基于多传感器的可穿戴式足底压力测试系统研发及临床应用

目的:研发基于多传感器的可穿戴式足底压力测试系统,用于下肢及足部疾病康复的静态及动态足底压力检测,为准确制定个性化临床康复治疗方案提供参考依据。方法:基于文献回顾选取足底压力分布关键点位,根据人体足底形态设计检测模块,根据检测模块关键点分布设置Flexiforce压力传感器,选用Cortex-M3微控制器作为系统主控芯片,采用串口通信方式进行数据接收、均值滤波方法对数据进行处理;并通过对110名健康青年志愿者进行足底压力检测,测试该系统的评估信度和效度。结果:研发的可穿戴式足底压力测试系统测得的志愿者足底不同部位压力分布趋势为:足跟>第3跖骨>第1跖骨>第5跖骨,左右两侧足底压力的平均值分布相似,男性与女性志愿者的足底分布趋势基本相同。不同性别的志愿者中,男性志愿者第1跖骨压力分布左、右两侧足比较无统计学差异,其余第3、第5跖骨和足跟部位压力两侧比较均有显著性差异(t=4.591,t=-3.561,t=-2.426;P<0.05);女性志愿者足跟部位压力两侧比较无统计学差异,其余部位两侧比较差异有统计学意义(t=-2.536,t=3.059,t=-3.19;P<0.05)。对同一名志愿者在不同时间重复测量3次的结果进行比较无差异,不同时间进行的测量具有可重复性。结论:基于多传感器的可穿戴式足底压力测试系统能够准确反映出不同性别志愿者足部不同部位的压力值差异,且该系统具有良好的重测信度。

足底压力测试系统的常用步态分析指标

搜索近年来有关足底压力测试系统常用步态分析指标的文献,排除无关文献,归纳近年来进行步态分析时常用的足底压力指标。足底压力测试系统在步态分析领域使用较多,但目前国内外对于步态分析尚无统一评价标准。应充分收集不同人群的步态数据,建立属于不同地域、不同性别、不同年龄人群的步态数据库,最后再综合、归纳出不同人群的步态分析评价标准。

反重力跑步机步行训练对半月板损伤术后患者足底压力的影响

目的 探究反重力跑步机步行训练对半月板损伤术后患者足底压力的影响。方法 招募膝关节半月板损伤术后患者40例,按照随机数表法分为常规治疗组和联合治疗组,每组各20例。常规治疗组进行常规康复治疗,联合治疗组在常规康复治疗的基础上增加反重力跑步机步行训练。治疗4周后,观察两组治疗前后Lysholm评分的变化;利用EMED足底压力分析设备对两组研究对象足底压力相关指标(最大受力、峰值压力、接触面积)进行分析和比较。结果 康复治疗后,两组Lysholm评分均较治疗前明显提高(P<0.05),且联合治疗组Lysholm评分亦优于常规组,差异有统计学意义(P<0.05)。最大受力比较结果显示,常规治疗组患侧后足、第1趾和第3~5趾最大受力均小于健侧,MH3、MH4的最大受力均大于健侧,联合治疗组患侧后足、MH1和第2趾区的最大受力均大于常规治疗组(P<0.05)。峰值压力比较结果显示,常规治疗组患者健侧的第1趾峰值压力大于联合治疗组;而组内患侧和健侧比较显示,常规治疗组患者患侧后足和第3~5趾的峰值压力小于健侧,患者患侧MH4的峰值压力大于健侧,联合治疗组患者患侧的后足和第1趾的峰值压力均小于健侧。接触面积比较显示,常规治疗组患者患侧的后足、MH1、第1趾和第3~5趾的接触面积均小于健侧。结论 常规康复联合反重力跑步机步行训练对膝半月板损伤术后的患者具有显著疗效,优于常规治疗方法,可以提高治疗后Lysholm评分,使其足底压力分布更接近正常状态,这为该类患者的康复治疗提供了新的思路。

