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。

头针联合三维步态分析训练系统治疗脑梗死患者下肢运动功能障碍疗效观察

目的 探讨头针联合三维步态分析训练系统治疗脑梗死患者下肢运动功能障碍的临床疗效。方法 选择2022年6月—2023年6月皖北煤电集团总医院收治的脑梗死后下肢运动功能障碍患者60例,随机分成对照组和观察组各30例。对照组给予常规康复训练+三维步态训练治疗,观察组在对照组治疗基础上联合头针治疗,2组均治疗4周。观察比较2组患者治疗前后步态分析参数、改良Asworth肌张力量表评分、徒手肌力评定量表(MMT)评分、改良Barthel指数(MBI)评分、运动学参数、脑血流动力学参数,评估2组临床疗效。结果 2组患者治疗后步速、步频、跨步长、步长、步宽及MMT评分、MBI评分均明显增高,最大髋关节屈曲角度、最大膝关节屈曲角度、最大踝关节背屈和跖屈角度均明显增大,双侧大脑中动脉最大峰值流速(Vs)、平均流速(Vm)均明显加快,且观察组上述各指标较对照组改善更明显,差异均有统计学意义(P均<0.05);2组患者治疗后步态周期、双支撑时间、Asworth评分、血管阻力指数(RI)均明显降低(P均<0.05),且观察组均明显低于对照组(P均<0.05);观察组总有效率明显高于对照组[93.3%(28/30)比70.0%(21/30),P<0.05]。结论 头针联合三维步态分析训练系统能够明显提高脑梗死后下肢运动功能障碍患者下肢肌张力、肌力及生活能力,并能明显改善脑血流动力学,从而促进患者运动功能恢复。

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。

步态训练与评估系统联合中药热奄包疗法在脑卒中偏瘫病人中的应用

目的:探究步态训练与评估系统联合中药热奄包疗法在脑卒中偏瘫病人中的应用。方法:选取我院2022年7月—2023年6月收治的86例脑卒中偏瘫病人为研究对象,根据其入院时间的先后顺序进行分组,2022年7月—12月收治的43例病人为对照组,2023年1月—6月收治的43例病人为干预组;对照组实施常规康复护理,干预组在其基础上实施步态训练与评估系统联合中药热奄包疗法,干预8周后比较两组病人的平衡功能和步态恢复情况。结果:干预8周后,干预组病人的Berg平衡量表(BBS)评分及步速、跨步长、步频高于对照组,重心移动轨迹总长度及面积、步宽低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:步态训练与评估系统联合中药热奄包疗法能有效提升脑卒中偏瘫病人的平衡功能,纠正其步态异常。

无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的研究进展

步态分析是临床研究的重要组成部分,传统的三维步态分析由于设备成本高、专业技术要求高等原因难以广泛应用。随着计算机视觉技术的发展,无标记运动捕捉系统的精确度得到极大提升,无需标记、成本较低的优势逐渐显现,并被应用于步态分析,但由于研究人员和临床医生缺乏对该系统的整体了解,使得该技术尚不能得到广泛推广,本综述拟对无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的应用进展进行回顾,分析目前各项技术的优势和局限性,展望无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的发展方向,为今后无标记运动捕捉系统在临床上的推广使用提供了研究思路。

三维步态分析系统在评价虚拟现实技术干预脑卒中后偏瘫步态效果中的研究

目的评价三维步态动作捕捉与训练系统对脑卒中患者偏瘫步态康复效果的影响。方法共有脑卒中后偏瘫患者60例,随机分为对照组、观察组,均30例。两组患者均给予常规康复训练,观察组在常规康复训练基础上进行虚拟现实步态训练。在治疗前、连续治疗6周后由同一位治疗师给予两组患者采用三维步态分析系统检测并比较两组患者步态时间参数、时相参数、关节活动角度等参数进行评估,并采用Holden步行评定量表,Barthel指数评定表及下肢Fugl-Meyer运动功能量表对患者日常生活能力、步行功能康复效果进行评估。结果两组患者的一般资料(性别、年龄、病变性质)及Holden步行等级、FMA-L评分、Barthel评分与三维步态参数均差异无统计学意义(P>0.05)。而在干预后两组在三维步态参数(时间参数、时相参数、关节活动角度)、FMA-L评分、Holden步行等级、Barthel评分均较之前有所提高(P<0.05),而与治疗前比较,步行周期、双支撑相(%)、健侧支撑相时间(%)、患侧支撑相时间(%)均明显缩短(P<0.05),但同时健侧摆动相时间(%)、患侧摆动相时间(%)均与之相反(P<0.05);与对照组比较,观察组在步幅、步频、步速、健侧支撑相(%)、健侧摆动相(%)、双支撑相(%)方面均明显更优,差异有统计学意义(P<0.05)。结论三维步态动作捕捉系统用于脑卒中患者,能够有效量化患者步态参数,有利于为康复训练提供依据;其步态训练系统能够有效改善脑卒中偏瘫步态康复效果。

