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。

慢性踝关节不稳患者足底压力及步态特征变化的Meta分析

目的系统分析慢性踝关节不稳(CAI)患者步行时、单足支撑时的足底压力分布及步态特征,为临床诊治提供比较确切的依据。方法文献检索于维普中文期刊全文数据库、万方、中国学术期刊全文数据库、PubMed、EMbase、Web of Science,检索时间均从建库至2023年9月15日,对慢性踝关节不稳患者步态、足底压力相关研究进行Meta分析。结果此次经筛选后最终纳入8篇文献,共485例研究对象,纳入的8篇文献质量在中、高水平。在平地步行时,与正常人相比,慢性踝关节不稳定患者的患侧第1跖骨(M1)和足跟内侧均化峰值压力(PF/W)值、第5跖骨(M5)区域足跟内侧、足跟外侧达峰时间(TPF)值显著降低,M5区域PF/W值显著升高,差异有统计学意义(P<0.05)。在单足支撑时,与正常人相比,慢性踝关节不稳定患者内外侧、前后侧边界时间(TTB)最小值、TTB极小值平均值均显著减少,压力中心(COP)偏移速度明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。慢性踝关节不稳患者的步速与正常人相比,差异无统计学意义(P>0.05)。与正常人相比,慢性踝关节不稳患者的X方向力峰值明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论慢性踝关节不稳患者在平地步行、单足支撑时存有生物力学改变,主要表现为步行时足底压力向外转移,单足支撑时内外前后侧稳定性下降。

足下垂刺激器联合牵伸训练对脑卒中后足下垂患者足底压力、步态特征变化的影响

目的探讨足下垂刺激器联合牵伸训练对脑卒中后足下垂患者足底压力、步态特征变化的影响。方法选择2021年11月至2022年6月中国康复研究中心北京博爱医院接收的105例脑卒中后足下垂患者,在组间主要基线特征可比的基础上,采用随机数字表法分为对照组(n=52)与观察组(n=53)。对照组实施牵伸训练干预,观察组实施足下垂刺激器联合牵伸训练干预。比较两组患者干预前后足底压力、步态特征、胫骨前肌与腓肠肌表面肌电信号变化、平衡功能,统计两组患者干预期间跌倒发生率。结果两组患者干预后脚趾区、第一、第二跖骨区、足后跟区足底压力均较干预前升高,且观察组高于对照组,两组第三至第五跖骨区、足底中部区较干预前降低,且观察组低于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者干预后步速、步频、步幅均较干预前提高,且观察组高于对照组,两组步行周期参数较干预前降低,且观察组低于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者的干预后胫骨前肌与腓肠肌表面肌电信号值均较干预前提高,且观察组高于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者干预后Berg平衡量表评分均较干预前升高,且观察组高于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。两组干预期间跌倒发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论脑卒中后足下垂患者应用足下垂刺激器联合牵伸训练,可改善足底压力和平衡功能,纠正步态特征,增强肌群活动能力,降低跌倒风险。

基于足底压力分布的下肢步态识别方法

良好的下肢步态感知性能有助于提升助力型外骨骼机器人的助力效果。本文以足底压力分布为研究对象,基于足底生物力学分析搭建一种可穿戴式足底压力分布采集装置,分别采集平地行走、平地慢跑和坡路行走3个步态的足底压力数据,并基于多元线性回归法构建的地面反作用力预测模型获取整体足压,提出了一种基于整体足压和卷积神经网络(CNN)分类算法进行下肢步态识别的方法,并与支持向量机(SVM)和反向传播(BP)神经网络进行了对比分析。试验结果表明:该方法对于3种步态的平均识别率达到98.3%,具有较高的准确性,验证了使用CNN分类算法对下肢不同步态识别的可行性与有效性。

