基于低成本惯性测量单元和力敏电阻的足部三维运动数据建模

目的设计一种基于低成本惯性测量单元和力敏电阻的便携式足部三维运动捕捉系统,探讨应用该系统评估裸足和穿鞋状态下足内小关节三维运动的可行性。方法该系统由数据采集、数据传输和数据处理部分组成。惯性测量单元用于足部小关节运动数据采集,力敏电阻用于检测足跟触地和足趾离地时间。所有数据通过无线局域网传输,数据处理由自主编写的宏程序完成。2024年1月至7月,2例健康成年女性穿戴该设备以自我感觉合适的速度在室内平地连续行走10 m。采用步态分析对受试者2进行行走一致性测试,并记录受试者1分别以裸足、穿两种护士鞋行走时,连续步态周期下第1跖骨相对于拇趾(Met-Ph)、中足相对于第1跖骨(Mid-Met)的背屈-跖屈、内收-外展和内旋-外旋运动曲线。结果该系统在行走时显示良好的测试一致性。Met-Ph和Mid-Met的背屈-跖屈、内收-外展和内旋-外旋活动范围在穿鞋时均较裸足时降低,使用带足弓支撑的鞋最低。结论本研究开发了一种低成本、便携式足部三维运动系统,可用于测量连续步态时足内小关节在裸足和穿鞋状态下的三维运动。