基于视频监控的步态识别系统设计

在当今社会,保障公共安全和防范犯罪是一个重要的任务,步态识别作为一种生物识别技术,具有独特的优势和应用前景,基于视频监控的步态识别系统设计则是一个结合了安防技术和计算机视觉技术的重要研究领域,该系统利用视频监控设备记录人体行走过程中的步态特征,并通过分析和识别步态特征,对目标进行身份验证和行为分析。基于此,本文简单讨论基于视频监控的步态识别系统设计价值和难点,深入探讨设计要点,以供参考。

模拟仿真功能评估训练系统对踝关节创伤性关节炎患者三维步态参数的影响研究

目的 分析模拟仿真功能评估训练系统(BTE Primus RS)对踝关节创伤性关节炎患者三维步态参数的影响。方法 收集2019年12月至2021年12月宝鸡市中医医院康复医学科收治的96例踝关节创伤性关节炎患者,根据电脑数字表法进行随机分组,对照组48例予以常规训练,观察组48例予以BTE Primus RS训练,比较2组患者的干预效果、关节活动度、三维步态参数及无痛步行距离。结果 训练后,观察组患者的总优良率是93.8%,高于对照组的79.2%(P<0.05);观察组患者踝关节的外翻、背伸、外展、跖屈及内收角度均高于对照组(P<0.05);观察组患者患足廓清地面的最大距离、步长均长于对照组,同时步频与步速也高于对照组(P<0.05);观察组中无痛步行200~500 m及>500 m的患者数高于对照组,而无痛步行距离<200 m的患者数则低于对照组(P<0.05)。结论 BTE Primus RS训练在踝关节创伤性关节炎患者中的应用效果显著,有助于提升其干预效果,改善关节活动度与三维步态参数,并且促进无痛步行距离延长。

基于RSSCAN步态系统的脑梗死偏瘫患者步态分析

背景:量化脑梗死偏瘫患者步态特征能够作为其后期康复治疗的重要参考依据,而RSSCAN步态系统能够实时定量地采集受试者行走时的步态参数。目的:探究脑梗死偏瘫患者的步态特征及健、患侧足之间的步态差异。方法:纳入北京中医药大学东直门医院与北京中医医院怀柔医院收治的脑梗死偏瘫患者134例,其中男102例,女32例,年龄(60±9)岁。通过RSSCAN步态系统采集受试者步行时的步态参数,选取中间段测试中两对步态周期连续的清晰足印,并将受试者双侧足底手动分成十分区(第1趾区、第2-5趾区、第1跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、第5跖骨区、中足区、足跟内侧区、足跟外侧区),获取偏瘫患者步态时-空参数及生物力学相关参数进行分析。结果与结论:(1)步态时-空参数:健侧足支撑时间大于患足(P <0.01),患侧足摆动时间、步长均大于健足(P <0.05);Pearson或Spearman秩相关分析表明,健侧足与患侧足的支撑时间、步态周期、步长、步宽、步幅具有显著正相关关系(P <0.01);(2)生物力学相关参数:与患侧足相比,健侧足在第1趾区、第2-5趾区、第1跖骨区的最大压力、最大压强、足冲量增大(P <0.05),足跟外侧区的最大压力增大(P <0.05),足跟内侧区、足跟外侧区的足冲量增加(P <0.01),第2-5趾区、中足区的足底接触面积增加(P <0.05);Pearson或Spearman秩相关分析表明,健侧足与患侧足在足底十分区的最大压力、最大压强和足冲量值均具有显著正相关关系(P <0.01),在第2-5趾区、第1跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、中足区、足跟内侧区、足跟外侧区的足底接触面积具有显著正相关关系(P≤0.01);(3)脑梗死偏瘫患者步态特征主要体现在:从时间参数上看,健足承担主要代偿作用;从空间参数方面上看,为维持步行的稳定性,与患侧足对比,健侧足表现更为保守;生物力学方面:为弥补患侧足向前推力的不足,健侧足前足区受力增加,这种不对称受力的代偿模式可能不利于步行能力的恢复。

