25～27岁肥胖男青年自然行走时足底压力分析

为探究肥胖男青年与体质量正常青年自然行走时足底压力参数变化情况,以东北某大学非体育专业25~27岁16名男性研究生为研究对象,其中肥胖男青年8人为肥胖组,体质量正常男青年8人为对照组,运用实验法、文献资料等研究方法,通过二维测力平板(Foot scan 7 USB2 gait system)对自然行走时的步态进行了动力学测量与分析。结果表明:肥胖男青年自然行走时足部的最后离地区域是第2~5趾骨,而体质量正常男青年是第1趾骨;肥胖男青年在足弓部位的接触时间明显早于体质量正常男青年,离地时间却晚于体质量正常男青年;肥胖男青年第5跖骨压强、足弓压强、足跟接触面积、足弓压强负荷率、足弓外侧压强负荷率和足弓冲量明显大于体质量正常男青年;而体质量正常男青年第1趾骨压强、第1趾骨冲量、足跟内侧压强负荷率明显大于肥胖男青年;肥胖男青年足底特定区域的最大峰值压强、压强负荷率、冲量、接触面积与体质量、脂肪占身体的质量分数呈显著正相关。     

基于足底压力传感器的能耗建模实验研究

考察足底特殊解剖学结构部位压力传感器的压力数据以及衍生变量，分析其与人体运动速度以及能耗之间的相关关系，并建立回归模型．选取20名健康男性大学生志愿者，以不同速度在跑台上行走，每一速度测量时间至少6min，测量每一速度下2min的足底压力数据以及稳定状态下2min的能耗数据．整个足底压力的峰值以及峰值斜率，足底第三趾跖关节处的压力峰值以及峰值斜率与运动速度以及能耗具有较高程度的线性相关关系．足底压力峰值斜率是估算人体行走速度以及能耗的比较敏感的指标．     

不同跟高的增高鞋垫对人体足底压力和稳定极限的影响研究

在足迹检验过程中,常遇到嫌疑人伪装作案鞋的情况,其中穿着增高鞋垫升高鞋跟高度,使鞋底压痕不完全同于真实情况是其中一种。由于基层技术人员的时间、经验不足等主客观原因,不真实的步法特征非但无法提供有价值的线索,还会误导侦查。针对这种情况,通过使用Footscan足底压力测试系统与Novel鞋垫系统统计30名某公安院校学员穿运动鞋及穿有增高鞋垫的运动鞋行走时的压力参数,比较二者在足底7个分区的压力分布、峰值压强、冲量、足底压力中心、接触时间以及稳定极限,说明穿用增高鞋垫前后机体在足底压力分布和稳定极限上的差异。以此为精确刻画嫌疑人特点提供途径,为公安机关侦查破案提供帮助。     

生物力学约束下的多孔结构鞋中底设计

提出一种由足底压力映射的三维维诺(Voronoi)支杆鞋中底结构设计方法。将足底压力信息作为鞋中底结构设计的数据驱动基础,采用加权随机采样策略构建Voronoi站点;通过裁剪算法,使三维Voronoi图适应鞋中底边界;以裁剪后的三维Voronoi边为骨架线,采用隐式曲面建模技术和隐式函数融合生成光滑连续的三维Voronoi支柱鞋中底。测试结果表明：三维Voronoi支柱鞋中底可以使足底压力分布更加均匀,并可有效地减轻跖骨和足跟区域的负荷,降低足底压力异常集中导致关节损伤的概率。     

不同年龄健康人平地行走时足底压力对比分析

针对年龄因素对成年人平地自然行走时足底压力的影响进行研究.采用三维测力台系统,对20名不同年龄段的健康成年人在平地自然行走时的地面反力进行数据采集,经归一化处理后得到足底压力在前后、左右、竖直3个方向上的力-时间曲线图,运用统计学方法对步态特征量进行统计分析,把不同年龄段人平地自然行走时的足底压力分布进行对比分析.结果表明,不同年龄段人在平地自然行走时的足底压力分布存在一定程度上的差异性:老年组在竖直方向和前后方向上的步态时间参量要小于青年组,这可能是由于老年人行走时步长较小,使得身体重心经过髋关节的时刻要早于青年人.     

