CN111281391A - 一种静态和动态平衡的测量方法及系统 - Google Patents

一种静态和动态平衡的测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种静态和动态平衡的测量方法及系统，包括：将压力传感器设置在鞋内；测试者穿戴符合自己鞋码的鞋；测试者将双足悬空进行压力归零；当进行静态检测模式时，测试者在静态测试时间内自然站立；当进行动态检测模式时，测试者在动态测试时间内自然行走；测试的压力信号无线传输至云端进行计算；当需要快速检测时，通过快速检测公式判断测试者的静态平衡性和动态平衡性，并根据COP曲线判断测试者的动态平衡性；当需要精确检测时，通过精确检测公式判断测试者的平衡性。本发明提供了一种静态和动态平衡的测量方法及系统，利用对步态压力信息的获取和分析来测定平衡性，能够快速、便捷的检测且造价低，可用于儿童及成人体检或针对性评估。

Description

一种静态和动态平衡的测量方法及系统
技术领域
本发明涉及平衡检测技术领域，具体涉及一种静态和动态平衡的测量方法及系统。
背景技术
平衡性是指一种协调能力，在日常生活中起着至关重要的作用。平衡性是由小脑控制，小脑通过它与大脑、脑干和脊髓之间丰富的传入和传出联系，参与躯体平衡和肌肉张力(肌紧张)的调节，以及随意运动的协调。近年来由脑血管意外、脑瘫、运动伤害、帕金森综合症等下肢步态异常患者的人数越来越多，此类患者完成康复训练后，平衡性是患者康复的重要评价指标。目前并没有一种快速且便捷的测定站立状态下(静态)和行走过程中(动态)的平衡性的方法。
发明内容
本发明提供了一种静态和动态平衡的测量方法及系统，利用对步态压力信息的获取和分析来测定平衡性，能够快速、便捷的检测且造价低，可用于儿童及成人体检或针对性评估。
本发明采用如下技术方案：
一种静态和动态平衡的测量方法，包括：
S1、将压力传感器设置在鞋垫和/或鞋内，其中，左右足的压力传感器的数量和排列方式完全相同；
S2、测试者穿戴符合自己鞋码的鞋，所述鞋为带压力传感器的鞋，或带压力传感器鞋垫的鞋；
S3、测试者将双足悬空进行压力归零；
S4、当进行静态检测模式时，测试者在静态测试时间内自然站立，其中，所述静态测试时间根据测试者类型自由设定；
S5、当进行动态检测模式时，测试者在动态测试时间内自然行走，其中，所述动态测试时间根据测试者类型自由设定；
S6、测试者左右足的压力传感器集成的压力信号通过无线传送器无线传输至云端进行计算；
S7、当需要快速检测时，将压力信号带入快速检测公式判断测试者的静态平衡性和动态平衡性，并根据压力传导轨迹形成的COP曲线判断测试者的动态平衡性；
S8、当需要精确检测时，将压力信号带入精确检测公式判断测试者的平衡性。
进一步地，所述压力传感器的数量为九个，所述九个压力传感器以嵌入的方式设置在鞋垫和/或鞋内；所述压力传感器的排列方式为：鞋前端部分设置四个压力传感器并编号为1、2、8、9，鞋中心部分设置两个压力传感器并编号为3、7，鞋后端部分设置三个压力传感器并编号为4、5、6。
进一步地，所述自然站立为双足与肩同宽，双眼平视前方，双手自然下垂。
进一步地，所述测试者类型包括儿童、成人。
进一步地，所述步骤S7中当需要快速检测时，将压力信号带入快速检测公式判断测试者的静态平衡性和动态平衡性，具体包括：
快速检测公式为：
Figure BDA0002397485790000021
其中，L(1-9)表示检测得到的左足的九个压力传感器的压力总和，R(1-9)表示检测得到的右足的九个压力传感器的压力总和；
静态检测模式时，若A≤10％，则测试者的静态平衡性良好，若A＞10％，则测试者的静态平衡性差；
动态检测模式时，若A≤15％，则测试者的静态平衡性良好，若A＞15％，则测试者的静态平衡性差；若COP曲线对称，则测试者的动态平衡性良好，若COP曲线不对称，则测试者的动态平衡性差。
进一步地，所述静态检测模式包括睁眼模式和闭眼模式。
进一步地，所述步骤S8中当需要精确检测时，将压力信号带入精确检测公式判断测试者的静态平衡性，具体包括：
在静态检测模式的睁眼模式的左足与右足对比中，若A≤5％，计5分，若5％＜A≤10％，计4分，若10％＜A≤15％，计3分，若15％＜A≤20％，计2分，若A＞20％，计1分；
