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基于希尔伯特-黄变换人步行状态髋关节角度信号的分析方法
  • ISSN号:1004-7220
  • 期刊名称:医用生物力学
  • 时间:2016
  • 页码:513-519
  • 期号:06
  • 便笺:31-1624/R
  • 分类:R318.01[医药卫生—生物医学工程;医药卫生—基础医学]
  • 作者地址:上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室;
  • 作者机构:上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51175334).
中文摘要:

目的提出一种基于希尔伯特一黄变换(Hilbert—Huang transform,HHT)分析人步行状态髋关节角度信号的方法,并验证其可行性。方法首先,利用加速度传感器与陀螺仪组成的髋关节角度测量平台,测量健康人步行状态髋关节角度。其次,对此信号进行集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD),得到各本征模态函数(intrinsic mode functions,IMF),再对不同尺度的模态函数进行分析与组合。最后,对原信号进行Hilbert谱分析。结果得到反映运动模式的特征信号以及髋关节旋转轨迹所表示的步态特征。Hilbert谱显示出主运动模式内的波内频率调制现象与步频特征。结论此方法适用于步态疾病患者的康复与治疗,可以有效地将髋关节角度信号不同频率尺度的特征信号进行分解,实现中心修正与滤波,达到自适应分析患者步态信号的目的。

英文摘要:

Objective To propose a method for analyzing the hip joint signals during human walking based on Hil- bert-Huang transform (HHT) method and verify its feasibility. Methods First, the hip joint angles of one healthy subject were measured by using the hip joint measuring platform composed of acceleration sensors and gyroscopes. Second, all intrinsic mode functions (IMFs) at different scales, which could be further analyzed and combined, were obtained by applying the ensemble empirical mode decomposition (EEMD) to original signals. Finally, the Hilbert spectrum of original signals were plotted and analyzed. Results The signals representing different motion modes as well as gait characteristics indicated by rotating track of the hip joint were obtained. The Hilbert spectrum could show the intra-wave frequency modulation in the main motion mode and the characteristics of walking frequencies. Conclusions This method can be used in rehabilitation and treatment of patients with gait diseases. By using this method, the characteristic signals of the hip joints at different frequency scales can be effectively decomposed, and the post-processing signals can be filtered and centrally corrected, so as to adaptively analyze gait signals of the patients.

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期刊信息
  • 《医用生物力学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:戴尅戎
  • 地址:上海市制造局路639号
  • 邮编:200011
  • 邮箱:shengwulixue@163.com
  • 电话:021-53315397
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-7220
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1624/R
  • 邮发代号:4-633
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:4565