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足底压力步态分析仪的未来


1、3 研究技术现状 对人体足底压力步态分析的研究,已由过去的直接观察、 经验观察和定性分析发展到运用机电一体化和图像方法进行分 布测量和定量分析。由过去的单一方法到当前的多种方法相配 合,虽然原理近似,由于传感器、计算机等相关技术的巨大进 步,使得采样速度越来越快,数据量越来越大,精度和准确度 越来越高,数据处理及时,研究更方便,价值更实用。
目录
1、研究现状 2、足底压力步态分析仪在实践中的应用 3、足底压力步态分析仪的未来
2、足底压力步态分析仪在实践中的应用
2、1 体育训练的应用 目前,在体育训练领域中,大多数研究者都是通过足底压力测试仪 对某些项目运动员在做技术动作时的足底压力分布特征进行研究。 Morlock&Nigg指出,运动员足部之足底压力的建立有助于提高技巧,改 善鞋袜也可降低足部损伤。 Claire JeanneLouise Sneyers等指出扁平足和弓形足在足部的压力分布情 形,与正常足不同,在跑步时容易受到伤害;Claire等指出弓形足、正 常足和扁平足,若足部各区如足压分布均匀,可以降低运动伤害,而足 压平均的定义为最大压力和最小压力的范围越小越好;Mary指出足底压 力测量显示,如在足部某一部位,承受过大压力时,即易产生过渡使用 伤害。
2、3 工业方面应用 G.Brizuela等对足球鞋的鞋底生物力学设计进行了研究,指出鞋 底有15和14凸起的,在提高成绩和预防受伤方面,不如13凸起的效果 好;M.J.Mueller等对糖尿病和截肢患者穿着六种不同鞋子的效果进 行了研究,指出了能够降低峰值压力的鞋具;Shorten将足底压力分布 数据应用于运动鞋设计中去;Yamada初步对鞋和鞋垫材料降低糖尿病 人足底压力的有效性进行了研究;Nyska对鞋对足底压力的效果进行了 研究;McPoil则对行走时鞋垫材料足底受力和压力的影响效果进行了 研究。 足底压力测量是当今运动鞋设计领域的支撑技术,因为对于各种功 能鞋和运动鞋的消费者来说,他们往往要求这些鞋具有特殊功能、并穿 着舒适且具有保护作用。
足底压力步态、足底压力步态分析仪在实践中的应用 3、足底压力步态分析仪的未来
1、研究现状
1章,经过筛选共保留了62篇文章。通过对这些文章的阅读、分类归 纳发现,其中有关运动训练和医学方面的研究占绝大多数,研究运动训 练的文章有26篇,研究医学的文章有14篇,其他研究文章分别为研究鞋 的舒适性和用于刑事技术的文章,以及对足底压力测试系统的设计等的 一些文章。在运动训练的研究文章中,通过足底压力测试对很多运动项 目进行了研究,如三级跳远、铅球、跳高、跑步、竞走、拉丁舞、速滑、 武术、轮滑、篮球、射击、乒乓球等项目。对医学的研究主要是在糖尿 病和骨科临床中的应用。在工业方面主要是应用于舒适鞋的设计生产。 别的还有用于刑事侦破技术中的步态分析研究,以及一些步态分析仪的 研究设计等。通过文章的发表时间来看,利用步态分析仪进行研究逐年 递增。不言而喻,足底压力步态分析仪的未来。
拉丁舞 彭晓倩等人对拉丁舞运动中足底压力分布特征的研究表 明,左脚足底压强曲线呈一个波峰, 右脚足底压强曲线 出现两个峰值,足底压强在出步瞬间和最后延伸阶段压 强最大,右脚足底压强值高于左脚, 足内侧承受最大压 力, 足外侧和足跟区承受较小的力, 应加强前足内侧跖 骨区的力量练习, 防止受伤。
