下肢力量精確性水平檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，主要基于下肢力量波形相似度定量分析，屬于人體運(yùn)動(dòng)分析和人體運(yùn)動(dòng)信號(hào)模式識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括1.采集基準(zhǔn)序列；2.采集對(duì)比序列；3.向基準(zhǔn)序列中插入若干信號(hào)值，得到插值基準(zhǔn)序列；4.向?qū)Ρ刃蛄兄胁迦肴舾尚盘?hào)值，得到插值對(duì)比序列；5.計(jì)算插值基準(zhǔn)序列和插值對(duì)比序列的相似度r；6.將相似度r的數(shù)值列入相似度序列{r}；7.再重復(fù)2至6至少兩次，得到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為至少三個(gè)的相似度序列{r}；先去掉相似度序列{r}中的最大值和最小值，再求余下數(shù)據(jù)的平均值p，即為被測(cè)者下肢力量精確性水平值。本發(fā)明能有效地檢測(cè)下肢力量精確性水平。
【專(zhuān)利說(shuō)明】下肢力量精確性水平檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，主要基于下肢力量波形相似度定量分析，屬于人體運(yùn)動(dòng)分析和人體運(yùn)動(dòng)信號(hào)模式識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]由于人體肌肉骨骼系統(tǒng)具有復(fù)雜性、人體對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)具有復(fù)雜性、對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能力供應(yīng)具有復(fù)雜性、人體與外界環(huán)境相互作用也具有復(fù)雜性，因此檢測(cè)人體肌肉力量也具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。
[0003]現(xiàn)有的肌肉力量檢測(cè)方法主要包括等長(zhǎng)、等張和等速條件下的檢測(cè)方法，等長(zhǎng)條件下檢測(cè)方法多用于靜態(tài)肌肉力量檢測(cè)，而動(dòng)態(tài)肌肉力量檢測(cè)比靜態(tài)肌肉力量檢測(cè)更加復(fù)雜，因此動(dòng)態(tài)肌肉力量檢測(cè)大多在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行等速、等張條件下的檢測(cè)。除此之外，很少有其它可行的動(dòng)態(tài)肌肉力量檢測(cè)方法。
[0004]據(jù) 申請(qǐng)人:所知，目前對(duì)于肌肉力量的檢測(cè)方法均基于傳感器技術(shù)，常見(jiàn)的檢測(cè)設(shè)備有等速測(cè)試儀和測(cè)力臺(tái)等。等速測(cè)試儀通常在某一關(guān)節(jié)固定狀況下進(jìn)行檢測(cè)，該設(shè)備主要應(yīng)用于臨床康復(fù)和專(zhuān)門(mén)肌群力量訓(xùn)練，其操作較為復(fù)雜，而且該設(shè)備對(duì)于體育運(yùn)動(dòng)和鍛煉健身是否有效還存在巨大的爭(zhēng)議。測(cè)力臺(tái)主要用于下肢力量的檢測(cè)與評(píng)價(jià)，也是一種可信的力量檢測(cè)手段，但該設(shè)備多用于科學(xué)研究，由于其價(jià)格昂貴，且定性與評(píng)價(jià)操作程序復(fù)雜，很難進(jìn)行快速且簡(jiǎn)易的下肢力量精確性水平檢測(cè)。
[0005]力量精確性水平是一個(gè)心理生理評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前僅有針對(duì)上肢的檢測(cè)手段:采用握力計(jì)，預(yù)設(shè)某一力值為目標(biāo)值，讓被測(cè)者先在睜眼條件下緊握握力計(jì)，使握力計(jì)顯示值與目標(biāo)值基本一致，然后在閉眼條件下緊握握力計(jì)，憑感覺(jué)和記憶使握力計(jì)顯示值達(dá)到目標(biāo)值，兩條件下的差值即反映力量精確性水平。該檢測(cè)手段主要針對(duì)臂力、腕力甚至后背肌肉的綜合協(xié)調(diào)性，無(wú)法直接用于檢測(cè)下肢力量精確性水平，而且目前也沒(méi)有現(xiàn)成的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法用于檢測(cè)下肢力量精確性水平。
[0006] 申請(qǐng)人:在研究過(guò)程中了解到，目前在工程信號(hào)以及部分常見(jiàn)生理信號(hào)的評(píng)估中有研究者采用了相似度定量分析。例如，在推拿力信號(hào)的定量研究中，謝志勇等對(duì)手法力信號(hào)和微分后的力信號(hào)作了傅里葉變換，并在不同操作者間作了定性比較(見(jiàn)謝志勇，許世雄，李信安等.關(guān)于中醫(yī)推拿手法擺動(dòng)類(lèi)接法施力的頻域分析[J].醫(yī)用生物力學(xué)，1996，04:208-211.);呂杰等通過(guò)引入相似度的定義定量研究了手法力信號(hào)的均勻程度，獲得了衡量操作者自身施力均勻程度的量化指標(biāo)(見(jiàn)呂杰，曹金鳳，方磊等.一種評(píng)價(jià)近似周期信號(hào)相似度的新方法及其對(duì)中醫(yī)抜法均勻性的分析[J].上海中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2010, 06:54-57)。但這些文獻(xiàn)均未涉及針對(duì)在不同操作者間進(jìn)行手法力信號(hào)波形相似度比較的研究。章丹頌等對(duì)手法的垂直作用力信號(hào)進(jìn)行了組間相似度研究，還可以用同樣的方法研究操作者在施行手法時(shí)其它類(lèi)型的信號(hào)與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相似度，可分析某一個(gè)人手法力量與標(biāo)準(zhǔn)模板力量的相似度，或者與自身某一參考手法力量對(duì)比反映力量精確性水平(見(jiàn)章丹頌，呂杰，方磊等.組間波形相似度及在中醫(yī)推拿接法垂直作用力信號(hào)分析中的應(yīng)用[J].醫(yī)用生物力學(xué)，2011，02:133-136+149)。
