对比分析的一种生物力学的方法。一、步态分析方法步态分析的方法包括录像分析、三维步态分析、力台分析。录像分析中又包括定性分析和半定量分析，而三维步态分析和和力台分析为定量分析，需要使用高科技专用设备。下面我们先介绍步态的定性分析。二、定性分析（一）概述定性分析通常采用目测观察获得第一手资料，通过与正常步态进行比较，并结合以往的临床经验来认识异常步态的特征，对步态进行定性分析是目前临床中最常用的手段。了解病史和体检有助于诊断和鉴别诊断。 1. 了解病史通过了解病情，可以获知有关疼痛、肌无力、关节不稳等方面的主诉，了解既往有关神经系统疾患或骨关节疾患病史等 2. 体检体检包括与行走动作有关的身体各部位（特别是下肢）的肌力、关节

活动度、肌张力、本体感觉以及周围神经检查。体检有助于对步态障碍的发生原因进行鉴别诊断 3. 观察步态（ 1 ）观察内容：步态的总体情况识别步行周期的时相与分期特点观察身体各部位的情况（ 2 ）观察方法确定观察角度观察具体步态的形成步态目测观察表的内容（二）定性分析的优缺点优点：不需要昂贵的设计，评价快速方便。缺点：结果具有一定的主观性，与观察者的观察技术水平和临床经验有着直接关系。检查者难以准确的在短时间内完成多部位、多环节的分析，由于属定性分析，不能够进行量化，所以不利于进行学术交流。（三）注意事项观察场地内光线要充足，检查时被检查者应尽量少穿衣服，以便于观察患者的真实表现。依次观察某一个关节在站立相和迈步相各个环节中的表现，并按照踝、膝、髋、骨盆和躯干等顺序逐一进行观察，为了减少病人的观察时间，我们应采用录像分析法，这样可以反复播放病人的行走情况，便于细致观察。三、量表评定 Holden 功能行走分级、Wisconsin 步态量表、Tinetti 步态量表、限时站起和行走测验

正常步态下距骨三维有限元模型的建立

正常步态下距骨三维有限元模型的建立摘要：目的：建立一个具有高度几何相似性的足踝部三维有限元模型，并用此模型静态地分析人体不同步态相时距骨的生物力学特性，量化距骨的应力-应变状况。方法：基于志愿者足的三维CT扫描数据，利用Mimics13.0、Geomagic10.0软件对足踝相关组织进行几何重建，导入Hypermesh10.0软件中进行网格划分，赋予材料属性，最后导入相）时的受力状况，进行有限元分析。结果：建立距骨及周围结构的三维有限元模型，共21865个节点、73440个单元，具有较好的几何相似性。正常步态中从落地相到离地相中等效应力峰值在距骨滑车分别为3.0 MPa、4.3 MPa、4.8 MPa；在距骨颈分别为1.3 MPa、1.9 MPa、2.8 MPa；在距舟关节分别为2.8 MPa、3.0 MPa、3.4 MPa；在距下关节分别为2.2 MPa、1.8 MPa、1.5 MPa。结论：本研究中创建的三维有限元模型，经验证是一个正确可靠的模型，可以帮助临床医生和其他研究人员更好的理解正常步态下距骨的许多生物力学特性。关键词：距骨；生物力学；有限元分析；步态引言：距骨具有独特的解剖结构和功能，无肌肉附着，大部分骨质被关节软骨面包围，是人体重力传至足部的枢纽，故有“骨半月板”之称［1］。人体在行走时，足踝的生物力学变化比较复杂，因此研究正常步态下距骨生物力学变化较为困难。全面了解距骨在正常步态下的应力分布可以为我们研究距骨生理学和病理学提供十分有用的信息，理解距骨在正常步态下力的传递对足的损伤及治疗有重要意义。活体组织研究能得到较为精确数据，但因伦理学的原因受到限制。随着计算机技术和有限元理论的不断发展，人们开始大量使用数值模型和有限元法分析复杂的结构。与以往的生物力学实验相比，有限元方法可以建立高度几何相似及物理相似的有限元模型，既可以反映区域性力学特性，有可以反映整体信息；既可以进行精确的数字分析，有可以进行形象的、直观的定性研究。有限元分析方法的最大特点是对生物体的无损伤，可以模拟活体组织内部的生物力学行为，完成其他研究方法所不能实现的加载方式及约束条件，得到客观实体实验所难以得到的研究结果。可以通过改变载荷加载方式、改变材料特性等方法进行个体化受力分析，研究省时快捷，费用低廉，应用面广。本研究基于CT数据建立距骨及周围结构的三维有限元模型，分析不同步态下距骨结构的应力变化，以期为距骨生物力学研究提供新的研究手段。 1材料与方法 1.1数据收集：男性志愿者1名，25岁，身高170 cm，体质量60kg。先行X线检查，排除足部肿瘤、畸形等其他病变，进行右足踝部64排螺旋CT平扫，层厚0.45 mm，数据以DICOM格式输出保存。1.2有限元模型建立CT扫描的数据导入三维重建软件Mimics13.0，通过阈值分开骨组织及软组织，建立距骨及周围结构的几何模型，输出为STL文件。然后导入逆向工程软件Geomagic Studio10.0中，对模型进行除噪点、平滑，根据各关节面的几何形状，在各骨面上划分软骨边界，最后拟合曲面，输出为Iges格式。再导入有限元前处理

