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用MTX進(jìn)行偏癱步態(tài)的平衡和膝部延伸性評(píng)估
使用慣性傳感器進(jìn)行偏癱步態(tài)的平衡和膝部延伸性評(píng)估
關(guān)鍵詞：步態(tài)分析,，身體傳感器網(wǎng),；偏癱步態(tài)；生物力學(xué)
背景
平衡障礙是偏癱患者殘疾的一個(gè)非常常見(jiàn)的原因[ 1 ],。大多數(shù)偏癱患者行走時(shí)姿態(tài)控制困難,，由于不對(duì)稱的姿勢(shì)和異常身體平衡，膝關(guān)節(jié)角度降低和步態(tài)異常,。以前的報(bào)告已表明這些患者跌倒的風(fēng)險(xiǎn)增加[ 2 ],。康復(fù)通常用來(lái)保護(hù)并恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能,，重點(diǎn)是步態(tài)的評(píng)估和治療,。康復(fù) 評(píng)估通常由醫(yī)生采用臨床量表進(jìn)行,，如布氏動(dòng)作,，但這種方法難以執(zhí)行，也不能頻繁使用,。因此,，需要定量分析偏癱步態(tài)的特征，并發(fā)現(xiàn)這些特征和功能恢復(fù)之間的關(guān)系。評(píng)估將是簡(jiǎn)單的,，康復(fù)實(shí)時(shí)評(píng)估可以開(kāi)展,。
步態(tài)分析廣泛用于檢測(cè)人體行走障礙。有兩種主要的步態(tài)分析方法開(kāi)發(fā)用于分析人類行走,。一種方法使用標(biāo)記系統(tǒng),，包括基于視頻的系統(tǒng)，主動(dòng)磁跟蹤器,，光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng),，以獲得有關(guān)人體步態(tài)運(yùn)動(dòng)的信息，不過(guò),，依賴于標(biāo)記的系統(tǒng)不能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外使用,。以視頻為基礎(chǔ)的系統(tǒng)通常會(huì)導(dǎo)致侵犯?jìng)€(gè)人隱私且費(fèi)用較高。其他方法采用身體穿戴的低功率可穿戴式傳感器,，如慣性/磁性傳感器系統(tǒng),，以及用于長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的便攜式記錄系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不依賴于標(biāo)記,，并允許實(shí)時(shí)捕捉并分析實(shí)驗(yàn)室環(huán)境外的遠(yuǎn)距步態(tài)參數(shù),。
加速度計(jì)和/或陀螺儀已用于獲得步態(tài)參數(shù)[ 3-11 ]，可由角加速度或角速度的整合而獲得,。但是,，數(shù)據(jù)可能會(huì)存在偏移或偏差[12,13] 。為消除任何整合中的偏移,，Morris [14]確定步態(tài)周期的開(kāi)始與結(jié)束,，并在周期重合的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)取得信號(hào)。一些研究者[13,15 ]利用固定在金屬板上的加速度計(jì)和陀螺儀測(cè)量人體關(guān)節(jié)屈伸角度,，但是他們發(fā)現(xiàn)金屬板的使用很麻煩,。L.Atallah和Benny Lo等[16,17]開(kāi)發(fā)出一類耳戴式傳感器進(jìn)行步態(tài)監(jiān)控。Dejnabadi等[18]開(kāi)發(fā)出采用加速度計(jì)和陀螺儀的組合測(cè)量關(guān)節(jié)角的方法,，為在旋轉(zhuǎn)中心的相鄰部位放置一對(duì)虛擬傳感器,。S. Kobashi等[19]使用慣性傳感器結(jié)合磁傳感器估計(jì)三維膝關(guān)節(jié)角度。后兩種方法的限制在于 均需獲得物理和虛擬傳感器的準(zhǔn)確位置,，以盡量減少錯(cuò)誤,。