拇外翻对前足底压力分布的改变

目的研究拇外翻对前足底压力的分布改变,为拇外翻的临床治疗和康复提供具有参考价值的生物力学结果。方法随机选取拇外翻患者17人,共34足作为实验组;选取健康成人17人,34足作为对照组。分别采用Footscan足底压力测试系统进行动态测试,将前足底5个跖骨头分别作为研究区域,通过比较拇外翻患者与对照组之间的区域峰压强(PP)和压强时间积分(PTI)来评估行走状态下前足底压力变化。结果拇外翻足的PP和PTI最大值均位于第3跖骨头下,分别为:(24.01依12.33)Pa,(6.89依3.02);而正常足则位于第二跖骨头下,分别为:(16.79依7.65)Pa,(6.03依2.72)。结论拇外翻足的前足底压力分布与正常足有显著性差异,拇外翻足出现压力中心外移现象。

大学生足底静态压力分析

目前,足底压力分析已应用于很多领域,如生物力学、矫形外科、康复医学等。其中,正常人的足底压力分析不仅能让我们对正常人的步态有更为深入的理解,而且还能为病态足的足底压力分析提供正常的基线标准。发达国家对正常人足底压力的分析起步早,积累了大量参数值。国际著名的足底压力分析仪均在大样本的基础上建立了各自的参数值。近20年来,随着测量技术的发展以及先进系统的引进,国内也取得了不少成果。但总体上看,国内在正常人的足底压力分析领域,仍处于模仿国外研究对国人足底压力进行分析的探索阶段。主要存在以下三个不足:使用的国产仪器难以得到广泛承认、数据缺乏较大的样本资料、在研究的细致程度上远远不及国外的高度。因此,本实验旨在使用一种得到国际上广泛承认的足底压力分析系统对国人进行大样本资料的分析。

足内翻儿童行走时足底压力特征分析

目的通过研究足内翻儿童的动态足底压力,客观分析足内翻儿童的足底压力分布特点。方法收集足内翻儿童患者44例,使用Zebris测力平板进行动态足底压力测试,分析参数包括压力中心位置、足转角、各区压力峰值占各分区总和百分比。用配对t检验比较患侧和健侧各参数的差异性。结果(1)44例患儿中有31例压力中心偏向健侧,13例患儿压力中心偏向患侧;(2)患侧足转角(-1.05±3.73)小于健侧(2.54±4.35)。

基于生物力学的足部保健产品研究

目的在健康保健的社会背景下,研究足浴盆的设计。方法调查测量老年人和青年人脚型差异性,并运用Footscan足底压力测试仪测试青年人群和老年人群正常行走状态下足底压力分布,分析不同人群足底压力分布的差异性。结论针对青年人群和老年人群的足部形态和最大足底压力的差异对足浴盆进行设计,老年足浴盆足底按摩区域设置应大于青年人,足弓按摩粒子高度大于青年;老年足浴产品按摩粒子应重点分部位于第三至第五跖趾关节和中足区域,青年人群足浴产品按摩粒子应重点分布在第二、第三跖趾部位、拇指区域和足跟区域;按摩粒子结构依据足底反射区原理设置为外软内硬结构。

足印图在矫正儿童下肢畸形中的评价作用

目的通过对下肢畸形患儿运用足底受力显示仪取得的静态足印图来评价矫形器的矫正效果,并用比利时的Footscan计算机足底压力测试系统取得的动态足印图进行受力分析和提出进一步矫治方案的建议。方法先采用便携式足底受力显示仪对下肢畸形患儿采样获得静态足印图,在穿戴矫形器一段时间后再采样比较,最长跟踪达1年半。对其中部分患儿用Footscan计算机足底压力测试系统进行动态测量。结果足底受力显示仪能得出各种典型足印图(健全足和畸形足),并能定性反映足底的受力状态和矫形器矫正效果:在64例应用矫形器的患儿中显效24例,有效38例,无效2例,总有效率达97%。结论Footscan计算机足底压力测试系统不仅能对足底压力进行动态测量得出定量数据,而且还能对畸形足的矫正提出建议,为进一步的理论分析及矫治方案提供科学依据。

广州市海珠区600名4～6岁儿童扁平足发生情况观察及分析

目的调查广州市海珠区4～6岁儿童足弓发育情况。方法通过静态足底压力测试仪器对该区600名4～6岁男女儿童足进行检查,以性别及年龄分组,统计扁平足的发生率。结果扁平足总的发病率为58.79%,男童的发病率为62.17%,女童为55.41%,两性差异有统计学意义（t=2.3838,P〈0.05）,在各年龄组段的分组中,4岁儿童扁平足平均发病率为69.90%,5岁的发病率为54.30%,6岁的发病率为51.01%,随年龄的增长而递减。结论广州市海珠区4～6岁儿童扁平足发生率高,应加强宣教,避免扁平足的发生及加重。