三维步态分析在骨科康复等临床医学的应用

三维步态分析在骨科康复等临床医学的应用作者：刘安民先生，英国曼彻斯特索尔福德大学健康学院研究员一步态分析研究的历史行走是人类最基本的运动，行走的姿态可分为不同的类型。步态分析是一门有关人行走过程中, 体态, 骨骼间(关节) ，肌肉与肢体，以及肢体与外界物体间相对运动，力学关系的分析方法。步态分析是固体力学在生物系统应用(即生物力学)的典型范例。人类对动物及自身姿态及运动的兴趣和研究起源可以上溯到公元前三个多世纪的亚里士多德。他的‘动物的行走’被广泛认为是人类有关包括自身在内的动物行走研究的最早专著。文艺复兴时期的艺术家达分奇被认为是生物力学的先驱之一，因为他首次在力学环境下研究人的骨骼解剖结构。十七世纪的法国物理家勒内·笛卡尔最早提出人和所有动物的行走都遵循统一的力学法则，他的这一思想对促进和推动生物力学的持续发展起到了重要作用。同一时期的意大利物理家乔瓦尼·阿方索·博雷利接受了这一思想，并对鸟和鱼等走，跑、跳、飞和游等动作进行了研究，他甚至在力学框架内研究了心脏的活塞运动。确定人体重心的位置，测量出吸和呼的空气量，并指出吸气是肌肉收缩造成，而呼气

是由于身体组织弹性造成。博雷利首次阐明骨肌系统的杠杆结构对运动而不是力本身的放大作用。肌肉必须产生足以克服运动阻力的力才能实现运动。受伽利略影响，他在牛顿三大定律发表前便建立了直观了解关节静力平衡规律的方法。运动是生物力学的重要组成部分，有关动物运动及人类步态的研究随着工业革命的开始得到进一步发展，首先，著名的德国爱德华·韦伯和威廉·韦伯兄弟正式系统地对人类行走进行了研究，1836年合著了‘人类行走力学’。随后, 相机的发明对生物运动学产生了巨大推动作用。该时期的法国生理学家艾蒂安·朱尔斯·马雷在专著‘动物机械原理’中，提出了动物，人和机器都遵守同一物理法则，人体仅是有生命的机器的理论。他利用自己发明的步枪式连拍照相机成功记录了鹈鹕等多种鸟，动物及人的动作。英国人爱德华·迈布瑞奇(与其同龄,同与1904去世)几乎于同一时期在美国利用多架相机，成功捕捉了奔马连续动作的多幅照片，不仅证明马在奔跑的过程中会产生四蹄离地的瞬间，而且证明了法国人马雷理论的正确性。这二位开创性的工作使得他们被后人尊为生物力学的先驱。他们采用的联系动作连拍摄影的方法到目前为止还是步态分析的重要组成部分。上个世纪四十年代，二战造成的众多伤残人员对假肢的大量需求促进了步态分析的研究。当时的假肢无论在设计和临床应用都没有成熟的步态生物力学理论可寻。每个残疾人

三维步态分析在骨科康复等临床医学的应用

步态分析概述

步态分析及常用步态测量方法周长青 2016年01月05日

目录 1 步态概述 (3) 1.1 步态的定义 (3) 1.2 步态的两个基本要求 (3) 1.3 步态周期中的关键时刻 (3) 1.4 步态周期的阶段划分 (3) 1.5 步态的基本指标 (4) 1.5.1 时间因子 (5) 1.5.2 距离因子 (6) 1.5.3 步行速度 (7) 1.6 步态的成熟 (7) 1.7 步态的影响因素 (7) 2 步态检查测量方法 (8) 2.1 时间参数测量 (8) 2.2 空间参数测量 (8) 2.3 运动学测量 (9) 2.4 动力学测量 (9) 2.5 肌电测量 (10) 3 正常步态 (10) 3.1 站立与平衡 (10) 3.2 行走步态周期规律 (11) 3.2.1 矢状面 (11) 3.2.2 额状面 (12) 3.2.3 水平面 (13)