在静态检测模式的睁眼模式的足前端部分与足后端部分中，精确检测公式为：
Figure BDA0002397485790000022
其中，F+B＝F((L-1，2，8，9)+(R-1，2，8，9))+B((L-4，5，6)+(R-4，5，6))，F((L-1，2，8，9)+(R-1，2，8，9))表示左足前端部分第1、2、8、9压力传感器的压力值与右足前端部分第1、2、8、9压力传感器的压力值的和，B((L-4，5，6)+(R-4，5，6))表示左足后端部分第4、5、6压力传感器的压力值与右足后端部分第4、5、6压力传感器的压力值的和；
在静态检测模式的睁眼模式的足前端部分与足后端部分中，若C≤10％，计3分，若10％＜C≤15％，计2分，若C＞15％，计1分；
在静态检测模式的闭眼模式中，若A≤10％，计3分，若10％＜A≤15％，计2分，若A＞15％，计1分；
在动态检测模式中，若10％＜A≤15％，计3分，若15％＜A≤20％，计2分，若A＞20％，计1分；
计算测试者的平衡性E，所述E的计算公式为：
E＝静态检测模式的睁眼模式的左足与右足对比中A的得分+静态检测模式的睁眼模式的足前端部分与足后端部分中C的得分+静态检测模式的闭眼模式中A的得分+动态检测模式中A的得分；
若E≥9，则测试者的平衡性良好，若E＜9，则测试者的平衡性差。
进一步地，所述快速检测和精确检测可以重复检测，并进行二级运算计算其平均值。
一种静态和动态平衡的测量系统，包括检测模块、传输模块和计算模块，以实现静态和动态平衡的测量方法的步骤；
所述检测模块包括压力传感器、传感器集合装置、压力归零键，用于检测测试者的足部压力信号；
所述传输模块为无线传送器，用于将测试者足部的压力信号传送至计算模块；
所述计算模块包括快速计算单元和精确计算单元，用于根据测试者足部的压力信号计算并判断测试者的平衡性。
本发明的有益效果为：能够快速且便捷的测定站立状态下(静态)和行走过程中(动态)的平衡性，同时，本发明的检测方法快速、便捷、造价低，可用于儿童及成人体检或针对性评估，针对于平衡性差的检测者，可以建议进行平衡训练或适当的康复治疗。
附图说明
图1位本发明实施例一的方法的步骤示意图。
图2为本发明实施例一中鞋子上的压力传感器的排列方式示意图。
图3位本发明实施例二的系统的结构示意图。
附图中，检测模块101、压力归零键1011、压力传感器1012、传感器集合装置1013、传输模块102、计算模块103、快速计算单元1031、精确计算单元1032。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种静态和动态平衡的测量方法，该方法具体包括以下步骤：
S1、将九个压力传感器以嵌入的方式设置在鞋垫和/或鞋内，其中，左右足的压力传感器的数量和排列方式完全相同。
压力传感器的排列方式为：如图2所示，鞋前端部分设置四个压力传感器并编号为1、2、8、9，鞋中心部分设置两个压力传感器并编号为3、7，鞋后端部分设置三个压力传感器并编号为4、5、6。
S2、测试者穿戴符合自己鞋码的鞋，所述鞋为带压力传感器的鞋，或带压力传感器鞋垫的鞋。
S3、测试者将双足悬空进行压力归零，或通过压力归零键给穿戴的压力传感器归零，能够减少误差，提高精确度。
S4、当进行静态检测模式(包括睁眼模式和闭眼模式)时，测试者在静态测试时间内自然站立(双足与肩同宽，双眼平视前方，双手自然下垂)，其中，所述静态测试时间根据测试者类型(包括儿童和成人)自由设定。
例如，为测定成人平衡性，可测试30-60s；为测定儿童平衡性，可测试10-60s，年龄越小，配合越差，可减少测试时间，增加测试次数。
S5、当进行动态检测模式时，测试者在动态测试时间(如1-5分钟)内自然行走，其中，所述动态测试时间根据测试者类型(儿童或成人)自由设定。
S6、测试者左右足的压力传感器集成的压力信号通过无线传送器无线传输至云端进行计算。
S7、当需要快速检测时，将压力信号带入快速检测公式判断测试者的静态平衡性和动态平衡性，并根据压力传导轨迹形成的COP曲线判断测试者的动态平衡性。
S71、快速检测公式为：
Figure BDA0002397485790000041
其中，L(1-9)表示检测得到的左足的九个压力传感器的压力总和，R(1-9)表示检测得到的右足的九个压力传感器的压力总和；
