Chapitre 1 Introduction
Avec le développement de la modernisation sociale et les progrès continus de la science et de la technologie, l'industrie aérospatiale chinoise est en plein essor. Dans le même temps, de nombreux problèmes doivent être résolus de toute urgence. La médecine de réadaptation est devenue l'un des sujets importants dans le domaine de la médecine aérospatiale et de la réadaptation. La pratique des vols spatiaux habités a prouvé que l'apesanteur a un impact important sur les fonctions physiologiques des astronautes, ce qui implique non seulement la sécurité des astronautes dans l'accomplissement des tâches, mais limite également la capacité des astronautes à s'adapter après leur retour sur Terre. Ce problème physiologique causé par l'apesanteur s'apparente à la dégénérescence des fonctions physiologiques des personnes âgées.La chute des personnes âgées est un autre problème social majeur auquel la société doit faire face de toute urgence. L'incidence des chutes parmi les personnes âgées est la plus élevée et les conséquences sont graves, ce qui entraînera non seulement un grave manque de sécurité pour les personnes âgées, mais consommera également beaucoup de ressources des services médicaux. Dès lors, la recherche sur les équipements antichute pour les personnes âgées est un axe de développement nécessaire dans les domaines médico-social. En raison de l'incertitude et de la complexité du comportement humain, la recherche sur les équipements antichute pour les personnes âgées implique des applications transversales multidisciplinaires telles que l'acquisition d'informations sur la biomécanique du sport [1], la conception mécanique [2], l'intelligence artificielle et le contact homme-ordinateur. interaction. Comment utiliser les informations cinématiques, dynamiques et physiologiques recueillies par les capteurs pour établir un modèle mathématique de reconnaissance des chutes humaines en ligne avec la biocinématique lors d'une chute humaine, afin d'identifier avec précision si le corps humain a tendance à tomber, réduisant ainsi la Le degré de blessure au corps humain est un nouveau problème de recherche dans des domaines interdisciplinaires multidisciplinaires tels que l'acquisition d'informations de détection, la reconnaissance de caractéristiques [4] et la médecine de réadaptation [5].
1.1 Contexte du sujet, objectif et importance de la recherche
1.1.1 Contexte de la recherche
En octobre 2003, l'astronaute chinois Yang Liwei a commencé l'exploration spatiale pour la première fois. Depuis lors, l'industrie des vols spatiaux habités de mon pays est entrée sur la voie rapide de l'innovation et du développement. Le 5 juin 2022, avec le lancement réussi du vaisseau spatial habité Shenzhou XIV, trois astronautes sont entrés dans le module central de la station spatiale, et la mission de la station spatiale chinoise a été entièrement transférée au stade de la construction, et l'industrie aérospatiale chinoise est entrée dans une nouvelle stade de développement. Mais en même temps, le système corporel de l'astronaute sera affecté par l'environnement spécial de l'espace, entraînant des symptômes typiques tels que l'atrophie musculaire en apesanteur. L'apesanteur est un facteur physique particulier dans le travail aérospatial. Vivre dans un environnement d'apesanteur pendant une longue période entraînera de nombreux changements dans les fonctions physiologiques humaines, telles qu'une fonction cardiovasculaire réduite, un trouble du métabolisme des sels inorganiques osseux, etc. La destruction de l'homéostasie du corps est une problème important [6]. Après avoir terminé des missions spatiales, tous les astronautes ont des troubles du mouvement et leurs états de performance sont différents : tremblements à gauche et à droite en position debout, démarche instable lors de la marche, incapacité à marcher les yeux fermés, etc. Des malaises et une perte d'endurance orthostatique se produisent. Par conséquent, le développement de l'exploration de l'espace lointain a posé de nouveaux défis à la réadaptation physique des astronautes qui sont depuis longtemps au stade des vols spatiaux, et en même temps, il a également fourni un immense espace pour l'avancement de la médecine spatiale [ 7]. De nombreux pays ont activement mené des recherches sur la médecine aérospatiale ces dernières années, et la National Aeronautics and Space Administration (NASA, National Aeronautics and Space Administration) a commencé à se concentrer sur la recherche en médecine clinique aérospatiale en 2020. Avec le développement rapide de l'industrie aérospatiale de mon pays, la médecine et la réadaptation aérospatiales de mon pays devraient également continuer à se développer et à innover pour fournir un soutien sanitaire solide aux astronautes. La surveillance de l'état de santé physique des astronautes dans la période critique après le retour au sol est une partie importante de la médecine aérospatiale, et la reconnaissance de la marche est une norme d'évaluation importante pour les mesures médicales de réadaptation post-vol des astronautes.L'adaptation à l'environnement gravitationnel joue un rôle important rôle.