3.3 步态评价（穿鞋的影响） (13) 4 病理步态 (14) 4.1 病态站立与病态平衡 (14) 4.2 长短腿步态 (14) 4.3 踝部障碍者步态 (14) 4.4 膝关节障碍者步态 (15) 4.5 髋关节障碍者步态 (16) 4.6 脊柱及肩带障碍者步态 (16) 4.7 全身障碍者步态 (17) 5 步态分析系统推荐 (17) 5.1 独立测试仪器列表 (17) 5.1.1 运动学仪器： (17) 5.1.2 惯性参数测量仪器： (21) 5.1.3 三维力测量仪器： (23) 5.1.4 压力测量仪器： (24) 5.1.5 肌电测量仪器： (25) 5.2 测试系统推荐 (26) 6 附录 (29)

Bertec步态分析测力跑台

内部技术培训资料-----------Bertec步态分析测力跑台（销售部使用）版本:初级版状态:受控编制:技术部审核:赵伟批准:李国涛维拓启创（北京）信息技术有限公司 2017年6月7日

编辑说明本资料主要以基础普及为主，属于行业专业知识培训资料，目的是使销售人员在短时间内了解运动医学领域的专业知识、现状及发展前景。掌握-Bertec 步态分析测力跑台的基本理论体系、适用范围、产品特点。便于迅速进入角色，展开工作。此资料适用于营销人员、市场部、销售部及其他岗位人员，入职培训使用，因时间仓促，不足之处敬请谅解指正，我们会在下次修订过程中给予完善。本资料只供内部使用，因涉及公司技术及商业秘密，故不得将其原件或复印件对外泄露。编者：技术部赵伟

目录第一章三维步态分析的研究与应用 (4) 1.步态分析主要应用领域： (4) 2.临床步态分析的目的 (5) 3.步态定量分析的方法 (5) 3.1运动学分析 (5) 3.2 动力学检测的效率提高 (5) 3.3 时空参数分析的实时性提高 (6) 3.4 动态肌电图的应用发展 (6) 3.5 氧价分析 (7) 4 正常步态模式 (7) 5.异常病理步态（以中枢神经受损为例） (7) 5.1 中枢神经受损 (7) 5.2 临床步态分析在诊疗方向的应用 (8) 第二章平板和跑台在步态分析中的比较 (9) 1.测力平板的局限性 (9) 2.测力跑台 (9) 3.测力跑台的优势 (10) 4.测力跑台的局限性 (10) 第三章同类测力跑台的比较（Bertec Vs AMTI） (11) 1.Bertec FIT简介 (11) 2.Bertec FIT 与AMTI（前后双带）的具体参数比较 (12) a）精度： (12) b）动态响应： (12) c）跑带运动的影响： (12) d）单跑带与分离跑带： (12) e）左右分离跑带与前后分离跑带： (12) f）皮带的控制： (12) g）倾斜： (13) h）可选附件： (13) 第四章Bertec测力跑台安装指南 (15) 1.基本注意事项和建议 (15) 2. 安装位置准备工作 (15) 3．系统布局 (16) 4. 电源要求 (16) 5.基本尺寸 (17) 6.施工简图 (18) 7.小结 (19)

三维动作捕捉分析系统

三维动作捕捉分析系统美国魔神公司是全球最大的以光学动作捕捉系统为基础的高性能电脑生产商，专业为用户提供3D光学动作捕捉系统。 Motion Analysis 为行业用户提供首选的动作捕捉系统。实时功能使用户可以在同一时间观察到目标某个细微动作。强大的功能、简单的安装、方便的操作和精准的测量使得 Motion Analysis 公司数字捕捉镜头成为动作捕捉的标准配置。系统精度高达0.1mm，并且无线，不放光、不发热、无辐射、耐压、耐磨、中/英文操作界面。它可以进行最精确的运动捕捉，六自由度测量，微动测量，三维平台运动测量。Raptor系

