中长跑运动员穿不同鞋垫跑步时的足底压力探究

目的:选取参与训练与教学课程的27名中长跑运动员,通过在相同速度下穿着不同类型鞋垫跑步时的实验测试,揭示跑步时足底压力、压强生物力学参数指标特征,为中长跑运动员提供生物力学的理论依据。方法:采用实验法、文献资料法、专家访谈法、数理统计法,利用足底压力测试系统与处理软件进行数据整理分析。结果:中长跑运动员穿着不同类型测试鞋垫跑步时左脚和右脚足底平均压力、最大压强在8个分布区域情况不一,两两对比重复测量方差分析存在不同差异,表现为足跟区是跑步时落地缓冲阶段足部主要的受力区域。结论:①无鞋垫时,左、右脚的M2、M4、M5、M6区足底压力均大于其他3种鞋垫;而无鞋垫时足底除M3区外,其他区域内的足底压强均大于其他3种鞋垫。②M5(第2~4跖骨区)、M6(第1跖骨区)是跑步蹬地发力阶段主要受力区域。M1(足跟区)是跑步时落地缓冲阶段足部主要的受力区域。③无鞋垫时,左、右脚的M2、M5、M6区的足底压力值以及左、右脚的M2、M4、M5、M6区的最大压强值均与其他3种鞋垫存在显著性差异。④足底压力值和足底压强值显示A型鞋垫在减压、抗震方面的功能较好。

3D打印儿童定制矫形鞋垫APP开发

足部疾病对儿童的生长发育有很大的负面影响,因此对患儿进行矫形鞋垫的干预矫正是非常有必要的,使用手机应用软件(APP)定制鞋垫是一个方便快捷的方案。首先,通过文献综述梳理了现有研究进展,总结了3D打印技术在儿童矫形鞋垫领域的应用进展。然后,基于3D打印技术,结合服务设计理念,设计了一款3D打印儿童定制矫形鞋垫APP,该APP集成了足部数据采集、智能匹配、个性化定制等功能,旨在提供更精准、便捷的矫形鞋垫定制服务。通过3D打印儿童定制矫形鞋垫APP,用户可以获得个性化的舒适型矫形鞋垫,提升了康复治疗的效果和用户体验。该APP的推出将为儿童足部健康提供了新的解决方案,具有重要的临床应用和市场推广价值。

后跟具有硬质支撑结构的鞋垫对老年人行走稳定性的影响

本文旨在探究后跟具有硬质支撑结构鞋垫对老年人自然速度行走时稳定性的影响。采用Kistler三维测力台采集18名老年人以自然速度行走时垂直地面反作用力(vGRF)及压力中心(COP)轨迹数据,通过vGRF将步态的支撑相划分为负荷反应期(LR)、支撑中期(MSt)、支撑末期(TSt)、摆动前期(PSw)4个亚相,对比各亚相内COP的变化。结果显示,相比无鞋垫,基础鞋垫和支撑鞋垫均显著增加了LR时间,并减小了COP轨迹偏差,且支撑鞋垫效果更加显著。研究表明,鞋垫的硬支撑结构有助于减少老年人行走过程中的步态不稳定性,从而降低跌倒风险。

应用VHD型预定制矫形鞋垫预防海军新兵下肢过劳性损伤:一项随机对照研究

目的探讨VHD型预定制矫形鞋垫是否可以降低海军新兵下肢过劳性损伤(LLOI)的发生率。方法选取参加入伍训练的400名男性海军新兵,随机分配至试验组(n=200)和对照组(n=200)。在入伍训练期间,试验组穿着VHD型预定制矫形鞋垫,对照组不穿鞋垫。1周后进行问卷调查,对出现不良反应的新兵的矫形鞋垫进行重新塑形。12周后通过问卷调查和体格检查收集新兵健康资料。主要研究结果为新兵入伍训练期间LLOI的发生率,次要研究结果为新兵参加入伍训练发生LLOI的类型、因LLOI损失的训练时间、穿着矫形鞋垫的舒适度评分和不良反应。结果试验组和对照组基线测量数据差异无统计学意义(P>0.05)。共发生76例LLOI,其中试验组24例(12%)、对照组52例(26%)。最常见的LLOI类型为足底筋膜炎。试验组因LLOI损失的训练时间共为51 d(2.12 d/人),对照组则为123 d(2.37 d/人)。试验组穿着矫形鞋垫1周和12周后舒适度评分分别为(3.76±1.87)和(2.03±1.74)分;不良反应发生率分别为18%(36/200)和5%(10/200),最常见的不良反应为足弓疼痛。结论VHD型预定制矫形鞋垫可降低新兵LLOI的发生率,减少因LLOI导致的训练时间损失,穿着舒适性较好,不良反应较少。