脑卒中后偏瘫侧手佩戴手功能支具对患者步态时空参数的影响

目的:考察脑卒中后偏瘫侧手佩戴手功能支具对患者三维步态的影响。方法:本试验为组间一次性干预对照研究,通过对40例脑卒中患者偏瘫侧手佩戴手功能支具前后全身三维步态分析系统的测试,采集干预前后患者三维步态的时空和运动学参数并进行比较。结果:佩戴手功能支具可显著改善脑卒中偏瘫患者的步行能力和步态:患者步频、步速显著提高(P<0.001),患侧步长增大(P<0.001),患侧支撑相缩短(P<0.05)、摆动相增长(P<0.05)。患者健侧的时空参数和下肢运动学参数在患侧手佩戴手功能支具前后无明显变化。结论:手部肌张力高的脑卒中后遗症期患者患侧手佩戴手功能支具能改善步速和步态,其原理可通过“上下肢一体化”理论予以解释。该干预方法有在临床上进一步研究的价值,同时对进一步探究脑卒中偏瘫患者手功能改善对其下肢及整体步态、步行能力改善的机制亦有参考价值。

节律性听觉刺激对脑性瘫痪患者步态改善的系统综述

目的分析节律性听觉刺激对脑瘫患者步态改善的效果。方法采取主题词检索方式,在Web of Science、PubMed、EBSCO、中国知网、万方数据库中检索节律性听觉刺激对脑瘫患者步态改善的相关文献,自建库至2022年12月。采用物理治疗证据数据库(PEDro)量表对纳入文献进行方法学质量评估,提取相关数据进行系统综述。结果共检索出文献1339篇,最终纳入10篇,研究对象主要来源于美国、埃及、以色列、韩国和希腊,干预地点主要在医院和社区,部分患者居家干预,发表时间主要在2010年后。在常规物理治疗训练的基础上加入节律性听觉刺激,可以增加脑瘫患者的关节活动度,提高步速、步长和步幅,改善运动模式,增强步态训练的干预效果。结论节律性听觉刺激可以增加脑瘫患者关节活动度,提高步速、步频和步长,改善步态。

神经调控技术在帕金森病冻结步态中的应用现状及进展

1帕金森病冻结步态的概述。帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种神经系统的慢性退行性病变,其临床表现为静止性震颤、肌强直和动作迟缓等症状。中晚期的帕金森病患者常常还会出现姿势不稳和步态异常(postural instability and gait disorder,PIGD)。

基于C#的步态分析系统上位机软件设计

针对足底压力传感器硬件系统采集到的压力原始数据无法直观地进行观察分析的问题,设计了一款步态分析系统上位机软件。该上位机软件可以读取下位机传输的原始足底压力数据,通过灰度映射、伪彩色处理的方式生成足底压力云图。结合实验分析该上位机软件的可行性,实验结果表明,该步态分析系统上位机软件各项功能运行良好,能够快速地接收数据,并进行实时处理和压力云图显示,提高了足底压力数据显示的直观性,为医疗康复等领域提供数据支撑,并为今后类似的步态分析系统上位机软件的研发和设计提供参考。