列已突破了技术难关，成为了全球唯一可在室内、室外及日光直射条件下使用的系统。成熟的Motion Analysis数字影像捕捉分析系统已经为全球近千用户提供了完善的解决方案，涉及运动分析、动画制作和工业测量与控制等广泛领域。应用领域 ●步态分析 Motion Analysis数字影像捕捉分析系统在步态分析上的应用体现了技术发展的最高水平，病人走动时，系统可以实时地进行数据采集、分析并以三维动画的形式进行展示。同时，Motion Analysis系统还可以与测力台、表面肌电等输出模拟信号的设备进行同步。结合OrthoTrak、SIMM等软件，可以同时对受试者的步态、肌肉长度、表面肌电、受力等数据进行分析。 ●运动分析和运动医学 Motion Analysis能够给用户在许多方面提供准确的分析或者评估。如：提高运动成绩、预防损伤、状态恢复、运动装备/康复治疗装备等。基于Motion Analysis提供的准确数据，教练、队员、队医、康复师能更加有效地制定训练计划、治疗方法和康复原则。 ●理疗康复 Motion Analysis系统可以提供一个没有任何约束也无限制的动作采集环境。无论在脊柱紊乱还是功能评定方面，Motion Analysis系统都可为用户提供迅速简洁的解决方案。 ●假肢与矫形 ●神经系统 ●产品设计与开发 ●医疗机器人技术 ●虚拟现实 ●人工智能、模式识别 ●人机工效学 ●电影艺术电影制作者是使用Motion Analysis系统的先驱，大量特技采用Motion Analysis系统进行采集制作。全球80％的动画、游戏制作工作室都选用Motion Analysis系统。美国影城-好莱坞已经建立了一个基于Motion Analysis系统并且有16镜头的工作室。部分影片：《猩球崛起》、《阿凡达》、《魔戒》、《黑客帝国》、《我，机器人》、《最终幻想》

BTS三维运动分析系统及EMG在临床及运动训练中的应用前景展望

BTS三维运动分析系统及无线表面肌电测试系统（EMG）在国内临床及体育科研中的应用前景展望前言：结合本人三年的临床工作经验及相关领域的了解，三维运动分析系统及EMG在国内临床及体育科研中的具体应用尚属于空白，或者说半空白状态，国内起步晚，目前有在使用的医疗机构或科研单位少之又少，而在发达的欧美国家，起步于80年代，目前仪器及应用技术已相对成熟，近年来随着我国医疗水平及运动训练水平的不断提高，也急需有操作简单，使用方便快捷，客观精确的动态分析仪器及多数据同时处理的软件系统来辅助医生及科研人员进行更客观精确的临床诊断治疗和体育科研活动，以提高医疗技术水平及科学运动训练水平，促进康复，功能评定的发展及提高运动成绩，减少运动损伤等。目前国内越来越多的医疗机构和科研单位正逐步开始使用三维运动分析系统及EMG系统，所以国内市场潜力及前景一片大好。但前提是一定要把该产品的核心特点及实用的具体功能充分挖掘出来，并结合临床和体育科研的实际需求，找到一个好的结合点，让使用者简单方便的把产品的实际功能服务于具体的临床及科研活动，例如定量评定人体颅脑损伤、中枢和周围神经系统损伤及骨关节病损的患者，制定康复治疗、训练计划、评定康复疗效、定做支具和矫形器，运动损伤监测，运动能力提高等提供客观依据。最终实现医院患者公司三方共赢。

主要内容：一、产品组成、原理、特点、亮点、适用领域二、三维步态分析系统及EMG简介三、临床及体育科研应用四、应用举例五、模块建设六、未来展望一、产品组成、原理、特点、亮点、适用领域（一）产品组成及原理主要硬件部分：三维步态分析仪、测力平板、无线表面肌电仪（EMG）、工作站等主要软件部分：采集及分析软件等 1、高清红外摄像头：适用于任何形式的动作并进行精确分析。 2、步行平台：整合测力平台，方便测量。 3、测力平台：两个多轴测力平台可以测量地面反作用力，中心压力（COP）坐标及扭矩。并结合步态分析，计算关节间受力时间及大小。 4、视频录象：两个视频采集器，可从不同角度实现实时步态显示。 5、显示屏：60寸大离子显示器，可监视所有收集到的各种信号。 6、无线EMG信号采集器：8个小巧，有无线WIFI技术的EMG信号采集器，结合三维步态分析系统使用，实现肌电信号和步态数据同