步态矫正训练对老年糖尿病危险足患者足底压力的影响

目的探讨步态矫正训练对老年糖尿病危险足患者足底压力的影响。方法选取2022年9-10月在上海市2家社区卫生服务中心就诊的老年糖尿病危险足患者88例,采用抽签法将1家社区卫生服务中心的43例患者作为对照组,另1家社区卫生服务中心的45例患者作为观察组,干预过程中,观察组失访2例,对照组失访1例,最终纳入分析的患者共85例,其中对照组42例,观察组43例。对照组接受社区糖尿病健康教育及社区常规运动,观察组在对照组的基础上进行步态矫正训练,均进行为期3个月的干预。比较2组患者干预前后左、右足足底压力相关指标(峰值压力、冲量和最大力)。结果干预3个月后,观察组左、右足的峰值压力、冲量及最大力均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论步态矫正训练可降低老年糖尿病危险足患者左、右足的峰值压力、冲量及最大力等足底压力相关指标,改善下肢功能,预防及减少足溃疡的发生风险。

[足母]外翻足底压力分析的研究进展

[足母]外翻是最常见的足部畸形之一,足底压力的变化与[足母]外翻的发展密切相关。测量[足母]外翻足底压力,分析影响[足母]外翻足底压力的影响因素,有利于为患者制定个性化的预防和治疗措施,达到精准治疗的目的。为进一步了解[足母]外翻足底压力变化,为临床预防和治疗[足母]外翻提供参考,本文从[足母]外翻的足底压力变化和步态特征、[足母]外翻足底压力的测量及[足母]外翻足底压力的影响因素3个方面对[足母]外翻足底压力分析的研究进展进行了综述。

前交叉韧带损伤与重建术后患者的足底压力及步态分析

背景:目前研究普遍认为前交叉韧带损伤及重建术后患者下肢步态生物力学的异常改变是患者膝骨关节炎高发生率的重要风险因素,足底压力分析作为定量步态分析的一种,对于早期识别出步态的异常变化并及时纠正具有非常重要的临床价值。目的:综述足底压力在前交叉韧带损伤及重建术后步态分析中的应用,拟从足底压力角度阐述当前患者存在的异常步态特征,了解目前研究现状与不足,为康复方案的制定和今后的研究设计提供一些思路。方法:检索中国知网、维普、万方和PubMed数据库,以“前交叉韧带、足底压力、步态分析”为中文检索词,以“anterior cruciate ligament,plantar pressure,gait analysis”为英文检索词,按照纳入和排除标准最终纳入41篇文献。结果与结论:①足底压力能够评估前交叉韧带损伤及重建术后患者的步态模式,这将提供有关患者行走过程中尽量避免疼痛和膝关节不稳定的信息。②前交叉韧带损伤患者足部负荷大小、对称性以及支撑相时相特征对称性在术后1年以上均得到显著改善,但术后观察到的患侧足部过度旋前可能与前交叉韧带损伤有关。③因此,基于足底压力下的步态分析能够帮助研究者们更好地理解患者步态特征,指导术后康复的进行,有助于降低术后患者二次损伤以及膝骨关节炎的发生。

