專利名稱：判定運(yùn)動(dòng)圖樣的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及判定運(yùn)動(dòng)圖樣(kinetic pattern)的方法，此圖樣借助于大量與被測(cè)者身體一起運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志發(fā)生器(marker)而被記錄。本發(fā)明還涉及實(shí)施此方法的相應(yīng)裝置。這里運(yùn)動(dòng)圖樣尤其是指頭部運(yùn)動(dòng)和軀干運(yùn)動(dòng)的圖樣(顱骨-身體圖(Carnio-Corpo-Gramm))。
平衡功能故障是許多病理檢查結(jié)果的主要或結(jié)果性表現(xiàn)。這一方面關(guān)系到慢性現(xiàn)象，如高度縮減，或在事故時(shí)引起的傷害，如摔跤損傷。另一方面大量病癥與平衡控制的可復(fù)原或不可復(fù)原的故障有關(guān)，包括身心疾病，如精神分裂癥，精神錯(cuò)亂，抑郁和帕金森氏綜合癥。
平衡的保持對(duì)于站立的人尤其要求高度復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)理，除內(nèi)耳中的平衡器官(前庭器官)外還主要有眼、耳以及人腦的探測(cè)接收器(Tastrezeptor)和各種區(qū)域參與此調(diào)節(jié)。在所謂的“顱骨-身體圖”診斷檢查方法中根據(jù)以下知識(shí)參與平衡控制的器官各種區(qū)域的故障，它導(dǎo)致被檢查人體的一個(gè)有相應(yīng)特征的運(yùn)動(dòng)圖樣。通過觀察運(yùn)動(dòng)圖樣可根據(jù)顱骨-身體圖憑經(jīng)驗(yàn)定位平衡控制系統(tǒng)內(nèi)的故障。由此可推斷出平衡功能故障引起的疾病。
由行業(yè)合作協(xié)會(huì)的出版系列中的出版物“顱骨-身體圖研究報(bào)告”ISBN3-88383-126-3(1986年6月)公開的裝置，借助于形式為白熾燈的標(biāo)志發(fā)生器可靠地制作被測(cè)者的頭部和軀干運(yùn)動(dòng)圖，在被測(cè)者的雙肩上和其額上及后腦上各放一個(gè)。每個(gè)標(biāo)志發(fā)生器在水平面上的運(yùn)動(dòng)被一個(gè)設(shè)置在被測(cè)者上面的攝像機(jī)在持續(xù)曝光中作為光跡照相記錄在所謂的顱骨-身體圖中。在測(cè)試完成后光跡被人工在照片上判定。
人工判定照片或者通過測(cè)量幾何光跡實(shí)現(xiàn)，或者通過將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)圖樣與稱作“照片-單元”的比較圖樣進(jìn)行相關(guān)聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)，這需要花費(fèi)長的時(shí)間。其主要缺點(diǎn)在于，在照相記錄標(biāo)志運(yùn)動(dòng)時(shí)在測(cè)試中產(chǎn)生的信息的一部分被丟失。在照片上僅能識(shí)別標(biāo)志運(yùn)動(dòng)的水平分量。它不能給出關(guān)于標(biāo)志空間的垂直運(yùn)動(dòng)和高度的信息。所以為了能完全比較不同大小的被測(cè)者的顱骨-身體圖，要求對(duì)照片進(jìn)行高費(fèi)用的校準(zhǔn)。因?yàn)樗袠?biāo)志的光跡被包含在一幅照片上，經(jīng)常出現(xiàn)由于光跡相切造成的覆蓋，這使得提取單個(gè)光跡的特征變得困難或者甚至不可能。直接在攝像機(jī)下面的死角中發(fā)生的信息也丟失了，在那里攝像機(jī)進(jìn)入在反射鏡和一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器之間行進(jìn)的光束通道中。
DE 38 29 885 C2公開了一種裝置，其中用安裝在被測(cè)者上方的照相光電管陣列代替攝像機(jī)來記錄光跡。通過此陣列消除了死角。借助于數(shù)字計(jì)算機(jī)根據(jù)對(duì)顱骨-身體圖相關(guān)的運(yùn)動(dòng)偏移的計(jì)算來分析光跡。然而在那里沒有依據(jù)收集的運(yùn)動(dòng)圖樣進(jìn)行說明的判定。
本發(fā)明的目的在于給出一種判定借助于多個(gè)與被測(cè)者人體一起運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志發(fā)生器記錄的運(yùn)動(dòng)圖樣的方法，其中含有特別高的信息密度的運(yùn)動(dòng)圖樣用小的時(shí)間花費(fèi)被判定。此外還給出自動(dòng)實(shí)施本方法的一種特別適用的裝置。
