傳感器在人體傾角姿態(tài)儀和球底平衡臺上的應(yīng)用

　　采用自行研制的人體傾角姿態(tài)圖儀，評價平衡功能。采用角度傳感器技術(shù)，通過球底平臺使人與地面形成接觸，由位于腰部的傾角傳感器提取人體搖動角度信息，以4種姿態(tài)進(jìn)行測量：地面站立睜眼：地面站立閉眼：球臺站立閉眼：球臺站立睜眼。對不同人進(jìn)行測量，不同狀況下不同，傾角傳感器可以評價平衡功能。特別是閉眼球臺檢查，能有效的反映前庭脊髓反射。傾角傳感器和球臺技術(shù)對平衡功能和前庭代償有臨床應(yīng)用價值。

　　人體姿態(tài)圖檢查源于試驗(yàn)，其意義是通過記錄人體維持直立平衡過程的搖動軌跡，評價前庭及其前庭神經(jīng)系統(tǒng)的功能狀態(tài)。由于靜態(tài)姿態(tài)圖不能排除本體感覺的影響因素，其臨床應(yīng)用價值具有局限性。本應(yīng)用中采用了傾角測量技術(shù)，由傾角傳感器提取人體搖動角度信息，采用球底平臺使人體與地面形成點(diǎn)接觸，減弱重心移動的本體感覺，并通過消除視覺信息，可以獲得更多的前庭信息。

　　人體姿態(tài)儀由球底平臺、傾角傳感器和主機(jī)三部分組成，主機(jī)可與計算機(jī)設(shè)備連接使用，傾角傳感器通過腰帶固定于受試者4-5腰椎間，當(dāng)受試者軀干傾斜，傾角傳感器隨之同方向同角度傾斜。傾角傳感器記錄人體的傾角，通過計算機(jī)將人體傾斜角度信息轉(zhuǎn)換為角速度，由主機(jī)或計算機(jī)設(shè)備完成信息的顯示、記錄和處理工作。傾角傳感器測量范圍在正負(fù)20度，以內(nèi)線性度≤0. 01 度、頻率響應(yīng)0 至5 Hz、X-Y 軸（Y 軸為前后方向，X 軸為左右方向）兩維傾角信息。計算機(jī)以兩種方式顯示二維空間合成角速度變化，一種為角速度軌跡圖，另一種將平均角速度值以直方圖形式顯示。當(dāng)患者立于球底平臺的平面上時，球底平臺的球面與地面之間近似點(diǎn)接觸，平臺球面在受試者重心移動的作用下產(chǎn)生滾動，從而引起平臺平面傾斜，平臺平面傾斜方向與受試者重心移動方向一致。

　　對100 名正常人作正常值測定，其中男50名，女50 名，年齡25 ～ 50 歲，平均36 歲，年齡范圍20 ～ 60 歲。對87 例眩暈患者行傾角平衡臺測試，所有測試都得到患者本人同意。測試時，受試者雙腳分開約10 cm 寬，雙手下垂，睜眼檢查時目視正前方。傾角傳感器用寬腰帶系于后腰部。測試順序?yàn)椋海?）站立于地面睜眼、（2）站立于地面閉眼、（3）站立于球臺睜眼、 （4）站立于球臺閉眼。每種狀態(tài)測試采樣時間25s。對100 名正常人作正常值測定，其中男50名，女50 名，年齡25 ～ 50 歲，平均36 歲。測定不同狀態(tài)下二維空間綜合平均搖擺角速度，測試1：地面站立睜眼測試2：地面站立閉眼測試3：球臺站立睜眼測試 4：球臺站立閉眼。以此值作為傾角平衡臺的正常值，大于-x + 2s 為異常。直方圖有正常值-x + 2s 的虛線標(biāo)志。2. 經(jīng)冷熱水實(shí)驗(yàn)，、檢測提示半規(guī)管麻痹的、外周性眩暈患者87 例，年齡范圍20 ～ 60 歲。4 種測試中平均角速度大于正常值-x + 2s 一種以上的有62 人，異常率為71. 26%。62 人中分地面站立睜眼異常7 人，地面閉眼異常14 人，球臺睜眼異常16人，球臺閉眼異常為56 人，部分病例有重疊異常。87 人中有55 人為眩暈發(fā)作二周內(nèi)行傾角平衡臺檢測，50 例異常，3. 眼震電圖檢測冷熱水實(shí)驗(yàn)正常33 例眩暈病人（年齡范圍22 ～ 62 歲），傾角姿態(tài)圖異常14 例，其中地面睜眼異常3 人，地面閉眼異常3 人，球臺睜眼異常5 人，球臺閉眼異常為14 人。

