传感器在人体倾角姿态仪和球底平衡台上的应用

　　采用自行研制的人体倾角姿态图仪，评价平衡功能。采用角度传感器技术，通过球底平台使人与地面形成接触，由位于腰部的倾角传感器提取人体摇动角度信息，以4种姿态进行测量：地面站立睁眼：地面站立闭眼：球台站立闭眼：球台站立睁眼。对不同人进行测量，不同状况下不同，倾角传感器可以评价平衡功能。特别是闭眼球台检查，能有效的反映前庭脊髓反射。倾角传感器和球台技术对平衡功能和前庭代偿有临床应用价值。

　　人体姿态图检查源于试验，其意义是通过记录人体维持直立平衡过程的摇动轨迹，评价前庭及其前庭神经系统的功能状态。由于静态姿态图不能排除本体感觉的影响因素，其临床应用价值具有局限性。本应用中采用了倾角测量技术，由倾角传感器提取人体摇动角度信息，采用球底平台使人体与地面形成点接触，减弱重心移动的本体感觉，并通过消除视觉信息，可以获得更多的前庭信息。

　　人体姿态仪由球底平台、倾角传感器和主机三部分组成，主机可与计算机设备连接使用，倾角传感器通过腰带固定于受试者4-5腰椎间，当受试者躯干倾斜，倾角传感器随之同方向同角度倾斜。倾角传感器记录人体的倾角，通过计算机将人体倾斜角度信息转换为角速度，由主机或计算机设备完成信息的显示、记录和处理工作。倾角传感器测量范围在正负20度，以内线性度≤0. 01 度、频率响应0 至5 Hz、X-Y 轴（Y 轴为前后方向，X 轴为左右方向）两维倾角信息。计算机以两种方式显示二维空间合成角速度变化，一种为角速度轨迹图，另一种将平均角速度值以直方图形式显示。当患者立于球底平台的平面上时，球底平台的球面与地面之间近似点接触，平台球面在受试者重心移动的作用下产生滚动，从而引起平台平面倾斜，平台平面倾斜方向与受试者重心移动方向一致。

　　对100 名正常人作正常值测定，其中男50名，女50 名，年龄25 ～ 50 岁，平均36 岁，年龄范围20 ～ 60 岁。对87 例眩晕患者行倾角平衡台测试，所有测试都得到患者本人同意。测试时，受试者双脚分开约10 cm 宽，双手下垂，睁眼检查时目视正前方。倾角传感器用宽腰带系于后腰部。测试顺序为：（1）站立于地面睁眼、（2）站立于地面闭眼、（3）站立于球台睁眼、 （4）站立于球台闭眼。每种状态测试采样时间25s。对100 名正常人作正常值测定，其中男50名，女50 名，年龄25 ～ 50 岁，平均36 岁。测定不同状态下二维空间综合平均摇摆角速度，测试1：地面站立睁眼测试2：地面站立闭眼测试3：球台站立睁眼测试 4：球台站立闭眼。以此值作为倾角平衡台的正常值，大于-x + 2s 为异常。直方图有正常值-x + 2s 的虚线标志。2. 经冷热水实验，、检测提示半规管麻痹的、外周性眩晕患者87 例，年龄范围20 ～ 60 岁。4 种测试中平均角速度大于正常值-x + 2s 一种以上的有62 人，异常率为71. 26%。62 人中分地面站立睁眼异常7 人，地面闭眼异常14 人，球台睁眼异常16人，球台闭眼异常为56 人，部分病例有重叠异常。87 人中有55 人为眩晕发作二周内行倾角平衡台检测，50 例异常，3. 眼震电图检测冷热水实验正常33 例眩晕病人（年龄范围22 ～ 62 岁），倾角姿态图异常14 例，其中地面睁眼异常3 人，地面闭眼异常3 人，球台睁眼异常5 人，球台闭眼异常为14 人。

　　姿态平衡需要前庭和视觉、体感等感觉系统的协调以及前庭脊髓反射的调节，前庭脊髓反射可以用计算机控制的重力感受器平衡台进行检测。目前国内外常见的现代姿态图检查设备，多采用重力传感器平台记录重心移动轨迹的方法，平台的力学特性分为静态和动态两类。动态平台可以籍助计算机控制的伺服系统消除人体对重心前后移动的本体感觉，使得计算机化动态姿态图比静态姿态图提供感觉器官的信息针对性更强。倾角传感器是一种将被测物体相对水平面的倾斜角度转换为电信号的器件，它在飞行器、船舶和车载火炮的姿态自动控制中得到广泛运用。倾角传感器记录人体摇摆倾斜角度与重力传感器记录人体重心移动距离一样，都可以评价人体直立平衡的稳定性，而采用倾角传感器获取人体摇动角度信息，更加便于在各种人体支承器具上测试患者的平衡功能。

采用倾角传感器记录人体摇动的倾斜角度，与人体重心高度和体重无关，倾角传感器体积小重量轻，可以方便地固定在腰带上使用。常规静态平衡台难以消除体感信息，对前庭功能不能作出准确的评价。动态平台采用计算机控制的正反馈液压系统使平台前后倾斜，跟踪人体重心的前后移动，保持平台对足底前后部分的反作用力不变，以消除足底对重心前后移动的本体感觉。但