随机森林非对称步态质量评价模型的敏感因子分析

背景:非对称步态质量评价对康复训练有指导作用,但步态质量与步态运动学动力学参数关联尚不清楚。目的:构建基于步态参数的机器学习步态质量评价模型,提取非对称步态参数的质量敏感因子,探讨步态参数与步态质量的关系,用于指导非对称步态相关的训练和康复。方法:设置非对称因子,建立非对称步态模型数据库。开展步态试验采集8位青年和8位老年受试者(均为男性,右侧优势人群)的运动学、动力学数据,依据对称性指标对每组试验数据进行步态质量分析,建立步态参数-步态质量数据集;通过随机森林学习建立步态质量评价模型,使用因子重要性分析方法识别步态质量关键影响因子;使用关键因子更新步态质量评价模型。经10折交叉验证评估模型表现,使用交叉验证数据集来验证模型的评价效果。结果与结论:①设计了非对称步态质量梯度试验,得到梯度步态质量数据库,其中759组最优步态质量数据,329组次优数据,133组中间质量数据,125组较差步态质量数据;②探讨了随机森林算法在步态质量评价方面的应用方法,建立了步态质量与步态参数的关系模型,随机森林步态质量模型预测精度为95.99%;③对随机森林模型进行特征重要性排序,得到影响非对称步态质量的13个主要参数;④对上述13个主要参数进行步态质量敏感因子分析,筛选出5个步态质量敏感因子,使用敏感性因子建立的随机森林模型预测精度为94.20%。

一款基于可穿戴传感器的便携式步态检测系统的信效度研究

目的验证一款基于可穿戴传感器的便携式Right Gait&Posture?步态检测系统的信度和效度。方法江苏钟山老年康复医院于2023年8—11月招募36例健康受试者,由2名受过培训的评估者采用Right Gait&Posture?步态检测系统对每位受试者进行3次步态检测,评估者1完成第1次和第2次测试,评估者2完成第3次测试,所有测试均在同一天内完成。记录步态周期、摆动相占比、支撑相占比、步速、步频、步幅、足偏角、着地角度、着地内翻角度和蹬离角度等步态参数。采用组内相关系数(ICC)计算测试者间信度和重复测试的相对信度;采用测量标准误(SEM)和最小真正改变量(MDC)作为重复测试的绝对信度。以视频步态分析法作为对照,采用Bland-Altman法计算95%一致性界限,分析Right Gait&Posture?系统检测步态周期、摆动相占比、支撑相占比和步速4项步态参数的效度。结果(1)测试者间信度:2名评估者间步态周期、摆动相占比、支撑相占比、步速、步频、步幅、着地角度、着地内翻角度、蹬离角度和足偏角的ICC值为0.901~0.981。(2)重复测试信度:同一个评估者2次测试间的步态周期、摆动相占比、支撑相占比、步速、步频、步幅、着地角度、着地内翻角度、蹬离角度和足偏角ICC值为0.822~0.983。各项步态参数SEM和SEM%值分别为0.02~2.17和0.49%~13.83%,MDC和MDC%值分别为0.06~6.02和1.37%~38.34%。(3)效度分析:BlandAltman图显示步态周期、摆动相占比、支撑相占比和步速的绝对误差平均值和95%CI分别为0.003 s,(-0.059,0.064);0.756%,(-3.048,4.560);-0.756%,(-4.560,3.048);-0.001 m/s,(-0.155,0.152)。结论Right Gait&Posture?系统在时空参数和踝关节运动学参数方面具有较好信度;在步态周期、摆动相占比、支撑相占比和步速方面具有较高效度,值得临床推广应用。

基于协同分析有跌倒史老年人的步态特征研究

目的基于肌肉协同和运动协同方法,对比正常老年人,对近1年内有跌倒史的老年人进行步态分析,从而分析该类老年人下肢步态运动特征,为该类高跌倒风险老年人再次跌倒提供理论依据。方法纳入14名健康老年人(EC)以及9名曾有跌倒史的老年人(FE),所有受试者均以自然舒适的速度在测力台上完成行走,采集表面肌电信号和运动数据(关节角)、足底压力(COP)、地面反作用力(GRF)。采用非负矩阵分解对表面肌电信号和关节角度的数据进行分析,以揭示两组肌肉协同和运动协同的差异。结果研究结果提示在步态中,曾有跌倒史老年人的肌肉协同和运动协同数量与老年人无显著差异,提示神经肌肉调控没有发生显著改变。但肌肉协同和运动协同的空间组分发生了改变,包括控制髋关节的肌肉权重增加,控制踝关节的肌肉权重降低;髋关节自由度的权重上升,而踝关节的自由度权重下降。协同各模块间相似性结果提示有跌倒史老年人的模块间独立性较高。结论跌倒并不会改变老年人运动模块的复杂性,但确实会影响肌肉协同和运动协同空间组分的构成。

