富士通實(shí)驗(yàn)室有限公司和富士通有限公司已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，可以數(shù)字化和量化由于不同疾病的影響而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化的患者的行走方式。

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醫(yī)療專業(yè)人員可以通過觀察患者的行走方式來識(shí)別患者的癥狀。但是，很難對(duì)癥狀進(jìn)行數(shù)字化處理，因?yàn)樵S多步行特征會(huì)隨疾病的類型和嚴(yán)重程度而有所不同，到目前為止，物理治療師在大多數(shù)情況下都進(jìn)行了目視檢查。

現(xiàn)在，富士通已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，可以自動(dòng)準(zhǔn)確地量化左右腿的擺動(dòng)時(shí)間和站立時(shí)間(1)等因素，以及雙腿之間的運(yùn)動(dòng)差異。

在新的開發(fā)中，將使用從連接到患者腳踝的市售陀螺儀傳感器發(fā)出的信號(hào)波形來確定運(yùn)動(dòng)變化時(shí)的特征點(diǎn)。

據(jù)說肌肉骨骼，神經(jīng)和心血管疾病等各種癥狀會(huì)影響患者的行走特性。這項(xiàng)新技術(shù)將使醫(yī)療保健專業(yè)人員能夠量化在這種情況下行走的病人的步態(tài)，因此，他們將能夠記錄康復(fù)過程并幫助對(duì)病人進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，從而提高醫(yī)療服務(wù)的效率。 。

背景

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，分析患者的行走情況以檢查他們不斷變化的癥狀和恢復(fù)狀態(tài)至關(guān)重要。實(shí)際上，眾所周知，肌肉骨骼，神經(jīng)和心血管疾病等癥狀會(huì)導(dǎo)致行走異常。

因此，需要一種步行分析技術(shù)，該技術(shù)可以數(shù)字地捕獲與物理治療師相同的信息以檢測(cè)疾病癥狀的早期征兆。

問題

已經(jīng)提出了許多基于機(jī)器學(xué)習(xí)和基于規(guī)則的算法的方法，作為比較和分析作為定量數(shù)據(jù)的步行特征的常規(guī)技術(shù)，并且引起了醫(yī)療保健專業(yè)人員的關(guān)注。

盡管如此，物理治療師仍與被診斷出患有多種疾病的患者一起工作，其行走方式的影響因疾病的性質(zhì)，嚴(yán)重程度和殘障區(qū)域的位置等因素而有很大差異。因此，傳統(tǒng)技術(shù)不能高精度地量化各種步行特征，因?yàn)樗鼈冎荒芊治鲇邢迶?shù)量的步行模式或無法準(zhǔn)備足夠的步行數(shù)據(jù)以供學(xué)習(xí)。

關(guān)于最新技術(shù)

富士通已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，該技術(shù)可以根據(jù)附著在患者腳踝上的陀螺儀傳感器發(fā)出的信號(hào)來量化各種步行方式的特征。該技術(shù)利用了基于運(yùn)動(dòng)定律的最新開發(fā)的模型，例如步行過程中左右腿的運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系以及不同的步行特征隨時(shí)間變化的方式，檢測(cè)特征點(diǎn)并為信號(hào)波形分配含義從陀螺儀傳感器發(fā)出。

以此方式，可以清楚地識(shí)別步行步驟的信號(hào)，并且無論腳步如何，都可以識(shí)別出當(dāng)腳后跟接觸地面或腳趾離開地面時(shí)步行步驟的特征點(diǎn)。通過測(cè)量這些特征點(diǎn)，可以高精度地量化步幅，擺動(dòng)時(shí)間等步行特性。

結(jié)果

這項(xiàng)新技術(shù)利用市售的陀螺儀傳感器評(píng)估各種步行方式，包括9種類型的步行異常(短距離步行，繞行，改組等)，從而能夠精確計(jì)算多種步行特征。

具體地，步行段對(duì)步行運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)識(shí)別精度為96.5%，步幅時(shí)間(姿勢(shì)時(shí)間和擺動(dòng)時(shí)間之和)的提取誤差為1.8%。換句話說，與需要手動(dòng)輸入行走部分的傳統(tǒng)商用產(chǎn)品相比，新技術(shù)將測(cè)量誤差降低了1/3倍。

前景

富士通將繼續(xù)開發(fā)新的數(shù)字化技術(shù)，以利用醫(yī)療專業(yè)人員的步行觀察數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)量迅速增加的家庭患者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

(1)左右腿的擺動(dòng)時(shí)間和站立時(shí)間在一個(gè)步行周期中，一只腿沒有接觸地面的時(shí)間稱為擺動(dòng)時(shí)間，而一只腿停留在地面上的時(shí)間稱為站立時(shí)間。