Gait analysis has become a widely used clinical tool, and an increasing number of physical therapists and doctors are choosing suitable treatments for their patients based on the information from kinematic and kinetic data [1]. Kinematic data are also increasingly being used for the control of neural prostheses or functional electrical stimulation (FES) [2,3]. A complete gait analysis system uses an optical motion analysis system for kinematic data combined with force platforms for kinetic data. These systems are expensive, require a large space and cannot be used outside a laboratory environment. The capture volume is also limited to a few gait cycles. Therefore there has been much activity in trying to find alternative solutions for capturing gait information over a larger distance and outside a laboratory environment [3–10]. During the last decade, many sensors have been developed for industrial, robotics, aerospace and biomedical measurements using the continuously advancing circuit technology. These sensors are becoming more compact in size and lower in cost [4,5]. For gait analysis,
* Corresponding author.
1350-4533/99/$ - see front matter. 1999 IPEM. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S1350-4533(99)00030-2
electrogoniometers, accelerometers, inclinometers and force sensitive resistors (FSR) can be used to measure joint angles, linear acceleration, tilt angle relative to gravity and times of foot contact, respectively. A portable kinematic gait analysis system can be built using these small sensors. If a number of these sensors are used simultaneously, the system can become cumbersome and difficult to don/doff. A practical system must be small and easy to apply, and provide enough relevant information. If the position and the orientation of each body segment is known, then it is possible to calculate all the kinematic data. In the aerospace industry, gyroscopes and accelerometers are widely used to provide information on position and orientation. It is theoretically possible to use the same techniques for gait analysis. The signals from accelerometers and gyroscopes are acceleration and angular velocity, respectively. The raw signals from accelerometers and gyroscopes have been used to quantify human daily activities [6–10]. Joint angles are commonly used in gait analysis and can be derived by the integration of angular acceleration or angular velocity. However, data obtained from integration can be distorted by offsets or any drifts. To find the angular acceleration using accelerometers, a pair of accelerometers fixed on a rigid object is
88 K. Tong, M.H. Granat/Medical Engineering & Physics 21 (1999) 87–94
required. In order to eliminate any drift during integration, Morris (1973) [11] identified the beginning and the end of the walking cycles, and made the signal at the beginning and the end of the cycle equal. Willemsen et al. (1990) [12] developed a technique to find the joint angle without the need for integration, which used four accelerometers on each segment. The system used two metal bars with eight accelerometers for measuring a single joint angle. They also used a simplified version of their technique for the control of an FES system. Four accelerometers on a metal bar were used to calculate the joint acceleration, and different phases of gait could be detected for FES control without the need for the angular information [2]. Inclinometers have also been evaluated for use in controlling FES systems [3]. Inclinometers detect inertial forces. During the stance phase, when the angular acceleration is nearly zero, the inertial force is principally due to gravity, and the segment inclination can then be calculated. During the swing phase the angular acceleration affects the measurement and therefore inclination cannot be accurately calculated. Another promising alternative is to use gyroscopes directly to measure the angular velocity without the signal being affected by gravity or any linear acceleration. Gyroscopes can therefore theoretically be used to calculate the segment inclination and the relative joint angle. During walking the movement of the lower body segments occurs mainly in the sagittal plane, so only single uni-axial gyroscopes would be required on each segment. Heyn et al. (1996) [13] had showed that shank inclination could be measured with eight accelerometers and two gyroscopes fixed on two rigid metal plates. This experimental protocol did not include any turning which could be expected to effect the inclination. They also found that using these metal plates was cumbersome. The aim of this study was to investigate the possibility of using uni-axial gyroscopes to design a practical gait analysis system. The gyroscopes would be fixed directly to the skin making the system easy to apply and reducing subject encumbrance. The first objective was to evaluate the angular signals and derived signals from gyroscopes and compare these with data from the motion an
การวิเคราะห์การเดินได้กลายเป็นเครื่องมือทางคลินิกใช้กันอย่างแพร่หลายและการเพิ่มจำนวนของนักกายภาพบำบัดและแพทย์จะเลือกการรักษาที่เหมาะสมสำหรับผู้ป่วยของพวกเขาอยู่บนพื้นฐานของข้อมูลจากข้อมูลจลนศาสตร์และการเคลื่อนไหว [1] ข้อมูลจลนศาสตร์นอกจากนี้ยังมีการใช้มากขึ้นสำหรับการควบคุมของระบบประสาทขาเทียมหรือกระตุ้นไฟฟ้าหน้าที่ (FES) ส่วน [2,3] ระบบการวิเคราะห์การเดินสมบูรณ์ใช้ระบบวิเคราะห์การเคลื่อนไหวแสงสำหรับข้อมูลจลนศาสตร์รวมกับแพลตฟอร์มแรงสำหรับข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ระบบเหล่านี้มีราคาแพงต้องมีพื้นที่ขนาดใหญ่และไม่สามารถใช้นอกห้องทดลอง ปริมาณการจับภาพยัง จำกัด อยู่ในรอบเดินไม่กี่ ดังนั้นจึงได้มีการกิจกรรมมากในการพยายามไปยัง FI โซลูชันทางเลือกสำหรับการจับ ND ข้อมูลการเดินในระยะทางขนาดใหญ่และสภาพแวดล้อมภายนอกห้องปฏิบัติการ [3-10] ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเซ็นเซอร์จำนวนมากได้รับการพัฒนาสำหรับอุตสาหกรรมหุ่นยนต์, ยานอวกาศและการวัดชีวการแพทย์ที่ใช้เทคโนโลยีที่ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องวงจร เซ็นเซอร์เหล่านี้จะกลายเป็นขนาดกะทัดรัดมากขึ้นในขนาดและค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าใน [4,5] สำหรับการวิเคราะห์การเดิน
* ผู้รับผิดชอบ.