[0007]然而，現(xiàn)有的力量精確性水平檢測(cè)手段對(duì)精度的要求比較高，且設(shè)備價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜；現(xiàn)有手段主要針對(duì)上肢，缺乏針對(duì)下肢的檢測(cè)方法；同時(shí)現(xiàn)有信號(hào)相似度算法，在具體應(yīng)用時(shí)均從各自的學(xué)科特點(diǎn)出發(fā)，不適合直接應(yīng)用于下肢力量分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，能有效地檢測(cè)下肢力量精確性水平。
[0009]本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思如下:
[0010] 申請(qǐng)人:在研究過(guò)程中了解到，下肢屈伸屬于典型的下肢運(yùn)動(dòng)形式，下肢屈伸能力可反映下肢力量水平，而垂直地面反作用力能有效反映下肢屈伸力量的變化，采用現(xiàn)有的壓力板即可方便迅速連續(xù)采集垂直地面反作用力信號(hào)數(shù)據(jù)。 申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)深入地反復(fù)實(shí)踐研究，終于得出利用壓力板采集數(shù)據(jù)的下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，能有效地檢測(cè)下肢力量精確性水平。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0012]一種下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，其特征是，應(yīng)用于由壓力板和電腦組成的檢測(cè)系統(tǒng)，所述壓力板的信號(hào)輸出端與電腦信號(hào)輸入端連接；
[0013]所述檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0014]第一步、被測(cè)者站 立于壓力板上并做一次基準(zhǔn)的下肢屈伸動(dòng)作，同時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)采集垂直地面反作用力數(shù)據(jù)，并以采集到的數(shù)據(jù)序列為基準(zhǔn)序列{a} = {ai，a2，...，am}，m為基準(zhǔn)序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；
[0015]第二步、被測(cè)者于壓力板上做一次對(duì)比的下肢屈伸動(dòng)作，并盡力使對(duì)比的下肢屈伸動(dòng)作與基準(zhǔn)的下肢屈伸動(dòng)作相同；同時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)采集垂直地面反作用力數(shù)據(jù)，并以采集到的數(shù)據(jù)序列為對(duì)比序列 = {b1； b2,..., bj，η為對(duì)比序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；
[0016]第三步、向基準(zhǔn)序列{a} = {a1; a2，...，aj中插入若干信號(hào)值，得到插值基準(zhǔn)序列{a, } = {a/ , a2' ,..., a(^1)(n_D+1' }；
[0017]第四步、向?qū)Ρ刃蛄蠭bHIb1, b2，...，bj中插入若干信號(hào)值，得到插值對(duì)比序列
{b 1-1b1 ，b2 ，...，b (^1) (n_D+1 }；
[0018]第五步、計(jì)算插值基準(zhǔn)序列和插值對(duì)比序列的相似度r ；
[0019]第六步、將相似度!的數(shù)值列入相似度序列Ir}，相似度序列Ir}的初始值為空列表;
[0020]第七步、再重復(fù)第二步至第六步至少兩次，得到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為至少三個(gè)的相似度序列Ir};先去掉相似度序列Ir}中的最大值和最小值，再求余下數(shù)據(jù)的平均值P，即為被測(cè)者下肢力量精確性水平值。
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案如下:
[0022]優(yōu)選地，第三步的具體過(guò)程如下:
[0023]在基準(zhǔn)序列{a}的所有兩相鄰數(shù)據(jù)和ax之間分別順序插入n_2個(gè)數(shù)據(jù)a(x_2)(n-1)+1+J/，其中2≤X≤m，I≤j≤n-2, x和j均為整數(shù)，η為對(duì)比序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，同時(shí)a(x-2) (n-l)+l+j 滿(mǎn)足以下條件:
【權(quán)利要求】