慢性踝关节不稳患者足底压力及步态特征变化的Meta分析

目的系统分析慢性踝关节不稳(CAI)患者步行时、单足支撑时的足底压力分布及步态特征,为临床诊治提供比较确切的依据。方法文献检索于维普中文期刊全文数据库、万方、中国学术期刊全文数据库、PubMed、EMbase、Web of Science,检索时间均从建库至2023年9月15日,对慢性踝关节不稳患者步态、足底压力相关研究进行Meta分析。结果此次经筛选后最终纳入8篇文献,共485例研究对象,纳入的8篇文献质量在中、高水平。在平地步行时,与正常人相比,慢性踝关节不稳定患者的患侧第1跖骨(M1)和足跟内侧均化峰值压力(PF/W)值、第5跖骨(M5)区域足跟内侧、足跟外侧达峰时间(TPF)值显著降低,M5区域PF/W值显著升高,差异有统计学意义(P<0.05)。在单足支撑时,与正常人相比,慢性踝关节不稳定患者内外侧、前后侧边界时间(TTB)最小值、TTB极小值平均值均显著减少,压力中心(COP)偏移速度明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。慢性踝关节不稳患者的步速与正常人相比,差异无统计学意义(P>0.05)。与正常人相比,慢性踝关节不稳患者的X方向力峰值明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论慢性踝关节不稳患者在平地步行、单足支撑时存有生物力学改变,主要表现为步行时足底压力向外转移,单足支撑时内外前后侧稳定性下降。

超声波治疗结合天轨移位系统训练对脑卒中患者纠正异常步态的疗效分析

目的探讨超声波治疗结合天轨移位系统训练对脑卒中患者纠正异常步态的疗效。方法选取2020年7月—2023年8月佛山市第一人民医院同济康复医院收治的60例脑卒中患者作为研究对象,应用随机数表法分为研究组与对照组,每组30例。对照组给予常规康复治疗,研究组给予超声波治疗结合天轨移位系统训练。比较两组临床疗效。结果干预前,两组Berg平衡量表(Berg Balance Scale,BBS)评分和改良Ashworth分级(Modified Ashworth Scale,MAS)评分对比,差异无统计学意义(P>0.05);干预后,研究组的BBS评分(36.64±3.38)分高于对照组,研究组的股四头肌MAS评分(1.03±0.17)分、小腿三头肌MAS评分(1.52±0.22)分均低于对照组,差异有统计学意义(t=9.833,30.025,22.852,P<0.05)。干预后,研究组的步频、步幅、步速、患侧支持相、患侧摆动相均高于对照组,研究组的步态周期低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。研究组的洗澡、进食、用厕、平地行走、上下楼梯评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在脑卒中患者的治疗中,采用超声波联合天轨移位系统训练进行干预,其干预效果显著,值得推广。

情景互动康复系统对创伤后膝关节障碍患者运动功能、步态特征及预后的影响

目的探讨情景互动康复系统在创伤后膝关节障碍患者中的应用效果。方法将2020年3月至2022年5月来河南省直第三人民医院就诊的创伤后膝关节障碍患者94例作为研究对象,按随机数字表分为对照组、观察组,各47例。对照组予以常规康复治疗,观察组在对照组基础上应用情景互动康复系统辅助治疗。两组均治疗8周,比较两组运动功能[膝关节功能量表(HSS)、膝关节功能Lysholm评分]、平衡能力[Berg平衡量表(BBS)]、步态特征、生活能力[Barthel指数(BI)]及康复治疗依从性。结果治疗后观察组HSS、Lysholm、BBS评分(69.42±5.06)分、(68.86±5.43)分、(44.59±3.79)分高于对照组(64.85±4.92)分、(64.19±5.12)分、(40.26±3.88)分,P<0.001;治疗后,观察组步长、步频、步速、单腿支撑时间、抬腿强度(51.36±5.73)cm、(108.82±9.35)步/min、(59.25±7.16)m/min、(603.49±46.58)ms、(1.95±0.38)G均高于对照组(45.56±6.13)cm、(100.46±7.64)步/min、(51.42±6.85)m/min、(559.75±41.39)ms、(1.72±0.42)G,P<0.001;治疗后观察组BI评分(86.73±5.16)分高于对照组(79.48±4.52)分(P<0.001);观察组康复治疗依从性93.62%(44/47)高于对照组78.72%(37/47),P<0.05。结论情景互动康复系统能提高创伤后膝关节障碍患者运动功能及平衡能力,改善患者步态特征,增强患者康复治疗依从性,有利于提高患者日常生活能力。