1350-4533 / 99 / $ - เห็นหน้าเรื่อง 1999 IPEM จัดทำโดย Elsevier วิทยาศาสตร์ Ltd. สงวนลิขสิทธิ์ PII: S1350-4533 (99) 00030-2
electrogoniometers, accelerometers, inclinometers และบังคับตัวต้านทานที่สำคัญ (FSR) สามารถใช้ในการวัดมุมร่วมกันเร่งเชิงเส้นมุมเอียงเทียบกับแรงโน้มถ่วงและเวลาของการติดต่อเท้าตามลำดับ พกพาระบบการวิเคราะห์การเดินจลนศาสตร์สามารถสร้างขึ้นโดยใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็กเหล่านี้ ถ้าจำนวนของเซ็นเซอร์เหล่านี้ถูกนำมาใช้พร้อมกันระบบจะเป็นยุ่งยากและ DIF Fi ลัทธิที่จะสวม / Doff ระบบปฏิบัติต้องมีขนาดเล็กและง่ายต่อการใช้และให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องมากพอ หากตำแหน่งและทิศทางของส่วนร่างกายของแต่ละคนเป็นที่รู้จักกันแล้วก็เป็นไปได้ในการคำนวณข้อมูลจลนศาสตร์ทั้งหมด ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ, ลูกข่างและ accelerometers ใช้กันอย่างแพร่หลายในการให้ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งและการวางแนว มันเป็นทฤษฎีที่เป็นไปได้ที่จะใช้เทคนิคเดียวกันสำหรับการวิเคราะห์การเดิน สัญญาณจาก accelerometers และลูกข่างมีอัตราเร่งและความเร็วเชิงมุมตามลำดับ สัญญาณดิบจาก accelerometers และลูกข่างได้รับการใช้ปริมาณกิจกรรมประจำวันของมนุษย์ [6-10] ร่วมกันในมุมมักใช้ในการวิเคราะห์การเดินและสามารถจะได้มาจากการรวมกลุ่มของการเร่งความเร็วเชิงมุมหรือความเร็วเชิงมุม อย่างไรก็ตามข้อมูลที่ได้รับจากการรวมสามารถบิดเบือนโดยการชดเชยใด ๆ หรือลอย ไปยัง FI ND ความเร่งเชิงมุมใช้ accelerometers คู่ accelerometers คงที่บนวัตถุที่แข็งเป็น
88 เคทอง MH Granat / วิศวกรรมการแพทย์และฟิสิกส์ที่ 21 (1999) 87-94
ต้อง เพื่อที่จะกำจัดลอยใด ๆ ในระหว่างการรวมมอร์ริส (1973) [11] ระบุ Fi ed จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของรอบเดินและทำให้สัญญาณที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของรอบที่เท่ากัน Willemsen et al, (1990) [12] พัฒนาเทคนิคใน Fi ND มุมร่วมกันโดยไม่จำเป็นต้องบูรณาการซึ่งใช้สี่ accelerometers ในแต่ละส่วน ระบบที่ใช้สองแท่งโลหะที่มีแปด accelerometers สำหรับการวัดมุมเดียวร่วมกัน พวกเขายังใช้รุ่น Fi เอ็ด Simpli ของเทคนิคของพวกเขาสำหรับการควบคุมของระบบ FES สี่ accelerometers บนแถบโลหะที่ถูกนำมาใช้ในการคำนวณอัตราเร่งร่วมกันและขั้นตอนต่างๆของการเดินสามารถตรวจพบได้ในการควบคุม FES โดยไม่ต้องใช้ข้อมูลเชิงมุม [2] inclinometers ยังได้รับการประเมินสำหรับการใช้งานในการควบคุมระบบ FES [3] inclinometers ตรวจสอบกองกำลังเฉื่อย ในระหว่างขั้นตอนท่าทางเมื่อเร่งความเร็วเชิงมุมเกือบเป็นศูนย์แรงเฉื่อยเป็นหลักเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและความชอบส่วนนั้นจะสามารถคำนวณได้ ในระหว่างขั้นตอนการแกว่งความเร่งเชิงมุมส่งผลกระทบต่อการวัดและดังนั้นจึงโน้มเอียงที่ไม่สามารถคำนวณได้อย่างถูกต้อง อีกทางเลือกหนึ่งที่มีแนวโน้มที่จะใช้ลูกข่างโดยตรงในการวัดความเร็วเชิงมุมไม่มีสัญญาณที่ถูกผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงหรือเร่งความเร็วเชิงเส้นใด