本文中介紹的方法為使用Xsens MTX動(dòng)作跟蹤器獲取身體部位的姿態(tài)來(lái)估算膝關(guān)節(jié)角度并識(shí)別步態(tài)周期。并不需要取得一個(gè)膝關(guān)節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)傳感器之間的準(zhǔn)確距離,。因而,，使用我們的方法可定量分析偏癱步態(tài)的參數(shù)，并找到偏癱患者和正常人之間步態(tài)參數(shù)的差異,。
方法
平臺(tái)
商業(yè)設(shè)備可用于采集人體運(yùn)動(dòng),，適用于非視頻監(jiān)控環(huán)境時(shí)具有一種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),。本文介紹的方法為使用MTX動(dòng)作跟蹤器（ Xsens Technologies B.V.，荷蘭）,，以獲取人體下肢的運(yùn)動(dòng)MTX為一款小而精確的三自由度慣性定位跟蹤器,，提供人體部位無(wú)偏移的3D方位和運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)：3D加速，3D速率陀螺儀和3D地球磁場(chǎng),。XBUS套件（ Xsens Technologies B.V.,，荷蘭）包含具有藍(lán)牙無(wú)線連接功能的Xbus Master，無(wú)線接收器和一些MTX傳感器模塊,。Xbus Master為輕巧,、便攜的設(shè)備，控制XBUS上的多個(gè)MTX控制模塊,。Xbus Master和MTX傳感器模塊由電池供電,，可連續(xù)運(yùn)行至少3小時(shí),。
傳感器位置
六傳感器節(jié)點(diǎn)用于實(shí)驗(yàn)（如圖1）,。四個(gè)傳感器分別連接到大腿和小腿，膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)附近的外側(cè)皮膚表面,。其他兩個(gè)傳感器分別安裝在腳的背部,。
偏癱患者穿戴慣性身體傳感器網(wǎng)（一個(gè)Xbus Master和六個(gè)MTX傳感器）。
在前后平面中調(diào)整傳感器軸以精確測(cè)量矢狀平面中的運(yùn)動(dòng),。
傳感器采用醫(yī)用固定帶連接,。傳感器安裝位置根據(jù)臨床醫(yī)生的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化，以減少皮膚的運(yùn)動(dòng)偽影[20],。加速度,，角速度和磁性矢量在100赫茲的采樣頻率下獲得。
坐標(biāo)系
初始坐標(biāo)系X0Y0Z0定義為：我們選擇Z軸為向上定向,，垂直于水平面,，X軸為向前，平行于受試者的矢狀面,。Y軸是X軸和Z軸 的向量叉積,。
股骨坐標(biāo)系X1Y1Z1和X2Y2Z2使用三個(gè)解剖特征點(diǎn)來(lái)定義。Z軸朝向上髁外側(cè),，其與肱骨內(nèi)上髁連接,。X軸垂直于Z軸，其指向大轉(zhuǎn)子,。Y軸是X軸和Z軸的向量叉積,。
脛骨坐標(biāo)系X3Y3Z3和X4Y4Z4由四個(gè)解剖特征點(diǎn)來(lái)定義。Z軸重合股骨坐標(biāo)系的Z軸,。To點(diǎn)為外上髁與肱骨內(nèi)上髁之間的中間點(diǎn),。X軸定義為指向To點(diǎn)的線條,，并將其與外踝與內(nèi)踝之間的中間點(diǎn)連接。然后,，Y軸為X軸和Y軸的向量叉積,。
腳坐標(biāo)系X5Y5Z5和X6Y6Z6 定義如下：Z軸垂直于每個(gè)足板，方向向上,；X軸平行于每個(gè)足板,，方向向前，Y軸為Z軸和X軸的向量叉積,。