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。

不同严重程度的双侧膝骨关节炎患者步态及足底压力分析

目的:通过分析不同严重程度的双侧膝骨关节炎(OA)患者步态特征及足底不同分区的压力点峰值的差异,为OA的诊治及康复提供依据。方法:选取2020年8月—2021年2月暨南大学附属第一医院骨关节外科、风湿免疫科、康复医学科及脊柱创伤外科收治的双侧OA患者64例,根据影像学的K-L分级标准,将符合标准的50例分为轻度组和中重度组,其中Ⅰ、Ⅱ级患者纳入轻度组,共26例,Ⅲ、Ⅳ级患者为中重度组,共24例。使用步态与平衡功能训练评估系统及康复智能鞋分别检测出2组患者的步态分析时空参数及足底压力点峰值分区。其中步态分析时空参数包括步伐时间、步幅时间、步幅长度、单支撑相时间、双支撑相时间、站立相时间、摆动相时间、单支撑相百分比、双支撑相百分比、步速、步频、步宽和步向角;足底压力点峰值分区包括足趾区、跖骨区、中足内侧区、中足外侧区、足跟内侧区及足跟外侧区。结果:中重度组步幅长度、步速、步频、单支撑相时间、单支撑相百分比、摆动相时间均小于轻度组(P<0.05),而步幅时间、步宽、双支撑相时间、双支撑相百分比均大于轻度组(P<0.05)。在足底压力点峰值中,与轻度组比较,中重度组跖骨区2压力点峰值减小(P<0.05)。结论:不同严重程度OA患者的步态及足底压力特征具有差异,随着OA严重程度增加,患者步态呈现步行速度减慢、步幅减小、站立时间延长、单足撑地时间缩短及足压向外偏移的特点。临床上可通过评估OA患者的步态来快速判断疾病严重程度及分析患者生物力学的变化特征,为康复治疗提供理论依据。

基于糖尿病患者步态周期足底压力的变刚度鞋垫设计

目的分析步态周期内糖尿病患者足底压力特征,探究变刚度减压鞋垫的优化设计。方法开展足底压力实验,建立包含157例受试者的数据库。分析糖尿病有神经病变、无神经病变患者和健康人的足底压力分布差异,划分鞋垫压力区域,并按照压力梯度在不同鞋垫区域填充多孔单元。构建糖尿病足-小腿-鞋垫有限元模型,分析足跟着地、动态中立和前掌推离3个姿态下足底压力和内部应力的分布特点,探究最合理的鞋垫刚度设计。结果与健康组相比,糖尿病神经病变患者左、右足足跟区峰值压力和高压百分比均有下降趋势,其中左足足跟区峰值压力减少11%(P=0.026),高压百分比减少9.8%(P=0.02)。鞋垫跖骨高压区、足跟高压区分别采用2.5 MPa和1.9 MPa的多孔单元时,能够使前掌推离、动态中立和足跟着地姿态的足底峰值压力分别降低42.4%、27.4%和26.4%,软组织峰值应力分别降低49.8%、43.6%和25.1%。结论糖尿病患者跖骨区比足跟区溃疡风险更高;基于多姿态下足底压力和内部应力优化的变刚度鞋垫,能有效降低行走时足底峰值压力和软组织峰值应力,为变刚度鞋垫设计提供参考。

糖尿病患者步态周期不同时刻的足底压力及中底结构设计

背景:足底压力过高是导致糖尿病足溃疡的因素之一,研究糖尿病患者步态周期内不同时刻的足底压力有助于设计防护鞋具。目的:分析糖尿病患者足跟撞击和前掌推离时刻的足底压力,设计中底结构,优化减压效果。方法:开展足底压力试验,分析糖尿病神经病变患者、无神经病变的糖尿病患者与健康人在足跟撞击和前掌推离时刻的足底压力差异。构建足部有限元模型,设计乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中底和不同模量的热塑性聚氨酯菱形晶格中底,分析神经病变患者使用不同中底时足跟撞击和前掌推离时刻的足底压力及软组织应力变化,优化糖尿病防护鞋结构尺寸。结果与结论:①神经病变组前掌推离时刻的足底压力峰值比健康对照组高22.2%,差异有显著性意义(P<0.05);②乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中底使神经病变患者足跟撞击和前掌推离时刻的足底压力峰值分别降低13.0%和12.9%,使软组织应力峰值分别降低18.2%和11.1%;③优化的菱形晶格结构将患者2个时刻的足底压力峰值分别降低41.6%和48.4%,将软组织应力峰值分别降低41.4%和49.8%;④提示开发糖尿病防护鞋具应重视对前掌推离时刻的减压,菱形晶格结构能实现比传统乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中底更好的效果。

