足底压力动态图像分析系统与临床应用

目的应用足底压力成像技术,建立足底压力动态图像分析系统。方法设计制作玻璃全反射足底压力成像装置,实验拟合压力图像灰度与压力函数关系,采用视频图象计算机处理分析的方式,动态采集、分析一个步态周期全过程的足底压力分布及变化规律。结果在骨科足趾游离移植术供趾足功能改变、先天性马蹄内翻足早期肌力平衡手术远期疗效研究、三关节融合术治疗小儿麻痹的后遗马蹄内翻足手术效果评定、先天性髋关节脱位和拇外翻的动态足底压力分布等分析应用中,取得对手术及治疗具指导价值的结果。结论该系统简便易行,灵敏度高,对临床不同年龄、不同腿足畸形具有广泛的适应性。

大学生足底压力分布差异影响因素分析

研究不同因素对青少年足底压力分布及步态的影响,为青少年不良步姿矫正、初步临床疾病诊断与预防等提供理论依据。采用第二代自主研制的步态分析系统,分析足弓形态、性别、体重、体脂率等影响因素,采集60名受试者足底压力、压强峰值,并进行统计对比与分析研究。结果表明,扁平足与高弓足在足跟、第1~5跖骨区域相比于正常足有明显差异;男女之间除第1跖骨外其它区域无明显差异;体重与体脂率对于前足、后足压力值分别呈现正相关与负相关,且体脂率超标者的足跟内侧压力小于正常组,足跟外侧大于正常组。研究表明,足弓形态、体重、体脂率是影响足底压力的主要因素,诊断和治疗不良足弓形态,控制体重及体脂率,是改善足底压力分布、不良步态的关键因素。

LabVIEW技术的鞋垫式足底压力分布动态测量系统

为了观察运动过程中足底受力情况,为临床诊断及康复训练提供数据依据,根据足部结构及步态周期设计了采集硬件结构,以及分析计算软件,利用压电陶瓷力传感器内嵌于鞋垫进行数据采集,经过信号放大、滤波及图像差值处理后获取压力分布情况。经过实例数据测试,系统可获得准确的足底压力分布情况,并得出随着运动速度加快,足底压力峰值也会随之增加,于第1-3跖骨区域增幅最为明显。

年轻女性下肢动态平衡:基于足底压力的研究

目的探讨不同台阶高度和足部习惯因素对健康青年女性下台阶动态平衡能力的影响。方法20名符合条件的健康青年女性自愿参加实验,平均年龄:21.30±0.98岁,平均身高:164.30±4.64 cm,利用F-scan足底压力系统测量4种台阶高度(5、15、25、35 cm),并探索惯性足和非惯性足因素在台阶下降时足底压力的差异。记录单足着地时的足底压力,观察不同高度受试者触地策略的选择。预处理后得到与人体平衡相关的足底压力指标,如压力中心(center of pressure,COP)、COP内外侧(medial-lateral,ML)和前后(anterior-posterior,AP)的调节速度、ML和AP幅度、足底压力峰值等,并进行统计分析。结果随着台阶高度的增加,足底压力峰值显著增加并具有极显著性(P<0.001),触地时COP-ML和AP方向的调节速度和幅度等指标统计学差异具有极显著性(P<0.001)。从15 cm高度处开始,所有受试者触地策略从后脚掌转变为前脚掌。然而无论是惯性足还是非惯性足,在台阶下降过程中运动学和动力学指标均无显著差异。结论高度增加女性下台阶触地时稳定性和平衡性的下降,建议采用前脚掌着地策略,并且在较高的台阶上时采用较慢的下降速度,以减轻足部压力和ML幅度并保护足部功能。

动态足底压力分析(Footscan)在中西医结合微创法治疗拇外翻中的应用

目的:分析Footscan USB2平板式足底压力测试系统在中西医结合微创法治疗拇外翻中的应用价值。方法:选择2020年8月至2022年7月在北京中医药大学深圳医院(龙岗)接受中西医结合微创法治疗的拇外翻患者30例(共40足)为观察组。对照组为同期随机招募的30例健康人员(60足)。采用Footscan USB2平板式足底压力测试系统对两组进行动态双足足底压力测试,记录并比较手术前后观察组患者患足及对照组健康人员双足站立相的足底10个区的压力峰值、负荷、冲量。采用AOFAS评分系统评估术后患足功能。结果:入选患者术后随访率100.0%,所有患者的行走功能均在术后3~4个月恢复正常。所有患者第1跖骨内翻和第1跖骨内趾囊炎引起的疼痛和其他临床表现均得到彻底的改善,同时出现的胼胝体也随之消失。术前与术后1年的AOFAS总评分比较[(45.55±12.28)分vs(85.45±6.76)分]差异有统计学意义(P<0.05)。术前患足第1跖骨动态压力峰值、负荷及冲量较正常组减少,动态压力峰值、冲量的比较差异有统计学意义(P<0.05),但负荷差异无统计学意义(P>0.05);患足术前第2~5趾骨、第2~5跖骨、中足、足跟内侧、足跟外侧动态压力峰值、负荷差异无统计学意义(P>0.05),但冲量差异有统计学意义(P<0.05)。术后患足第1趾骨、第1跖骨动态压力峰值、负荷、冲量较正常组减少,差异有统计学意义(P<0.05);术后患足第2~5趾骨、第2~5跖骨、中足、足跟内侧、足跟外侧动态压力峰值、负荷、冲量较正常组增加,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:动态足底压力分析系统可有效评估患者手术前的足底压力分布情况,为手术治疗提供更为准确的数据支持,从而有助于提高中西医结合微创法治疗拇外翻的疗效。

