步态分析在下肢骨骼肌肉异常,神经系统和步态障碍等相关疾病的临床诊断、矫正骨科手术效果评估及康复评估等方面具有不可替代的作用。步态实验室设备通过测量步行时身体各节段的运动轨迹、足底地反力和肌电活动等参数实现步相分期百分比,时空特征以及动力学分析,为医生对病患的行走能力评估、治疗和康复计划的制定等提供依据。但步态实验室设备昂贵,实验操作复杂,不适合骨科和康复科门诊使用,目前多限于临床科研应用;此外,步态实验室的行走范围受限,受试者在测试过程中伴有心理负荷,影响测量结果的真实性。因此,本文设计了一种穿戴式步态分析数据采集系统,采用柔性压敏阵列鞋垫与三维姿态测量集成传感器模块分别测量力学与运动学参数,辅以数据后处理软件,实现了自然步态下的步态力学与运动学参量的数据采集,以及对压力中心(center of pressure,COP)轨迹、步态时相分期与关节姿态等的定量评估。针对穿戴式测量需求,设计了基于MSP430的测量与数据采集电路,对低功耗与高帧频要求进行了协调设计,实现了自然步态的长程跟踪记录。与商用测力台和运动捕捉系统进行了对比实验,实验结果表明,所实现的穿戴式足底压力测量系统的信度和效度满足临床使用要求。综合面积法与关节姿态数据实现了完整步态周期的时相细分。讨论了区分站立相与迈步相的面积阈值设置方法。利用足底关键解剖学分区压力值的加载、极值、去载等条件确定站立相各细分时相;利用姿态角信息确定迈步相各细分时相。结合足踝矫形,设计了足跟、前足外翻、跖骨提升附加配件在不同配置条件下的对比试验,实现了足踝矫形效果的定量评估。选取单足站立对侧腿四向摆训练动作,分别对健侧足、患侧足、正常足站立下的人体平衡功能评价指标进行了差异显著性检验。实验结果表明,前向、侧向单腿摆对于提高慢性踝关节不稳(chronic ankle instability,CAI)患者的平衡功能是有效的。