【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及康复治疗设备，尤其涉及一种步态分析系统及方法。
技术介绍
1、一般而言，神经病变与骨骼肌肉系统的疾病都会造成行走的问题,从临床的角度来看,疾病的状态改变了肌肉、骨骼及神经,乃至于关节的协调平衡及互动,因而影响了步态(gait),而步态分析(gait analysis)可以抽丝剥茧帮我们分解出来,因此,在骨科学,复健学及神经学的领域里,应用步态分析来解决临床问题的研究正如雨后春笋地发展了起来。
2、步态分析主要目的为提供医师详细的评估信息,以厘清受试者本身神经肌肉骨骼系统的症结,经由这些评估结果,医师可拟定最佳的治疗计划,以规划手术、复健或穿戴辅具的方式对患者进行治疗。另外,治疗后的步态分析也可协助确认治疗效果以及供医师提出进一步的改善方案。以骨科治疗为例,步态分析可以作为骨科疾病治疗前后的侦测及评估；以复健治疗为例,步态分析可以作为治疗诊断、评估及恢复状态衡量的参考。在义肢装设上,步态分析也可作为协助设计,测试及义肢或辅具适应优劣的协助,而在神经学上,步态分析也可以用来测量特殊肢体活动来分析帕金森症的特性及治疗效果的追踪。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面公开了一种步态分析系统，所述系统包括：
2、收纳主体，所述收纳主体中数个充电仓；
3、采集单元，所述采集单元可拆卸的放置于所述充电仓中，所述采集单元内设有加速度传感器和角速度传感器；
4、接收单元，所述接收单元与所述采集单元无线通信连接；>
5、分析单元，所述分析单元一体式设置于所述收纳主体中。
6、本专利技术第二方面公开了一种步态分析方法，包括如上所述的步态分析系统，所述方法包括：
7、根据用户信息建立下肢模型，将所述采集单元设置于用户下肢的不同部位，以使所述下肢模型与用户下肢相互映射；
8、获取各采集单元的加速度及角速度，计算获得各所述采集单元的四元数；
9、将所述四元数赋予所述下肢模型，对所述四元数进行欧拉变换，获取所述下肢模型的姿态角信息，以收集带有时序信息的行走步态数据；
10、从所述行走步态数据中提取出数个关键时刻点，基于所述关键时刻点分析获取用户的多种步态参数。
11、进一步地，所述行走步态数据包括足底对地面的角度，所述关键点时刻包括足跟着地时刻、足放平时刻、足跟离地时刻、对侧足跟着地时刻以及足趾离地时刻。
12、进一步地，所述步态参数包括步态周期、步速、步伐耗时、步长、步速以及行走距离；
13、步态周期＝后一个足跟着地时刻-前一个足跟着地时刻；
14、步数＝步态周期的个数；
15、每步耗时＝足跟着地时刻-对侧足跟着地时刻；
16、步长＝两个足跟着地时刻之间的踝关节坐标x轴距离；
17、步速＝步长/每步耗时；
18、行走距离＝左脚步长*左脚步数+右脚步长*右脚步数。
19、进一步地，所述步态周期包括摆动期、站立期、双足站立期、单足站立期以及缓冲期；
20、所述摆动期＝(后一个足跟着地时刻-足趾离地时刻)/步态周期*100％
21、所述站立期＝100％-摆动期
22、所述双足站立期＝(足放平时刻-足跟着地时刻)/步态周期*100％
23、所述单足站立期＝(对侧足跟着地时刻-足放平时刻)/步态周期*100％
24、所述缓冲期＝(足放平时刻-足跟着地时刻)/步态周期*100％
25、优选地，所述姿态角信息包括不同关节的旋转方向以及旋转角度。
26、优选地，根据用户数据建立下肢模型，还包括以下步骤：
27、获取用户性别、年龄以及身高数据，从预设的标准库中调用对应的腿部长度数据并赋予所述下肢模型。
28、优选地，所述下肢模型包括盆骨关节、髋关节、膝关节以及踝关节。
29、优选地，所述将所述采集单元设置于用户下肢的不同部位后，还包括以下步骤：
30、在用户自然站立的状态下，对所述采集单元进行坐标标定，以使所述采集单元与所述下肢模型相互绑定。
31、与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下有益效果：
32、本专利技术实施例中，首先通过将步态分析系统中对应的采集单元固定在用户下肢处，并根据用户提供的信息建立与用户相符合的下肢模型，以提高步态分析的准确性，以使下肢模型与用户下肢相互映射，为后续分析提供精准的数据支撑；然后在用户行走过程中获取各采集单元的加速度及角速度，计算获得各采集单元的四元数；将四元数赋予下肢模型，使不同的采集单元的数据与下肢模型对应的关节相对应，对四元数进行欧拉变换，获取下肢模型的姿态角信息，以收集带有时序信息的行走步态数据；行走步态数据能够体现出下肢模型在不同时刻下的状态，从而更加充分的对步态进行分析，从行走步态数据中提取出数个关键时刻点，基于关键时刻点分析获取用户的多种步态参数。基于不同时刻点获取的步态参数能够充分的还原出用户的步态特征，为康复治疗、矫正治疗提供基础。
33、此外，本专利技术中采用带有加速度和角速度的采集单元进行数据采集，有效降低了设备成本，避免视觉采集导致数据不精确的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种步态分析系统，其特征在于，所述系统包括：
2.一种步态分析方法，其特征在于，包括如权利要求1所述的步态分析系统，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，所述下肢模型的关节包括髋关节，左、右膝关节以及左、右踝关节，所述采集单元安装于用户下肢的腰部，左、右大腿前部，左、右小腿前部以及左、右脚面。
4.根据权利要求3所述的步态分析方法，其特征在于，在计算关节坐标时，包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，所述步态参数包括步态周期、步速、步伐耗时、步长以及步速；
6.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，所述步态周期包括摆动期、站立期、双足站立期、单足站立期以及缓冲期；
7.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，根据用户数据建立下肢模型，还包括以下步骤：
8.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，所述将所述采集单元设置于用户下肢的不同部位后，还包括以下步骤：
9.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，在
...【技术特征摘要】
1.一种步态分析系统，其特征在于，所述系统包括：
2.一种步态分析方法，其特征在于，包括如权利要求1所述的步态分析系统，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，所述下肢模型的关节包括髋关节，左、右膝关节以及左、右踝关节，所述采集单元安装于用户下肢的腰部，左、右大腿前部，左、右小腿前部以及左、右脚面。
4.根据权利要求3所述的步态分析方法，其特征在于，在计算关节坐标时，包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的步态分析方法，其特征在于，所述步态参数包括步态周期...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢金秋，黄日新，曾惠聪，罗嘉强，
申请(专利权)人：广州一康医疗设备实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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