用于表征步态的方法技术

提供了一种用于表征步态的方法，其包括以下步骤：接收测量预先被测量的目标受试者的运动的信号；将测量信号中的至少一部分与多个参考信号进行比较(204)，该多个参考信号包括在与目标受试者不同的参考受试者上预先测量的至少一个运动信号，测量信号与参考信号的每个比较产生相似性系数，其表示被比较信号之间的相似性的概率；以及在所产生的相似性系数当中选择(208)至少一个感兴趣的局部最大值，其中所述多个参考信号包括在患有步态障碍的参考受试者上预先测量的至少一个运动信号，以及在健康参考对象上预先测量的至少一个运动信号。

Method for characterizing gait

A method for characterizing gait is provided, which includes the following steps: receiving signals to measure the motion of a pre-measured target subject; comparing at least one part of the measured signal with a plurality of reference signals (204), which are included in the pre-measurement on a reference subject different from the target subject. At least one motion signal, each comparison between the measured signal and the reference signal produces a similarity coefficient, which indicates the probability of similarity between the compared signals; and among the generated similarity coefficients, select (208) at least one local maximum of interest, in which multiple reference signals are included in a gait disorder. At least one motion signal is pre-measured on the obstructed reference subject and at least one motion signal is pre-measured on the healthy reference subject.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表征步态的方法
本专利技术涉及用于表征人的步态的方法和系统。
技术介绍
旨在表征人的步态(gait)的那些方法具有两种类型：用于步伐的简单计数的方法，和用于步伐的检测的方法，其更为复杂因为其目的是确定步伐的精确特征时刻，诸如当脚后跟碰触地面的时刻。用于检测步伐的已知方法中的大多数是基于施加到在目标受试者上测量到的运动信号的一系列特别处理步骤。例如由J.Pan和W.JTompkins在文章“Areal–timeQRSdetectionalgorithm”中描述的Pan–Tomkins预处理是已知的。此预处理包括对在目标受试者上测量到的运动信号施加的带通滤波、求导、平方、积分以及峰值搜索。这些方法的主要缺点是，其要求多个参数(滤波器的尺寸、阈值的值、峰值选择的标准等…)的校准，这些通常难以估计或得知并且通常通过凭经验来选择。而且，这些方法基于对步伐必须具有的形式的极强先验性，无疑限制了这些方法在其步伐是非常规形式的目标受试者(例如，患有步态障碍的人)上的功效。
技术实现思路