F-Scan足底压力步态分析仪临床应用现状

F-Scan足底压力步态分析仪是计算机化测量人站立或行走中足底接触面压力分布的系统。近10年来,该系统在国外广泛应用于步态分析、高危足病的预防和术式评估等方面。该文就F-Scan足底压力步态分析仪的临床应用现状进行综述。

母外翻足底动、静态压应力图像分析

0 引言 母外翻是足部常见畸形,女性多见,发生原因多认为系着高跟鞋造成母趾被迫受力所致,但同时又与足的解剖结构上存在的某些缺陷密切相关,由于母外翻受力比较复杂,生物力学研究开展较少,我们应用自行研制的足底压力分布视频图像测试系统,对母外翻患者和正常人足前足底跖骨区压力进行动态和静态足底压力测定,以期对母外翻足底动、静态压应力分布规律进行总结,从生物力学角度指导和设计更为合理的手术方案。

前交叉韧带损伤患者动态足底压力变化

目的:通过检测前交叉韧带(ACL)损伤患者动态足底压力,探讨ACL损伤对步行时足底压力产生的影响。方法:采用Foot Scan足底压力检测系统,分别对31例单侧ACL损伤患者及26例正常人进行动态足底压力测试,采集计算测试者单足支撑相时长及各阶段所占支撑相百分比、全足及测定区域平均峰值压力、各测定区域达到其峰值压力时间分布、各测定区域冲量分布、各测定区域平均峰值压强数据,对患者患健侧下肢之间及患者与正常人之间足底压力相关参数进行统计比较。结果:与未损伤侧比较,ACL损伤侧足跟触地相、前脚掌触地相、全足支撑相所占百分比及全足支撑相总时长降低,足蹬离相所占百分比增高,不具有统计学意义;足跟内外侧足底平均峰值压力显著降低,冲量及平均峰值压强降低更为显著,达峰值时间增加。与正常对照组比较,ACL损伤侧足跟触地相及全足支撑相所占百分降低,前脚掌触地相、足蹬离相及全足支撑相总时长增高,不具有统计学意义;足跟内外侧足底冲量显著降低,平均峰值压力及平均峰值压强显著降低,达峰值时间增加。结论:ACL损伤后膝关节功能紊乱,患者为避免再损伤步行时会尽可能减少使用患肢,增加对足跟区保护,从而影响动态足底压力相关参数,导致患肢单足支撑相各阶段时长及比例发生变化,足跟区平均峰值压力、压强及冲量减小,达峰值压力时间延长。应用步态分析运动学数据可对韧带损伤进行量化评估,更为准确了解ACL损伤后下肢生物力学特性改变。

足底压力测试系统在脑瘫患儿研究中的应用

足底压力测量技术是研究人体生物力学的重要方法之一,广泛应用于临床医学、鞋类设计等多项领域。而足底压力测试系统在脑瘫患儿的相关研究中也起到不可或缺的作用,为研究脑瘫患儿行走过程中特殊的足底压力特征,研制各种矫形器以及患儿的足部康复评定等都提供了一定依据。本文主要介绍在针对脑瘫患儿的各项研究中,足底压力测试系统起到的作用。

糖尿病拇趾外翻足足底压力的系统性评价

本文所述使用Novel压力板对足底压力进行采集，并将足前掌分为拇趾（T1）、第一跖趾（MFF）、第二跖趾（CFF）和第3～5跖趾（LFF）四个区域来进行研究，通过实验所得数据的统计学分析和采用独立的T检验和OnewayANOVA方差分析，为设计减少糖尿病足足底压力的鞋和鞋垫提供了相关数据支持。

足底压力及其临床康复应用研究进展

足底压力是定量步态分析的重要环节，是分析和衡量异常足底应力分布和步态的基础，它对运动系统疾病的病因分析、诊断、功能及疗效评定均有重要意义。早在1882年，Beely率先对足底压力进行了科学的研究。而系统地进行足底压力分析并用于临床始于20世纪50年代，近三十年来发展迅速，已经从单纯的理论研究转变为医师手中的评定及诊断的工具。足底压力最早的应用之一是鞋类的评估。Lavery 等在1997年应用平均足底压力峰值作为评估参数来研究弹性鞋垫对于足底压力的影响。Praet等和Queen等研究发现，减小神经元性病变前脚掌压力的最有效的办法是穿有较高足弓的鞋，这类鞋可以有效的减小第一及第五跖骨头下的压力，从而对病变足起到保护作用。足底压力检测除广泛应用于鞋类设计外，对肢体功能的评估及疾病的诊断有积极的意义。

