用于估计用户的跌倒风险的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于估计用户的跌倒风险的方法和装置，并且更具体地，涉及一 种基于对用户的坐到站转移移动的分析来估计用户的跌倒风险的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 跌倒是老年人的最大健康风险因素之一。约三分之一的65岁以上的老年人每年 至少跌倒一次。
[0003] 通过早期跌倒风险识别以及应用有效且靶向的跌倒预防程序能够避免这些中的 很多跌倒。
[0004] 基于力量和平衡训练（SBT)的跌倒预防试验已经显示能够降低老年人的跌倒的 风险。平衡性能度量能够被用作跌倒风险的早期指标，并且也用来测量跌倒预防程序的进 展。'坐到站'（STS)转移已经被认为是能够被用作平衡性能度量以及由此跌倒风险测量的 一个重要移动。在日常生活中，人一天多次执行STS转移。
[0005] 传统地，临床测量系统（诸如包括测力板和光学标记系统的那些）被用于在坐到 站转移期间提供功率的精确量化。在这些测量系统中，测力板提供垂直地面的反作用力，并 且光学标记系统提供三维位移度量。两种测量结果的组合被用于量化在坐到站转移期间的 功率。
[0006] 这些测量系统具有若干缺点。首先，他们是临床装备，其要求用户参加临床。为 测量做准备以及执行测量是劳动密集的（尤其如果光学标记需要被附接到身体的具体部 分）。另外，它们仅仅提供用户平衡性能的快照，其中，归因于临床设置，用户通常执行超过 其平均能力。最后，测量系统涉及对于用户而言是相当繁琐的过程。
[0007] 通常通过电话访问或通过来自用户自己的自我报告实施在家庭环境中的跌倒风 险评估，但是这些评估不是特别可靠。
[0008] 然而，在体传感器的新进展已经改进了以家庭为基础的跌倒风险评估应用/工 具。使用包括加速度计的在体感测平台能够导出坐到站转移的功率。在WO 2010/035187 中描述了一个这样的系统。
[0009] 实验已经示出用加速度计测量的在STS期间训练的功率与在标准临床评估中使 用测力板测量的功率相关联。然而，该方法的缺点是其要求很好地描绘STS转移的开始和 结束时间，这是因为这些时间影响计算的结果。具体而言，开始时间将影响被识别的最大功 率，这是因为其具有对必须被应用到加速度计信号以便导出功率的整合的作用。
[0010] 在临床或实验室环境中，该问题更不关键，这是因为当他们执行STS时通过用户 的观察能够确定开始和结束时间。用来自这些观察的协助能够执行信号的分析。另外，当 STS转移将在日常生活情形中时，围绕STS转移的加速度信号具有更少的噪声。这也帮助描 绘，以及减少在描绘中的误差的影响。临床环境之外（例如在日常生活中），缺少该观察，并 且描绘是问题。另外，加速度信号将具有更多噪声。对于用户而言可能手动指示转移的开 始和/或结束，例如，通过按压在STS起始或结束的按钮，但是这意味着系统是强加于人的。
[0011] 因此，有需要改进用于通过分析坐到站转移估计跌倒风险的方法和装置。
【发明内容】
[0012] 已经发现在坐到站转移期间发生的峰值垂直加速度和在转移期间由用户生成的 峰值功率之间具有很高的线性相关性。在图1中示出了该相关性，其绘制了在坐到站转移 期间的峰值功率对许多不同用户的坐到站移动的各种变化的峰值垂直加速度。在该图中， 已经关于重力使加速度和功率两者比例化和正规化。坐到站转移的变化包括：正常速度转 移（NormSTS)、其中用户不使用其手臂的正常速度转移（NormSTSwithoutArms)、更快的转 移（FastSTS)和发生作为快速和正常速度来回时控（TUG)测试的转移，其中，用户必须站 立，行走并且返回到坐位（相应地标注为STSinFastTUG和STSinNormTUG)。
[0013] 在图2中的图形图示了峰值垂直加速度揭示与峰值功率相同的对跌倒风险的敏 感性。具体而言，图2(a)的左手边示出了对于健康（即，低跌倒风险）用户发现的（对于 重力比例化的）峰值垂直加速度值的方差的分析，以及右手边示出了对于体弱（即，高跌倒 风险）用户发现的（对于重力比例化的）峰值垂直加速度值的方差的分析。图2(b)示出 了峰值功率的变化的对应分析，以及由此能够看到在坐到站转移期间的峰值垂直加速度提 供与峰值功率类似的关于用户的跌倒风险的信息。