新型步态辅助医学诊疗系统

步态分析日益成为疾病监测、辅助诊疗的重要医学检测方法。然而,由于缺乏低成本、实用的临床步态分析系统,目前的临床步态分析十分依赖昂贵的精密仪器、苛刻的实验环境、复杂的操作流程,难以大规模部署,中小医院无力开展相关医疗服务。该文介绍一套不依赖穿戴设备,实用、精准、非接触式的新型步态辅助医学诊疗系统,有望在临床逐步应用及推广,改善对国外昂贵设备和繁琐技术的严重依赖,降低临床步态分析的应用门槛,造福更多患者。

三维步态分析方法在脊柱侧凸矫正与康复中的研究进展

脊柱侧凸是一种三维脊柱畸形,其可能导致一系列问题,如疼痛、活动受限、步态模式改变等,从而造成严重的家庭和社会负担。根据患者Cobb角度和是否存在加重风险等因素,目前具有循证医学证据的矫正方式为脊柱矫形器和手术治疗。三维步态评估技术通过客观量化的时空参数、运动学和动力学数据,能够为脊柱侧凸康复提供生物力学评估数据。本综述总结三维步态评估技术在脊柱侧凸矫形器与手术治疗中的应用,以期为脊柱侧凸矫形器和手术治疗提供生物力学数据支撑,为三维步态分析技术的应用提供研究基础。

帕金森病冻结步态患者跌倒风险评估及危险因素分析

目的分析帕金森病冻结步态患者跌倒风险的影响因素。方法选取2022年1月至2023年6月就诊的帕金森病冻结步态患者为研究对象,将临床调查前3个月出现跌倒史的72例患者纳入跌倒组,同期选择未出现跌倒史的144例患者纳入未跌倒组。收集216例患者临床资料,以统一帕金森病评价量表第三部分(UPDRS-Ⅲ)评估患者运动障碍,以匹兹堡睡眠质量量表(PSQI)评估睡眠障碍,以Epworth嗜睡量表(ESS)评估日间嗜睡情况,以简明智力状态量表(MMSE)评估认知功能,以日常生活能力评分表(ADL)评估日常生活能力,以综合医院抑郁焦虑量表(HADS)评估情绪状态,以冻结步态问卷(FOG-Q)评估冻结步态严重程度。采用单因素、logistic多因素回归分析帕金森病冻结步态患者跌倒的影响因素。结果72例帕金森病冻结步态跌倒患者中,15例出现骨折,有58.33%患者跌倒发生在居家护理中,41.67%患者跌倒发生在住院期间。logistic回归分析显示,主要照顾者、UPDRS-Ⅲ评分、FOG-Q评分、MMSE评分、规律步态训练是帕金森病冻结步态患者跌倒的影响因素。结论帕金森病冻结步态患者跌倒受主要照顾者、规律步态训练等因素影响。

遗传性痉挛性截瘫患者足尖行走步态周期中足尖着地点时相的计算

目的遗传性痉挛性截瘫(HSP)是一种特异性的进行性神经变性疾病,因下肢痉挛导致步态异常。多数患者表现为行走时足尖先着地的步态。传统的基于运动学数据计算足跟着地和足尖离地时相来确定步态周期的方法完全无法用于此类病人的步态分析。尝试使用足尖着地时相来作为步态周期中的足部触地点,并验证其可行性、精确性和可重复性。方法二例HSP女性患者(16岁和21岁),均为足尖先着地步态。嘱其在Bertec双履带步行机上分别以0.05 m/s和0.10 m/s速度行走,步态数据由Qualysis运动捕捉系统获得(捕捉频率为100 Hz),并经MATLAB 7.4自编软件进行分析。所有足部触地点时相均基于运动学数据,包括左右两侧的足跟离地、足跟着地、足尖离地和足尖着地。最后,比较行走的同步录像视频,验证其准确性。2例病人不同速度的数据均按同样软件分析,证明其可行性和可重复性。结果不同于正常步态周期按足跟着地点和足尖离地点分出站立相和摆动相,多数HSP患者由于足部拖沓,并用足尖先着地行走。针对这一特异的行走方式,尝试用足尖着地点的时相来定义整个步态周期的起始点,发现其非常适合HSP患者的步态分析。结论对于像HSP患者行走时足尖性着地的特异性步态,基于运动学数据获得足尖着地点时相来定义整个步态周期的起始点,是非常适合该类病人的步态分析。