　　姿態(tài)平衡需要前庭和視覺、體感等感覺系統(tǒng)的協(xié)調(diào)以及前庭脊髓反射的調(diào)節(jié)，前庭脊髓反射可以用計算機(jī)控制的重力感受器平衡臺進(jìn)行檢測。目前國內(nèi)外常見的現(xiàn)代姿態(tài)圖檢查設(shè)備，多采用重力傳感器平臺記錄重心移動軌跡的方法，平臺的力學(xué)特性分為靜態(tài)和動態(tài)兩類。動態(tài)平臺可以籍助計算機(jī)控制的伺服系統(tǒng)消除人體對重心前后移動的本體感覺，使得計算機(jī)化動態(tài)姿態(tài)圖比靜態(tài)姿態(tài)圖提供感覺器官的信息針對性更強(qiáng)。傾角傳感器是一種將被測物體相對水平面的傾斜角度轉(zhuǎn)換為電信號的器件，它在飛行器、船舶和車載火炮的姿態(tài)自動控制中得到廣泛運(yùn)用。傾角傳感器記錄人體搖擺傾斜角度與重力傳感器記錄人體重心移動距離一樣，都可以評價人體直立平衡的穩(wěn)定性，而采用傾角傳感器獲取人體搖動角度信息，更加便于在各種人體支承器具上測試患者的平衡功能。

　　采用傾角傳感器記錄人體搖動的傾斜角度，與人體重心高度和體重?zé)o關(guān)，傾角傳感器體積小重量輕，可以方便地固定在腰帶上使用。常規(guī)靜態(tài)平衡臺難以消除體感信息，對前庭功能不能作出準(zhǔn)確的評價。動態(tài)平臺采用計算機(jī)控制的正反饋液壓系統(tǒng)使平臺前后傾斜，跟蹤人體重心的前后移動，保持平臺對足底前后部分的反作用力不變，以消除足底對重心前后移動的本體感覺。但由于價格問題，臨床尚不普及。球底平臺的作用介于靜態(tài)與動態(tài)平衡臺之間，球底平臺的球面與地面為點(diǎn)接觸，當(dāng)人體重心向360 度任一方向發(fā)生移動時，平臺平面也隨之同向移動傾斜，縮小了平臺平面對足底各部分反作用力的變化，從而減弱了足底對重心移動的本體感覺。本資料來源于四組測試：（1）站立于地面睜眼，反映患者全面的平衡狀態(tài)；（2）站立于地面閉眼，排除了視覺的干擾，反映前庭和體感的綜合信息；（3）站立于球臺睜眼，減弱了本體感覺的干擾，反映了前庭和視覺的綜合信息；（4）站立于球臺閉眼即排除了本體信息，又減弱了本體信息，主要反映前庭信息。從本研究數(shù)據(jù)顯示，傾角傳感儀對姿態(tài)平衡的檢測主要得益于球臺對本體感覺的排除。當(dāng)人直立時可以通過足底對重心移動的體感信息由踝、膝、髖、胯關(guān)節(jié)的調(diào)節(jié)，經(jīng)過前庭脊髓外側(cè)束的反射［5］增強(qiáng)人體的穩(wěn)定性。睜眼和閉眼的比較可以排除視覺信息對平衡功能的影響；通過球臺閉眼檢測，即排除了視覺的影響，又減弱了足底本體覺，可以盡可能準(zhǔn)確地提供前庭脊髓外側(cè)束反射異常對平衡功能影響。正常人四組測試結(jié)果地面睜眼平均角加速度最小，地面閉眼測試球臺睜眼測試角加速度增加，球臺閉眼測試角加速度明顯增加。以正常人測試結(jié)果的-x + 2s 作為正常值。傾角姿態(tài)反射異常主要出現(xiàn)在球臺閉眼檢測中 而前庭脊髓內(nèi)側(cè)束的反射可以通過傾角姿態(tài)圖可以評價平衡功能，特別是閉眼球臺檢查，能有效反映前庭脊髓反射。對前庭功能異常者可以用該技術(shù)檢查平衡功能和前庭代償狀況。頸項(xiàng)肌電圖進(jìn)行測試。

　　傾角姿態(tài)儀可以評價平衡功能，特別是閉眼球臺檢查，能有效反映前庭脊髓反射。對前庭功能異常者可以用該技術(shù)檢查平衡功能和前庭代償狀況。