初始坐標(biāo)系和體坐標(biāo)系中定義如上所述,，采用測(cè)得的解剖特征點(diǎn)。當(dāng)傳感器軸與初始系統(tǒng)的軸線準(zhǔn)確對(duì)齊時(shí),，所有MT傳感器的方位輸出值設(shè)置為零,。采用感器和人體部位坐標(biāo)系統(tǒng)所需的旋轉(zhuǎn)變換參數(shù)。從傳感器獲得的數(shù)據(jù)由旋轉(zhuǎn)變換參數(shù),，以獲得骨骼的加速度和磁場(chǎng)向量,。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
20名受試者（ 10名偏癱患者，10名正常人）進(jìn)行招募,。5例偏癱患者左下肢異常,，5例右下肢異常。實(shí)驗(yàn)程序?yàn)橐勒蘸諣栃粱赃M(jìn)行,，并獲得深圳先進(jìn)技術(shù)研究院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn),。每位受試者測(cè)試之前均簽署知情同意書(shū)。小組包括15名男性和5名女性,，平均年齡58.3 ± 12.85歲,。受試者要求在傳感器校準(zhǔn)時(shí)保持靜止5秒，然后以自選舒適速度向地板上的目標(biāo)線直走五米處,。每位受試者進(jìn)行該過(guò)程三次,。每個(gè)受試者的行動(dòng)由一個(gè)攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。
采集姿態(tài)數(shù)據(jù)
描述物體姿態(tài)的經(jīng)典方法為用歐拉角,，即側(cè)傾角,，橫擺角和俯仰角。一個(gè)對(duì)象的姿態(tài)可通過(guò)僅整合角速率數(shù)據(jù)來(lái)確定,。然而,，這種解決方案容易隨時(shí)間而發(fā)生偏移，由于偏置和偏移誤差的積累,。為避免偏移,，必須使用另外的補(bǔ)充傳感器。這些傳感器包括加速度計(jì)和磁力計(jì),。用加速度計(jì)測(cè)量重力矢量可估計(jì)相對(duì)于水平面的方位,，可由側(cè)傾角和俯仰角進(jìn)行描述,。然而，對(duì)象繞垂直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),，加速度計(jì)各軸的重力矢量也不會(huì)改變,。由于加速度計(jì)數(shù)據(jù)不能用來(lái)描述繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)，使用磁力計(jì)測(cè)量局部磁場(chǎng)矢量,，以確定相對(duì)垂直的方向,，通過(guò)計(jì)算對(duì)象和地磁北極之間的角度。多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)采用卡爾曼或其他輔助濾波算法[ 21 ]融合,。
旋轉(zhuǎn)角度,，源自對(duì)象從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)向另一個(gè)，可由歐拉角表達(dá),，即X軸的旋轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于歐拉角的偏航角,，可從四元數(shù)（描述姿態(tài)的另一經(jīng)典方法）來(lái)導(dǎo)出。這項(xiàng)研究中,，四元數(shù)直接源自Xsens MTX動(dòng)作跟蹤器的輸出,。
屈/伸角度
大腿和小腿（在同一肢側(cè)）上傳感器的Z軸調(diào)整為在同一方向。同樣地,，大腿和小腿在矢狀平面的旋轉(zhuǎn)角度可以看作是在 XY 平面兩個(gè)傳感器之間的角度,。因此，一個(gè)虛擬點(diǎn)用作膝關(guān)節(jié)中心,，兩條虛線分別平行于各傳感器的X軸。大腿和小腿上傳感器可以視為沿著朝向膝關(guān)節(jié)的虛線移動(dòng),，直到兩傳感器個(gè)中心重合,。膝關(guān)節(jié)彎曲/伸展角度繼而可由兩條虛線之間的角度進(jìn)行說(shuō)明。