青少年特发性脊柱侧凸患者步态参数、肌肉参数与影像学的相关性

背景:步态分析作为一种没有辐射的动态评估方法,可以辅助影像学检查对脊柱侧凸患者进行评估,从而减少辐射暴露。目的:分析青少年特发性脊柱侧凸患者步态参数与影像学参数的相关性,并通过OpenSim仿真建模初步探索潜在机制。方法:选取Cobb角10°-45°、年龄10-18岁的青少年特发性脊柱侧弯患者20例为青少年特发性脊柱侧凸组;对照组是同年龄阶段,且相同体质量指数区间的正常儿童,共计纳入40例受试者。比较两组受试者步行时空参数、运动学参数、动力学参数及步态偏差指数的差异,探索病理步态与冠状面平衡的相关性,并对相关机制进行初步研究。结果与结论:(1)步态参数组间比较结果表明,青少年特发性脊柱侧凸组患者左侧支撑相、左侧双支撑相占整个步态周期的百分比增加,同时左侧摆动相占整个步态周期的百分比减少(P <0.05);青少年特发性脊柱侧凸组患者左侧髋关节最大内收角度大于对照组,双侧髋关节最大外展角度明显小于对照组(P <0.05);两组双侧足跟初始着地时踝关节角度相比差异有显著性意义(P <0.05);青少年特发性脊柱侧凸患者蹬离地面时右侧髋关节屈曲肌群峰值功率显著变小(P <0.05);(2)相关性研究结果显示,右侧髋关节最大外展角度与Cobb角呈显著正相关(r=0.552,P=0.012),右侧髋关节屈曲肌群峰值功率和C7侧方偏移呈显著负相关(r=-0.475,P=0.034),左侧足跟着地时踝关节角度与冠状面骨盆倾斜度呈显著正相关(r=0.476,P=0.034);(3)肌肉长度模拟计算结果表明,青少年特发性脊柱侧凸患者臀中肌肌纤维长度变化显著减少(P <0.05),双侧腹内斜肌肌纤维长度变化显著减少(P <0.05);比较两组受试者在足跟着地时的肌纤维长度发现,青少年特发性脊柱侧凸患者足跟初始着地时腓肠肌内外侧头和比目鱼肌的肌纤维长度均变短(P <0.05);(4)结果发现,青少年特发性脊柱侧凸患者躯干的姿势稳定性控制下降,表现为步频变慢、支撑相双支撑相百分比增加及摆动相百分比减少;普遍存在低足跟着地模式,是由双侧跟腱紧张引起的;青少年特发性脊柱侧凸患者存在髋屈曲肌群做功能力下降,可能与关节角速度及主弯方向相关。

爱丁堡观察性步态评估量表在脑性瘫痪儿童中的信度与效度检验

目的:研究爱丁堡观察性步态评估量表(Edinburgh visual gait score,EVGS)的信度,并与三维步态分析进行比较,评价其有效性;同时分析EVGS各项内部以及与脑性瘫痪(cerebral palsy,CP)儿童粗大运动功能分级系统(gross motor function classification system,GMFCS)的相关性,为EVGS在临床应用提供客观依据。方法:从2019年至2021年所有在同济大学附属养志康复医院三维步态分析实验室进行三维步态分析的727例痉挛型CP儿童中随机抽取20例CP,分别由4名不同经验背景的评估者采用EVGS对20例CP的步行视频进行评估,并在间隔1个月后再次评估同一视频。采用同类相关系数分析(intragroup correlation coefficient,ICC)检验4名评估者的间信度,以及同一评估者的重测信度;采用Spearman等级相关系数检验EVGS总分及各项与三维步态分析数据和GMFCS之间的相关性。结果:评估者间第一次评估ICC值为0.947(P<0.001),第二次评估ICC值为0.952(P<0.001),两次评定结果均显示不同评估者对同一组视频采用EVGS的一致性结果较好。各评估者前后两次重测结果显示ICC系数均≥0.75(P<0.0010),表明间隔1个月,同一评估者前后两次评估结果具有较高一致性。相关性分析结果发现,EVGS与三维步态分析结果为中等相关,在校学生评估的总分与校标相关性最大。EVGS与GMFCS等级具有相关性。EVGS各项内相关性分析结果表明,足、骨盆及躯干控制的评估分项对EVGS评估整体步态的结果具有影响。结论:EVGS量表的评估者间信度以及同一评估者重测信度均具有较高可信性,未有丰富的临床经验背景下的评估者使用EVGS同样可以达到较高信效度。相关性分析结果表明,EVGS评估结果的准确性仍存在不足,EVGS评估结果与CP儿童运动功能障碍水平具有相关性,在设备有限情况下,EVGS可以作为步态分析的替补工具,是目前较为可靠的观察性步态评估量表之一。