[0014] 由此，本发明利用这样的发现：在坐到站转移期间的峰值垂直加速度提供用户的 迭代风险的有用度量。具体而言，根据本发明的第一方面，提供一种估计用户的跌倒风险的 方法，所述方法包括分析用户的加速度的测量结果，以确定用户是否已经执行坐到站转移； 根据用户的加速度的测量结果来识别在坐到站转移期间的用户的峰值垂直加速度；以及， 根据所识别的峰值垂直加速度来估计用户的跌倒风险。
[0015] 在优选实施例中，使用对根据用户的加速度的测量结果获得的重力的估计来使所 识别的峰值垂直加速度比例化，并且比例化的峰值垂直加速度被用于估计用户的跌倒风 险。在传感器测量结果中的校准误差能够将误差引入到峰值垂直加速度，以及由此将误差 引入跌倒风险的评估。因此，用这种方式来使峰值垂直加速度比例化意味着能够从传感器 测量结果中去除校准误差。
[0016] 在优选实施例中，所述方法还包括以下步骤：根据用户的加速度的测量结果来估 计归因于重力的加速度；以及从所识别的峰值垂直加速度减去所估计的归因于重力的加速 度，以给出比例化的峰值垂直加速度。
[0017] 在备选实施例中，所述方法还包括以下步骤：根据用户的加速度的测量结果来估 计归因于重力的加速度；以及从用户的加速度的测量结果减去所估计的归因于重力的加速 度，以给出用户的加速度的比例化的测量结果；其中，识别在坐到站转移期间用户的峰值垂 直加速度的步骤包括根据加速度的比例化的测量结果来识别用户的峰值垂直加速度。
[0018] 优选地，通过对发生在坐到站转移的开始之前的时间段中的加速度的多个测量结 果进行平均以给出对重力的估计，从而根据加速度的测量结果获得对重力的估计。
[0019] 在一些实施例中，仅仅如果发生在坐到站转移的开始之前的时间段中的多个加速 度的测量结果的标准偏差、方差或范围少于阈值，则根据在所述时间中的加速度的测量结 果获得对重力的估计。
[0020] 在一些实施例中，使用对重力的估计来使比例化的峰值垂直加速度正规化，并且 正规化的比例化的峰值垂直加速度被用于估计用户的跌倒风险。
[0021] 在优选实施方案中，使用被附接到用户或由用户穿戴的一个或多个加速度计来获 得用户的加速度的测量结果。
[0022] 在备选实施方案中，使用测量在移动期间由用户生成的力的测力板来获得用户的 加速度的测量结果。
[0023] 在一些实施例中，所述方法包括执行对于多个坐到站转移的识别的步骤，并且其 中，估计跌倒风险的步骤包括根据对于多个坐到站转移识别的峰值垂直加速度的平均值来 确定跌倒风险。
[0024] 在一些实施例中，估计跌倒风险的步骤包括根据对于多个坐到站转移识别的峰值 垂直加速度的平均值和在具体时间段中用户执行坐到站转移的次数的指示，从而确定跌倒 风险。
[0025] 一些实施例还包括将估计的跌倒风险与一个或多个先前估计的跌倒风险进行比 较以确定用户的跌倒风险趋势的步骤。
[0026] 根据本发明的第二方面，提供一种包括计算机程序代码的计算机程序产品，当在 计算机或处理器上执行所述计算机程序代码时，所述计算机程序代码令计算机或处理器通 过分析用户的加速度的测量结果以确定用户是否已经执行坐到站转移；根据用户的加速度 的测量结果来识别在坐到站转移期间的用户的峰值垂直加速度；以及，根据所识别的峰值 垂直加速度来估计用户的跌倒风险，从而确定用户的跌倒风险。
[0027] 在优选实施例中，计算机程序产品还被配置为令计算机或处理器使用对根据用户 的加速度的测量结果获得的重力的估计，使所识别的峰值垂直加速度比例化，以及使用比 例化的峰值垂直加速度来估计用户的跌倒风险。
[0028] 也预期计算机程序产品的各个其他实施例，其中计算机程序代码还被配置为令计 算机或处理器执行任何上述方法。
[0029] 根据本发明的第三方面，提供一种用于估计用户的跌倒风险的装置，所述装置包 括处理单元，所述处理单元被配置为分析