ๆ ลูกข่างได้ดังนั้นในทางทฤษฎีจะใช้ในการคำนวณความชอบส่วนและมุมร่วมญาติ ในระหว่างการเดินการเคลื่อนไหวของร่างกายส่วนล่างส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระนาบทัดังนั้นเพียงคนเดียวลูกข่าง Uni-แกนจะต้องในแต่ละส่วน Heyn et al, (1996) [13] ได้แสดงให้เห็นว่าดอกโน้มเอียงที่สามารถวัดได้กับแปด accelerometers และสองลูกข่างคงที่สองแผ่นโลหะแข็ง โปรโตคอลนี้ทดลองไม่ได้รวมถึงเปลี่ยนใด ๆ ที่อาจจะคาดหวังที่จะทำให้เกิดความโน้มเอียง นอกจากนี้ยังพบว่าการใช้แผ่นโลหะเหล่านี้ยุ่งยาก จุดมุ่งหมายของการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ลูกข่าง Uni-แกนในการออกแบบระบบการวิเคราะห์การเดินในทางปฏิบัติ ลูกข่างจะคงที่กับผิวโดยตรงทำให้ระบบง่ายต่อการใช้และลดภาระเรื่อง วัตถุประสงค์แรกคือการประเมินสัญญาณเชิงมุมและสัญญาณที่ได้มาจากลูกข่างและเปรียบเทียบกับข้อมูลเหล่านี้จากการเคลื่อนไหว
การแปล กรุณารอสักครู่..

การวิเคราะห์การเดินได้กลายเป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ทางคลินิก และการเพิ่มจำนวนของนักกายภาพและแพทย์จะเลือกการรักษาที่เหมาะสมสำหรับผู้ป่วยของพวกเขาอยู่บนพื้นฐานของข้อมูลเชิงจลน์ และข้อมูลจาก [ 1 ] ข้อมูลเชิงเป็นมากขึ้นจะถูกใช้สำหรับการควบคุมประสาทเทียมหรือไฟฟ้ากระตุ้นการทำงาน ( FES ) [ 2 ] ที่สมบูรณ์ของการวิเคราะห์ระบบใช้แสงเคลื่อนไหวการวิเคราะห์ระบบเชิงบังคับข้อมูลรวมกับแพลตฟอร์มสำหรับข้อมูลทางจลนศาสตร์ ระบบเหล่านี้มีราคาแพง ต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่และไม่สามารถใช้สภาพแวดล้อมภายนอกห้องปฏิบัติการ จับเสียงยัง จำกัด ให้เดินรอบไม่กี่ จึงได้มีกิจกรรมมากในการพยายามที่จะถ่ายทอดและทางเลือกโซลูชั่นสำหรับการจับข้อมูลการเดินมากกว่าระยะทางขนาดใหญ่และภายนอกห้องปฏิบัติการสิ่งแวดล้อม 3 ) [ 10 ] ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เซ็นเซอร์หลายได้รับการพัฒนาสำหรับอุตสาหกรรม , หุ่นยนต์ , การบินและอวกาศและการวัดทางการแพทย์โดยใช้วงจรอย่างต่อเนื่องก้าวหน้าเทคโนโลยี เซ็นเซอร์เหล่านี้จะกลายเป็นขนาดกะทัดรัดมากขึ้นในขนาดและลดต้นทุน [ 4 , 5 ] การวิเคราะห์ท่าเดิน* ผู้ที่สอดคล้องกัน1350-4533 / 99 / $ - เห็นหน้าก็ตาม 1999 ipem . จัดพิมพ์โดย Elsevier Science จำกัดสงวนลิขสิทธิ์ พี : s1350-4533 ( 99 ) 00030-2electrogoniometers accelerometers , การบังคับ , และตัวต้านทานไว ( FSR ) สามารถใช้วัดมุม , ความเร่งเชิงเส้นรอยต่อมุมเอียงเทียบกับแรงโน้มถ่วงและเวลาของการติดต่อ , เท้าตามลำดับ การวิเคราะห์เชิงระบบการเดินแบบพกพาสามารถสร้างขึ้นโดยใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็กเหล่านี้ ถ้าหมายเลขของเซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้พร้อมกัน ระบบสามารถกลายเป็นยุ่งยาก และแยกศาสนากับดอนจึง / doff . ระบบการปฏิบัติต้องมีขนาดเล็กและง่ายต่อการใช้และให้พอ ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง . ถ้าตำแหน่งและทิศทางของกลุ่มแต่ละตัวเป็นที่รู้จักแล้วมันเป็นไปได้ที่จะคำนวณทั้งหมดข้อมูลเชิง . ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ , gyroscopes accelerometers และใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งและทิศทาง มันเป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่จะใช้เทคนิคเดียวกันสำหรับการวิเคราะห์การเดิน สัญญาณจากและมีการเร่งความเร็วและ gyroscopes accelerometers ความเร็วเชิงมุม ตามลำดับ สัญญาณดิบจาก accelerometers gyroscopes ที่ถูกใช้และปริมาณของกิจกรรมประจำวัน [ 6 – 10 ] มุมร่วมมักใช้ในการวิเคราะห์ท่าเดินและสามารถจะได้มาโดยการบูรณาการของความเร่งเชิงมุม หรือความเร็วเชิงมุม . อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่ได้จากการชดเชยหรือใด ๆที่สามารถบิดเบี้ยวโดยลอย . เพื่อถ่ายทอดและเร่งเชิงมุมโดยใช้ accelerometers คู่ accelerometers จึง xed บนวัตถุแข็งคือ88 K . ตง m.h. granat / การแพทย์วิศวกรรมและฟิสิกส์ 21 ( 1999 ) จำกัด 94 87ต้อง เพื่อที่จะกำจัดใด ๆในระหว่างการ Drift มอร์ริส ( 1973 ) [ 11 ] identi จึงเอ็ดที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการเดินวงจร และทำให้สัญญาณที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของรอบเท่ากัน willemsen et al . ( 1990 ) [ 12 ] พัฒนาเทคนิคการถ่ายทอดและมุมร่วมกันโดยไม่ต้องบูรณาการซึ่งใช้สี่ accelerometers ในแต่ละส่วน ระบบที่ใช้โลหะสองแท่งแปด accelerometers วัดร่วมเดียวมุม พวกเขายังใช้ Simpli จึงเอ็ดรุ่นของเทคนิคของพวกเขาสำหรับการควบคุมระบบเฟส . สี่ accelerometers บนแถบโลหะที่ใช้ คำนวณ การ ร่วม และขั้นตอนต่าง ๆ ของการเดิน สามารถตรวจพบได้ในเฟสการควบคุมโดยไม่ต้องข้อมูลเชิงมุม [ 2 ] การได้รับการประเมินเพื่อใช้ในการควบคุมเฟสระบบ [ 3 ] การตรวจสอบ นำทัพ ระหว่างยืนระยะ เมื่อความเร่งเชิงมุมเป็นเกือบศูนย์ แรงเฉื่อยเป็นหลักเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและส่วนที่เอียงแล้วสามารถคํานวณ ในระหว่างการแกว่งเฟสความเร่งเชิงมุมมีผลต่อการวัด และดังนั้นจึง เอียง ไม่สามารถคำนวณได้แม่นยำ อีกทางเลือกคือการใช้สัญญา gyroscopes ตรงวัดความเร็วเชิงมุม โดยไม่มีสัญญาณใด ๆที่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงหรือเชิงเส้นเร่ง ดังนั้นในทางทฤษฎี gyroscopes สามารถใช้ในการคำนวณส่วนเอียง และมุมร่วมญาติ ในระหว่างการเดิน การเคลื่อนไหวของร่างกายส่วนล่างส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเครื่องบินแซก ดังนั้นเพียงหนึ่งเดียวของแกน gyroscopes จะต้องในแต่ละส่วน เฮน et al . ( 1996 ) [ 13 ] ก็พบว่าขาเอียง สามารถวัดได้ด้วยแปด accelerometers และ gyroscopes จึง xed สองแผ่นโลหะแข็ง ขั้นตอนการทดลอง นี้ไม่รวม เปลี่ยนที่สามารถคาดว่าจะมีผลต่อความโน้มเอียง นอกจากนี้ยังพบว่า การใช้แผ่นโลหะเหล่านี้ก็ยุ่งยาก จุดมุ่งหมายของการศึกษานี้คือ เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ยูนิแกน gyroscopes การออกแบบในทางปฏิบัติของการวิเคราะห์ระบบ การจะถ่ายทอด gyroscopes xed กับผิวโดยตรง ทำให้ระบบง่ายต่อการใช้และการลดวิชาถ่วง . จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินสัญญาณ RST เชิงมุมและได้รับสัญญาณจาก gyroscopes และเปรียบเทียบเหล่านี้ด้วย
การแปล กรุณารอสักครู่..