步态分析用于膝骨性关节炎诊断与功能评定的研究进展

膝骨性关节炎是中老年群体患病率非常高的一种疾病。该病生理功能表现与生物力学参数密切相关,包括运动学参数、动力学参数、肌电活动参数等直接体现了膝骨性关节炎的症状发展。这些参数的研究对于膝骨性关节炎诊断和关节功能评定有非常重要的临床意义。因此,笔者通过总结近年来国内外的研究文献,对步态分析技术的进展,以及步态分析应用在膝骨性关节炎生物力学参数评定进行探讨,着重从运动学特征参数、动力学特征参数和肌电活动特征参数等进行步态特征的研究,为膝骨性关节炎的临床诊断及疗效评估提供借鉴与参考。尽管步态分析研究在膝骨性关节炎的早期诊断、治疗评估中发挥了重要作用,但在中国的临床应用和研究仍处于初期阶段。此外,由于膝骨性关节炎致病机制和生理表征比较复杂,对于步态分析特征参数的选择、计算方法,以及技术本身的稳定性方面还需要持续深入研究和改进。

助行康复机器人自适应步态控制方法研究

为了提高助行康复机器人在不同坡度上的稳定性,合理的步态控制方法显得尤为重要。这里以助行康复机器人为研究对象,提出了一种将长短期记忆网络和动态运动基元结合的步行康复机器人自适应步态控制方法。将传感器采集信息与动态运动基元中步态控制项相结合,对参考步态进行调整。同时通过更改动态运动基元的时间项和空间项对步态进行二次调整以适应不同的坡度。通过试验对该控制方法的可用性进行验证。结果表明,该方法可以在(0~20)°斜坡进行自适应步态变换,具有一定的实用价值。

高跟鞋全掌中底硬度对青年女性行走过程中步态特征与稳定性的影响

为了减少长期穿着高跟鞋对女性足部健康产生的不利影响,研究选取40名青年女性穿着3双不同全掌中底硬度的高跟鞋,采用Footscan^(R)足底压力测量系统与RSscan^(R)测力台同步使用,对其自然行走时步态周期、足底压力中心轨迹以及峰值压力、峰值压强、压强-时间积分等足底动力学特征进行测试。结果显示:随着全掌中底硬度的降低,前掌着地时间变长,全掌着地时间变短,足部外翻程度明显减小,内翻程度明显变大。较低的中底硬度具有良好的缓冲性能和保护性能。研究对于提升高跟鞋穿着稳定性及舒适性具有重要的参考价值,可为制鞋行业在高跟鞋中底材质的选择与研发方面提供科学可靠的理论支持。

带仿生躯干的被动行走机器人步态特性

为改善被动行走机器人的步态特性,受人体躯干同时具有刚性骨骼和柔性软组织启发,提出一种带刚柔仿生躯干的被动行走机器人模型,并研究其非线性动力学特性.将仿生躯干柔性部分等效为带质量的弹簧阻尼器,建立仿生躯干被动行走机器人的动力学模型.分别分析仿生躯干的等效弹性系数、等效阻尼系数、等效质量对被动行走机器人的行走步长和步行速度的影响规律,并与刚性躯干模型的结果进行对比.研究结果表明:相比于刚体躯干,仿生躯干使得被动行走具有更加丰富的步态行为;仿生躯干柔性不仅影响被动行走的行走步长及行走速度,还影响被动行走的稳定性;适当的躯干柔性可以在维持稳定周期步态的同时,提高被动行走机器人的行走步长及步行速度;与刚性躯干相比,带仿生躯干的被动行走步长能提高12%,行走速度能提高2%.