糖尿病人群自然步态下足底压力分布研究

为研究糖尿病和足病患者足底压力变化的特征和差异,采用鞋垫式足底压力检测系统测量了自然步态下糖尿病非足病患者(DM,n=83)和糖尿病足病患者(DF,n=32)的足底压力.分析发现,与健康对照组(NC,n=55)相比,DM、DF组的冲量百分比和峰值压力主要在第二至第五跖骨区(M2—M5)有所升高,多数足区增幅分别在50%～80%和60%～100%之间,明显向前足跖骨区转移;DF组在足跟中部(HC)、足跟外侧(HL)的冲量百分比降幅为15%～30%.与DM组相比,DF组冲量百分比和峰值压力在中足区(MF)均有所升高.对于包络压力中心点95%椭圆置信面积,NC组DM组DF组.研究糖尿病人群足底压力特征,有助于加强对糖尿病足的临床预防和鞋垫设计.     

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。     

单侧负重对人体足底压力特征的影响研究

为探究人体不同单侧负重方式与负重重量行走时足底压力分布特征,分析单侧负重对不同性别人群带来的足底压力变化,选取30名男性与30名女性受试者分别在单肩、手提与斜挎背包3种负重方式下以自身体重的0％、5％、10％ 与15％ 等4种负重重量下行走,利用Medtrack足底压力板测量足底压力峰值和压强峰值.结果表明:单肩背包时...     

青年人自然行走过程中起落脚位置特征

为研究青年人自然行走过程中起落脚位置特征及其在步态分析中的作用,采集了57名18～24岁的青年男性穿着同种实验鞋10次自然行走的足底压力数据,计算步态运动过程中落脚与起脚相对位置描述参数以及压力中心轨迹线在冠状面上的变化幅度,并测量实验鞋穿用两个月后前后边缘磨损最重点的位置,最后对实验所得数据进行分析。结果表明,同一人多次行走过程中,起落脚相对位置无显著差异;且起落脚位置与鞋底前后边缘磨损最重点位置以及压力中心轨迹线在冠状面上的变化幅度之间均存在相关关系。可见,青年人自然行走状态下,落脚与起脚相对位置有较好的稳定性;鞋底前后边缘磨损最重点位置能够反映受试人员起落脚的位置;起落脚位置偏内的人步态运动过程相对更加平稳。     

在跑台上以不同的速度和坡度慢跑时足底压力分布的性别比较

旨在探讨在跑台上以不同的速度和坡度跑步时足底压力分布的性别差异,采用Medilogic Insole Measurement足底压力测试系统(德国)测量足底各区的压强峰值及接触时间等足底压力参数。受试者男女各18名。跑台速度设定为:1男生:2.5 m/s、3.3 m/s和3.8 m/s;2女生:2.2 m/s、2.5 m/s和3.3 m/s。男女坡度相同,均为0%、5%和10%。首先,跑台的坡度设为0%,受试者先以2.5 m/s的速度跑步,继而速度渐进,再换以不同的坡度完成实验;女生初始速度为2.2 m/s。1当速度为2.5 m/s时,男女两性足底各区域的压强峰值均随着坡度的增加而增加,在足跟区、足前区及足内侧区的性别差异非常显著(P0.01);2速度为3.3 m/s时,男性足底压强峰值仍与坡度成正比,而女性足底各区域压强峰值的变化却不太明显。同时,除在足跟区、足前区及足内侧区的性别差异非常显著外(P0.01),在坡度为5%与10%之间时足外侧区的性别差异显著(P0.05);3在2.5 m/s和3.3m/s时,足前区、足内侧区及足外侧区的接触时间均有非常显著的性别差异(P0.01),且女性足底各区域接触时间的变化率较男生大;当速度为3.3 m/s时随着坡度的升高,其接触时间的变化率更大,而男性在这两个速度下的时间变化不太明显。另外,在速度为3.3 m/s,坡度为10%时,男女两性在足跟区的接触时间差异显著(P0.05)。结论:1当速度为2.5 m/s时,足跟区、足前区及足内侧区均存在显著的性别差异。当速度为3.3 m/s时,女性足底各区域压强峰值的变化不太明显;2当速度为2.5 m/s和3.3 m/s时,足前区、足内侧区及足外侧区的接触时间均存在着非常显著的性别差异。女性足底各区域接触时间的变化率较男性大。通过对不同的速度和坡度跑步时男女两性足底压力分布的性别差异,可能为不同性别运动损伤的预防提供参考。     