本發(fā)明關(guān)于給出一種方法的任務(wù)由權(quán)利要求1所述特征來完成。其中每個(gè)標(biāo)志發(fā)生器的位置曲線在三維空間中以一定的時(shí)間分辨率被采集，并且作為所有標(biāo)志發(fā)生器公共的數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)項(xiàng)被記錄。表示運(yùn)動(dòng)圖樣的位置曲線然后用一個(gè)數(shù)據(jù)處理設(shè)備按照由數(shù)據(jù)組導(dǎo)出的參數(shù)被描繪。接著每個(gè)參數(shù)按照?qǐng)D樣識(shí)別方法與由一個(gè)寄存的參考數(shù)據(jù)組相應(yīng)導(dǎo)出的參考值進(jìn)行比較。此參考值或者每個(gè)參考值在一次參考測(cè)試中作為參考運(yùn)動(dòng)圖樣的參數(shù)求得。這里參數(shù)或參考值是由位置曲線導(dǎo)出的信息，它作為圖像標(biāo)志描繪運(yùn)動(dòng)圖樣。
本發(fā)明從以下思路出發(fā)，由顱骨-身體圖可導(dǎo)出的準(zhǔn)預(yù)診結(jié)論基于經(jīng)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)值。對(duì)于基于觀察的運(yùn)動(dòng)圖樣的疾病的可靠診斷，需要多個(gè)參考試驗(yàn)，因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)圖樣中同樣包含的個(gè)別特性必須被從病理特性分離出來。為了這些知識(shí)的可靠性而被處理的數(shù)據(jù)量形成了復(fù)雜性，可靠的結(jié)論僅與高的時(shí)間花費(fèi)一起才有可能。然而一次試驗(yàn)的費(fèi)時(shí)的判定使得它在臨床應(yīng)用中無利可圖。此外這也是希望的在記錄一次試驗(yàn)時(shí)的信息丟失盡可能地小，尤其是新的知識(shí)要求在新觀點(diǎn)下對(duì)老的研究或試驗(yàn)做重新判定。通過借助于計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)圖樣識(shí)別，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)圖樣的特別詳盡的分析并獲得運(yùn)動(dòng)形態(tài)的分類結(jié)論。這些結(jié)果可能包含有為以后的診斷從知識(shí)上準(zhǔn)備的很可能出現(xiàn)的結(jié)論。
由于三維的，有一定時(shí)間分辨率的記錄，數(shù)據(jù)組含有試驗(yàn)的全部信息。尤其是標(biāo)志的位置曲線總可以相互分開來判定。此外運(yùn)動(dòng)圖樣的時(shí)間過程特別簡單地被分析。基于現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的負(fù)載能力，相比人工判定運(yùn)動(dòng)圖樣顯著減小了時(shí)間花費(fèi)。
參數(shù)最好由至少一個(gè)位置曲線在笛卡爾座標(biāo)系的一個(gè)基準(zhǔn)面上的投影導(dǎo)出。雖然參數(shù)也可以直接從數(shù)據(jù)項(xiàng)中一個(gè)標(biāo)志的四維空間/時(shí)間座標(biāo)導(dǎo)出。然而在二維投影中的位置曲線，例如在一個(gè)熒光屏上特別清楚地被描繪出來。如果用于診斷或預(yù)診目的而形成的與每個(gè)過程階段有關(guān)的判定結(jié)果是可在以后顯示的，這是特別有優(yōu)點(diǎn)的。
在顱骨-身體圖上觀察到的運(yùn)動(dòng)圖樣典型地呈現(xiàn)出周期性結(jié)構(gòu)，它是由被測(cè)者的人體擺動(dòng)引起的。在所謂的步行測(cè)試中半個(gè)擺動(dòng)周期對(duì)應(yīng)于被測(cè)者的一步，在此測(cè)試中被測(cè)者完成步行運(yùn)動(dòng)。為了導(dǎo)出特別詳盡地說明運(yùn)動(dòng)圖樣的參數(shù)，合乎目的的是按照其周期性將位置曲線劃分為序列。某些參數(shù)由一單個(gè)的序列求得。這樣的參數(shù)例如是振幅，擺動(dòng)持續(xù)時(shí)間和垂直于擺動(dòng)方向上走過的距離(步寬)。
因?yàn)槿梭w擺動(dòng)固有的周期性根據(jù)已有認(rèn)識(shí)不是嚴(yán)格數(shù)學(xué)意義上的周期性，各個(gè)序列是不相同的，而僅是近似的。合乎目的的是附加在一個(gè)由單個(gè)序列求得的參數(shù)(“單步”分析)上或者代替它而由多個(gè)序列求得一個(gè)相應(yīng)的參數(shù)并給出統(tǒng)計(jì)平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。以這種方式導(dǎo)出關(guān)于人體擺動(dòng)規(guī)律的結(jié)論。
關(guān)于人體擺動(dòng)規(guī)律的定量陳述合乎目的地通過求出至少一個(gè)位置曲線的幅度分布和/或頻率分布而獲得。所以從數(shù)據(jù)組專門借助于頻譜分析方法，例如所謂的“快速富里葉變換”導(dǎo)出頻率分布作為參數(shù)。