1.一種下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，其特征是，應(yīng)用于由壓力板和電腦組成的檢測(cè)系統(tǒng)，所述壓力板的信號(hào)輸出端與電腦信號(hào)輸入端連接； 所述檢測(cè)方法包括以下步驟: 第一步、被測(cè)者站立于壓力板上并做一次基準(zhǔn)的下肢屈伸動(dòng)作，同時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)采集垂直地面反作用力數(shù)據(jù)，并以采集到的數(shù)據(jù)序列為基準(zhǔn)序列{a} = {ai，a2，...，am}，m為基準(zhǔn)序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)； 第二步、被測(cè)者于壓力板上做一次對(duì)比的下肢屈伸動(dòng)作，并盡力使對(duì)比的下肢屈伸動(dòng)作與基準(zhǔn)的下肢屈伸動(dòng)作相同；同時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)采集垂直地面反作用力數(shù)據(jù)，并以采集到的數(shù)據(jù)序列為對(duì)比序列 = {b1； b2,..., bj，η為對(duì)比序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)； 第三步、向基準(zhǔn)序列{a} = {a1; a2，...，am}中插入若干信號(hào)值，得到插值基準(zhǔn)序列{a, } = {a/ , a2' ,..., a(^1)(n_D+1' }； 第四步、向?qū)Ρ刃蛄兄胁迦肴舾尚盘?hào)值，得到插值對(duì)比序列{b 1-1b1 ，b2 ，...，b (^1) (n_D+1 }； 第五步、計(jì)算插值基準(zhǔn)序列和插值對(duì)比序列的相似度r ; 第六步、將相似度r的數(shù)值列入相似度序列Ir}，相似度序列Ir}的初始值為空列表；第七步、再重復(fù)第二步至第六步至少兩次，得到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為至少三個(gè)的相似度序列Ir};先去掉相似度序列Ir}中的最大值和最小值，再求余下數(shù)據(jù)的平均值P，即為被測(cè)者下肢力量精確性水平值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，其特征是，第三步的具體過(guò)程如下: 在基準(zhǔn)序列{a}的所有兩相鄰數(shù)據(jù)^和^之間分別順序插入n-2個(gè)數(shù)據(jù)a(x_2)(n-1)+1+J/，其中2 X和j均為整數(shù)，η為對(duì)比序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，同時(shí)a(x-2) (n-l)+l+j 滿(mǎn)足以下條件:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，其特征是，第五步的具體過(guò)程如下: 按下式計(jì)算插值基準(zhǔn)序列和插值對(duì)比序列的相似度r:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下肢力量精確性水平檢測(cè)方法，其特征是，第七步中，0< P < 1，P值越接近I則被測(cè)者下肢力量精確性水平越高。
5.一種用于檢測(cè)不同被測(cè)者之間下肢力量相似性水平的方法，其特征是，應(yīng)用于由壓力板和電腦組成的檢測(cè)系統(tǒng)，所述壓力板的信號(hào)輸出端與電腦信號(hào)輸入端連接； 所述檢測(cè)方法包括以下步驟: 第一步、第一被測(cè)者站立于壓力板上并做一次基準(zhǔn)的下肢屈伸動(dòng)作，同時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)采集垂直地面反作用力數(shù)據(jù)，并以采集到的數(shù)據(jù)序列為基準(zhǔn)序列{a} = {ai，a2，...，am}，m為基準(zhǔn)序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)； 第二步、第二被測(cè)者于壓力板上做一次對(duì)比的下肢屈伸動(dòng)作，并盡力使對(duì)比的下肢屈伸動(dòng)作與基準(zhǔn)的下肢屈伸動(dòng)作相同；同時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)采集垂直地面反作用力數(shù)據(jù)，并以采集到的數(shù)據(jù)序列為對(duì)比序列 = {b1； b2,..., bj，η為對(duì)比序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)； 第三步、向基準(zhǔn)序列{a} = {a1; a2，...，aj中插入若干信號(hào)值，得到插值基準(zhǔn)序列{a } {^1 ，％ ，...，a(m—I) (n—1)+1 };具體過(guò)程為:在基準(zhǔn)序列{a}的所有兩相鄰數(shù)據(jù)an和ax之間分別順序插入n-2個(gè)數(shù)據(jù) 1^ j ^ n-2，x和j均為整數(shù)，η為對(duì)比序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，同時(shí)



a(x-2) (n-l)+l+j 滿(mǎn)足以下條件:
【文檔編號(hào)】A61B5/22GK103479368SQ201310436745
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】葉強(qiáng), 高杉, 錢(qián)競(jìng)光, 王濤, 楊先軍, 夏懿, 宋雅偉, 任濤 申請(qǐng)人:葉強(qiáng), 錢(qián)競(jìng)光, 高杉