使用基于物联网的光子可穿戴传感器对下肢截肢患者的步行周期持续时间分析:初步的概念验证研究
Bruna Alves1,2, Alessandro Fantoni1,3, José Pedro Matos2
1Lisbon School of Engineering (ISEL), Polytechnic University of Lisbon (IPL), 1949-014 Lisboa, Portugal.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 11, 2025
概括
这项研究表明,低成本的可穿戴LiDAR传感器可以实时评估步态. 该系统测量了步行周期的持续时间和对称性,证明了便携式步行分析的可行性.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 可穿戴技术可穿戴技术
- 传感器系统 传感器系统
背景情况:
- 客观的步态分析对于诊断和监测神经和肌肉骨疾病至关重要.
- 目前的方法通常依赖于复杂的实验室设置或昂贵的设备,限制了可访问性.
- 需要低成本,便携式和实时步态评估解决方案.
研究的目的:
- 为了证明用于可穿戴步态分析的单点LiDAR传感器的可行性.
- 开发和验证一种低成本的可穿戴系统,用于实时评估步行周期持续时间 (GCD) 和步行对称性.
- 探索物联网连接在远程步行数据可视化方面的潜力.
主要方法:
- 开发了一个可穿戴传感器系统,集成了一个单点LiDAR模块和物联网连接.
- 传感器被放置在中间小腿上,以检测相反的四肢交叉作为中间位置的代理.
- 步行周期持续时间 (GCD),对称比和对称指数在实时计算,在模拟步行时以各种节奏进行模拟.
- 基于传感器的GCD与使用Kinovea®的视觉注释进行了比较.
主要成果:
- 可穿戴的LiDAR系统成功估计了GCD,并捕获了可比视觉注释的步态对称性趋势.
- 传感器和Kinovea®之间的大多数周期相对差异都低于13%.
- 该系统在不同步行速度下可靠运行,材料成本低于100欧元.
结论:
- 集成到可穿戴,支持物联网的系统中的单点LiDAR传感器可用于便携式和客观的步态分析.
- 低成本性质和实时功能支持其广泛临床实用性的潜力.
- 用更大的队列和黄金标准引用进行进一步验证是有必要的,以量化准确性和可重复性.
