步态是一个人行走时的表现形式，正常的步态有赖于中枢神经系统、周围神经系统、骨骼-关节系统、神经肌肉接头、骨骼肌结构和功能的完整性和各系统之间的协调[1]。因此，不管是哪个系统受损，都会出现步态的异常[2]，例如中枢神经系统受损后出现脑卒中，儿童脑性瘫痪，神经骨骼肌肉系统损伤或病变如外周神经损伤、截肢，以及退行性病变等出现时，就可能出现比较特征性的异常步态。现实生活中有很多常见的异常步态(如图1所示)。

图 1 常见的异常步态

        2020年12月16日，银河水滴创始人兼CEO黄永祯博士在“2020年上海交通大学医疗机器人研究院学术论坛”上表示[3]，在互联网、大数据、人工智能等前沿技术的支撑下，我国智慧医疗进入飞速发展时期，智慧医疗科技研究与产业发展步入新的阶段，步态识别技术在辅助诊疗、医学研究与科研分析等方面将发挥积极作用，相关解决方案拥有部署快捷、操作简便、成本低廉等诸多优势。

        黄永祯博士在报告中指出，随着人工智能技术的快速发展，其在医学影像、辅助诊断、健康管理、疾病预测、药物研发这五大医疗主要应用领域都取得了长足的进步，通过人工智能技术不断提高诊断水平已经成为现实。[4]

        步态分析在身份识别已经成功落地。而水滴科技正是这一方面的领先企业，而与此同时，一直在开拓步态识别技术的无限可能，智慧医疗领域是重点关注的方向之一，通过和相关医疗机构合作，目前已经获得了诸多突破，比如：

1. 3D人体姿态建模：可以通过一段人体行走的视频和图片，复原人体表面，可以准确的描述出人体的形态特征和运动特征，可以用于研究、分析、设计、实验和评价人体运动能力的重要工具。
2. 人体关键点识别及定位：精确地定位关节点位置，自动提取出人体尺度骨架模型，根据运动的连续性，判断识别人体关节点出现特殊情况，还可以精准的计算出各关节活动范围，结合多维度数据综合评价人体行走姿态。

图 8 构建人体关节点信息[6]

        在上海有一家为跑者提供实时步态分析的初创企业Run3D[5]，Run3D通过摄像头、传感器硬件和软件算法，持续记录跑者15分钟的步态后，即时生成运动姿态分析报告和康复调整建议。

图 9 实时步态检测

        据公司创始人兼CEO张国峰介绍，长期跑步给跑者身体带来肌肉和关节的慢性损伤，市场目前没有任何产品对跑步运动进行专业的检测指导服务，康复治疗师往往凭经验为运动员及跑者提供物理治疗和康复训练方案。而Run3D通过对跑者精确的运动数据抓取分析，发现运动过程中的不良运动姿态，提供针对方案，帮助跑者提高运动成绩，降低不必要的损伤。

        Run3D的硬件系统包括包括3个Vicon Bonita摄像头，Vicon校准棒，校准毯，反射标记，手持测功器和数字倾斜仪。软件算法由牛津大学实验室基于生物力学和运动学研发，从3D关节自动提取运动学参数、肌肉骨骼损伤的危险因素和修复步态因素。算法对跑者数据精准读取，与检测数据库里未受伤控制的数据进行对比，得出一个易于理解的报告。

图 10 报告示例

        Run3D成立于2019年，已经在上海有一家康复门诊客户，客户以支付年运营费用的方式签约，今年公司将扩展到上海、杭州两地的康复机构，预计一年内可超过10家。同时与厦门马拉松、全国马拉松赛事、体协合作，为专业运动员提供服务。

        Run3D的创始团队来自牛津大学、风险投资机构高管、运动健康领域专家，公司预计在年底进驻上海高新技术企业名录，并开启融资。

参考文献：

1. http://blog.sina.com.cn/s/blog_49194a3f0102vh70.html
2. A. Seifert, A. M. Zoubir and M. G. Amin, "Radar classification of human gait abnormality based on sum-of-harmonics analysis," 2018 IEEE Radar Conference (RadarConf18), Oklahoma City, OK, 2018, pp. 0940-0945, doi: 10.1109/RADAR.2018.8378687.
3. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1686395767472227872&wfr=spider&for=pc
4. https://imr.sjtu.edu.cn/news/3484.html
5. https://36kr.com/p/677855323437320
6. https://zhuanlan.zhihu.com/p/79489822
   
   
   

撰稿人：刘平治

审稿人：周成菊