基于Catwalk步态分析系统评价三化汤对大脑中动脉闭塞大鼠的影响

目的:基于Catwalk步态分析系统,评价三化汤对大脑中动脉闭塞(MCAO)大鼠运动功能缺损的改善效果。方法:将36只成年雄性Wistar大鼠随机分为模型组、三化汤低剂量组、三化汤中剂量组、三化汤高剂量组、尼莫地平组、假手术组,每组6只,前5组采用Zea Longa线栓法构建MCAO大鼠模型,假手术组大鼠接受同样的手术,只是将栓线向前推进到颈内动脉约5 mm处。4个药物组分别给予对应药物灌胃,假手术组与模型组灌胃等体积生理盐水,每日灌胃1次,共7 d。造模前后分别进行Zea Longa神经功能缺损评分,灌胃结束后进行Catwalk步态数据采集。结果:造模后第1天,与假手术组比较,5个造模组Zea Longa神经功能缺损评分均显著升高(P<0.01);造模第7天,三化汤高剂量组Zea Longa神经功能缺损评分低于模型组(P<0.01)。治疗后,三化汤低、中、高剂量组和尼莫地平组平均运动速度、持续时间、站立时间、摆动时间、摆动速度、站立行走模式、步幅、爪间宽度均显著改善,且三化汤各剂量组效果优于尼莫地平组(P<0.05、P<0.01)。结论:三化汤可以增强MCAO大鼠的运动能力,改善神经功能缺损症状,效果优于尼莫地平。

三维步态分析比较健康大学生与下肢运动损伤大学生步态特征的差异

目的应用三维步态分析系统比较健康大学生和下肢运动损伤大学生步行时步态特征的差异,为下肢运动损伤大学生的康复或预康复提供相关科学依据。方法选取2019年10月-2020年4月期间因运动损伤后下肢功能障碍的大学生30例为研究组,健康大学生30例为对照组,采用三维步态分析系统对2组受试者分别行三维步态检测。结果研究组步长、步频、步速、双足支撑时间小于对照组(P<0.05),步行周期长于对照组(P<0.05);研究组足跟触地期屈膝角度大于对照组(P<0.05),承重反应期最大屈膝角度、支撑相中期最大伸膝角度、摆动相最大屈膝角度小于对照组(P<0.05);研究组患侧矢状面和冠状面踝关节、膝关节、髋关节运动幅度均小于对照组,其中踝关节、髋关节转角幅值,膝关节矢状面转角幅值差异有统计学意义(P<0.05),膝关节冠状面转角幅值差异无统计学意义(P>0.05)。结论三维步态分析系统用于下肢运动损伤患者的临床诊断、康复治疗及疗效评价具有客观、量化的特点,应用前景广泛。

CatWalk步态分析用于大鼠切口痛模型的评估

目的:采用CatWalk步态分析仪对切口痛大鼠的步态变化进行分析,并将步态参数与vonFrey丝测定的机械缩足阈值(mechanical withdrawal threshold,MWT)进行比较,研究其相关性。方法:采用Brennan法建立大鼠切口痛模型。分别于术前24 h、术后2 h、24 h、48 h、72 h,用CatWalk步态分析仪及von Frey丝进行相关步态参数和机械缩足阈值的测定。对测定结果进行统计分析。结果:术后大鼠术侧脚印面积变小、站立时相持续时间缩短、举步时相持续时间延长,举步速度减慢。脚印面积、站立时相持续时间、举步时相持续时间、举步速度与机械缩足阈值的相关性具有统计学意义。结论:CatWalk是一种评估切口痛模型早期机械性痛觉超敏的新方法。

人体行走的步态测试与分析系统

本文介绍了一种功能齐全、价格便宜的步态分析系统，它由计算机、测角仪和测力板组成，它利用与测力板及安装在步行道上的压力开关相连的光电装置，控制着整个步态测试中的同步周期采样，并将其关节角度采样数据记录在随身携带的单片机上，在测试完毕后，用串行通讯方式将数据传输到计算机中处理，文中提出的着地足的积分方程解决了以往用这些测试手段不能确定人体位置的缺陷，再配以用多刚体力学建立的人体步行的运动学和动力学程序，使它能象那些先进的红外摄像步态分析系统一样，计算步行时各种能量变化，人体行走的姿态和广义关节力。