基于最优拉丁超立方设计的糖尿病足鞋垫优化设计

目的提出一种鞋材弹性模量与厚度联合优化设计糖尿病足鞋垫的方法,以降低足底压力和软组织内部应力。方法通过逆向工程方法建立足部有限元模型,基于足底压力分布特征划分鞋垫压力区域,采用有限元法对接触力学进行研究,为优化过程中调整不同区域内材料的弹性模量和鞋垫前后足厚度奠定基础,使用最优拉丁超立方设计得到最优参数组合。结果设计的鞋垫增加约37.55%的足底接触面积,跖骨区和足跟区的压力峰值分别降低15.07%、36.96%,足跟处软组织内部应力降低20.83%,足底筋膜张力降低约60%。结论所提出的方法可用于设计定制鞋垫,设计的个性化鞋垫具有更大的接触面积和降低糖尿病足底溃疡的良好潜力。

矫形鞋垫对扁平足患者下肢影响的生物力学分析

【目的】矫形鞋垫是非手术矫正扁平足的有效手段,但对于其康复治疗机制目前还未有统一的观点,以往的研究大多集中在对足底压力的改善。【方法】首先利用三维运动捕捉系统、测力台和足部测试系统分别对受试者进行测试,获取扁平足患者自然行走时下肢的运动学和动力学数据,然后使用Anybody软件建立受试者的肌骨模型并进行逆向动力学分析,对比分析扁平足患者使用矫形鞋垫前、后自然行走时下肢关节角度、地面反作用力、关节力矩和肌肉激活度等参数的变化。【结果】结果显示:扁平足患者穿戴矫形鞋垫后,足底压力分布有明显改善,步行周期内踝关节运动角度变化明显,支撑期内垂直地面和侧向地面反作用力峰值均变小,关节力矩和下肢主要肌肉的激活度均有不同程度的改变。【结论】可为临床扁平足患者的康复治疗提供一定参考。

面向足底压力优化的全接触矫形鞋垫设计

为优化足底压力分布、降低足底峰值压力,提出一种基于三维足部模型的全接触矫形鞋垫参数化设计方法。以足底压力数据为基础,结合三维晶格结构分析,对鞋垫的减压结构进行优化。首先,利用足部三维扫描模型,通过Grasshopper插件平台开发全接触鞋垫模型参数化设计流程,实现全接触鞋垫的个性化设计。其次,在Abaqus环境下,对TPU材质的六种常见三维立方晶格结构进行能量吸收效率的分析,计算不同填充率下“金刚石”晶格结构的有效弹性模量,评估不同晶格结构在吸收足底压力时的性能,为减压结构的选择提供科学依据。然后,利用图像采样算法提取足底压力较大的区域,选择相应的有效弹性模量结构进行填充,完成全接触矫形鞋垫优化设计,并通过仿真分析对比优化前后矫形鞋垫的减压性能。最后,通过静态和动态足底压力测量实验,证明基于足形和三维减压结构设计的个性化矫形鞋垫可以有效优化足底压力分布、卸载足底压力峰值和提高足部稳定性。

足底压力监测智能鞋垫的研究与应用现状

足底压力监测智能鞋垫融合了电子技术和材料科学,通过先进的传感系统感知脚底压力的微小变化,从而实时监测用户的步态和足底压力分布。详细介绍了智能鞋垫的模块化设计,包括柔性压力传感器、无线通信技术和物联网的综合应用。分析了智能鞋垫材料的选择以及鞋垫与电子元件结合的方式,详细阐述了足底压力监测智能鞋垫在运动检测与分析、健康管理与预警以及生物识别等多个领域的研究进展。总结和评估了其在日常生活中使用的潜力和优势。最后,足底压力监测智能鞋垫的未来发展方向将集中在提高数据安全性和隐私保护、优化传感器性能、探索更先进的能源解决方案等方面。