Le problème de l'apesanteur et des chutes causées par la dégradation physiologique des personnes âgées est similaire à la formation de réadaptation des astronautes après leur retour au sol. Par conséquent, afin de rendre le système de recherche de cet article plus largement utilisé, une plus grande attention sera accordée à le suivi de la santé des personnes âgées à un stade ultérieur. Le vieillissement de la population mondiale continue de s'intensifier, apportant de nouvelles opportunités de développement dans le domaine de la médecine de réadaptation [8]. Le vieillissement de la population est un processus dynamique [9], qui fait référence au processus dans lequel la proportion de personnes âgées dans un pays ou une région augmente constamment. La Chine est officiellement entrée dans la société vieillissante à la fin du XXe siècle, et le nombre de personnes âgées dans notre pays se classe au premier rang mondial en raison de la plus grande base de population du pays. Dans le même temps, avec le développement croissant de notre société aujourd'hui, le niveau économique est de plus en plus élevé, le système de sécurité sociale s'améliore de jour en jour et le niveau de la science et de la technologie s'améliore de jour en jour, de sorte que la moyenne l'espérance de vie de notre pays s'est allongée dans une certaine mesure, aggravant ainsi le vieillissement de la population. Le Bulletin statistique 2022 sur le développement économique et social national a souligné que la Chine connaît un processus d'accélération du vieillissement de la population. Fin 2022, la population âgée de 60 ans et plus en Chine a dépassé 267,36 millions, soit 18,9 % de la population totale ; la population âgée de 65 ans et plus atteindra 200,56 millions, soit 14,2 % de la population totale [10, 11]. Aux États-Unis, 750 000 personnes âgées sont hospitalisées chaque année et 25 000 personnes âgées meurent des suites de blessures causées par des chutes [12]. À l'échelle mondiale, un tiers des personnes âgées de plus de 65 ans tomberont chaque année [13]. Par conséquent, afin de réduire efficacement les dommages physiques subis par les personnes âgées, il est nécessaire de détecter à temps les chutes des personnes âgées et de prendre des mesures [14]. En outre, les données d'enquête pertinentes du National Injury Surveillance System (NISS, National Injury Surveillance System) de 2015 à 2018 ont montré qu'il y avait un total de 205 670 cas de chutes et de blessures chez les personnes âgées de 60 ans et plus collectés par les points de surveillance, et le ratio hommes/femmes était de 1. :1,37. Les chutes des personnes âgées se sont produites principalement à la maison (56,41%), dans les lieux de vie publics (14,36%), et sur les autoroutes et les rues (17,24%), etc., et la probabilité d'occurrence dans les trois endroits ci-dessus représentait 88,01% de tous tombe , et l'heure d'occurrence est principalement concentrée entre 7h00 et 21h00, avec une probabilité d'occurrence aussi élevée que 88. 56 % [15]. Les personnes âgées qui vivent avec leurs enfants sont essentiellement seules à la maison pendant cette période, et il y a beaucoup de personnes âgées vides en Chine. Une fois qu'un accident se produit et que les personnes âgées tombent, personne ne connaît la situation dangereuse des personnes âgées, ce qui entraînera dommages supplémentaires à la sécurité personnelle. Le suivi de santé des personnes âgées est progressivement devenu un point chaud et un enjeu clé de notre société [16]. Dans les 40 prochaines années, le nombre de personnes âgées en Chine augmentera considérablement et dépassera les 500 millions [17,18]. Par rapport à d'autres pays du monde, l'impact du vieillissement de la population de mon pays sur le développement économique et social est à la fois universel et particulier [19]. Lorsque le vieillissement de la population devient une réalité, en raison du faible niveau de développement économique, la sécurité sociale est également en retard, ce qui pose un grand défi au développement économique futur de mon pays [20,21].
L'une des fonctions physiologiques importantes du corps humain est la fonction d'équilibre du corps humain.Cliniquement, l'équilibre fait référence à la capacité physiologique d'ajuster et de maintenir la posture actuelle par elle-même, c'est-à-dire qu'elle peut maintenir la stabilité quel que soit son état. dans. Les pieds sont les organes du corps humain en contact avec le sol, supportant tout le poids du corps humain, et les changements de pression sur les pieds peuvent également refléter les changements de posture du corps humain. Par conséquent, la pression plantaire est une base pour juger de la fonction d'équilibre du corps humain dans laquelle l'état instable de la posture du corps humain et l'état stable de base sont transformés l'un dans l'autre. La collecte de données de marche sur le mouvement humain est une étape cruciale pour l'analyse de la marche, et le signal de pression plantaire pendant la marche est l'une des quantités de caractéristiques importantes dans les données de marche. Au cours du processus de marche normal du corps humain, une pression plantaire est générée en raison du contact direct et de la déformation entre le pied et le sol.La structure, la forme et la fonction pertinentes du pied, ainsi que la posture et le mouvement du corps humain peuvent être connu à partir de l'analyse de la distribution des données de pression plantaire[ 8]. Le signal de pression plantaire fait généralement référence à deux parties : la force de réflexion au sol (GRF, Ground reflection force) et la pression interne de la chaussure (IP, In-shoe pressure) [22], qui peuvent être utilisées comme objet de recherche pour analyser les caractéristiques de la marche humaine. Par conséquent, la conception d'un système adapté à la collecte d'informations sur la pression plantaire est le lien clé pour compléter l'analyse de la marche.Dans une étape ultérieure, l'analyse des caractéristiques de la pression plantaire peut faire des préparations pertinentes pour la recherche de la reconnaissance des chutes et des équipements auxiliaires intelligents.
