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步態檢測設備的應用

生物特征識別和取證

步態風格的微小變化可以被用作生物標識符來識別個體的人。該參數被有時空相關(步長，步長，步速，周期時間)和運動相關(髖，膝，踝，指的是髖/膝/踝關節角度和大腿/軀干關節旋轉/腳角度)等。有步長和一個人的高度之間的高度相關性。

比較生物力學

通過研究非人類的步態，更深入的了解有關的運動機制，這對了解物種問題的生物學以及運動有更廣泛的影響。

步態檢測設備——運動學分析

1、定義運動學(Kinematics)是研究步行時肢體運動時間和空間變化規律的科學方法，主要包括：步行整體時間與空間測定和肢體節段性運動方向測定。

2、時間/空間參數測定

（1）足印法是步態分析早期和簡易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般為4~6 m）鋪上白紙。受試者走過白紙，留下足跡，便可以測量距離。也可以在黑色通道上均勻撒上白色粉末，讓患者赤足通過通道，留下足跡。獲得的參數包括：①步長(Step length)指一足著地至對側足著地的平均距離。國內也有稱之為步幅。②步長時間(step time)指一足著地至對側足著地的平均時間。③步幅(Stride length)指一足著地至同一足再次著地的距離，也有稱為跨步長。④步行周期(cycle time)指平均步幅時間(stride time)，相當于支撐相與擺動相之和。⑤步頻 (cadence)指平均步數（步/min），步頻=60(s) ÷步長平均時間(s)。由于步長時間兩足不同，所以一般取其均值。有人按左右步長單獨計算步頻，以表示兩側步長的差異。⑥步速(velocity)指步行的平均速度(m/s)，步速=步幅÷步行周期。⑦步寬(walking base)：也稱之為支撐基礎(supporting base)，指兩腳跟中心點或重力點之間的水平距離，也有采用兩足內側緣或外側緣之間短的水平距離。左右足分別計算。⑧足偏角(toe out angle)指足中心線與同側步行直線之間的夾角。左右足分別計算。

步態檢測設備——檢測技術介紹

根據檢測設備的原理，步態檢測技術大致可以分為基于影像和基于傳感器的兩大類。基于影像的步態采集設備應用比較廣泛的是立體視覺技術，該技術主要區別于單目視覺采集系統，利用攝像頭組獲得目標的不同角度上的影像信息，通過視覺圖像處理得到深度等信息。利用該技術的三維步態采集系統成本高昂，通常需要較大的空間，同時要求拍攝角度和靶標位置，環境中的任何遮擋和干擾光點都會影響采集結果，臨床實際操作過程較為復雜，要求患者配合度高，同時涉及多個產生誤差的環節。其他基于影像的步態采集技術還包括飛行時間的紅外相機和紅外熱成像法等。

步態檢測設備簡介

可穿戴步態檢測設備除具有以上應用優勢外，后續的數據流處理在更深層次的步態數據分析挖掘與臨床隊列研究方面具有較好的科研和轉化利用價值。由于原始采集數據是來自各種傳感器的直接測量值，步態信息多面充實，但傳感器的高精度也帶來了底層數據采集時的高噪聲背景，因此首先需要對原始傳感器數據進行濾波去噪處理，去噪后的步態數據經步態算法處理得出多面的步態信息。對于臨床步態研究，根據研究的臨床隊列設計，隨著受試者步態數據的累積，經過深度學習，利用臨床指征建模，可實現步態參數應用于相關疾病的早篩早診，以及康復與評估和康復方案制定；對于日常步態采集，可以跟蹤隨訪個體的步態變化情況，實現老年人異常步態監測和跌倒風險提示等預警作用。