PNF疗法联合矫形鞋垫干预对脑性瘫痪足下垂伴内翻患儿下肢功能的改善作用观察

目的观察本体感觉神经肌肉促进疗法(PNF)联合矫形鞋垫干预对脑性瘫痪足下垂伴内翻患儿下肢功能的改善作用。方法选取脑瘫足下垂伴内翻患儿80例,按照随机数字表法分为常规训练组(A组)28例、矫形鞋垫组(B组)26例及PNF联合矫形鞋垫组(C组)26例。A组采用常规训练方法,B组在A组基础上加用矫形鞋垫干预治疗,C组在B组的基础上加用PNF疗法。观察并比较治疗前后各组踝背屈角度、足外翻角度、踝背屈肌力、平衡功能、步长及步速。结果各组治疗前踝背屈AROM、足外翻角度、踝背屈肌群肌力、BBS评分比较差异均无统计学意义,治疗后踝背屈AROM、足外翻角度、踝背屈肌群肌力、BBS评分均较治疗前升高(P均<0.05);治疗后,踝背屈AROM、足外翻角度C组>B组>A组,踝背屈肌群肌力、BBS评分C组>B组、A组(P均<0.05)。各组治疗前步长、步速比较差异均无统计学意义,治疗后步长、步速均较治疗前升高(P均<0.05);治疗后,步长、步速C组>B组、A组(P均<0.05)。结论PNF疗法联合矫形鞋垫干预可有效增加脑性瘫痪足下垂伴内翻患儿踝背屈角度、足外翻角度及踝背屈肌群肌力,同时改善患儿平衡能力及步态参数。

ICB矫形鞋垫对青少年扁平足足部压力和平衡功能的影响

目的:在青少年扁平足无症状时期给予矫形鞋垫干预,观察干预前后足部压力和平衡功能的变化。方法:选取2022年4月~2022年7月于厦门大学附属中山医院康复科就诊的青少年扁平足患者37例,来院就诊一周内开具ICB矫形鞋垫处方,并于穿戴3月后进行复查,比较矫形鞋垫干预前后的足弓指数、足底压力分布比例及平衡功能。结果:穿戴ICB矫形鞋垫3个月后,无症状扁平足患者的足弓指数减小(P<0.05),足底压力分布情况除左中足和右后足区,均得到了明显改善(P<0.05),平衡功能明显提高(P<0.05)。结论:青少年扁平足应尽早干预,矫形鞋垫对于青少年无症状扁平足是一种安全无创、穿戴便捷及医从性较高的一种非手术干预方法,可改善异常生物力学和平衡功能,值得临床推广。

运动康复结合矫正鞋垫对足底筋膜炎治疗效果研究

足底筋膜炎是一种严重影响病患足部健康和日常生活的疾病。本文以运动康复和矫正鞋垫结合的方式作为试验组,以运动康复治疗为对比组,对罹患足底筋膜炎的研究对象进行治疗效果比对。结果表明,以试验组方式进行足底筋膜炎治疗1个月、6个月时的有效率均显著优于对比组,这种结合形式的治疗方式值得临床推广。

康复治疗结合计算机辅助设计与制作矫形鞋垫对扁平足合并足底筋膜炎的临床疗效观察

目的探讨康复治疗结合计算机辅助设计制作矫形鞋垫对扁平足合并足底筋膜炎的疗效。方法90例足底筋膜炎并伴随扁平足患者,按抽签法分为康复治疗组、鞋垫组与联合治疗组各30例。康复治疗组给予康复治疗,鞋垫组给予矫形鞋垫,联合治疗组给予康复治疗加矫形鞋垫,12周后比较三组患者临床疗效。结果治疗前三组VAS评分和行走时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。三组治疗1周时与治疗前比较VAS评分显著降低,治疗12周与治疗1周时VAS评分差异有统计学意义(P<0.05);三组治疗1周时与治疗前比较行走时间明显延长,治疗12周与治疗1周行走时间差异有统计学意义(P<0.05)。VAS评分组间比较,鞋垫组和联合治疗组均低于康复治疗组(P<0.05),但鞋垫组与联合治疗组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。行走时间组间比较,鞋垫组与康复治疗组比较差异无统计学意义(P>0.05),联合治疗组与康复治疗组比较差异有统计学意义(P<0.05);联合治疗组和鞋垫组有效率高于康复治疗组(P<0.05),但联合治疗组与鞋垫组有效率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论鞋垫治疗扁平足合并足底筋膜炎疗效明显,但联合治疗效果更佳,可用于临床推广。

