3.华北理工大学信息工程学院，河北 唐山 063210）
摘要：以高概率提取老年人症状的25个点作为特征指标，建立关节运动的三维系统。计算不同物理条件下老人关节的空间位移和扭转角，得到基本步态参数值。比较各投影平面上不同身体条件下老年人的轨迹变化，分析了老年人的行走状态。使用matlab拟合出下肢关节点的运动变化函数。比较不同特征区域的数值变化，得出结论：平衡能力弱的老年人跌倒的大部分原因是由于疾病引起的头晕，导致步幅变化和重心过大的频率，身体很容易失去平衡。
关键词：卷积神经网络；步态生物力学；下肢步态力学模型
1引言
据2015年2月发布的《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》，我国老年人口已达到2.21亿万。由于摔倒造成的继发损伤，比如骨折、颅脑外伤等都严重影响了老年人的健康和生活的质量。要减少老年人步态失稳事故发生的次数，最重要的是知道人在步态失稳的过程里的步态机理，及该怎样调动主观能动性来制定和预防失稳策略。
2卷积神经网络提取平衡特征指标
选出5个身体状况良好，无任何摔倒记录的老人，基于他们各监测点的变化数据提取不同变化的42帧的数据，构成一个42×42的行为矩阵。则对于人体而言，每一帧当中监测点在t时刻的信息用向量表示
2.1算法过程
对已筛选出的5个健康老年人的42个监测点进行7个不同区域尺度的划分，在每个卷积层中，虽然每层含有不同尺度的卷积算子，但是每个卷积算子的计算模式相同，具体算法如下所示：
2.2三位体系的构建
图 2人体基础面和基本坐标轴
人体基本切面[2]包括矢状面，冠状面以及水平面，三者互相垂直。
3下肢步态力学模型模型的构建
人体是形态及结构都异常复杂的一个生物系统，故采用多刚体系统进行建模。本文用Kane方法建立人体下肢的步态动力学[3]模型。
模型的惯性参考系设为[x,yz]，其中o是坐标原点，xoy平面位于冠状面里，并通过髋关节中心，x轴的正方向指受试者前进方向，y正方向竖直向上，z依据右螺旋规则沿着冠状面指向受试者的身体右侧。5个关节的中心各自设里一个局部的坐标系，xi和yi(i=1,2,...,7)的定义方法和惯性坐标一样，体段和惯性坐标系坐标的变换矩阵定义如下：
人体的步态稳定一般分为静力性平衡和动力性平衡。人体从矢状面里向前行走的 时候，COM一般是在支撑面的后面，对应着每个给定了的COM的位置，就可以确定一组最大和最小的边界速度。
正常老年人的上半身倾斜相对稳定，行走时通过下肢各关节调节平衡，而失稳老年人的脊柱倾斜过大，重心变化不稳定，容易摔倒。分析老年人行走时的骨盆扭度得：正常老年人行走时左右骨盆扭动角度近似相同，失稳老年人行走时左右骨盆扭动角度明显偏大，且每步的骨盆上下振荡角度明显大于正常老年人。对此需要老年人从物理和化学两个方面进行身体能力的加强，常户外走动，多吃膳食纤维和各类维生素等维持身体各项正常的身体机能。
参考文献
[1]杨琛,王秀华,谷灿,刘莉. 老年人健康综合评估量表研究现状及进展[J].中国全科医学,2016,19(09):991-996.D
[2]刘卉. 三维摄影解析中人体关节角度的计算方法[J]. 北京体育大学学报,2004(06):767-769.
[3]蔡昌荣. 脊柱型四足机器人跳跃步态动力学建模及特性研究[D].哈尔滨工业大学,2013
作者简介：彭雨苗（1996-），女，湖南邵阳人，本科。
论文作者:彭雨苗1 汪风传2 王奇3
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年8月下
论文发表时间:2019/3/13
标签：步态论文; 老年人论文; 卷积论文; 冠状论文; 下肢论文; 人体论文; 关节论文; 《新材料·新装饰》2018年8月下论文;