我們規(guī)定小腿傳感器的坐標(biāo)系將用作參考,。大腿轉(zhuǎn)動(dòng)因此可相對(duì)于小腿描述,。QTHigh和qshank代表描述相對(duì)于初始坐標(biāo)系大腿和小腿上傳感器姿態(tài)的四元數(shù)，qs-t代表描述相對(duì)于相對(duì)坐標(biāo)系大腿和小腿上傳感器姿態(tài)的四元數(shù),。旋轉(zhuǎn)描述如下：
膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展（ AK ）的角度幅度定義為一個(gè)步態(tài)周期中的最大膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展,。
步態(tài)周期
步態(tài)周期定義為重復(fù)行走事件之一的兩次連續(xù)發(fā)生之間的時(shí)間間隔。許多研究者使用慣性傳感器識(shí)別步態(tài)參數(shù),。Katia Turcot等[22]使用步態(tài)周期的最大和最小加速度值來(lái)識(shí)別事件為“初始接觸”和“腳趾離地”,。Arash等[23] 使用小腿傳感器的角速度正負(fù)峰值來(lái)檢測(cè)步態(tài)周期并估算步態(tài)的時(shí)空參數(shù)。我們的研究中,，步態(tài)周期的“腳跟離地”從負(fù)值后俯仰角的零值開(kāi)始,。 “腳趾離地”事件由一個(gè)步態(tài)周期中的負(fù)峰值鑒定（圖2）。
圖2一名偏癱患者（上）和正常受試者（下）的步態(tài)周期,。腳傳感器的Z軸方向周?chē)嵌?。初次接觸,，腳趾離地可以很容易地識(shí)別。
雖然任何事件可以選擇來(lái)定義步態(tài)周期,，本研究中,，為從腳跟離開(kāi)地面開(kāi)始。如決定從右腳腳跟離地開(kāi)始,，則步態(tài)循環(huán)持續(xù)至直到同一腿的下一次腳跟離地,。左腳發(fā)生與右腳完全相同的一系列事件，但在時(shí)間上相差半個(gè)循環(huán),。
一個(gè)完整步態(tài)周期持續(xù)時(shí)間稱為一個(gè)步態(tài)周期時(shí)間,，其中分為站立時(shí)間和旋轉(zhuǎn)時(shí)間。下列術(shù)語(yǔ)用來(lái)識(shí)別步態(tài)周期中的重大事件：
1初次接觸
2腳趾離地
這兩個(gè)事件劃分步態(tài)周期為兩個(gè)時(shí)期,，站立期,，腳踏在地面上，及擺動(dòng)期,，腳向前移動(dòng),。站立階段是所謂的接觸階段，從最初接觸持續(xù)到腳趾離地,。擺動(dòng)期從腳趾離地持續(xù)到下一次初次接觸,。初次接觸（ AIC）和腳趾離地（ ATO ）的角度振幅定義分別為初次接觸和腳趾離地的雙肢角度。
從綁在腳上的傳感器使用上述方法收集步態(tài)參數(shù),。Qfoot代表受試者在一個(gè)水平面上靜止后從第一個(gè)步態(tài)周期開(kāi)始時(shí)腳的姿態(tài),，qgait代表開(kāi)始行走時(shí)腳的姿態(tài)，并且相對(duì)于初始坐標(biāo)系,。qf-g代表從qfoot 旋轉(zhuǎn)到qgait的 四元數(shù),。qf-g值的獲取方法為：
腳與水平面之間的角度可視為y軸的旋轉(zhuǎn)角，對(duì)應(yīng)于歐拉角的俯仰角,?？蓙?lái)自于qf-g。
平衡等級(jí)定義
每個(gè)受試者在實(shí)驗(yàn)中執(zhí)行多個(gè)步態(tài)周期,，所有步態(tài)周期中左右肢的AK,，AIC，以及ATO分別添加,，以表示每個(gè)參數(shù)（AK,，AIC和ATO ）的角度值。為定量分析受試者的平衡等級(jí),，每一個(gè)參數(shù)的平衡水平定義為：?
?