中药足弓支撑垫联合增高鞋垫干预柔性扁平足的临床观察

目的观察中药足弓支撑垫联合增高鞋垫对柔性扁平足大学生运动能力恢复的效果。方法选择我校2022级中医骨伤专业及中医学专业在校学生的86例柔性扁平足患者为研究对象,采用随机数字表法将学生分为对照组和观察组各43例。对照组给予足弓支撑垫联合增高鞋垫治疗,观察组在对照组的基础上给予中药足弓支撑垫治疗,比较两组的疗效。结果治疗后观察组运动后出现足部疼痛不适的运动距离与对照组相比显著增加(P<0.05),观察组内侧纵弓角(A角)与对照组相比明显减小(P<0.05),观察组外侧纵弓角(B角)与对照组相比明显减小(P<0.05),观察组舟骨结节距离与对照组相比明显增大(P<0.05)。结论中药足弓支撑垫联合增高鞋垫治疗大学生柔性扁平足效果显著优于单纯足弓支撑垫联合增高鞋垫。对柔性扁平足的病人在物理治疗的基础上,应该注重发挥中医“补肝肾、强筋骨”的治疗原则并结合中医治疗痿证的法则进行治疗,从而提高治疗效果。

外侧楔形鞋垫对足踝生物力学影响的有限元分析

目的 探究外侧楔形鞋垫对足踝内部组织(包括足骨、关节和韧带)的生物力学影响。方法 建立并验证足踝-鞋垫-地面三维有限元模型,探究步态3个关键瞬间赤足模型和鞋垫干预模型的足底压力分布、关节接触压力、跖骨及主要韧带的应力。结果 5°外侧楔形鞋垫模型足底峰值压力比赤足模型减小65.8%。鞋垫干预使楔舟关节处峰值接触压力减小;距下关节处峰值接触压力和第4、5跖骨处峰值应力增大。结论 本研究量化评估了外侧楔形鞋垫对足踝各部分的生物力学影响,提出了可适当减小外侧楔形鞋垫第4、5跖骨处倾斜角度的设计建议。

3D本体感受鞋垫对老年脑卒中后足下垂内翻患者平衡和足底压力的影响

目的观察3D本体感受鞋垫对老年脑卒中后足下垂内翻患者平衡和足底压力的影响。方法选取2021年6月—2023年10月在上海市第四康复医院神经康复科住院及门诊病情平稳的老年脑卒中后足下垂内翻患者60例,采用电脑随机法分成3D本体感受鞋垫组(鞋垫组)和足踝矫形器组(AFO组),每组30例。鞋垫组在常规康复治疗基础上给予3D本体感受鞋垫治疗,AFO组在常规康复治疗基础上给予AFO治疗,2组连续治疗6周。对2组患者选用BBS、FMA、步态分析及Footscan足底压力系统进行评估,比较2组患者治疗前和治疗6周后的评估值差异。结果治疗前,2组患者步长、步速、步频、BBS和FMA评分差异均无统计学意义(P>0.05)。治疗6周后,2组患者步长、步频均长/大于同组治疗前(P<0.05),而2组间差异均无统计学意义(P>0.05);2组患者步速、BBS和FMA评分均快/高于同组治疗前(P<0.05),鞋垫组步速、BBS和FMA评分均快/高于AFO组(P<0.05)。治疗前,2组患侧足底内外侧压力、足底内外侧接触面积组间差异无统计学意义(P>0.05)。治疗6周后,2组患侧足底外侧压力、外侧接触面积均较同组治疗前减少(P<0.05),但2组间差异无统计学意义(P>0.05);2组患侧足底内侧压力、足底内侧接触面积较同组治疗前增加(P<0.05),鞋垫组患侧足底内侧压力、足底内侧接触面积均大于AFO组(P<0.05)。结论与AFO比较,3D本体感受鞋垫能更有效提高老年脑卒中后足下垂内翻患者平衡功能和足底压力。

3D打印矫正鞋垫晶格支撑结构的有限元分析

矫正鞋垫可通过3D打印技术定制,而支撑鞋垫的拓扑晶格结构可利用有限元分析来探索优化。基于面心立方(FCC)、体心立方(BCC)这2种常规晶格支撑结构建立结构模型,分析寻找最优拓扑结构,并深化构造FCC和BCC复合结构模型,研究结构因子及晶格轮廓对矫正支撑性能的影响。模拟结果显示,相同受力条件下,FCC晶格结构支撑强力较高,同等变形下的抗压力较大;对于由FCC和BCC组成的复合结构,其有限元分析的参数值随着FCC结构在复合模型中所占比例的降低而增加,且FCC占比每减小25%,应力增大约1.03倍。模拟结果证明,FCC结构在支撑矫正鞋垫时具有理论和实用的一致性,能形成良好的足底压力分布。