人體的重心運(yùn)動(dòng)被作為另一個(gè)有用的參數(shù)求出。為此從數(shù)據(jù)組的某個(gè)或每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)計(jì)算出相應(yīng)標(biāo)志起始位置和終止位置間的距離。由此可確定例如人體偏轉(zhuǎn)角。此外借助于標(biāo)志相互間的相對(duì)位置求出參數(shù)，它們代表人體各部位在空間中的取向和它們相互間的位置，特別是頭和肩的位置。這些參數(shù)主要是人體自轉(zhuǎn)和扭曲顛簸角，即頭部相對(duì)于雙肩的移動(dòng)。此外某個(gè)或每個(gè)位置曲線的長度和相應(yīng)標(biāo)志走過的總距離被作為參數(shù)求出。
借助于由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)組導(dǎo)出的圖樣與由存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)組導(dǎo)出的圖樣之間以圖形單元為形式的圖樣比較，尤其是借助于(神經(jīng))模糊邏輯或一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以簡單而特別有效的方式和方法確定相應(yīng)的一致性程度，并且為按差別診斷排列相應(yīng)的圖形單元和/或其它參數(shù)。合乎目的地由相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)組以自訓(xùn)練的方式補(bǔ)充參考數(shù)據(jù)組。并且對(duì)應(yīng)于每個(gè)參考數(shù)據(jù)組用于相應(yīng)病理圖或圖樣的參數(shù)可以用來在以后的診斷中判定相應(yīng)的測(cè)量。一個(gè)借助于數(shù)據(jù)組與多個(gè)參考數(shù)據(jù)組的一致性求得的標(biāo)志還可以作出它對(duì)應(yīng)于多個(gè)預(yù)診病理圖中的每一個(gè)的概率。
本發(fā)明關(guān)于提出裝置的任務(wù)由權(quán)利要求15的特征完成。其后的權(quán)利要求給出優(yōu)化設(shè)計(jì)。
與記錄每個(gè)標(biāo)志的接收設(shè)備相連接的數(shù)據(jù)處理設(shè)備具有一個(gè)用以從接收設(shè)備的信號(hào)計(jì)算出表示位置曲線的數(shù)據(jù)組的處理級(jí)。這可以是多個(gè)空間上分立設(shè)置的超聲發(fā)射和接收設(shè)備，CCD(電荷耦合器件)攝像機(jī)(視頻攝像機(jī))攝像單元或其它，用以記錄和必要時(shí)處理聲或光信號(hào)。相應(yīng)的接收機(jī)合乎目的地相互呈直角安裝，使得標(biāo)志位置曲線的記錄在至少兩個(gè)不同的平面，例如XY-平面和YZ-平面或XZ-平面上進(jìn)行。位置曲線相對(duì)于第三個(gè)平面的座標(biāo)可由兩個(gè)接收機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到。在用超聲代替光作為標(biāo)志源時(shí)測(cè)量也可在明亮的室內(nèi)進(jìn)行。
配置在處理級(jí)后面的一個(gè)數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)參考數(shù)據(jù)組，它最好是在多次參考測(cè)量中求得的。數(shù)據(jù)處理設(shè)備的分析模塊或分析級(jí)從實(shí)時(shí)收集的數(shù)據(jù)組和對(duì)應(yīng)它的參考數(shù)據(jù)組求出多個(gè)參數(shù)或參考值，它們?cè)谝粋€(gè)比較模塊或一個(gè)比較級(jí)中借助于參數(shù)和參考值以圖樣識(shí)別的方法求出數(shù)據(jù)組之間的一致性程度。接著數(shù)據(jù)處理設(shè)備給每個(gè)數(shù)據(jù)組配置一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)病理圖的標(biāo)志并借助于標(biāo)志將數(shù)據(jù)組送到數(shù)據(jù)庫，以擴(kuò)展相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)組。