本专利技术的目的是表征受试者的步态而并不像这样的要求初步校准步骤。此目的可以包括检测步伐(step)或确定受试者的步态的信息特征的事实。本专利技术的另一目的是能够实施用于表征步态的方法，其可以在受步态障碍困扰的受试者和健康受试者上均起作用。因此，根据本专利技术的第一方面提出了用于表征步态的方法，该方法包括以下步骤：●接收用于对先前被测量的目标受试者的运动进行测量的信号，●将测量信号的至少一部分与多个参考信号进行比较，该多个参考信号包括在与目标受试者不同的参考受试者上先前所测量的至少一个运动信号，测量信号与参考信号的每个比较产生相似性系数，其表示被比较的信号之间的相似性概率，●在所产生的相似性系数当中选择至少一个感兴趣的局部最大值。多个参考信号包括：●在受步态障碍困扰的受试者上先前所测量的至少一个运动信号，和●在健康受试者上先前所测量的至少一个运动信号。可以借由单独地采用下面特征或者以其组合的方式(当这在技术上可行时)来完成上文中所提出的用于表征步态的方法。该方法可以包括：根据已经从其产生了选中的感兴趣的局部最大值的参考信号而在测量信号中的对目标受试者的步伐的至少一个标记时刻特征的识别步骤。该方法可以包括对对应于给定参考信号的选中的感兴趣的局部最大值的数目的计数步骤，每个参考信号与对应参考受试者的信息特征相关联。该方法可以包括对被链接至参考信号的每个类别的感兴趣的局部最大值的数目进行计数的步骤，其中已经从参考受试者的信息特征生成了参考信号的每个类别。可以将至少一个参考信号与相对于彼此时间上移位的测量信号的若干部分进行比较，以便根据测量信号的部分的时间位置来产生相似性系数的有序序列；然后根据系数的值与序列中在其前面的系数的值之间的比较结果以及该系数的值与同一序列中在其后面的系数的值之间的比较结果，来选择序列的相似性系数作为局部最大值。每个参考信号包括参考受试者的步伐的至少一个预定标记时刻和特征，可以将至少一个参考信号与相对于彼此时间上移位的测量信号中的若干部分进行比较，并且可以从从其产生了选中的感兴趣的局部最大值的参考信号的预定标记时刻中识别目标受试者的步伐的标记时刻特征。当局部最大值具有低于预定阈值的值时，该局部最大值可以不被选中。可以通过相似性系数的值的降序来选择局部最大值。当已经从其产生了局部最大值的所测量信号的部分与已经从其产生了选中的局部最大值的所测量信号的另一部分在时间上重叠时，局部最大值可以不被选中。此类重叠加快了对于局部最大值的搜索并且因此减少了用于表征步态的方法的实施时间。该方法可以包括对两个被比较信号的维度特征(dimensionalcharacteristic)之间比率的计算。在这种情况下，对于从关于其计算出的维度比率超过预定阈值的被比较信号所产生的局部最大值不实施识别步骤。维度特征可以是被比较信号的幅度或方差。比较步骤可以包括产生皮尔森线性系数的相关性，该相似性系数取决于皮尔森线性系数的绝对值。多个参考信号可以包括不同持续时间的参考信号。测量信号可以是表示目标受试者脚的运动的信号。测量信号可以是或者取决于至少下面的信号：●在正交于地面的方向上目标受试者的加速度信号，和/或●在正交于目标受试者脚的上表面的方向上目标受试者的加速度信号，和/或●围绕目标的脚的转动轴的角速度信号。该方法可以包括通过附接至目标受试者的至少一个运动传感器进行的测量信号的采集。在包括由参考受试者以至少5米的直线行走的行走序列期间，可以获取至少一个参考信号。根据第二方面，还提出了用于表征步态的系统，该系统包括：●接收接口，其被配置用于接收目标受试者的加速度测量信号，和●至少一个处理器，其被配置用于：○将测量信号与多个参考信号进行比较，所述多个参考信号包括在与目标受试者不同的参考受试者上先前所测量的至少一个加速度信号，测量信号与参考信号的每个比较产生相似性系数，其该相似性系数表示被比较信号之间的相似性概率，○在所产生的相似性系数当中选择至少一个局部最大值，其中，多个参考信号包括：●在受步态障碍困扰的参考受试者上先前所测量的至少一个运动信号，和●在健康的参考受试者上先前所测量的至少一个运动信号。根据此第二方面，该系统还可以包括适于向接收接口提供测量信号的至少一个运动传感器。此系统还可以包括其中存储了多个参考信号的存储器。根据本专利技术的第三方面，还提出了诊断和/或预测目标受试者的步态障碍的方法，该方法包括根据本专利技术的第一方面实施用于表征步态的方法，其中先前已经测量了用于对目标受试者的运动进行测量的信号。附图说明图1示意性地图示出用于表征步态的系统和以侧面看到的受试者的脚。图2是根据本专利技术的实施例的针对用于表征步态的方法的初步阶段的步骤的流程图。图3a和图3b图示出通过实施图3的初步阶段所获取的两个测量信号。