铅球 冯遵鹏等人对优秀铅球运动员背向滑步推铅球时脚底压力分布特点进行了研究,实验 结果显示:1)右脚第一峰值(1.52倍体重)大于左脚第一峰值(I.26倍体重),右脚第二峰 值(1.04倍体重)很不明显,提示右脚在着地时维持身体平衡、保持动作的顺畅衔接中起 着重要作用。2)最后用力阶段,身体旋转和蹬伸主要是以前脚掌为轴,前脚掌肌肉力量强 弱,对运动员投掷铅球的技术动作连贯性、稳定性以及成绩有一定作用。建议在运动训练 中,有目的地提高身体平衡能力,加强足部小肌群和踝关节稳定性的练习。
糖尿病
影响糖尿病病人足底压力增高的因素有神经病变、关节活动度、足畸形、 胼胝等。在了解糖尿病病人足底压力参数及分布的基础上.正确地测量病人的 足底压力,并且针对影响足底压力增高的因素采取措施是预防糖尿病足的关键。 检测糖尿病患者的足底压力对糖尿病足的防治具有临床意义。
肥胖 目前国内外对正常人群和患者足底压力的研究较多,而对肥胖人群的 足底压力特征研究较少,随着肥胖已日渐成为一个影响人体健康的普遍问 题,以及人们对应用足底压力分析步态重要性认识的逐步加深,探索肥胖 人群足底其他参数的特征研究必将是今后步态分析的热点之一。
篮球 齐春燕等人对篮球运动员跳投足底压力的研究表明, 跳投蹬地阶段足底压力中心基本在一条直线上移动,且变 化比较均匀,波动比较小。建立篮球运动员跳投过程中足 底压力曲线模型,可以指导运动员进行科学的跳投训练。
乒乓球 曲峰等人对乒乓球运动典型动作的足底压 力分析表明,随着专项运动员和教练员对专项 运动鞋的防伤能力和功能表现力的要求越来越 高,对不同专项动作中足踝部的生物力学特征 研究就显得尤为紧迫和重要。
1、2、2 国内设备 国内也进行了相关研究,研制了几套系统:1986年上海第九人民医 院研制的S9—1型微机化的步态测试系统 ;1990年北京军区总医院研制 的IGI一3型综合步态测试系统;上海交通大学研制的测定人体重心轨迹 和关节载荷谱的计算机评定系统;中国科学院成都分院研制的TK一2型 三维测力系统;1997年王军等研制的动态式足底压应力测试系统;2000 年韦启航等研制的足底压力测量系统;2002年袁刚等研制的足底压力分 布系统。目前,研究足底压力的测试系统,根据其测量基本原理,可大 致分为以下几类:足印技术、直接形象化技术、力板测试技术、多负载 单元测试技术和压力鞋与鞋垫测试技术。
帕金森 又名震颤麻痹,是一种常见的中老年神经系统变性疾病,随着人口的老龄 化,其发病率呈逐年上升趋势。帕金森病可导致严重的平衡不稳的强迫步 态。患者在步行时的重心放在足的前部,行走中无正常足跟步。
脑性瘫痪 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。
速滑 林嘉、陈小平对我国优秀速滑运动员 蹬冰单步周期足底压力的研究发现,膝角 120度位置处的爆发力为速滑的主要用力特 征,这为速滑的训练提供了参考依据。
武术 费兰兰等人对武术套路中平衡动作的足底压力 研究表明,足底平均压强在足跟区最高,足中区压 强最低,脚底受力面积是决定运动员能否长时间保 持平衡的因素之一。这也为教练员和运动员探讨提 高动作质量提供有效参考依据,为武术套路向“高、 难、美、新”方向发展提出建议。
2、2 临床医学应用