處理級(jí)給數(shù)據(jù)組分配每個(gè)標(biāo)志的位置曲線作為數(shù)據(jù)項(xiàng)是合乎目的的。這樣得到一個(gè)具有數(shù)目與標(biāo)志數(shù)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的矩陣，并且每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)是在相應(yīng)時(shí)刻在笛卡座標(biāo)系上的三維座標(biāo)。處理級(jí)最好后接一個(gè)暫存數(shù)據(jù)組的存儲(chǔ)器，用作對(duì)收集到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行中間存儲(chǔ)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要在于，通過對(duì)由多個(gè)光學(xué)或聲學(xué)方法收集的運(yùn)動(dòng)圖樣求得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)判定及由其導(dǎo)出的曲線行程和功能圖樣借助于相應(yīng)參數(shù)的說明可得出關(guān)于以相應(yīng)運(yùn)動(dòng)圖樣為基礎(chǔ)的故障對(duì)應(yīng)哪個(gè)病理圖的結(jié)論。在完成實(shí)際不接觸被測(cè)者人體的測(cè)試數(shù)據(jù)收集的同時(shí)，在一個(gè)與被測(cè)者人體分離的數(shù)據(jù)處理設(shè)備中完成判定，在此設(shè)備中測(cè)量數(shù)據(jù)在人體之外被處理，并為圖樣識(shí)別作好準(zhǔn)備。
由病癥不明顯的被測(cè)者或病癥明顯的被測(cè)者的主要是頭-身體-運(yùn)動(dòng)圖樣判定典型病理圖使得下述成為可能具有多個(gè)參考數(shù)據(jù)和參考圖樣的科學(xué)方法可被用來在實(shí)時(shí)收集且未被診斷的運(yùn)動(dòng)圖樣與已知的病理圖之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣借助于判定求得的參數(shù)可作出關(guān)于心理的，精神的和/或神經(jīng)的故障的結(jié)論，例如精神分裂癥，抑郁和帕金森氏綜合癥。
下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例，附圖中；

圖1具有用來判定運(yùn)動(dòng)圖樣的部件的裝置示意圖，圖2被測(cè)者步行時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)圖樣，它由4個(gè)標(biāo)志在XY-平面上投影的位置曲線表示；圖3被測(cè)者站立時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)圖樣，其表示方法同圖2中的，并且圖4一個(gè)被診斷病理圖由于一次治療而改變的運(yùn)動(dòng)圖樣。
在圖1中兩個(gè)相互呈直角取向的接收機(jī)2用以收集被測(cè)者1的運(yùn)動(dòng)圖樣。接收機(jī)以沒有詳細(xì)說明的方式和方法接收來自多個(gè)與被測(cè)者1一起運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志發(fā)生器Mi的信號(hào)。人體運(yùn)動(dòng)的顯現(xiàn)可特別簡單地實(shí)現(xiàn)在光跡上。在此情況下采用白熾燈或發(fā)光二極管作為標(biāo)志發(fā)生器Mi，并且相應(yīng)地用攝像機(jī)，例如視頻攝像機(jī)作為接收機(jī)2。運(yùn)動(dòng)圖樣的標(biāo)志產(chǎn)生也可用超聲發(fā)射機(jī)作為標(biāo)志發(fā)生器Mi和用超聲接收機(jī)作為接收機(jī)2。此外也可應(yīng)用無源的標(biāo)志發(fā)生器Mi，它只是反射從外部源發(fā)出的信號(hào)。如通常所謂的顱骨-身體圖那樣，合乎目的地限制觀察于被測(cè)者1的頭和軀干的運(yùn)動(dòng)。因此在被測(cè)者1的左肩及右肩上各帶有一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器M1和M2，在其額上及后腦上各帶有另一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器M3和M4。
接收機(jī)2各將一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器Mi運(yùn)動(dòng)的二維圖形送給包含在數(shù)據(jù)處理設(shè)備3中的處理級(jí)10，它由接收機(jī)2傳來的圖形求出在三維空間中每個(gè)標(biāo)志發(fā)生器Mi隨時(shí)間t的位置曲線mi。每個(gè)位置曲線mi的空間座標(biāo)表示在笛卡爾座標(biāo)系X，Y，Z中，并且被測(cè)者1的出發(fā)位置被設(shè)置為零點(diǎn)，側(cè)向軸對(duì)應(yīng)為X軸。Y軸方向?yàn)楸粶y(cè)者1行走的水平方向，而Z垂直向上。由相應(yīng)軸構(gòu)成的基本平面是XY平面(水平面)，YZ平面(縱向垂直面)和ZX平面(側(cè)向垂直面)。