OrthoTrak步态分析软件

OrthoTrak步态分析软件 OrthoTrak步态分析软件是一套集测量、评估和数据库管理为一身的自动化三维临床步态分析软件。OrthoTrak 步态分析软件将运动学、动力数据与表面肌电、测力台数据整合在一起。临床医生通过步态报告能很容易的记录病人的物理测量数据；而且还能迅速地将技术性数据编译成简单的易读的图表和表格。OrthoTrak将上肢测量数据（头，躯干，臂和肩的运动学数据）与下肢的运动学和动力学数据结合分析，在这个方面OrthoTrak步态分析软件是独一无二的。一旦OrthoTrak从Motion Analysis动作捕捉系统接收到3D坐标后，诸如marker掉落，背景干扰，手动数据化等问题都迎刃而解。OrthoTrak为用户提供了稳定的坐标数据，精确的临床测量数据和经准的动力学运动学整合数据。OrthoTrak 是一款完整的、功能强大的、实用的且便于使用的步态分析软件系统。对于需要评估临床步态类型的医生，OrthoTrak的步态分析软件的主菜单能帮助他们迅速的对数据类型作出判断。OrthoTrak的操作窗口基于主菜单的选择，它提供了一系列简单且实用的工具：用户可以从数据库中读取文件，可以选择一个或多个试验环境，也可以决定输出报告的运动学动力学数据的类型和数量。所有分析功能的图表和文本演示报告都可以自定义，以满足用户的需要。 OrthoTrak 步态分析软件由特拉华州立大学的Chet Tylkowski, Sam Augsburger, Jim Richards博士；特拉华为威明顿儿童医院的Alfred I. duPont共同开发完成。特性 1、关节曲伸、内收外展、旋内旋外数据完整报告 2、基于身体中心/实验室坐标系统的关节运动/力图表演示 3、上下肢运动学的完整报告，包括：倾斜,旋转侧倾,内收外展,倾斜度等。 4、各种数据报告输出，比如速度，节奏，支撑时间等 5、包含棍图的运动学数据可以与测力台动力学数据和表面肌电信号图表一通输出/预览。 6、总体均值可以应用到个体的多次试验或者规范人群的群体中。 7、左右脚步态数据，细化至：脚跟，脚尖和足中 8、可以与8块测力台和64通道的模拟信号协同工作

步态分析仪器(DOC)

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 步态分析仪器（DOC） F-Scan足底压力步态分析仪临床应用现状 [国际骨科学杂志International Journal of Orthopaedics]陈雁西 , 俞光荣正常人足底压力分析的研究进展[中国矫形外科杂志Orthopedic Journal of China] 王明鑫 , 俞光荣足底压力测量技术的发展现状与应用研究 Application and development of foot pressure measurement technology [浙江体育科学 Zhejiang Sport Science] 李建设 , 王立平足底压力式步态分析技术在痉挛型脑性瘫痪儿童步态研究中的应用Gait analysis through plantar pressure measurement in children with spastic cerebral palsy [中华物理医学与康复杂志 Chinese Journal of Physical Medicine and Rehabilitation] 李海 , 丁建新 , 周安艳 , 黄东锋 , 江沁 , 尹运冬青少年女性穿不同鞋行走时足底压力分布研究 Dynamic Analysis on Force Distribution of Foot during Walking for Young Female Wearing Different Kind of Shoes [体育科学 China Sport Science] 吴剑 , 李建设青年女性着高跟鞋平地行走时步态的生物力学研究A Research on kinematics on Young Girls’ walking with High-heel Shoes [体育科研 Sports Science Research] 吴剑 , 李建设糖尿病患者足底压力检测及影响因素探讨 The detections of foot plantar pressure in Chinese normal population and diabetic patients and their influencing factors [中国糖尿病 1 / 6

步态分析仪

步态分析仪一总体要求 ★1满足临床科室要求，凡涉及设备安装及施工由中标方负责，按照科室要求提供交钥匙工程具备2投标时要求提供原厂家的检验报告、技术参数表及产品彩页具备★3投标产品应为国内外知名品牌，先进机型及配置具备4提供近三年的销售业绩提供5仪器配备所有软件使用最新版本且终身免费升级，端口免费开放，能与我院各信息系统无缝对接具备6数量1台二技术要求 1自动计算和记录：步长、步宽、步态对称性、重心轨迹、步态节律、地面作用力、神经控制能力及障碍躲避能力等具备 2提供髋膝踝关节和骨盆活动角度曲线，单支撑相/双支撑相数据，摆动相数据，内外翻数据，步宽，足偏角，步长，步频，步数，步速，步行周期，运动时间数据，各主要三维步态参数标准差数据具备 3虚拟现实步态适应性训练及评测：系统前置超大屏幕中可以模拟虚拟行走环境，如街道、丛林、桥梁等环境，同时添加一些认知任务，使患者通过调节步态来完成目标具备 4步态训练：系统跑台通过视觉、听觉提示为行走障碍患者进行步态训练和评估，并具有安全可控的条件下进行行走中的躲避障碍训练的功能具备 5跑台内置测力台装置，能够覆盖整个跑台，实时监测患者步态情况具备 6提供多种具有运动反馈的步态训练和关节活动度训练，可以根据患者情况设置不同难度级别。训练结束能够生成运动疗法报告具备 7步态参数自动记录，并直接生成评估报告具备8提供中文操作界面，系统操作简单快捷具备 9安全保护：采用悬吊式保护和安全扶手相结合的方式，能在保证患者安全的前提下最大程度保留身体活动的空间具备 10能自动识别患者的步态模式，可生成步态引导训练模式投影，并可根据病人步态参数进行调节具备11跑台具备11.1速度范围：0.1-22km/h具备11.2倾斜角度：0-25°可调具备11.3最大载荷：≥150kg具备11.4接口：视频同步输出具备11.5测量范围：1-120N/cm2具备11.6采样速率：≥100Hz具备11.7传感器面积：≥108x47cm具备11.8传感器数量：≥5000具备11.9程序：6个运动程序；28个测试程序，8个自定义程序具备12提供详细配置清单及分项报价(含名称、规格、型号、数量、单价)具备13提供设备附件及各类配件详细报价（含名称、规格、型号、数量、单价)具备三技术及售后服务 ★1整机质保期≥3年（提供厂家保修承诺），在质保期内每年由维修工程师提供至少2次的上门维护保养工作具备 2中标方应对设备操作及维修人员进行操作及维修培训，直至技术人员熟练掌握使用及维修技能为止，提供详细培训记录,提供设备设计使用寿命具备