Jarmo R、Perttunen等对严重胫骨骨折,伴有大面积软组织损伤手术后步态对称性进行 了评估。S.Meyring等对偏瘫病人的足底压力进行了测试,并与正常人对比,探讨了评 价偏瘫病人步态的客观、量化及可再现的标准。Alice等对帕金森病患者的步态中的足底 压力进行了对比测试,探讨了足底压力分布情形。Julie E.等对糖尿病人的足底压力和 剪应力进行了分析,指出糖尿病人的峰值足底压力和剪应力出现在同一区域,但并不是 同时出现,二者有一时间差。G.Gra—vante等利用气压测力台,对肥胖的年轻人和相应 正常人的足底压力进行了对比测量,指出虽然压力中心并未因肥胖而改变,但肥胖病人 的接触面积和足底压力大大升高。Antonella等使用F—ScanMat系统对严重的糖尿病人的 足底压力进行了对比测量,除足底压力升高可以预测糖尿病人的足部神经性溃疡,还发 现了足底压力前后比例的升高可以预测脚的溃疡。AM Dowling等通过青春期前期的13名 肥胖儿童与13名正常儿童进行了对比研究,对肥胖对足结构和足底压力分布进行了探讨。 C.Giacomozzi等对糖尿病人的足底压力进行了测试,并通过体重进行了标准化处理,消 除了体重对结果的影响。张伟等对拇外翻病人进行了静、动态足底压力测定,并对单侧 先天性髋关节脱位病人的动态足底压力进行了测定和分析。
3、1 医学与康复领域的未来 目前国外已经将足底压力分析技术应用于人工关节手术前后的 功能和疗效评定、躯干和下肢疾病的检查、为假肢和人工关节提供 数据、康复训练的分析和评价、糖尿病的早期预测和治疗等项目中。 足底压力测量作为当今先进的技术,对研究足部的结构、功能以及 足部疾病预防提供重要参考依据。随着科技进步,足底压力步态分 析仪也将在医学与康复领域大展宏图。
跳高 毛旭江等人对我国女子优秀跳高运动员起跳过程足底压力特征分析,研 究结果显示:起跳过程足底总压强变化呈双峰型;单个传感器上最大压强出 现在外侧足跟区的后外侧;各区最大压强大小排列顺序:内、外侧足跟、中 间跖骨压强较大,内侧足弓、大拇趾区受到的压强较小;中间跖骨区累计压 强最大,内侧足弓区累计压强最小。
轮滑 马国东对速度轮滑双蹬技术足底压力分布及传递 特征研究表明,足底压力随时间变化是影响速度轮滑 双蹬效果的主要因素,不同的足底压力传递特征体现 了不同的技术动作,从而形成不同的运动效果,在快 速滑行中双蹬技术更有利于保持身体平衡。
射击 张秀丽等人对国家优秀射击运动员的平衡稳 定性的研究发现,由足底压力反映出的单位面积 的轨迹长度,能更有效地反映运动员的平衡稳定 性。
3、2 制鞋工业的未来
每个人的足部情况都是不同的,最简单的就是脚的形状、大小都不同,足型 有高足弓、正常足、低足弓之分,每个人在运动时的步态更是截然不同,脚的运 动情况会对身体产生严重的影响。尤其是需要脚来长时间支撑的项目,在运动过 程中,足会发生不同程度的旋转,正常范围内不会对身体产生危害,而足的过度 翻转会通过下肢运动链传导引起踝关节、胫骨、膝关节、髋关节、腰的损伤。据 研究报道,足部健康对人体健康的影响极大,很多疾病的产生都与不合理的足部运 动状态有关,而不合适的鞋又是造成足部运动状态畸变的直接原因,因此鞋的舒适 性成为制鞋的焦点;另外,在竞技体育中,鞋对运动成绩的影响已经得到广泛关注, 从而研制专业的运动鞋变得尤其重要。对于运动员来说,通过足底压力分析设计 并制作一双适合自己的个性化鞋,不仅可以在运动中使自己保持良好的状态,减 缓疲劳状况的出现,更为重要的是可以有效地防止运动过程中损伤的出现,使运 动员在比赛中发挥出较高的水平。现在,足底压力分布测试系统已经成为众多顶 级品牌在核心技术研发、专业鞋研发、技术营销中不可缺少的基本设备。全球几 大权威运动鞋研发试验室都经常使用足底压力分布测试系统,进行产品设计评价。 各种功能鞋和运动鞋在国内外有着很大的消费市场。
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