肥胖青年平地自然行走时足底压力分析与步态特征

目的：观察肥胖青年人平地自然行走过程中左右双足平均峰力值、受力间期、冲量等参数特征，探索足底压力参数的分布规律。方法：实验于2007-11在河北师范大学体育学院步态分析室进行。抽取河北师范大学20～22岁、体质量指数〉28kg／m^2的肥胖学生94名，采用比利时Footscan USB2平板式足底压测试系统对其进行动态足底压力测试。所有受试者测试期间足踝关节活动正常，测试时均脱鞋袜，以个人平常步态自然行走，每人行走3次，记录动态足底压力，计算足底各个区域的平均峰力值、受力间期、冲量等参数特征。结果：94名受试者进入结果分析。①平均峰力值：足部最大受力部位在足跟和前掌第2，3跖骨头，各部位最大压力由大到小依次为足跟、第2，3，1跖骨、足弓、第4跖骨、第1趾骨、第5跖骨、第2-5趾骨。②受力间期：足部最大受力间期部位在前掌第3，4跖骨头，各部位受力间期由大到小依次为第3，4，2，1跖骨、第5趾骨、足弓、第1趾骨、足跟、第2-5趾骨。③冲量：足底所受冲量最大的部位是足跟内侧，各部位所受冲量由大到小依次为足跟内侧、第2跖骨、足跟外侧、第3，1，4跖骨、足弓、第1趾骨、第5跖骨、第2-5趾骨。④肥胖青年行走时重心运动轴线在跟部和第1～3跖骨头的范围内，但压力中心移动速度过快且不均匀。结论：①肥胖青年平地自然行走时的足底应力时间曲线呈明显的双峰型。②肥胖人群足底各区域所受地面反作用力的冲量大，所以其鞋的设计应尽可能增大与脚的接触面积，进而增加足与地面的接触时间，达到减小冲击力值的目的。③肥胖青年行走时重心运动轴线符合正常人体生理规则，前脚掌处压力中心过于密集，若长期大负荷刺激第2，3跖骨头处易形成胼胝体。

基于足底压力传感器的人体步态分析系统设计

针对大多数现有的足底压力数据采集系统价格昂贵,且容易受到场地和环境的限制的问题,设计了一种基于足底压力传感器的无线式可穿戴人体步态分析系统。采用由8只压阻式传感器组成的压力鞋垫来准确地获得足底压力信号的动态响应。通过信号调理电路对信号进行滤波并将电阻变化信号转换为电压变化信号,通过单片机进行A/D转换,使用WiFi模块来对数据进行收发。为了验证系统的可靠性和准确性,对行走、跑步和下蹲三种运动状态的数据进行了采集和分析。实验结果表明:设计的系统可以有效地捕捉足底不同部位的压力变化,并用于进行人体步态分析。

足底压力步态分析在跟骨骨折术后疗效评价中的作用

应用足底压力步态分析系统D3D对跟骨骨折33例(关节外骨折7例,SandersⅡ型14,SandersⅢ型12例)进行了步态分析。结果随着损伤的加重,患足较健侧足的站立相时间逐渐延长,足弓指数升高,足跟旋后,距下关节的灵活性下降。提示D3D对跟骨骨折术后的疗效评价客观、灵敏、精确。

压电式步态分析系统在足底压力监测中的应用

目的通过研究压电式步态分析系统在足底压力监测中的实际应用,为人体步态分析及其在临床医学及康复治疗作用提供参考。方法设计压电式步态分析系统,采集鞋垫中6个采集点的压力信号,通过蓝牙模块传输足底压力信号,并采用所设计手机APP和MATLAB软件分析和处理压力信号。结果利用MATLAB软件插值、颜色映射等功能绘制足底压力云图、压力中心蝴蝶图,通过测量双脚摆动相计算步行周期,手机APP实时监测足底压力以实现意外摔倒报警。结论该系统可实现站立姿态、平衡状态、步行周期及意外摔倒的监测,所得实验结果与临床研究结论基本保持一致,同时可穿戴式结构更适合于真实步行场景。