图4是根据本专利技术的实施例的用于表征步态的方法的步骤的流程图。图5示出在图4的检测方法的实施期间被比较的参考信号和目标信号。在附图中，由相同的附图标记指代相同的元件。具体实施方式参照图1，用于表征步态的系统包括测量设备1、信号处理设备2和服务器3.测量设备1包括至少一个运动传感器10和绑带(belt)12。绑带12适于环绕受试者的脚而被附接，例如如图1中所示的在脚后跟与脚趾之间。运动传感器10被固定至绑带12以便不影响其上附接有绑带12的脚的行走。例如，测量设备1提供了三个运动传感器10，以用于测量沿着三个轴X、Y和Z的脚的运动以及定义附接至设备1的测量标记。例如，围绕上述轴中的一个轴使用至少一个角速度传感器和/或沿着上述轴中的一个轴使用至少一个加速度传感器。测量设备还可以包括至少一个磁力计。例如，提供三个磁力计，每个磁力计被配置为获取沿着各个轴X、Y、Z中的一个轴的磁场分量。测量设备1还可以包括内部信号处理装置14和通信接口16。信号处理装置14被配置为从由不同运动传感器中的每个递送的基本信号中的至少一个开发出至少一个输出运动信号。通信接口16被配置为与信号处理设备2通信。通信接口尤其能够将由测量设备1的内部处理装置产生的每个输出信号发送至信号处理设备2。通信接口16优选为无线的以便当测量设备1被附接至受试者的脚上时不影响受试者的行走。在实施例中，测量设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征步态的方法，包括以下步骤：●接收从目标受试者先前所获取的该目标受试者的运动信号，●将所述运动信号中的至少一部分与多个参考信号进行比较(204)，所述多个参考信号包括从与所述目标受试者不同的参考受试者先前所获取的至少一个运动信号，其中，所述运动信号与参考信号的每个比较产生相似性系数，该相似性系数表示被比较的信号之间的相似性概率，●在所产生的相似性系数当中选择(208)至少一个感兴趣的局部最大值，其中，所述多个参考信号包括：●从受步态障碍困扰的参考受试者上先前所获取的至少一个运动信号，和●从健康受试者上先前所获取的至少一个运动信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.20 EP 16020149.7;2015.08.06 FR 15575821.一种用于表征步态的方法，包括以下步骤：●接收从目标受试者先前所获取的该目标受试者的运动信号，●将所述运动信号中的至少一部分与多个参考信号进行比较(204)，所述多个参考信号包括从与所述目标受试者不同的参考受试者先前所获取的至少一个运动信号，其中，所述运动信号与参考信号的每个比较产生相似性系数，该相似性系数表示被比较的信号之间的相似性概率，●在所产生的相似性系数当中选择(208)至少一个感兴趣的局部最大值，其中，所述多个参考信号包括：●从受步态障碍困扰的参考受试者上先前所获取的至少一个运动信号，和●从健康受试者上先前所获取的至少一个运动信号。2.根据前述权利要求所述的方法，还包括：根据已经从其产生了选中的感兴趣的局部最大值的参考信号而在从所述目标受试者获取的所述运动信号中的对所述目标受试者的步伐的至少一个标记时刻特征的识别步骤(210)。3.根据前述权利要求所述的方法，其中●每个参考信号包括参考受试者的步伐的至少一个预定的标记时刻(ta)和特征，●将至少一个参考信号与从所述目标受试者获取的运动信号中的相对于彼此时间上移位的若干部分进行比较，●从已经从其产生了选中的感兴趣的局部最大值的参考信号的预定的标记时刻来识别(210)所述目标受试者的步伐的标记时刻特征。4.根据权利要求2至3中的任意一项所述的方法，包括计算所述两个被比较的信号的维度特征之间的比率，并且其中，对于从关于其计算出的维度比率超过预定阈值的被比较信号所产生的局部最大值不执行识别步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·达达什，托马斯·莫罗，查尔斯·张，凯瑟琳·德·威尔，阿兰·叶尼克，雷米·巴鲁瓦米勒，尼古拉斯·瓦亚蒂斯，劳伦·乌德雷，皮埃尔·保罗·维达尔，戴米恩·里卡尔，
申请(专利权)人：巴黎笛卡尔大学，国家科学研究中心，卡尚高等师范学校，法国国防部中央领导层武装部队卫生署，巴黎第十三大学巴黎北方大学维达勒兹，
类型：发明
国别省市：法国,FR