BTS三维运动分析系统及EMG在临床及运动训练中的应用前景展望

BTS三维运动分析系统及无线表面肌电测试系统（EMG）在国内临床及体育科研中的应用前景展望前言：

结合本人三年的临床工作经验及相关领域的了解，三维运动分析系统及EMG在国内临床及体育科研中的具体应用尚属于空白，或者说半空白状态，国内起步晚，目前有在使用的医疗机构或科研单位少之又少，而在发达的欧美国家，起步于80年代，目前仪器及应用技术已相对成熟，近年来随着我国医疗水平及运动训练水平的不断提高，也急需有操作简单，使用方便快捷，客观精确的动态分析仪器及多数据同时处理的软件系统来辅助医生及科研人员进行更客观精确的临床诊断治疗和体育科研活动，以提高医疗技术水平及科学运动训练水平，促进康复，功能评定的发展及提高运动成绩，减少运动损伤等。目前国内越来越多的医疗机构和科研单位正逐步开始使用三维运动分析系统及EMG系统，所以国内市场潜力及前景一片大好。但前提是一定要把该产品的核心特点及实用的具体功能充分挖掘出来，并结合临床和体育科研的实际需求，找到一个好的结合点，让使用者简单方便的把产品的实际功能服务于具体的临床及科研活动，例如定量评定人体颅脑损伤、中枢和周围神经系统损伤及骨关节病损的患者，制定康复治疗、训练计划、评定康复疗效、定做支具和矫形器，运动损伤监测，运动能力提高等提供客观依据。最终实现医院患者公司三方共赢。

主要内容：

一、产品组成、原理、特点、亮点、适用领域

二、三维步态分析系统及EMG简介

三、临床及体育科研应用

四、应用举例

五、模块建设

六、未来展望

一、产品组成、原理、特点、亮点、适用领域

（一）产品组成及原理

主要硬件部分：

三维步态分析仪、测力平板、无线表面肌电仪（EMG）、工作站等

主要软件部分：

采集及分析软件等

1、高清红外摄像头：适用于任何形式的动作并进行精确分析。

2、步行平台：整合测力平台，方便测量。

3、测力平台：两个多轴测力平台可以测量地面反作用力，中心压力（COP）坐标及扭矩。并结合步态分析，计算关节间受力时间及大小。

4、视频录象：两个视频采集器，可从不同角度实现实时步态显示。

5、显示屏：60寸大离子显示器，可监视所有收集到的各种信号。

6、无线EMG信号采集器：8个小巧，有无线WIFI技术的EMG信号采集器，结合三维步态分析系统使用，实现肌电信号和步态数据同

步记录和数据处理，并记录肌电信号在步态循环中出现的具体时间。

7、EMG存储工作站：存储EMG信号，含内置电池，保数据不丢失。

8、EMG掌上电脑：无线触摸，接受EMG采集器信号后无线传输到工作站。信号范围支持50m，可实时显示肌电信号。

9、工作站：最多可支持24台摄像头连接，可同时接收，整和，同步处理所以信号，内置标准时钟，保证长时间数据采集时所以数据的同步化，保证所以数据的相关性。

10、监察显示器：24寸HD显示器，同步显示步态，动态，以及肌电信号，并根据各个角度的摄像头绘制步态模拟图片。

11、软件系统：三种分析系统，针对三维运动、临床分析和体育运动。

（二）产品特点

1、硬件特点：

(a)、实时数据采集与处理的高分辨率红外摄像头，多角度三维动态信息捕获，校准快捷，误差小于0.1mm，不受光线强弱影响，可在室外赛场跑道使用;

(b)、工作站可同时整合步态分析，肌电信号，测力平台，带传感器跑步机等同时处理和分析;

(c)、EMG无线采集器小巧轻便，真正实现无线技术无障碍远距离传输，无线采集器跟EMG接收器可50m内实现无障碍传输，而EMG 接收器信号也可传输至350m内的工作站。

2、软件特点：

(a)、可将正在分析的项目通过打印机快速打印输出为个人报告；

(b)、报告的件数、版面、内容等都可以任意的定义和修改；

(c)、模拟信号设备采集到的信号与运动学数据可做同步化集成分析。提供标准图标数据模块，简化操作，自动制作并显示完整动作分析所得数据，步态信号，肌电信号，足部受力分析等同步分析显示，可快速得到个人报告。

3、硬件系统特点：

(a)、红外摄像头：

串联方式：支持多个工作站

同时侦测标记点数：无限制

数据预览：全帧图象

分辨率：640*480

最大采样频率：1000Hz

精确值：小于0.2mm（4*3*3空间中）

数据传输技术：千兆以太网

（b）、EMG无线采集器：

采集频率：4KHz

数据传输：无线IEE802.15.4（传感器—接收器）

传输范围：无障碍情况下50m

电池使用时间：5小时不间断数据记录，待机5天

存储器：实时固定缓冲存储

（c）、EMG移动接收器：

EMG通路数：接收16个无线传感器信号

数据传输：无线WIFI标准802.11b(接收器—工作站)

显示屏：4英寸VGA触摸屏

电池使用时长：9小时

传输范围：30—380m（室内外）（接收器—工作站）

4、软件系统特点：

基本分析：三维XYZ绘图、步行及摆动速度、关节角速度、受力中心、垂直受力、前后运动指示、COP、扭矩Mz,肌电信号强弱等.

统计分析：步宽、步长、步态站立期、摆动期、双脚支撑期、步态周期、节律、身体摇摆，三维空间力量参数，中心压力（COP）扭矩Mz，肌电信号强弱等值的标准化、平均值离散、系数等的计算。

对比：覆盖图，运动图，多数据分析对比及重放。

输出数据：XY绘图、XYZ绘图、图表、数据列表

数字化：自动跟踪，反向自动跟踪，多标记自动跟踪、位置预测、自动插值、操作数字化等。

（三）产品亮点

1、方便快捷：BTS运动分析系统可适用多种空间，从8m*5m空间到运动场，也不受光线强弱的影响。适用范围广，小到医院科室或实验室安装，大到在运动场，赛场，跑道对运动员训练进行实时监测。

2、优越的数据再生能力：可实时分析处理数据，患者不需准备，半