鞋垫雕刻材料的硬度对比研究

矫形鞋垫的设计结构和材料硬度是影响足踝功能的重要因素,但目前市面上矫形鞋垫材料的多样性和材料属性还缺乏系统性研究。本研究以国内外矫形鞋垫各14种材料为研究对象,利用硬度测试仪对样品块多区域的硬度值进行数据测试和分析。结果发现,对比国内材料邵氏硬度值33.7~38.1 HA,国外材料的邵氏硬度值为23.1~42.9 HA,有较大的硬度值梯度变化。说明国内外矫形鞋垫材料的硬度值存在较大的差异,国内材料的制作工艺需要进一步改进和提高。

短足运动联合足弓支撑鞋垫在柔韧性扁平足的应用价值

目的:探讨短足运动联合足弓支撑鞋垫对柔韧性扁平足患者足内侧纵弓(MLA)、动态平衡和近端关节功能的影响。方法:选择2017年3月~2023年3月我院收治的186例柔韧性扁平足患者,采用随机数字表法将患者分为2组,每组各93例。对照组穿戴足弓支撑鞋垫12周,观察组采用短足运动联合穿戴足弓支撑鞋垫12周。比较2组干预前后影像学指标、足姿势指数(FPI)、足内侧纵弓(MLA)高度变化、动态平衡、近端关节功能、疼痛程度、生活质量的变化。结果:2组干预后距骨-第一跖骨角角度(Meary's角)、前后位距跟角(Kite角)、FPI、MLA、平均轨迹误差(ATE)、完成耗时、视觉模拟评分法(VAS)评分均较干预前降低(P<0.05),跟骨倾斜角(pitch角)、国足与踝关节协会(AOFAS)、Maryland足部评分、健康状况调查简表(SF-36)评分较干预前增高(P<0.05)。观察组干预后Meary's角、Kite角、FPI、MLA、ATE、完成耗时、VAS评分低于对照组(P<0.05),pitch角、AOFAS评分、Maryland足部评分、SF-36评分高于对照组(P<0.05)。结论:短足运动联合足弓支持鞋垫可有效维持MLA高度,改善动态平衡以及足关节功能,减轻疼痛程度,提高生活质量。

长跑运动员穿着不同定制鞋垫竞技时下肢生物力学特征研究

本文以长跑运动为例,对运动员穿着不同定制鞋垫开展长跑竞技时的下肢生物力学特征进行分析,以三维测力台、红外三维动作捕捉系统等采集了长跑运动员竞技过程中下肢运动学、动力学特征等。结果表明,在长跑初期,较软的鞋垫可以为运动员提供更大的推动力,但长期效果不显著;较硬的鞋垫可以显著提高运动员的长跑水平。

调肾通督健脑法推拿联合3D矫形鞋垫对痉挛型双瘫患儿下肢生物力学及三维步态时-空参数的影响

目的:观察调肾通督健脑法推拿联合3D矫形鞋垫对痉挛型双瘫患儿下肢生物力学及三维步态时-空参数的影响。方法:将162例痉挛型双瘫患儿按随机数字表法分为对照组、观察1组和观察2组各54例。对照组采用常规康复治疗,观察1组在对照组基础上加用3D矫形鞋垫,观察2组在观察1组基础上加用调肾通督健脑法推拿。治疗前和治疗8周后,对三组患儿进行Berg平衡量表(BBS)评分、粗大运动功能评定量表(GMFM)中的D功能区、E功能区评分和下肢生物力学评估[包括立姿跟骨休息位(RCSP)角度、腓肠肌平均肌电信号均方根值(RMS)和超声剪切波弹性成像(SWE)],检测三组患儿三维步态时-空参数(包括步行周期、步速、步长、单支撑时间及髋、膝、踝关节最大屈曲度)。结果:量表评分方面,观察2组GMFM的D功能区和E功能区评分均高于其他两组(P<0.05);观察2组BBS评分高于对照组(P<0.05)。生物力学方面,观察2组左、右侧RCSP角度、腓肠肌RMS以及SWE腓肠肌Emean值均低于其他两组(P<0.05)。三维步态时-空参数方面,观察2组步长以及髋关节、膝关节、踝关节最大屈曲度均大于其他两组(P<0.05),单支撑时间短于其他两组(P<0.05);步速高于对照组(P<0.05)。结论:调肾通督健脑法推拿联合3D矫形鞋垫可以通过纠正下肢力学分布、缓解痉挛改善痉挛型双瘫患儿的平衡功能和下肢运动功能。