Performance Analysis of Cushioned Sport Soles with Plantar Pressure Test

Plantar pressure distribution of the designed cushioned soles was studied and compared with that of the commercially available sport shoes. A three-dimensional motion measurement system was used to obtain the peak plantar force, the peak plantar pressure, force-time integrals and pressure-time integrals, and one-way analysis of variance was used to analyze the performance of the designed cushioned shoes. The results revealed that in normal walking and jogging states, compared with the commercially available sport shoes, the peak plantar pressure in the heel region decreased by 13.65% and 6.05%, respectively. The peak plantar force decreased by 15.98% and 15.32%, respectively. The force-time integral decreased by 4.36% and 6.83%, respectively, and the pressure-time integral decreased by 10.58% and 11.00%, respectively. In conclusion, the cushioning performance of shoes is related to the exercise mode. For normal walking, the designed cushioned soles absorbed greater impact in the heel region, which was effectively cushioned, whereas in the jogging state, the designed cushioned soles exhibited a favorable cushioning effect in the forefoot region. The designed cushioned soles exhibited cushioning performance through the coupling design of material and structure, which effectively reduced impact force when landing and could optimize plantar pressure distribution.     

Effects of Shoe Heel Height on Loading and Muscle Activity for Trans-Tibial Amputees During Standing

This study accesses the effects of shoe heel heights on loading, muscle activity, and plantar foot pressure of trans-tibial amputees during standing. Five male subjects with unilateral trans-tibial amputation volunteered to participate in this study. Three pairs of shoes with zero, 20 mm, and 40 mm heel heights were used. The loading line of the prosthetic side, the plantar foot pressure, and the surface electromyography (EMG) of 10 muscles were simultaneously recorded. With increasing shoe heel heights dur...     

25～27岁肥胖青年男性自然行走步态运动学分析

运用实验法、文献资料法和数理统计等研究方法，通过艾利尔录像解析系统对东北师范大学非体育专业25—27岁16名研究生进行自然行走时的步态测试，目的在于揭示肥胖青年和体重正常青年在自然行走过程中足底各分区着地时双支撑时期、单只撑时相、足放平的时间、步长、步宽以及不同着地时期髋、膝、踝关节角度等参数哪些存在差异部分，哪些存在着一致部分。探究运动学各项主要参数与脂肪、脂肪含量、身高、年龄等的相关性。结果表明，肥胖男青年双支撑时相、双支撑时相百分比、足放平的时间均比体质量正常男青年长，步宽比正常男青年宽，且与体质量、肥胖程度呈显著正相关，而步态周期、支撑时相与正常男青年基本一致。但肥胖青年的单只撑时相、步长均小于正常青年，且与体质量、肥胖程度呈显著负相关。足跟着地瞬间，踝关节的角度明显大于正常青年，膝关节角度明显小于正常青年，且与体质量、肥胖程度呈显著正相关。足趾离地时，肥胖青年髋关节角度大于正常青年。     

双足行走机器人步态轨迹规划

 通过对双足机器人行走过程中一些特殊点进行采样分析,对比人类自身行走步态的观察测量值,采用三次多项式插值来计算出双足行走机器人在行走过程中的行走轨迹,按人体比例设定参数,计算得出了1条比较光滑平稳的行走轨迹,使得机器人的行走姿态更像人类的行走.通过模拟测试,结果表明了用三次多项式插值方法是1种规划双足机器人行走步态的较好方法,而且得出的轨迹插值函数比较平滑.     