基于足底压力分布的下肢步态识别方法

良好的下肢步态感知性能有助于提升助力型外骨骼机器人的助力效果。本文以足底压力分布为研究对象,基于足底生物力学分析搭建一种可穿戴式足底压力分布采集装置,分别采集平地行走、平地慢跑和坡路行走3个步态的足底压力数据,并基于多元线性回归法构建的地面反作用力预测模型获取整体足压,提出了一种基于整体足压和卷积神经网络(CNN)分类算法进行下肢步态识别的方法,并与支持向量机(SVM)和反向传播(BP)神经网络进行了对比分析。试验结果表明:该方法对于3种步态的平均识别率达到98.3%,具有较高的准确性,验证了使用CNN分类算法对下肢不同步态识别的可行性与有效性。

一种基于轮廓稀疏对抗的视频步态隐私保护算法

深度网络模型可以从视频步态序列中获取人体步态生物特征并识别人物身份,造成严重的隐私泄露安全威胁。现有方法一般通过对视频画面中的人体进行模糊、变形等处理来保护隐私,这些方法可以在一定程度上改变人体外观,但很难改变人物行走姿态,难以逃避深度网络模型的识别,且这种处理往往伴随着对视频质量的严重破坏,降低了视频的视觉可用性。针对该问题,文章提出一种基于轮廓稀疏对抗的视频步态隐私保护算法,通过对步态识别模型的对抗攻击来计算画面中人体轮廓周围的有效修改位置。与传统方法相比,在具有相同隐私保护能力的情况下,该算法减少了对画面的修改,在隐私安全性和视觉可用性上达到了较好的均衡。该算法在公开步态数据库CASIA-B和OUMVLP上对4种步态识别模型进行测试,通过与不同步态隐私保护方法对比,验证了该算法在步态隐私保护上的有效性和可用性。

基于多尺度特征融合的跨视角步态识别

在跨视角步态识别中,针对衣着遮挡情况下难以提取具有可辨别性和多样性的步态特征,导致识别准确率下降的问题,提出了一种基于多尺度特征融合网络的跨视角步态识别方法。该方法能够有效利用步态特征间的互补性,获得具有可辨别性和多样性的步态特征,从而解决因衣着遮挡造成可辨别性差以及单一性的问题,进而提升跨视角步态识别的准确性。为验证所提方法的有效性,在公共数据集CASIA-B上进行了验证,实验结果表明所提方法在处理具有遮挡条件下的跨视角步态识别问题的识别性能达到了73.4%,同时在正常和背包两种行走条件下的识别性能分别达到了95.5%和88.0%。此外,我们的方法在处理遮挡条件下的识别性能优于同类典型的步态识别方法。

一种面向神经系统病变患者的可穿戴步态数据采集和分析智能鞋技术

目的步态是人体步行的姿态和行为特征,反映了神经和运动系统的协调能力。帕金森病患者在疾病发展过程中常伴有步态功能障碍,现有步态分析设备成本高昂、操作复杂,难以在临床应用。本研究旨在开发一套可穿戴系统对神经系统病变患者的运动功能进行定量评估。方法提出一种Lab-in-Shoe智能鞋系统,通过集成惯性测量单元和鞋内薄膜压力传感器,利用零速修正算法完成双足位置和姿态的解算,从而测量步态典型时空参数。该系统在临床进行初步应用,招募了7名健康受试者和15名帕金森病患者进行8 m长的Timed Up and Go(TUG)测试。结果研究结果表明,统一帕金森病评定量表评分与步长(r=-0.88,P<0.001)和步速(r=-0.84,P<0.001)存在显著负相关性。Hoehn-Yahr分级与步长(r=-0.75,P<0.001)和步速(r=-0.70,P<0.001)存在显著负相关性。将6类显著相关的步态参数通过多元线性回归分析建立评分与步态参数的回归模型(R2=0.8149,P<0.001,RMSE=10.14)。结论本研究通过Lab-in-shoe智能鞋系统采集、分析帕金森病患者的步态参数;初步结果显示能有效区分不同阶段患者的步态异常,随着疾病加重,步长、步速均呈现明显下降的特征;多元线性回归模型也表明步态参数与帕金森病情严重程度存在强关联性。未来有望将该系统应用于神经系统病变患者的诊断、康复。