负重对足底压力特征的影响研究

通过足底压力图来分析判断步态痕迹,为犯罪现场重建提供技术理论。采用创恒足底压力采集系统进行无负重、5kg负重、10kg负重三种不同重量,抱重物、扛重物、背重物、提重物四种常见的不同负重方式情况下的足底压力数据采集,将足底分为四个部分分别进行步态特征等的分析。与无负重相比,足趾区变化较小,足跟区、足跖区数据变化均匀,足弓区变化较为明显。足跖区和足跟区作为支撑点,负重会为其施加均匀的压力,足趾区差异较小,足弓区在负重重量不同下情况影响不大,但负重方式不同对足弓区的施加压力会有一定的区别。

基于C#的步态分析系统上位机软件设计

针对足底压力传感器硬件系统采集到的压力原始数据无法直观地进行观察分析的问题,设计了一款步态分析系统上位机软件。该上位机软件可以读取下位机传输的原始足底压力数据,通过灰度映射、伪彩色处理的方式生成足底压力云图。结合实验分析该上位机软件的可行性,实验结果表明,该步态分析系统上位机软件各项功能运行良好,能够快速地接收数据,并进行实时处理和压力云图显示,提高了足底压力数据显示的直观性,为医疗康复等领域提供数据支撑,并为今后类似的步态分析系统上位机软件的研发和设计提供参考。

慢性功能性踝关节不稳患者足底压力特征分析

目的通过动态行走、静态单足支撑两个方面深入分析慢性功能性踝关节不稳患者足底压力的分布特点与其相关因素,为此类患者临床诊断与治疗提供可靠依据。方法观察组纳入自2019-01—2021-01诊治的35例慢性功能性踝关节不稳,选取20个健康且踝关节正常的医院职工作为对照组,选用地毯式压力采集分析系统,测试者分别在动态步行与静态单足站立时采集足底压力参数,并进行组间比较。结果观察组行走时足底最大压力、足底平均压力明显小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组与对照组行走速度、行走时前足压力、行走时后足压力比较差异无统计学意义(P>0.05)。观察组行走时足内侧压力比、足外侧压力比与对照组相比较,差异无统计学意义(P>0.05)。观察组步态线与足印长度比值明显小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。在睁眼和闭眼状态下,观察组身体重心摆动轨迹长度均大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论对于无法通过临床体征与影像学检查结果明确诊断的慢性功能性踝关节不稳患者,可以通过对其足底压力分布特征进行分析,主要观察指标为足底最大压力、足底平均压力、足内侧压力比、足外侧压力比,以及单脚站立时身体重心摆动轨迹长度。

优秀马拉松运动员不同跑步阶段中跑步姿态及其特征的相关性研究

目的马拉松运动近几年引起了广泛的关注,损伤发生率逐年增加。本研究试图通过运用生物力学手段对运动员的运动学数据进行测量,得出优秀马拉松运动员在跑步过程中不同阶段的姿态变化规律并总结变化特征。为广大马拉松爱好者提供姿态上的指导。方法以60名沈阳体育学院马拉松运动员为研究对象,设备采用Vicon红外摄像头,三维测力跑台和Footscan足底压力步态分析系统,提取跑步不同阶段头部、肩、躯干、髋、膝、踝关节运动学数据,将跑步阶进行分解,对运动学指标进行相关性分析,分析各部位在运动各阶段的相关性。结果受试者在跑步触地时刻阶段,髋关节屈伸角度与跑姿呈正相关(r=0.607),踝关节屈伸角度与跑姿呈负相关(r=-0.489);在跑步缓冲结束阶段,踝关节屈伸角度与跑姿呈负相关(r=-0.465);蹬离时刻受试者肩关节屈伸角度存在差异性(P<0.05),触地时刻髋关节屈伸角度存在显著性差异(P<0.001),触地时刻与缓冲结束踝关节屈伸角度均存在显著性差异(P<0.01,P<0.01)。结论跑步姿态的不同主要表现在触地时刻髋关节屈伸角度的不同,以及触地时刻和缓冲结束时刻踝关节屈伸角度不同,跑步动作的差异可能是产生损伤率差异的原因之一。大众跑者需通过调整和优化运动技术和姿势,从而减少受伤风险并提高跑步效果。

基于双层卷积神经网络的步态识别算法

提出运用双层卷积神经网络模型实现基于足底压力图像的步态识别方法.首先,对足底压力数据采集系统采集的图像作相应预处理;然后,用双层卷积神经网络模型学习得到足底压力图像的单层和双层卷积特征;最后,将卷积特征训练分类器得到分类结果.实验结果验证了该算法的有效性.