?BalanceH, BalanceN分別表示偏癱步態(tài)和正常步態(tài)的平衡水平,，meanAN 和 meanN分別代表偏癱患者異常和正常肢體的參數(shù)平均值，meanL 和meanR分別代表正常人左下肢和右側(cè)的平均值,。
結(jié)果
方法驗(yàn)證
人體部位視為剛體,。分析剛體運(yùn)動(dòng)的主策略為將動(dòng)作分割成非慣性參考點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng),。
步態(tài)周期的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)用于驗(yàn)證。該數(shù)據(jù)庫(kù)包括一組10例正常人的步態(tài)周期,。每個(gè)受試者進(jìn)行了五次5米的步行試驗(yàn),，攝像頭系統(tǒng)記錄步態(tài)周期，使用便攜式攝像機(jī)記錄所有測(cè)量環(huán)節(jié),，以測(cè)定每次檢驗(yàn)中步態(tài)周期的數(shù)量并計(jì)算系統(tǒng)靈敏度,。然后使用我們的方法記錄數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的參考系統(tǒng)用來(lái)測(cè)定該系統(tǒng)在檢測(cè)步態(tài)和膝蓋參數(shù)方面的準(zhǔn)確性,。
已使用Xsens MTX跟蹤器完成人類運(yùn)動(dòng)評(píng)估精密度和準(zhǔn)確度驗(yàn)證的大量研究 [ 24?26],。為驗(yàn)證所提出的方法，其不需要獲取傳感器的準(zhǔn)確位置,，如上所述使用同一側(cè)的四個(gè)傳感器（大腿上2個(gè)傳感器,，小腿上2個(gè)傳感器），與膝關(guān)節(jié)為隨機(jī)距離,。大腿上的傳感器分別命名為T(mén)1和T2,，小腿上的傳感器分別命名為S1和S2。傳感器校準(zhǔn)后,，要求受試者執(zhí)行自由膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展運(yùn)動(dòng),。然后，我們獲得了2個(gè)膝蓋彎曲/伸展角度,，S1-S2和T1-T2,，如圖3所示。
圖3兩個(gè)膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展角度,，從膝關(guān)節(jié)自由屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)中獲得,。兩條曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.9999。
步態(tài)周期和膝關(guān)節(jié)角度
膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展的角度,，以及腳與水平面之間的夾角，通過(guò)當(dāng)受試者靜立時(shí)將其設(shè)置為0°而校準(zhǔn),。如圖2所示,，步態(tài)周期可由腳傳感器獲得的角度來(lái)識(shí)別。圖4顯示了偏癱病人和正常人膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展角度之間的差異,。
圖4偏癱受試者（上圖）和正常人（下圖）步態(tài)周期的膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展角度（°）,。
如表1所示，使用各受試者的步態(tài)周期分別計(jì)算每個(gè)參數(shù)的平均值,。通過(guò)AIC,，ATO，及 AK的比較,，發(fā)現(xiàn)偏癱患者和正常人之間下肢伸展性的顯著差異,。偏癱患者三個(gè)參數(shù)的絕對(duì)值明顯低于正常人,，這意味著偏癱患者下肢可伸展性與正常人相比顯著更壞。偏癱患者組中,，異常側(cè)三個(gè)參數(shù)的絕對(duì)值同樣低于正常側(cè)（分別為0.94± 2.42對(duì)4.92 ± 4.43,，29.67 ± 6.58與44.91 ± 6.35，-31.6 ± 9.99對(duì)比-44.8 ± 10:17）,，這意味著偏癱患者與正常人相比下肢平衡差,。如圖5 所示（a），考慮AK 參數(shù)時(shí),，BalanceH平均值高于BalanceH 平均值（ 0.21對(duì)0.01,，P <0.01），偏癱患者補(bǔ)充角度的平均值低于正常人（ 74.64與91.31,，P < 0.01）,。在圖5（b ）中，考慮到ATO參數(shù)時(shí),，BalanceH 平均值高于BalanceN平均值（ 0.18與0.03,，P <0.01），偏癱患者增加角度的平均值低于正常受試者（ -76.48對(duì)-132.4,，P <0.01）,。圖5 （ c）中，考慮到AIC參數(shù),，BalanceH平均值高于BalanceN平均值（ 0.92與0.03,，P <0.01），偏癱患者增加角度的平均值低于正常受試者（ 6.77與35.74,，P = 0.02）,。BalanceH和Balancen值越高，平衡水平越差,。因此,，可以得出結(jié)論為，偏癱患者下肢可伸展性顯著低于正常受試者,。
