三维膝爬姿态分析及可视化系统设计

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1、三维膝爬姿态分析及可视化系统设计重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：武星蕾指导教师：侯文生教授学位类别：工程硕士（生物医学工程领域）重庆大学生物工程学院二O一四年四月ThedesignofthreeDimensionalKeensCrawlingPostureAnalysisandVisualizationSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByWuXingleiSupervisedbyProf.HouWenshen

2、gSpecialty：ME（BiomedicalEngineeringfield）CollegeofBioengineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2014中文摘要摘要脑性瘫痪是由于出生前、出生时、婴儿早期的某些原因造成的非进行性脑损伤所致的综合症。目前各国脑瘫发病率较高，发病原因有很多种，但是具体的发病机制尚不清楚。脑瘫主要临床表现是中枢性运动功能障碍和发育滞后。康复治疗有助于让脑瘫患者最大限度地恢复残疾的正常功能，而康复评价是康复治疗的一个重要环节，准确有效的评估是使脑瘫患儿得到理想治疗结果，保证生活质量的重要环节。目前

3、对于脑瘫的评估方式主要有运动功能粗大量表、表面肌电描记术以及步态分析等，但是这些评估方式都不能对脑瘫进行早期的定量诊断评估，这就导致对于脑瘫疾病发现较晚，严重影响了婴幼儿康复训练的效果。针对这一现状，本文设计开发了一种用于膝爬运动参数定量分析的软件系统，以实现对婴幼儿早期运动功能进行客观评价。本文在总结分析了目前应用软件设计开发规范，针对重庆医科大学附属儿童医院提出的“对具有膝爬能力的婴幼儿进行定量评估”的应用需求，以瀑布模型结合演化模型为基础，在LabVIEW平台上设计开发了三维膝爬姿态分析及可视化系统应用软件。该系统基于事件结构的人机界面设计模式，编程实现了两大功能：同步显示关节活动角

4、度曲线与三维动态效果；对比显示正常儿童的关节活动角度范围与被试儿童的关节活动角度曲线。本文利用黑盒测试法，分别对软件功能进行了模块测试和组合测试。模块测试结果表明软件能够实现被试儿童与正常儿童关节角度的对比显示，以及膝爬姿态的关节角度曲线与三维动态效果与的同步显示。组合测试证实了本系统主程序界面能够将主程序中的患者的信息传递到同步显示这一子VI中，实现主程序与子VI之间的数据传递。在实际应用时，本文以正常儿童和脑瘫儿为实验对象，进行膝爬实验，用运动捕捉系统捕捉了膝爬时各关节的主要活动数据，利用本软件对得到数据进行处理，并对比分析了正常儿童与脑瘫患儿的结果差异，结果表明本软件能够对膝爬运动时

5、关节的活动角度进行评估。本文设计开发的软件与三维步态分析系统有良好的系统兼容性，为三维步态分析系统增加了对于膝爬运动定量评估的功能，为脑瘫儿运动功能早期诊断和康复评价提供了新的技术手段。关键字：脑性瘫痪，评估，膝爬运动，LabVIEWI重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTCerebralpalsyisasyndromecausedbynon-progressivebraindamageswhichmaybeappearbeforebirth,atbirthorinearlyinfancy.Atpresent,countriesareshownhighincidenceandva

6、rietyreasonsofcerebralpalsy,butthespecificpathogenesisisunclear.Themainclinicalmanifestationsofcerebralpalsyarecentralmovementdysfunctionanddelayeddevelopment.Rehabilitationcanhelppatientswithcerebralpalsyrecovermaximallythenormalfunctionofdisability,inwhichtherehabilitativeevaluationisanimportant

7、part.Accurateandeffectiveassessmentcangetidealtreatmentresultsforchildrenwithcerebralpalsyandensuretheimportantaspectsofqualityoflife.Recently,therearemanymethodstoassessthecerebralpalsy,suchasmotorfunctioncoarse