(IDEEA3)便携式步态分析仪

IDEEA?步态分析/能量消耗和身体活动智能测量仪(Intelligent Device for Energy Expenditure and Physical Activity) 产品说明 MiniSun LLC

IDEEA?特点 1．国际最领先的技术：是在人类历史上能够第一次精确测量人体在24小时中的活动类型，持续时间，活动强度以及生活质量，身体素质等功能。 2．权威性：经过多国大学及研究机构（美国范德堡大学，哥伦比亚大学，中国康复研究所等）长达12 年的努力，IDEEA?已成为临床应用诊断仪器，获得美国卫生部，哈佛大学，加州大学等世界上众多权威评价，发表的国际论文数十篇。 3．可在自由环境中测试：整套仪器体积很小、重量仅为150克,仪器可以在测试者自由活动状态下连续测试,记录。 4．仪器的测试时间灵活：可以长至几天，短至几分钟。可以白天、晚上、随时随地进行测试。 5．使用简单、方便：机器佩戴方便，智能化分析软件包将全自动分析数据并产生多种测试报告。（图一 IDEEA机器） 6. 准确性高：自动识别超过45种的活动和姿态，包括所有日常活动及运动，如:坐,站,走,跑,跳,上/下楼等,准确率98%以上（经国际权威杂志认证和数千人的临床测试） 7.可回放测试者的日常动作：可重复测试者的活动，从几分钟到24小时皆可，告诉人们过去的时间测试者在做什么。 8.可与常规测试项目结合：24小时同时记录心电、心率、肌电、关节角度、足底压力、肢体旋转角速度等,为多方位、不间断观察、记录、诊断病例提供可能。

IDEEA?功能用途 1．专业的步态、功能参数分析(超过45种的人体活动识别以及步态的八个时相)。包括在自然状况下,连续２４小时进行步态分析、活动、运动体质、能量代谢、及心功能的联合测定, 该功能为国际首创。 2．体能评估（包括活动类型，体力消耗，身体素质，机械功，卡路里消耗） 3．自然生活,运动中的心率/心电，肌电，关节角度等,并能显示异常指标时测试者的行动,姿势(例:跑步或睡眠时心电异常) 4．慢性病及亚健康群体的健康状态定量评估, 生活质量、自理能力及功能障碍的评估和监测(例:能否上/下楼,过马路; 有无摔倒危险) 5．中风病人，外伤病人的康复及手术效果的评估 6. 对神经肌肉病类的诊断,疗效评估,治疗指导(例:巴金森氏症及多样硬化病的药量控制及选药) 7．对骨科疾病进行诊断,疗效评估,包括髋关节，膝关节，踝关节等手术效果 8．劳动强度的评估鉴定，用于工伤与劳保，合理工序安排（工伤的预防和监测） 9．摔倒危险性及身体平衡测试及风险评估, 包括自然生活状态下行走能力、摔交风险评估(老人，病人等） 11．重大伤害后躯体功能评价 12．对脑瘫患者的步态分析及行走训练的评估和指导。 13．小儿多动症的分析诊断。 14．在正常工作和生活状态下进行记录，能客观地、定量地评估健康状况,受伤和功能损伤程度。 15．行走能力（活动能力）与同龄人平均水平相比较所处的位置;训练/锻炼后实际体能的进步; 速度、行走距离的增强; 异常步态的发现，从而对相应疾病的预测。