表1偏癱患者（ H1至H10 ）和正常人（ N1至N10 ）的初次接觸（ AIC ）,，膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展（ AK），以及腳趾離地（ ATO）的角振幅（°）,，“ _A ”表示偏癱患者異常下肢,，“ _N ”表示偏癱患者的正常側(cè)，“ _L ”和“ _R ”分別表示正常受試者左右下肢,。
圖5一個(gè)步態(tài)周期內(nèi),，每一個(gè)參數(shù)（ A. AK，B，ATO,，和c,。AIC ）左肢和右肢平衡水平及附加值的比較。偏癱步態(tài)與正常步態(tài)之間表現(xiàn)出顯著差異,。
討論
量化偏癱步態(tài)很復(fù)雜,，尤其是在日常生活中自由運(yùn)動(dòng)的情況下。在這項(xiàng)研究中,，我們使用可穿戴式傳感器,，僅采用膝蓋角度和步態(tài)周期，這可以從日常生活的活動(dòng)中容易獲得,，對(duì)偏癱患者和正常受試者之間的差異進(jìn)行描述,，降低每日監(jiān)測(cè)患者的難度。所建議的方法將對(duì)患者在家中的訓(xùn)練和康復(fù)鍛煉極其有用,，提供有關(guān)訓(xùn)練效果的實(shí)時(shí)反饋,。
日常生活中，各種環(huán)境和遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)該予以關(guān)注,。相比基于光學(xué)攝像系統(tǒng)或磁性位置傳感器的常規(guī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),，建議系統(tǒng)可用于長(zhǎng)期日常監(jiān)控。因?yàn)槲覀兊姆椒榛诒銛y式傳感器和無(wú)線通信,，監(jiān)測(cè)因此不受位置和持續(xù)時(shí)間的約束,。
關(guān)節(jié)和部位運(yùn)動(dòng)學(xué)的自動(dòng)評(píng)估對(duì)臨床實(shí)踐是有價(jià)值的，可以精確描述測(cè)量變化 提供人工檢測(cè)方法無(wú)法獲取的描述和量化信息 [ 27 ],。
使用加速度計(jì),，磁力計(jì)和陀螺儀來(lái)分析步態(tài)周期或膝蓋彎曲/伸展角的方法，同樣用在不同的研究中,，但受限于傳感器位置,，或在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中陀螺儀的偏移誤差。利用陀螺儀來(lái)評(píng)估步態(tài)也在不同的研究中使用,，但是,，有很少的方法適用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，其也并未通過(guò)比較參考系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證,。我們的新方法是可行的,，并不局限于傳感器的位置。采用先進(jìn)的信號(hào)處理方法和算法來(lái)獲取步態(tài)參數(shù),。
Bohannon等[28,29]建議中風(fēng)患者的最終康復(fù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)正常步態(tài)和速度。臨床醫(yī)生采用偏癱步態(tài)來(lái)形容中風(fēng)病人的肢體運(yùn)動(dòng)和身體姿勢(shì) [ 30 ],。
本研究中,，我們使用初次接觸，腳趾離地和膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展角度，來(lái)獲取下肢的延伸性和平衡數(shù)據(jù),，以定量分析偏癱步態(tài)與正常步態(tài)之間的差異,。圖6顯示了偏癱步態(tài)的典型癥狀：
圖6分別為所有偏癱患者和所有正常人參數(shù)的絕對(duì)平均值，表明偏癱步態(tài)的典型癥狀,?！癏A”代表偏癱患者的異常下肢，“HN”代表偏癱患者的正常下肢,，“ NL ”和“ NR” 分別表示正常人左右下肢,。
1 ）減少初步接觸的角度幅度。迫使腳在接觸地面之前先與之平行,，而不是前腳與地面接觸,。由于脊屈肌降低偏心控制，該角度幅值也同樣降低,。
2 ）腳趾離地和揮動(dòng)中膝關(guān)節(jié)屈曲增加而引起膝蓋屈/伸角度幅度的降低,，由于股四頭肌痙攣。