1.1.2 Objectif et importance de la recherche
Le problème de l'apesanteur pendant les vols spatiaux habités aura un impact négatif relativement important sur les fonctions corporelles, le dysfonctionnement vestibulaire, la faiblesse du système nerveux et parfois l'instabilité mentale, etc., et après le retour à l'environnement gravitationnel au sol Il existe une série de phénomènes inadaptés tels que la diminution de la capacité d'exercice [23]. Pour les astronautes, la rééducation après le vol est utile pour la récupération physique, et ils peuvent terminer la prochaine mission de vol spatial avec une qualité élevée et prolonger leur vie professionnelle. Le système de détection de comportement étudié dans cet article peut fournir une base pour la reconnaissance de la marche dans les domaines de la médecine aérospatiale et de la réadaptation, et établir un nouveau mécanisme d'homéostasie grâce à un ajustement adaptatif.
Les soins de santé basés sur la reconnaissance de la marche sont particulièrement importants dans le contexte du vieillissement. À mesure que l'âge augmente, la fonction physique des personnes âgées diminue également.Par conséquent, par rapport aux autres groupes d'âge, les personnes âgées sont plus sujettes aux chutes en apesanteur et les conséquences des chutes sont plus graves. En fait, les chutes sont devenues la principale cause de blessure, d'hospitalisation et de décès chez les personnes âgées [24]. Les chutes causeront non seulement des dommages physiques aux personnes âgées, mais les feront également souffrir de maladies psychologiques connexes telles qu'une indépendance personnelle réduite [25] ou la peur des chutes [26]. Par conséquent, les personnes âgées doivent être considérées comme une population clé pour effectuer un travail efficace de prévention des chutes ou des chutes, et la recherche sur les systèmes de détection et de reconnaissance des chutes a une importance pratique extrêmement importante [27].
De nombreux chercheurs utilisent des capteurs d'accélération et des capteurs de vitesse angulaire pour surveiller le processus de mouvement du corps humain et sélectionner des seuils appropriés pour identifier le comportement de chute et compléter le positionnement et l'alerte précoce [28-30]. À l'heure actuelle, il existe trois principaux schémas de mise en œuvre des systèmes de détection de chute [31] : les systèmes de détection de chute basés sur des capteurs portables [32,33], les systèmes de détection de chute basés sur des capteurs environnementaux et les systèmes de détection de chute basés sur le traitement d'images vidéo [34]. ,35]. Les dispositifs de protection contre les chutes existants pour les personnes âgées peuvent être grossièrement divisés en deux catégories : le nouveau type de matériau de protection développé par l'Imperial College de Londres (Imperial College) et la ceinture gonflable développée par la société française Helite [36]. Cependant, ceux-ci ne peuvent pas être largement promus et utilisés en raison de leur prix élevé et de leur vitesse de réponse lente. De plus, la recherche nationale et étrangère sur les systèmes de mesure de la pression plantaire a progressivement mûri, mais elle est rarement associée à des applications pratiques, sauf pour la surveillance des données de pression.À l'heure actuelle, l'appareil complet est moins produit localement et le prix est élevé, il ne peut donc pas être largement utilisé dans la vie quotidienne. Par conséquent, selon les caractéristiques de répartition de la zone de contact entre la plante du pied humain et la semelle, ce projet prévoit d'utiliser le capteur de pression à film piézorésistif pour former un réseau de capteurs, et d'utiliser un système d'acquisition de données fiable et une détection de mouvement anormal. algorithme pour développer un système de test intelligent pour la force plantaire humaine. L'expérience établit la base de connaissances du schéma de mouvement normal de l'individu et examine l'anomalie du mouvement humain. Sur cette base, l'analyse des caractéristiques de la force de chute du corps humain et l'équipement intelligent pour aider les personnes âgées à prévenir les chutes sont conçus.Le système peut bien identifier l'état de comportement quotidien des personnes âgées et envoyer des signaux d'alerte précoce à temps lorsque l'état est instable.
Dans le même temps, l'appareil peut être utilisé pour fournir des informations de diagnostic pour certaines maladies, évaluer de manière exhaustive les résultats de la récupération et de la correction de l'exercice dans le processus de rééducation [37], ou combiner des mécanismes d'exercice pour la récupération de l'exercice et l'entraînement à l'équilibre, c'est-à-dire adjuvant la thérapie et la détection précoce et le développement de stratégies préventives fournissent un outil médical fiable.