數(shù)據(jù)處理設(shè)備3借助于處理級(jí)10的一個(gè)算法完成每個(gè)標(biāo)志發(fā)生器Mi的位置曲線mi的計(jì)算。如果接收機(jī)2采用模擬記錄技術(shù)，處理級(jí)10首先進(jìn)行從模擬數(shù)據(jù)到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變換。處理級(jí)10將位置曲線mi作為數(shù)據(jù)組DS傳送給一個(gè)優(yōu)選為暫存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11。其中數(shù)據(jù)組DS被分成數(shù)據(jù)項(xiàng)DFi，一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)DFi表示一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器Mi的位置曲線mi。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11提供數(shù)據(jù)組DS給以軟件形式實(shí)現(xiàn)的分析模塊12供其使用。分析模塊12首先通過從數(shù)據(jù)組DS中選擇數(shù)據(jù)生成位置曲線mi在基本平面XY，YZ和ZX上的投影。因?yàn)槲恢们€mi一般具有由人體擺動(dòng)引起的周期性結(jié)構(gòu)，分析模塊12的算法接著劃分位置曲線mi為周期性的序列。一個(gè)這樣的序列的起始和終止由位置曲線mi的一個(gè)尖銳的方向變化來標(biāo)識(shí)，一個(gè)序列精確對(duì)應(yīng)人體擺動(dòng)的一個(gè)周期。由投影在基本平面XY，YZ和ZX上并劃分為序列的位置曲線mi，分析模塊12的算法進(jìn)一步導(dǎo)出多個(gè)參數(shù)KG。
一方面通過位置曲線mi的幾何和物理的測(cè)量導(dǎo)出參數(shù)KG?；诿總€(gè)位置曲線mi的周期性結(jié)構(gòu)，相關(guān)參數(shù)KG主要是一個(gè)擺動(dòng)的振幅，周期持續(xù)時(shí)間，頻率以及一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)垂直于擺動(dòng)方向走過的距離(步寬)。可以從單個(gè)序列導(dǎo)出這些參數(shù)KG(單步分析)，也可以從多個(gè)序列統(tǒng)計(jì)導(dǎo)出它們并給出平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(全反應(yīng)分析)。人體擺動(dòng)的不規(guī)則性進(jìn)一步通過給出振幅分布和借助子譜分析(富里葉變換)得出的頻率分布而被量化。此外還由人體的重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)求出物理參數(shù)KG，并求出人體相對(duì)于空間的旋轉(zhuǎn)和頭部相對(duì)于軀干的旋轉(zhuǎn)。為此需組合多個(gè)標(biāo)志Mi的位置曲線mi。
另一方面，除了物理的和/或幾何的特征外分析模塊12還求出曲線形式位置曲線mi與作為圖形單元存儲(chǔ)的比較圖樣的一致性程度。與一個(gè)圖形單元的比較可以對(duì)單個(gè)序列或整個(gè)位置曲線mi進(jìn)行。其中擺動(dòng)序列借助于其轉(zhuǎn)折區(qū)的形狀而被描繪。典型的圖形單元具有弧形的，環(huán)形的或尖形的轉(zhuǎn)折區(qū)。用以說明整個(gè)位置曲線mi的圖形單元卻以位置曲線mi的投影面的輪廓形狀作為其特征。它們與形狀為幾何圖形(例如三角形，正方形)或比較復(fù)雜的圖樣(例如蝶形)的圖形單元比較。分析模塊12將由數(shù)據(jù)組DS導(dǎo)出的參數(shù)KG傳送到比較模塊13。
為了評(píng)估數(shù)據(jù)組DS，從數(shù)據(jù)庫14提供參考數(shù)據(jù)組RS給分析模塊12使用。參考數(shù)據(jù)組RS具有與數(shù)據(jù)組DS相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然而附加有一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)病理圖的標(biāo)志KRS。分析模塊12由參考數(shù)據(jù)組RS求出多個(gè)參考值RG，它根據(jù)其導(dǎo)出對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)組DS的參數(shù)KG。參考值RG在導(dǎo)出后必要時(shí)傳送給比較模塊13。參考數(shù)據(jù)組RS的建立在一個(gè)模擬于建立數(shù)據(jù)組DS的參考測(cè)量中完成。相應(yīng)參考數(shù)據(jù)組RS的標(biāo)志KRS與參考值RG一起被傳送到比較模塊13。在比較模塊13中借助于參數(shù)KG和參考值RG求出數(shù)據(jù)組DS和參考數(shù)據(jù)組RS的一致性程度。通過設(shè)置典型病理圖的圖形單元，借助于直接的圖樣比較，一個(gè)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖樣被直接定型或至少被定性分類?；趯?duì)參數(shù)KG的進(jìn)一步考察來支持定量分析。