足弓类型对启动步态平衡特征的影响研究

目的分析高足弓与正常足在启动步态中双足平衡的特征。方法对招募的受试者使用三维足型扫描仪进行足弓类型的测量,筛选出正常足弓女大学生和高足弓女大学生各16名,使用Footscan高频足底压力测试板进行步态的动力学测量,分析不同足弓类型的支撑侧与启动侧足的内外翻程度。

糖尿病足鞋垫的研究进展

日常穿着不合适的鞋和鞋垫在糖尿病足的众多诱发因素中占据不可忽视的地位,随着足底压力测试系统的日益普及以及3D打印技术在医学研究领域的推广应用,对患者进行个体足底压力测试,设计、订制出个性化的糖尿病足鞋垫来预防和治疗糖尿病足,越来越成为康复医师和治疗师在糖尿病足防治工作中的重要内容和共识。为了解相关领域的科研动态和最新科研成果,笔者对目前有关糖尿病足矫形鞋垫的研制进展作一综述。

手枪射击过程中射手动态响应特性测量与分析

为研究手枪单手立姿无依托连续射击过程中射手的响应特性,采用三维运动捕捉系统和足底压力测试系统,测量了连续射击过程人-枪的运动轨迹及其足底压力特性。试验结果表明:手枪连续射击过程中,手枪运动与足底受力/压力中心位置变化具有密切的关联性;对于立姿无依托射击,射手先后经历了被动响应阶段和主动响应阶段,对于54式手枪射击时射手进入主动响应阶段需要250 ms(标准偏差62.9 ms);随着连续射击次数的增加,射手对身体平衡能力的控制降低,导致其控枪能力减弱。分析结果同时表明:采用该测试手段对射击响应特性研究是可行的,进一步揭示了手枪射击过程中射手的响应特性,对人-枪系统运动规律分析和人-枪系统动力学模型的建立,具有参考价值。

优秀女子举重运动员抓举技术的动力学分析

目的:探讨优秀女子举重运动员抓举动作的动力学特点。方法:采用比利时产Footscan足底压力测试系统对四名优秀女子举重运动员的四次成功抓举动作进行分析。结果:(1)四人在抓举整个过程中,身体压力中心的左右波动幅度均大于前后波动幅度。其中发力阶段左右和前后波动最大,而下蹲支撑阶段和提铃阶段波动较小;(2)与其他阶段相比,下蹲支撑阶段的压力中心运动轨迹最小;(3)在抓举整个过程中,身体稳定性顺序为下蹲支撑阶段>提铃阶段>上举阶段>发力阶段,阶段总压力差表现为发力阶段>下蹲支撑阶段>上举阶段>提铃阶段。结论:四人在抓举过程中符合"近、快、低"、和下蹲"低、稳"的要求。付小娟需加强提铃和上举阶段身体的稳定性,郭晴和张茜需加强发力阶段的稳定性。

悬吊训练系统对痉挛型脑性瘫痪患儿平衡和步行能力的影响

目的评价悬吊训练系统改善痉挛型脑性瘫痪(简称脑瘫)患儿平衡和步行能力的临床疗效。方法选择2017年1月至12月广州中医药大学附属南海妇儿医院儿童康复科收治住院的脑瘫患儿80例为研究对象,按就诊先后顺序分为对照组和观察组各40例。两组均给予常规康复训练,观察组联合应用儿童悬吊训练系统。两组患儿分别于治疗前后采用粗大运动功能评估(GMFM)评价站立行走能力的变化,应用足底压力测试(重心移动范围)评价躯干平衡能力变化,应用日常生活活动能力(ADL)有效值评定患儿临床疗效。结果治疗后两组GMFM评分和ADL评分均较治疗前提高,重心移动范围较治疗前降低,差异有统计学意义(P<0.01)。治疗后观察组GMFM评分和ADL评分高于对照组,重心移动范围低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组临床疗效优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论悬吊训练系统对痉挛型脑瘫患儿的站位、步行能力以及静态平衡能力有促进作用。