足下垂刺激器联合牵伸训练对脑卒中后足下垂患者足底压力、步态特征变化的影响

目的探讨足下垂刺激器联合牵伸训练对脑卒中后足下垂患者足底压力、步态特征变化的影响。方法选择2021年11月至2022年6月中国康复研究中心北京博爱医院接收的105例脑卒中后足下垂患者,在组间主要基线特征可比的基础上,采用随机数字表法分为对照组(n=52)与观察组(n=53)。对照组实施牵伸训练干预,观察组实施足下垂刺激器联合牵伸训练干预。比较两组患者干预前后足底压力、步态特征、胫骨前肌与腓肠肌表面肌电信号变化、平衡功能,统计两组患者干预期间跌倒发生率。结果两组患者干预后脚趾区、第一、第二跖骨区、足后跟区足底压力均较干预前升高,且观察组高于对照组,两组第三至第五跖骨区、足底中部区较干预前降低,且观察组低于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者干预后步速、步频、步幅均较干预前提高,且观察组高于对照组,两组步行周期参数较干预前降低,且观察组低于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者的干预后胫骨前肌与腓肠肌表面肌电信号值均较干预前提高,且观察组高于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者干预后Berg平衡量表评分均较干预前升高,且观察组高于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组干预期间跌倒发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论脑卒中后足下垂患者应用足下垂刺激器联合牵伸训练,可改善足底压力和平衡功能,纠正步态特征,增强肌群活动能力,降低跌倒风险。

背包腰带强化对儿童行走和跑步时步态参数的影响:一项随机交叉前瞻性研究

目的背包是学龄儿童和青少年日常生活中常用的物品。然而,随着学业压力的增加,长期携带沉重背包可能影响儿童的生长发育。本研究旨在评估背包携带对儿童行走和跑步时步态特征的影响,重点关注背包腰带设计对步态和生物力学适应背包负荷的影响。方法采用随机交叉设计和重复测量法,12名受试者(6名男童和6名女童)分别背负配有腰托和无腰托的两种背包进行测试。通过分析背包腰带的有无对儿童自然行走和跑步过程中的步态参数的影响,比较不同背包设计对步态特征的影响。结果12名儿童完成了测试。方差分析结果显示,在有和无腰托背包的条件下,前足支撑期百分比(F=58.031,P<0.001)、后足支撑期百分比(F=58.031,P<0.001)、前足触地时间支撑期百分比(F=3.507,P<0.034)、后足触地时间支撑期百分比(F=11.359,P<0.001)和横向对称系数(F=303.548,P<0.034)存在显著差异。携带配有腰带的背包行走和跑步时,负荷响应(MD(SE)=3.10~3.28,t=3.49~3.56,P=0.004)和预摆动期百分比显著增加,但横向对称系数和后足触地时间支撑期未见显著差异。结论配备腰带的背包显著影响了儿童行走和跑步过程中的步态特征,尤其是在负荷响应和预摆动期方面。研究强调了腰带在增强稳定性和减轻儿童背包携带过程中的疲劳的重要性。

基于DeepLabCut算法的小鼠步态分析系统建立及对衰老所致运动功能的评价

目的建立一种基于DeepLabCut(DLC)算法用于评价老年小鼠运动功能的步态分析系统。方法基于深度学习技术中的DLC算法,采用跑台装置和全封闭设计,构建系统软硬件;应用本系统评价不同运动模式下衰老所致小鼠的步态差异;通过相关性分析探究体质量与体长对步态指标的影响。结果本系统实现特定步速下小鼠三维立体步态(侧面和腹平面)的同步分析,自动量化47项步态指标。应用本系统发现,步行时(15 cm·s^(-1)),相比2月龄、8月龄和15月龄小鼠体转角标准偏差下降,前肢摆动时长、膝关节(Knee)角度标准偏差、左后爪和右后爪向外角度平均值增加;15月龄小鼠还出现步频降低,步幅、双支撑总时长、Knee伸展和收缩距离增加。小跑时(20 cm·s^(-1)),15月龄小鼠无法稳定行走,相比2月龄,8月龄小鼠左后爪向外角度平均值和双支撑总时长增加。相关性分析发现,步频、步幅、前肢摆动时长、后爪向外角度平均值、双支撑总时长、Knee角度标准偏差、Knee伸展和收缩距离等指标均未受到体质量和体长变化的影响。结论基于DLC算法的小鼠步态分析系统实现了对老年小鼠步态更加敏感、准确、全面的评价,区分出老年小鼠为维持步态稳定性所表现的步态特征,并筛选出更能反映老年小鼠步态变化的行为指标。为今后更有效评估抗衰老、抗运动协调功能下降药物的药效与副作用提供方法学基础。