被測(cè)者1的運(yùn)動(dòng)圖樣的病理特性總是與個(gè)體特性疊加在一起的。運(yùn)動(dòng)圖樣的單元或跡象，以及從而各個(gè)參數(shù)可以相同或類似于不同的病理圖。此外在一個(gè)被測(cè)者1上做的試驗(yàn)不能嚴(yán)格地重現(xiàn)。因此不僅參數(shù)KG，而且參考值RG相對(duì)于其預(yù)診的結(jié)論性疾病是不清晰的。為了進(jìn)行此不清晰的計(jì)算，比較模塊13最好基于所謂的模糊邏輯工作。按照模糊邏輯規(guī)則，一個(gè)作為嚴(yán)格的測(cè)量值給出的參數(shù)KG或參考值RG被人為地變?yōu)椴磺逦?模糊化)。通過將不清晰的參數(shù)KG與不清晰的參考值RG進(jìn)行比較，在比較模塊13中求得反映一致性程度的分類因子TF。分類因子TF反映了由于模糊化而加強(qiáng)了的數(shù)據(jù)組DS與參考數(shù)據(jù)組RS的病理一致性。運(yùn)動(dòng)圖樣中個(gè)性的和不可重現(xiàn)的細(xì)節(jié)通過借助模糊邏輯所做的不清晰的考察而被過濾掉。它反映了與接著去模糊化后的參考數(shù)據(jù)組RS相一致的概率。
為了對(duì)數(shù)據(jù)組DS求出相應(yīng)于病理圖的標(biāo)志KDS，比較模塊13以上述方法將數(shù)據(jù)組DS與從多個(gè)從數(shù)據(jù)庫14取出的參考數(shù)據(jù)組RS進(jìn)行比較。在每個(gè)單個(gè)的比較一個(gè)數(shù)據(jù)組DS與一個(gè)參考數(shù)據(jù)組RS時(shí)獲得的分類因子TF接著被存儲(chǔ)并被用于求出標(biāo)志KDS。為了求得標(biāo)志KDS，這里應(yīng)用例如一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
為了輸出標(biāo)志KDS，比較模塊13連接一個(gè)輸出模塊20，它例如是一個(gè)顯示器，一臺(tái)打印機(jī)或一臺(tái)繪圖儀。輸出模塊20還可給出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11中以數(shù)據(jù)組DS形式存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)圖樣。接著借助于數(shù)據(jù)庫輸入控制21給數(shù)據(jù)組提供相應(yīng)標(biāo)志KDS，并且根據(jù)此標(biāo)志KDS按自訓(xùn)練的科學(xué)方法將數(shù)據(jù)組送到數(shù)據(jù)庫14作為參考數(shù)據(jù)組RS。
圖2借助于標(biāo)志發(fā)生器M1至M4的位置曲線m1至m4在水平面XY上的投影示出一個(gè)按照Unterberger/Fukuda方法進(jìn)行的步行測(cè)試的典型運(yùn)動(dòng)圖樣。在一個(gè)這樣的步伐測(cè)試中被測(cè)者當(dāng)場(chǎng)完成一段步行路程。為此通常被測(cè)者1被蒙住雙眼，以避免在空間中目視取向。位置曲線mi呈現(xiàn)清楚的波狀周期性，它是由行走時(shí)人體的重心移動(dòng)造成的。由兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)30限定的序列31表示被測(cè)者1的一個(gè)步行周期，它有相繼的兩步，這舉例示于圖2中位置曲線m1上。
典型的方式是一個(gè)不引人注目的被測(cè)者1也在步行測(cè)試中在縱向軸Y方向上移動(dòng)一個(gè)距離l1。人體重心的側(cè)向偏移l2或者側(cè)向擺動(dòng)的振幅a在超過一個(gè)(臨界)門限值時(shí)被歸為病理的。圖2的位置曲線與前述一系列圖形單元比較得到的結(jié)果是與一個(gè)尖形的比較圖樣有高度的一致性。
圖3示出同一個(gè)被測(cè)者1的運(yùn)動(dòng)圖樣。然而此運(yùn)動(dòng)圖樣是在站立測(cè)試中按Romberg方法生成的。此時(shí)被測(cè)者1站立約1分鐘時(shí)間，并且通常在必要時(shí)眼睛被蒙住。在站立測(cè)試中產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)圖樣相當(dāng)于一個(gè)混亂的歪扭的圓周運(yùn)動(dòng)，它具有比步行測(cè)試更小的振幅(圖3中所用的圖形尺度比圖2的放大了10倍)。圖3所示站立測(cè)試產(chǎn)生的位置曲線mi最好以其整體用圖形單元來描繪。對(duì)于這些位置曲線mi，其輪廓形狀與在圖3中舉例示出的直角三角形32有高度的一致性。