S72、静态检测模式时，若A≤10％，则测试者的静态平衡性良好，若A＞10％，则测试者的静态平衡性差；
S73、动态检测模式时，若A≤15％，则测试者的静态平衡性良好，若A＞15％，则测试者的静态平衡性差；若COP曲线对称，则测试者的动态平衡性良好，若COP曲线不对称，则测试者的动态平衡性差。
S8、当需要精确检测时，将压力信号带入精确检测公式判断测试者的平衡性。
S81、在静态检测模式的睁眼模式的左足与右足对比中：
若A≤5％，计5分；
若5％＜A≤10％，计4分；
若10％＜A≤15％，计3分；
若15％＜A≤20％，计2分；
若A＞20％，计1分；
S82、在静态检测模式的睁眼模式的足部前端部分与足部后端部分中，精确检测公式为：
Figure BDA0002397485790000051
其中，F+B＝F((L-1，2，8，9)+(R-1，2，8，9))±B((L-4，5，6)+(R-4，5，6))，F((L-1，2，8，9)+(R-1，2，8，9))表示左足前端部分第1、2、8、9压力传感器的压力值与右足前端部分第1、2、8、9压力传感器的压力值的和，B((L-4，5，6)+(R-4，5，6))表示左足后端部分第4、5、6压力传感器的压力值与右足后端部分第4、5、6压力传感器的压力值的和；
在静态检测模式的睁眼模式的足部前端部分与足部后端部分中：
若C≤10％，计3分；
若10％＜C≤15％，计2分；
若C＞15％，计1分。
S83、在静态检测模式的闭眼模式中：
若A≤10％，计3分；
若10％＜A≤15％，计2分；
若A＞15％，计1分；
S84、在动态检测模式中：
若10％＜A≤15％，计3分；
若15％＜A≤20％，计2分；
若A＞20％，计1分。
S85、计算测试者的平衡性E，所述E的计算公式为：
E＝静态检测模式的睁眼模式的左足与右足对比中A的得分+静态检测模式的睁眼模式的足部前端部分与足部后端部分中C的得分+静态检测模式的闭眼模式中A的得分+动态检测模式中A的得分。即步骤S81的结果+步骤S82的结果+步骤S83的结果+步骤S84的结果。
若E≥9，则测试者的平衡性良好，若E＜9，则测试者的平衡性差。另外，快速检测和精确检测都可以重复检测，并进行二级运算计算其平均值。
本发明能够快速且便捷的测定站立状态下(静态)和行走过程中(动态)的平衡性，同时，本发明的检测方法快速、便捷、造价低，可用于儿童及成人体检或针对性评估，针对于平衡性差的检测者，可以建议进行平衡训练或适当的康复治疗。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上提供一种静态和动态平衡的测量系统，用于实现静态和动态平衡的测量方法的步骤，如图2所示，该系统包括检测模块101、传输模块102和计算模块103。
检测模块101包括压力传感器1012、传感器集合装置1013、压力归零键1011，用于检测测试者的足部压力信号；
传输模块102为无线传送器，用于将测试者足部的压力信号传送至计算模块；
计算模块103包括快速计算单元1031和精确计算单元1032，用于根据测试者足部的压力信号计算并判断测试者的平衡性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，包括：
S1、将压力传感器设置在鞋垫和/或鞋内，其中，左右足的压力传感器的数量和排列方式完全相同；
S2、测试者穿戴符合自己鞋码的鞋，所述鞋为带压力传感器的鞋，或带压力传感器鞋垫的鞋；
S3、测试者将双足悬空进行压力归零；
S4、当进行静态检测模式时，测试者在静态测试时间内自然站立，其中，所述静态测试时间根据测试者类型自由设定；
S5、当进行动态检测模式时，测试者在动态测试时间内自然行走，其中，所述动态测试时间根据测试者类型自由设定；
S6、测试者左右足的压力传感器集成的压力信号通过无线传送器无线传输至云端进行计算；
S7、当需要快速检测时，将压力信号带入快速检测公式判断测试者的静态平衡性和动态平衡性，并根据压力传导轨迹形成的COP曲线判断测试者的动态平衡性；
S8、当需要精确检测时，将压力信号带入精确检测公式判断测试者的平衡性。
