[发明专利]一种用于评价人体随运动平台的动态平衡控制能力的方法

说明书

本发明公开一种能够定量评价人体随运动平台的动态平衡控制能力的方法，该方法包括(1)机械运动平台、(2)信号采集模块、(3)信号预处理模块、(4)数据分析模块、以及(5)动态平衡控制能力输出模块，其特征在于将人体随机械平台运动过程中的数据进行多尺度熵分析和最大李雅普诺夫指数估计，获得人体各个肢体部位的动态平衡控制能力指数以及人体整体随运动平台运动的动态平衡控制能力指数，再将上述指数与数据库中人群进行比对匹配，最终得到该个体整体以及身体不同肢体部位随运动平台运动的动态平衡控制能力水平。

技术领域

本发明涉及运动评价领域，具体涉及一种用于评价人体随运动平台的动态平衡控制能力的方法。

背景技术

我国老龄化问题日益严重，在老年人人群中，中风是一种具有高发病率的疾病。幸存患者往往出现偏瘫的后遗症，其神经功能恢复缓慢。运动训练是近年来一种新兴的康复方法，因此出现了多种多样的运动训练系统。

目前在这些传统的系统中，由于缺乏客观定量评价方法，运动训练处方严重依赖于医师的经验以及简单半定量指数(如训练力度)，其一致性难以得到保障，从而导致患者无法按照科学合理方式进行康复训练，其效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种评价人体随运动平台的动态平衡控制能力的方法，以解决现有传统的系统中，缺乏客观定量评价方法的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下几个内容：机械运动平台；信号采集模块、信号预处理模块、数据分析模块、以及动态平衡控制能力输出模块组成；

本发明实施例采取方法中的机械运动平台为人体提供周期性和随机性的动态平衡干扰，运动平台安置有1路加速度传感器；

本发明实施例采取方法中的信号采集模块负责实时记录人体自身随运动平台运动的过程中1路运动平台加速度信号和6路人体加速度信号，共形成7路时间序列；人体的左、右手腕，人体左、右脚踝、颈部以及腹部分别佩戴有1个加速度传感器；

进一步地，所述信号采集模块放置在人体左、右手腕，人体左、右脚踝、颈部、腰腹部以及运动平台7个区域；信号采集模记录相应7路加速度信号；每路加速度信号的采样频率为100Hz到300Hz。

本发明实施例采取方法中的信号预处理模块负责将每分钟人体的6路加速度信号和运动平台的1路加速度信号分别进行相空间重构并完成去噪处理，得到去噪后的7路加速度信号时间序列X_i(i＝1,2,…,7)；其中第1-6路为人体各个部位的加速度信号时间序列，第7路为运动平台的加速度信号时间序列；

进一步地，所述信号处理模块采用Takens相空间重建方法，其中嵌入维数m和延迟时间τ是通过关联维数和互信息方法确定；并采用局部流形投影方法或基于相空间辛几何的主成分分析完成相空间去噪。

本发明实施例采取方法中的数据分析模块负责将去噪后的7路时间序列进行多尺度熵分析和最大李雅普诺夫指数估计，得到7个样本熵A_i(i＝1,2,…,7)和6个最大李雅普诺夫指数L_i(i＝1,2,…,6)；其中第1-6路为人体各个部位的加速度信号时间序列，第7路为运动平台的加速度信号时间序列，进一步，将人体6个区域与运动平台的样本熵值(的差异)之差的绝对值的倒数作为人体相应区域的适应能力指数C_i(i＝1,2,…,6)；最后将人体相应区域的适应能力指数的加权和作为人体整体随运动平台运动的动态平衡控制能力的指数B，其中权重为人体相应区域信号的最大李雅普诺夫指数L_i(i＝1,2,…,6)；