除用于識(shí)別病理圖外此方法也可被用作伴隨治療的檢查方法。圖4示出多次在一個(gè)患精神分裂癥的病人身上做的步行測(cè)試的記錄，其中在圖4a，4b和4c中示出的運(yùn)動(dòng)圖樣是各間隔30天記錄的。在治療期間取得的診治成果呈現(xiàn)在從圖4a到圖4c位置曲線mi的左邊的彎曲逐次減小。因此本方法用作測(cè)量方法來檢查病人對(duì)藥物的反應(yīng)是特別有優(yōu)點(diǎn)的。
標(biāo)號(hào)列表1被測(cè)者，2接收機(jī)，3數(shù)據(jù)處理設(shè)備，10處理級(jí)，11數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，12分析模塊，13比較模塊，20輸出模塊，21數(shù)據(jù)庫輸入控制，30轉(zhuǎn)折點(diǎn)，31序列，32作為圖形單元的三角mi位置曲線，DS數(shù)據(jù)組，DFi數(shù)據(jù)項(xiàng)，KG參數(shù)，RS參考數(shù)據(jù)組，KRS參考數(shù)據(jù)組的標(biāo)志，RG參考值，TF分類因子，KDS數(shù)據(jù)組的標(biāo)志，X側(cè)向軸，Y縱向軸，Z垂直軸，XY水平面，YZ縱向垂直面，ZX側(cè)向垂直面，l1縱向重心運(yùn)動(dòng)，l2重心的側(cè)向偏移a側(cè)向擺動(dòng)振幅
權(quán)利要求
1．用以判定運(yùn)動(dòng)圖樣的方法，此圖樣是借助于多個(gè)與被測(cè)者(1)的人體一起運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志發(fā)生器(Mi)記錄的，其中，-每個(gè)標(biāo)志發(fā)生器(Mi)的位置曲線(mi)在三維空間中隨時(shí)間(t)被收集，并且作為一個(gè)對(duì)所有標(biāo)志發(fā)生器(Mi)公共的數(shù)據(jù)組(DS)的數(shù)據(jù)項(xiàng)(DFi)被存儲(chǔ)，-運(yùn)動(dòng)圖樣借助于由數(shù)據(jù)組(DS)導(dǎo)出的參數(shù)(KG)來描繪，以及-每一個(gè)參數(shù)(KG)被與一個(gè)由一個(gè)被存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)組(RS)相應(yīng)導(dǎo)出的參考值(RG)進(jìn)行比較。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個(gè)參數(shù)(KG)由至少一個(gè)位置曲線(mi)在笛卡爾座標(biāo)系的三個(gè)基準(zhǔn)平面(XY，YZ，ZX)中的一個(gè)平面上的投影導(dǎo)出。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，由至少一個(gè)位置曲線(mi)求出對(duì)應(yīng)人體擺動(dòng)的一個(gè)擺動(dòng)周期序列，并且由一個(gè)單個(gè)序列導(dǎo)出至少一個(gè)參數(shù)(KG)。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，由多個(gè)序列求出參數(shù)(KG)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
5．如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從至少一個(gè)位置曲線(mi)的周期性求出人體擺動(dòng)的振幅分布和/或頻率分布作為參數(shù)(KG)。
6．如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由至少一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器(Mi)的起始位置和終止位置間的距離(l1，l2)求出人體的重心運(yùn)動(dòng)作為參數(shù)(KG)。
7．如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于標(biāo)志發(fā)生器(Mi)的位置求出至少一個(gè)人體部位在空間的取向作為參數(shù)(KG)。
8．如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于標(biāo)志發(fā)生器(Mi)的位置求出人體部位相互間的位置作為參數(shù)(KG)。
9．如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)位置曲線(mi)的長度被作為參數(shù)(KG)求出。