2.根据权利要求1所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述压力传感器的数量为九个，所述九个压力传感器以嵌入的方式设置在鞋垫和/或鞋内；所述压力传感器的排列方式为：鞋前端部分设置四个压力传感器并编号为1、2、8、9，鞋中心部分设置两个压力传感器并编号为3、7，鞋后端部分设置三个压力传感器并编号为4、5、6。
3.根据权利要求1所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述自然站立为双足与肩同宽，双眼平视前方，双手自然下垂。
4.根据权利要求3所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述测试者类型包括儿童、成人。
5.根据权利要求2所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述步骤S7中当需要快速检测时，将压力信号带入快速检测公式判断测试者的静态平衡性和动态平衡性，具体包括：
快速检测公式为：
Figure FDA0002397485780000011
其中，L(1-9)表示检测得到的左足的九个压力传感器的压力总和，R(1-9)表示检测得到的右足的九个压力传感器的压力总和；
静态检测模式时，若A≤10％，则测试者的静态平衡性良好，若A＞10％，则测试者的静态平衡性差；
动态检测模式时，若A≤15％，则测试者的静态平衡性良好，若A＞15％，则测试者的静态平衡性差；若COP曲线对称，则测试者的动态平衡性良好，若COP曲线不对称，则测试者的动态平衡性差。
6.根据权利要求5所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述静态检测模式包括睁眼模式和闭眼模式。
7.根据权利要求6所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述步骤S8中当需要精确检测时，将压力信号带入精确检测公式判断测试者的静态平衡性，具体包括：
在静态检测模式的睁眼模式的左足与右足对比中，若A≤5％，计5分，若5％＜A≤10％，计4分，若10％＜A≤15％，计3分，若15％＜A≤20％，计2分，若A＞20％，计1分；
在静态检测模式的睁眼模式的足前端部分与足后端部分中，精确检测公式为：
Figure FDA0002397485780000021
其中，F+B＝F((L-1，2，8，9)+(R-1，2，8，9))+B((L-4，5，6)+(R-4，5，6))，F((L-1，2，８，9)+(R-1，2，8，9))表示左足前端部分第1、2、8、9压力传感器的压力值与右足前端部分第1、2、8、9压力传感器的压力值的和，B((L-4，5，6)+(R-4，5，6))表示左足后端部分第4、5、6压力传感器的压力值与右足后端部分第4、5、6压力传感器的压力值的和；
在静态检测模式的睁眼模式的足前端部分与足后端部分中，若C≤10％，计3分，若10％＜C≤15％，计2分，若C＞15％，计1分；
在静态检测模式的闭眼模式中，若A≤10％，计3分，若10％＜A≤15%，计2分，若A＞15%，计1分；
在动态检测模式中，若10％＜A≤15％，计3分，若15％＜A≤20％，计2分，若A＞20％，计1分；
计算测试者的平衡性E，所述E的计算公式为：
E＝静态检测模式的睁眼模式的左足与右足对比中A的得分+静态检测模式的睁眼模式的足前端部分与足后端部分中C的得分+静态检测模式的闭眼模式中A的得分+动态检测模式中A的得分；
若E≥9，则测试者的平衡性良好，若E＜9，则测试者的平衡性差。
8.根据权利要求7所述的一种静态和动态平衡的测量方法，其特征在于，所述快速检测和精确检测可以重复检测，并进行二级运算计算其平均值。
9.一种静态和动态平衡的测量系统，其特征在于，包括检测模块、传输模块和计算模块，以实现权利要求1至8中任一项所述的静态和动态平衡的测量方法的步骤；
所述检测模块包括压力传感器、传感器集合装置、压力归零键，用于检测测试者的足部压力信号；
所述传输模块为无线传送器，用于将测试者足部的压力信号传送至计算模块；
所述计算模块包括快速计算单元和精确计算单元，用于根据测试者足部的压力信号计算并判断测试者的平衡性。
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