临床三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用

三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用孟殿怀、励建安南京医科大学第一附属医院康复医学科步行是人类的基本功能，任何神经、肌肉及管关节疾患均可能导致步行功能障碍。步态分析对人体行走方式进行客观记录并对步行功能进行系统评价。步态分析分为定性（目测）分析和定量分析两大类。前者是由医务人员通过目测观察患者的行走过程，并作出大体的分析，此法比较粗略，仅限于定性分析。定量步态分析研究始于19世纪末，早期主要是借助一些简单的设备（如卷尺、秒表等）辅助分析，常见的如足印法、电子角度计测定法等。20世纪70年代以后定量步态分析发展较快，80年代以后转向采用高速摄像设备的三维步态分析。目前常用的临床步态分析系统进行定量步态分析的频率已经达到每秒60帧以上，测量长度的误差小于1毫米。随着我国经济的快速发展、人民生活水平的提高，临床三维步态分析系统已经越来越受到国内医学界人士的青睐。可以预见，在未来的几年中，国内将有多家医疗单位添置临床三维步态分析系统。 1、步态分析的主要内容定量步态分析所用参数大致可归纳为如下几类： ●时间-距离参数，包括步长、步幅、步宽、步向角、步速、步频、步行周期、支撑相时间、摆动相时间等。 ●运动学参数，是指步行中髋、膝、踝等关节的运动规律（角度、位移、速度、加速度等），骨盆倾斜和旋转、身体重心位置的变化规律等。 ●动力学参数，指引起运动的力学参数，包括地板反力、功与功率等。 ●肌电活动参数，指步行过程中下肢主要肌肉的电生理活动指标。 ●能量代谢参数，指人体运动过程中的能量代谢情况。 2、组成及原理完整的临床三维步态分析系统应该包括：（1）步态分析仪；（2）测力平板；（3）动态体表肌电仪；（4）气体代谢分析仪。 2.1 步态分析仪步态分析仪的功能主要是摄取人体在步行过程中各个关节点的运动轨迹，通

步态分析实验报告..

步态分析方案设计报告说明：我看了五篇关于步态分析的文献，并对其具体实验方法进行归纳。五篇文献的原文在文件夹中。最后为我的方案设计。一、A practical gait analysis system using gyroscopes陀螺仪分析步态本研究是为了调查使用单轴陀螺仪来研制简单便携步态分析系统的可行性。陀螺仪绑在小腿和大腿的皮肤表面，记录小腿和大腿角速度。这两部分的倾斜度和膝关节角度都来自角速度。使用从运动分析系统得到的信号来评估角速度和陀螺仪传来的信号，发现这些信号有不错的相关性。当转身时，腿部倾斜度和角度信号会发生漂移，有两种方法来解决这个问题：（1）自动复位系统，重新初始化每个步态周期的角度；（2）高通滤波。两种方法都能很好的纠正漂移。小腿部的单陀螺仪可以提供以下信息：腿部倾斜度、摆动频率、步数以及步幅和步速的估计。具体方法：受试者在步态实验室沿直线行走进行陀螺仪数据收集，陀螺仪用绳子固定在大腿和小腿部，感测轴沿中间-横向方向，以测量矢状平面中的角度。两个人加入测试，一个是不完整的脊髓损伤，一个没有损伤。一运动分析系统使用各部分解剖学位置的回射标记物来评估腿部的偏移、腿部的角速度和膝角度。实验开始前5s，受试者直立站立以初始化倾斜角度和陀螺仪的偏置，随后，对象以一个自己喜欢的速度沿预定路径行走。进行了三组实验来分析陀螺仪的性能，并计算步幅、步态周期时间和每次行走期间的速度。第一个实验，数据来自两小腿上陀螺仪的信号，并与未损伤者进行比较。后两个实验是陀螺仪的数据与运动分析系统进行比较。第一个实验是比较小腿不同位置的陀螺仪信号，对于同一小腿上的两个点，先站立后倾斜，两个点的角速度、角度应该是相同的，陀螺仪一个放在胫骨关节处，一个放在胫骨靠近踝关节10cm处。第二个实验一个放置在大腿髌骨上方10cm处，一个在胫骨靠近踝关节10cm处，记录的是陀螺仪的角速度。第三个实验，陀螺仪放置于第二个相同，受试者直行4.5m然后转身180°。二、Acoustic Gaits: Gait Analysis With Footstep Sounds 声步态我们描述的是声步态——从人正常行走时的脚步声推导人的自然步态特征。我们引入了步态轮廓，这是从通过麦克风收集的脚步声时间信号得到的，可以说明某些时空步态参数，这些参数是通过对声步态轮廓的三个时间信号分析方法提取，三个时间信号分别是平方能量估计、希尔伯特变量和Teager–Kaiser能量。通过对这些参数估计的统计学分析，我们发现从步态轮廓获得的时空参数和步态特征可以连续可靠地评估目前用于标准化步态评估的临床和生物测定步态参数信息。我们的结论是Teager–Kaiser能量可以在不同时间、地点提供最稳定的步态参数估计。相对于目前实验室步态分析中使用的昂贵侵入式系统，如测力台、压力垫、可穿戴传感器，声步态使用便宜的麦克风和计算设备制成了准确非侵入式的步态分析系统，而且实验室的一些系统会改变正在测量的步态参数。