10．如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，一個(gè)作為圖形單元存儲(chǔ)的圖樣和位置曲線(mi)的至少一部分的形狀之間的一致性程度作為參數(shù)(KG)被求出。
11．如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于模糊邏輯求出表示數(shù)據(jù)組(DS)和參考數(shù)據(jù)組(RS)之間一致性程度的分類因子(TF)。
12．如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，給每個(gè)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(14)的參考數(shù)據(jù)組(RS)設(shè)置一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)病理圖的標(biāo)志(KRS)，并且借助于數(shù)據(jù)組(DS)與多個(gè)參考數(shù)據(jù)組(RS)的一致性程度求出數(shù)據(jù)組(DS)的標(biāo)志(KDS)。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求出標(biāo)志(KDS)。
14．如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，按照自訓(xùn)練的方法并借助于其標(biāo)志(KDS)將每個(gè)數(shù)據(jù)組(DS)送到數(shù)據(jù)庫(14)。
15．用以判定一個(gè)借助于多個(gè)設(shè)置在被測(cè)者(1)人體上的標(biāo)志發(fā)生器(Mi)收集的運(yùn)動(dòng)圖樣的裝置，它有一個(gè)與用于記錄標(biāo)志發(fā)生器(Mi)的位置曲線(mi)的接收設(shè)備(2)的相連接的數(shù)據(jù)處理設(shè)備(3)，其特征在于，-一個(gè)用以從接收設(shè)備(2)的信號(hào)計(jì)算對(duì)應(yīng)位置曲線(mi)的數(shù)據(jù)組(DS)的處理級(jí)(10)，-一個(gè)包含多個(gè)參考數(shù)據(jù)組(RS)的數(shù)據(jù)庫(14)，-一個(gè)用以由數(shù)據(jù)組(DS)求出參數(shù)(KG)和由參考數(shù)據(jù)組(RS)求出參考值(RG)的分析模塊(12)，以及-一個(gè)比較模塊(13)，它借助于參數(shù)(KG)和參考值(RG)求出數(shù)據(jù)值(DS)和參考數(shù)據(jù)組(RS)間的一致性程度。
16．如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，接收設(shè)備包含兩個(gè)相互呈直角安放的接收機(jī)(2)。
17．如權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征在于，處理級(jí)(10)分配給數(shù)據(jù)組(DS)每個(gè)標(biāo)志發(fā)生器(Mi)的位置曲線作為數(shù)據(jù)項(xiàng)(DFi)。
18．如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，處理級(jí)(10)后接一個(gè)暫存用的數(shù)據(jù)組存儲(chǔ)器(11)。
19．如權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，比較模塊(13)給每個(gè)數(shù)據(jù)組(DS)分配一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)病理圖的標(biāo)志(KDS)并借助于標(biāo)志(KDS)饋送數(shù)據(jù)組(DS)給數(shù)據(jù)庫(14)。
20．如權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)處理設(shè)備(3)饋送參數(shù)或每個(gè)參數(shù)(KG)給一個(gè)輸出模塊(20)，它用以顯示運(yùn)動(dòng)圖樣和/或參考圖樣。
全文摘要
為了判定一個(gè)運(yùn)動(dòng)圖樣,尤其是被測(cè)者(1)的頭和軀干的運(yùn)動(dòng),此圖樣借助于多個(gè)與被測(cè)者人體一起運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志發(fā)生器(M
文檔編號(hào)A61B5/11GK1284844SQ98813841
公開日2001年2月21日 申請(qǐng)日期1998年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月7日
發(fā)明者克勞斯－弗倫茨·克勞森, 思沃特勒扎·哈拉蘭弗 申請(qǐng)人:克勞斯－弗倫茨·克勞森