Page 134 - 《软件学报》2026年第5期

李信金 等: 视听协同的交互式步态干预训练 2013

本研究的受试者招募及实验程序经首都医科大学北京友谊医院伦理委员会批准 (2024-P2-509-01). 所有参与
者在参与前提供书面知情同意, 并保留随时退出研究而无需提供理由的权利. 他们的个人信息仅用于研究目的.

表 2 被试信息表

训练条件 患者数量 性别 (男/女) 年龄 UPDRS H&Y分期 MMSE
无提示 10 5/5 69.6±8.46 36.4±17.89 1.85±0.63 26.7±2.9
视觉提示 10 5/5 70.7±3.29 37.5±14.74 1.7±0.46 26.2±2.79
听觉提示 10 3/7 71.2±4.96 35.4±8.87 1.75±0.403 25.8±1.47
视听协同提示 10 6/4 69.8±3.31 37±9.41 1.7±0.46 26.1±1.4

3.2 用户实验
为探究多模态提示对患者干预效果的影响, 本研究将用户实验划分为 3 个阶段: 基线测试阶段、训练阶段及
效果评估阶段. 实验开始前, 主试将向患者详细说明行走路线 (如图 4 所示) 及训练流程, 并协助其佩戴实验设备.
A 线为起点位置, 即出发点. B 线为终点位置, 即转身点. C/D 点为步态干预训练转身区域, E 为临床医生所在区域.

A B

1 m 0.5 m C D E

10 m

图 4 步态干预训练示例图

基线测试阶段要求患者佩戴设备在无提示情况下, 进行 5 min 的 10 m 往返自由行走, 以采集其未经干预的步
态基线数据. 行走结束后安排 5 min 休息.
训练阶段包含 4 种条件: 无提示、视觉提示、听觉提示以及视听协同提示. 训练开始前会为患者随机分配一
种训练条件, 并向患者讲解基本原理以及训练要求. 患者了解后将在分配的训练条件下进行 20 min 的 10 m 往返
行走训练, 完成训练后休息 5 min.
效果评估阶段要求患者在无提示条件下模拟训练阶段的行走任务, 进行 5 min 的 10 m 往返, 以观察多模态提
示的持续效果.
用户完成全部 3 阶段实验或主动终止实验均视为实验结束. 在实验过程中, 为保证患者的安全, 临床医生参与
全过程实验, 并会持续评估用户状态. 训练中, 运动传感器全程记录用户行为数据.
4 结果分析

本文基于视听协同的多模态提示与“用户感知-多模态提示生成”的交互式迭代, 提出了面向早期 PD 步态障碍
的个性化视听协同训练方法. 为了探索不同模态的信息对于早期 PD 患者的提示作用, 本文招募了 40 位早期 PD
患者进行了临床实验. 首先, 与对照组相比较, 通过步态对称性变化对比分析了视听协同提示对于患者步态模式的
影响, 这种影响包括训练中的提示效果以及训练后无提示情况下的残余效果. 然后, 从病患侧步态时空参数 (表 1
参数 5–14) 的改善情况, 对比分析了不同模态的提示对于步态模式的影响. 由于步速与步幅、支撑相和摆动相的
变化趋势密切相关, 且步速和摆动相更能直接反映患者的步态表现特征, 双支撑相作为步行周期中维持身体稳定
性的关键阶段, 其变化能够直接体现个体的运动控制能力和病理状态. 因此, 本文主要针对以步速, 摆动相和双支
撑相为代表的时空参数展开具体分析, 以期能够分析不同模态的提示对于不同的步态参数的影响.
4.1 视听协同提示下步态对称性改善效果
早期 PD 患者通常单侧发病, 导致肢体不对称性增加, 这种不对称性极大地影响了患者的日常生活, 甚至可能
导致跌倒和受伤. 为了分析视听协同提示对步态模式的影响, 本文首先通过分析患者左右脚在步速、摆动相以及
支撑相等时空参数上的差异, 分析了不同模态的信息对步态参数的影响; 然后基于步速、步幅、摆动相、支撑相