3 ）腳趾離地時(shí)跖屈減少,。
我們的方法在很多方面由于其他非住院系統(tǒng),。區(qū)別于基于腳踏開(kāi)關(guān)或其它壓力敏感設(shè)備的一些方法，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)無(wú)需使用特制鞋,，這使得病人在監(jiān)控中更為舒適,。此外，可用腳踏開(kāi)關(guān)設(shè)備限定步態(tài)分析為時(shí)間參數(shù)[31,32],，而我們的方法則提供了時(shí)間和空間的參數(shù),。
結(jié)論
目前的研究中，我們調(diào)查了腳和膝關(guān)節(jié)的矢狀面運(yùn)動(dòng)（ 2 -D曲伸）,。雖然結(jié)果是令人滿意的,，可以證明方法的適用性，對(duì)于真正的臨床應(yīng)用而言,，需要更多的實(shí)驗(yàn)與分析獲得更多的參數(shù),，從而確保偏癱步態(tài)定量估計(jì)算法的最佳性能。此外,，這項(xiàng)研究的未來(lái)擴(kuò)展將探討下肢完整的3 - D運(yùn)動(dòng),，使用參數(shù)如步長(zhǎng)及臀部的角度，因?yàn)樵S多步態(tài)病理患者需要通過(guò)在其它平面運(yùn)動(dòng)來(lái)彌補(bǔ)在矢狀面進(jìn)行身體移動(dòng)的困難性,。
建議的穿戴式生物運(yùn)動(dòng)采集平臺(tái)提供了一個(gè)實(shí)用的方法,，是鑒別偏癱步態(tài)和無(wú)癥狀受試者之間差異的一種有效工具。偏癱病人訓(xùn)練的康復(fù)效果可以定量分析,，其結(jié)果可成為康復(fù)的實(shí)時(shí)反饋,。
在本文中，我們只是傾向于關(guān)注由我們的算法所提供的偏癱步態(tài)定量分析及算法的適用性。為從系統(tǒng)獲得合適的鍛煉反饋,，該算法的實(shí)時(shí)適用性很重要,。我們打算在今后的工作中展開(kāi)研究和評(píng)估。
縮略語(yǔ)
“ AIC ”：表示“初步接觸”的角振幅（°）,； “ ATO ”：表示“腳趾離地”的振幅角（°） ,；“AK”：表示膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展角振幅（°），“ _A”：代表偏癱患者異常下肢,，“ _N ”：代表 偏癱患者正常下肢,，“ _L ”：代表正常人左下肢； “ _R ”：代表正常人右下肢,； “HA”：代表偏癱患者異常的下肢,，“ HN ”：代表偏癱患者正常下肢，“ NL”：代表正常人左下肢,； “ NR“：代表正常人右下肢,。
YG負(fù)責(zé)平臺(tái)執(zhí)行，數(shù)據(jù)采集和分析,。GZ參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析,。QL促成數(shù)據(jù)采集和文章修改。ZM參與數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析,。AI促成數(shù)據(jù)分析和文章修改,。LW提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施和促成結(jié)果的討論。所有作者閱讀并同意最終的文本,。
致謝
本研究部分資金支持來(lái)自中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：60932001,，51105359和61072031 ），中國(guó)國(guó)家863計(jì)劃（批準(zhǔn)號(hào)2012AA02A604）,，中國(guó)國(guó)家973計(jì)劃（批準(zhǔn)號(hào)2010CB732606 ）和中國(guó)科學(xué)院“低成本醫(yī)療保健”項(xiàng)目,，以及廣東省創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)低成本醫(yī)療保健基金。
作者所屬機(jī)構(gòu)
1,、深圳先進(jìn)技術(shù)研究院,，深圳低成本醫(yī)療保健重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳大學(xué)城,，1068學(xué)苑大道,，深圳518055，中國(guó)深圳市
2,、中國(guó)科學(xué)院研究生院,，北京10049，中國(guó)
3,、體育與運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院,，華南師范大學(xué),，中國(guó)廣州
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