6～7岁肥胖儿童自然行走时的步态与足底压力分析

运用实验法、数理统计等研究方法,通过二维测力平板（Foot scan 7.0 USB2 gait system）和高速摄像机（Fastec Imaging）对东北师范大学附属小学32名6~7岁小学生平地自然行走时的足底压力与步态特征进行测量与分析,探究肥胖儿童与体质量正常儿童自然行走时的相关参数指标的差异情况。结果表明,肥胖儿童步态周期、双支撑时间、步宽明显大于体质量正常儿童,而体质量正常儿童摆动时间、足放平时间、单步长和相对步长明显大于肥胖儿童。肥胖儿童与体质量正常儿童足底各区域峰值压强、冲量值从大到小的顺序存在差异,压力中心轨迹在X轴方向上摆动范围较大,在Y轴方向上摆动范围较小,左右足的步向角大于体质量正常儿童,而足跟着地角小于体质量正常儿童,应引起社会各界的关注与重视。

足底压力测量在步态分析及病理足评估中的应用

学术背景:随着新型传感器技术-压力测量仪器的发展与计算机技术的广泛应用,足底压力测量技术在临床医疗诊断及康复医学中得到越来越广泛的应用,其测量技术也不断的发展成熟,指标也逐步丰富,测量的精度也随之提高。目的:探讨足底压力测量技术在康复医学中的应用研究进展,为康复及临床病理足的生物力学诊疗方法学及相应的参数提供参考依据。检索策略:作者检索了中国全文期刊数据库、Sportdiscuss数据库、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez中的1980/2007期间的相关文献。所用中文检索词包括"足底压力、糖尿病足、步态、拇外翻";英文检索词有"plantar pressure,foot pressure,foot stress"。共检索论文360余篇。检索的文献纳入标准:①具有原创性,论点论据可靠的进行实验测试文章。②观点明确,分析全面的文章。③文献主体内容与此课题联系紧密的文章。排除标准:实验设计不合理的文章及观点模糊的综述的相关分析。文献评价:通过对所搜集到的360余篇论文进行分类综述,并将相近和相似种类归为一个种属的方法,从中对230多篇相关论文所出具的观点和测试结果情况进行分析和探讨,确定相关主题、主要研究内容和论文论据。资料综合:通过对大量文献的阅读与分析发现,足底压力测量技术早期的参考文献测量指标单一,数据精度相对低些,近些年来由于计算机技术的飞速发展与各种测量传感器的成功开发与应用,使得足底压力测量精度提高,指标也从最初的压力峰值,逐步增加了压力时间积分、压力中心的飘移速率、足底各区的压力分布等。测量技术的成熟加之康复及临床领域的应用需求使检索到的近几年这方面的文献数量较之过去相对多些,但基本的测量与评价原理变化不大。部分文献的实验测量设计科学严谨,具有较高的实用参考性。结论:关于人体足底压力的各项研究逐步深入,指标由较为单一的垂直力的最大值逐步到压力时间积分、压力中心的飘移速率、足底各区的压力分布等,内容涉及静态足底压力特征、姿势控制、步态分析等,但各项研究的系统性、深入性还不够,尤其是足底压力测量技术各项指标在康复医学中具体应用研究还不完善,在这方面还有很多问题值得研究。随着测量技术的发展,足底压力测量技术必会在康复医学领域得到更为广泛的实际应用。

足底压力式步态分析中痉挛型脑瘫儿童的平衡能力特征(英文)