步态建模与分析

步态建模与分析 1 步态分析的基本理论与方法 1.1步态研究的意义行走是我们每个人日常生活的重要组成部分，所以对步态的各方面进行研究显得至关重要。国外很早就在步态方面进行了大量的研究，起源于17世纪欧洲，延续至今已有近四百年的历程。国内则从1982年开始戴尅戎等人逐渐接触和研究，在近几年日趋成熟，从内容、方法、结论等多方面都有较大进展。除医学研究外，许多工程领域都与步态研究密切相关： 1．临床诊断。临床医学上对于病症，特别是运动功能障碍病症的正确诊断及治疗手段都是基于对人体正常与非正常运动充分了解的基础上的，因此关于人体运动参数的检测与分析方法的研究是该领域的必须环节。 2．康复工程。肢体残疾是所有残疾中发生率最高的一种，肢体残疾直接导致的是患者的运动功能障碍。肢体残疾者使用的假肢和矫形器是康复工程领域中两项很具代表性的主要技术，也是将人体运动机理分析的成果进行应用研究的典型范例。 3．人机工程学。人机工程学研究的是人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用。作为人机系统中的两大组成部分之一，人体的各种功能（包括运动功能）和限度是人机工程学的重要研究对象，也是人机工程学研究的基础之一。 4．体育科学。体育科学包括运动医学、运动生理学等与体育运动相关的学科，它们均是以体育运动作为研究对象，通过对人体运动的研究来提高体育运动的水平，减少和避免运动中的意外伤害，治疗运动损伤等。在对很多体育运动（如体操、跳水等）的研究中，运动的协调和身体的平衡是重要的关注方向。 5．仿生机构与仿生制造。自然界的生物经过了漫长的进化，构造了相当完美的生命系统，模仿生命系统来改进现有设计、制造方法和制造系统具有重要的实际意义，生物学与机械工程结合产生了生物机械工程学(biomechanical engineering)；医学与工程科学结合形成了生物医学工程学(biomedical engineering)[1]。 1.2 人体步态周期

步态分析方法

步态分析是生物力学领域里的一个特殊分支学科，是一个新兴的跨学科的研究领域，是一门综合多种学科的当代生物医学的一项高新技术。步态分析实际上就是利用生物力学，运动学，人体生理学，人体解剖学，生物工程学，计算机学，电子学，精密机械工程学，自动化控制学及数字图像处理技术等多种跨学科知识，对人体行走的功能状态进行对比分析的一种生物力学的方法。一、步态分析方法步态分析的方法包括录像分析、三维步态分析、力台分析。录像分析中又包括定性分析和半定量分析，而三维步态分析和和力台分析为定量分析，需要使用高科技专用设备。下面我们先介绍步态的定性分析。二、定性分析（一）概述定性分析通常采用目测观察获得第一手资料，通过与正常步态进行比较，并结合以往的临床经验来认识异常步态的特征，对步态进行定性分析是目前临床中最常用的手段。了解病史和体检有助于诊断和鉴别诊断。 1. 了解病史通过了解病情，可以获知有关疼痛、肌无力、关节不稳等方面的主诉，了解既往有关神经系统疾患或骨关节疾患病史等 2. 体检体检包括与行走动作有关的身体各部位（特别是下肢）的肌力、关节活动度、肌张力、本体感觉以及周围神经检查。体检有助于对步态障碍的发生原因进行鉴别诊断 3. 观察步态（1 ）观察内容：步态的总体情况识别步行周期的时相与分期特点观察身体各部位的情况（2 ）观察方法确定观察角度观察具体步态的形成步态目测观察表的内容（二）定性分析的优缺点优点：不需要昂贵的设计，评价快速方便。缺点：结果具有一定的主观性，与观察者的观察技术水平和临床经验有着直接关系。检查者难以准确的在短时间内完成多部位、多环节的分析，由于属定性分析，不能够进行量化，所以不利于进行学术交流。（三）注意事项观察场地内光线要充足，检查时被检查者应尽量少穿衣服，以便于观察患者的真实表现。依次观察某一个关节在站立相和迈步相各个环节中的表现，并按照踝、膝、髋、骨盆和躯干等顺序逐一进行观察，为了减少病人的观察时间，我们应采用录像分析法，这样可以反复播放病人的行走情况，便于细致观察。三、量表评定 Holden 功能行走分级、Wisconsin 步态量表、Tinetti 步态量表、限时站起和行走测验四、定量分析（一）时空参数的测量与分析