目的:临床上坐位、站立位的平衡测试常利用平衡仪来进行,但由于平衡仪足踏板的限制,无法对脑性瘫痪(脑瘫)患儿步行时动态连续步行周期的平衡能力进行测试。文章利用足底压力式步态分析技术,观察痉挛型脑瘫儿童步行时在平衡能力方面的特征。方法:选择具有正常步行能力的健康儿童78例作为正常儿童组,另外选择2004-05/2007-05在深圳市儿童医院康复科日间病房住院治疗的脑瘫患儿25例作为脑瘫儿童组。利用足底压力式步态分析系统,对2组对象分别进行足底压力式步态分析,记录2组儿童步行时的足底压力数据。观测指标分为量化指标和直观压力图。量化指标包括步频、步态周期时间、步态周期各时相的绝对对称性指标等参数。直观压力图包括动态足底压力图以及足底压力重心偏移轨迹图。结果:与正常儿童组相比,脑瘫儿童组步频较小,步态周期时间较长(P<0.01)。脑瘫儿童组单足支撑期、摆动期、双足支撑期、步态周期时间的绝对对称性指标均大于正常儿童组(P<0.05)。脑瘫儿童步行时双足的足底压力图的对称性、重复性较正常儿童差;重心偏移轨迹图不能形成左右对称的蝴蝶状图形。结论:痉挛型脑瘫儿童步行时,步态周期各时相均存在对称性下降的情况。足底压力式步态分析技术能有效地应用于痉挛型脑瘫儿童步态的平衡能力评估。

足底压力式步态分析系统在脑性瘫痪儿童步态平衡能力评估中的应用——附20例报告

目的:研究足底压力式步态分析系统在脑性瘫痪儿童步行时平衡能力评估方面的应用价值,为脑性瘫痪儿童的步态评定及平衡功能评估提供准确量化的数据。方法:脑性瘫痪儿童组为痉挛型双瘫脑性瘫痪儿童20例,正常儿童组为84名健康儿童。采用足底压力式步态分析系统对两组对象分别进行足底压力式步态分析研究,记录两组儿童步行时的时间参数和运动学参数。并对两组的数据进行统计学比较。记录双足的足底压力重心偏移轨迹作为儿童步行时平衡能力的定性直观观察指标。结果:脑性瘫痪儿童组双侧单足支撑期与步态周期时间比率均较正常儿童组低;正常儿童组S1为0.997±0.041,S2为0.989±0.064;脑性瘫痪儿童组S1为1.008±0.219,S2为1.122±0.323,均较对照组儿童数据偏离1明显(P<0.05);正常儿童组步态周期时间的ASI值为4.69%±0.51%,脑性瘫痪儿童组步态周期时间的ASI值为21.42%±2.02%。脑性瘫痪儿童组步态周期时间的ASI值较正常儿童组明显增高(P<0.01)。正常儿童组儿童步行时的足底压力重心偏移轨迹是左右对称的蝴蝶状的轨迹图。脑性瘫痪儿童步行时双足的足底压力重心偏移轨迹表现较无序的特性,不能形成左右对称的蝴蝶状的轨迹图。结论:痉挛型脑性瘫痪儿童步行时,其动态平衡能力较正常儿童下降,此能有效地在足底压力式步态分析评定中反映,并以客观精确的数据和直观的图表数据表达。

基于数字跑道的青年人正走、倒走步态及足底压力分析

采用数字化跑道对30名普通大学生进行了正走、倒走的步态及足底压力测试。结合数理统计、个案研究等方法对测试数据进行了分析。主要结论:1)女生倒走时具有更好的稳定性和平衡性。2)正走的双支撑时间百分比小于倒走;单支撑时间大于倒走。3)虽然在压力曲线形态上倒走是正走的逆过程,但是从足底压力分布上,倒走与正走差异较大。倒走时仅第一波峰时刻压力值与正走第二波峰压力值差异不大。第二波峰时刻压力值低于正走第一波峰时刻19.1%,波谷时刻压力值低于正走15.1%。4)在着地与蹬伸方式上,倒走时足底压力分布有"轻着地、重蹬伸"的特点。倒走动力主要来源于蹬伸;正走动力主要来源于摆动引起的惯性力和蹬伸的双重作用。