Fiber Bragg Grating Based Sensing Platform for Foot Plantar Pressure Measurement

presented an application of using 3 D printing technique for the design and fabrication of a novel fiber Bragg grating( FBG)based sensing platform for foot planar pressure measurement.Pressure sensing unit was fabricated using 3 D printing technique by layering of extruded polylactic acid( PLA) material and mounting FBG sensor at the center of each sensing unit for pressure measurement. Performance of the sensing system was validated by applying load step by step as well as cyclic load on FBG pressure sensors. A simulation study was carried out using the sensing platform to assess foot plantar pressure distribution arises from weight gaining and losing processes of pregnant woman. The monitored four different foot positions such as first metatarsus,second metatarsus,mid-foot and heel exhibited obvious differences during testing process. Foot plantar pressure of heel was 1. 7 times of the pressure occurred at the first and second metatarsus( fore-foot),while there was limited pressure occurred at the mid-foot position during weight gaining process of a female subject. The occurred pressures at the two metatarsus areas were around 90%( pressure ratio) of heel and decreased continuously as the increase of subject weight,but weight losing process had very limited influence on this pressure ratio. Center of gravity of pregnant woman was found to shift backward substantially during the weighting gaining process,leading to a significant rise of the heel pressure. Hence, the protection of the heel position for female is highly important during both pregnancy and after baby delivery.     

不同足地界面对人体三维步态的影响

为了解足地界面对人体下肢运动学、动力学的影响,从实验的角度对受试者在光足、穿球鞋和穿7 cm高跟鞋时的三维步态进行了测试。结果表明在运动学方面:足地界面对踝、膝和髋关节运动均有影响,而且在冠状面内的影响程度远大于矢状面。在动力学方面:穿高跟鞋后,膝关节和踝关节内收力矩峰值增大,踝关节和髋关节弯曲伸展力矩均有变化;沿股骨和胫骨轴向,分别作用于膝关节和踝关节的力增加,沿步行前后方向膝关节和髋关节的力增加。这些变化加剧了关节的磨损,长期积累会造成关节损伤和病变。     

人体背部负重对坡道行走步态的影响

为了研究背部负重对于坡道行走步态的影响并分析受试者面临的滑倒危险性,4名健康受试者先后在10°斜坡上完成了不负重上坡和下坡、负重上坡和下坡条件下的试验。每人在每种条件下都进行3次试验。通过步态分析系统得到步态周期、步长、摆动相所占比例、脚跟触地时小腿角度和所需最大摩擦因数等步态参数,并且进行了统计分析。试验结果表明:负重后所需最大摩擦因数没有增大,而是明显减小;受试者在负重后会自动调节步态参数,从而降低所需最大摩擦因数,减小滑倒的危险;不同的受试者,由于行走习惯和肌肉强度等生理条件不同,在同样的环境中和同样的负重条件下面临的滑倒危险不相同。     

健康女大学生步行和慢跑运动模式下足底压力中心轨迹相似度分析

应用 footscan® 足底压力测量系统, 对 32 例健康女大学生被试在步行和慢跑时足底压力中心(centre of pressure, COP)轨迹的变化规律进行不同运动模式下的对照研究, 分别分析左足、右足在5 次步行或慢跑时整个支撑期的COP 轨迹及其相似度。结果表明: 1) 不同运动模式(步行与慢跑)的COP 轨迹相似度低于0.25; 2) 同一运动模式(步行或慢跑)下, 左侧、右侧的COP 轨迹均具有很高的相似度(大于0.91)。其中被试内(同一被试) COP 轨迹相似度高于被试间(不同被试), 且前者方差低于后者, 差值具有显著意义; 被试内(同一被试)同侧足之间的COP 轨迹相似度高于异侧足间, 差值具有统计学意义。通过分析得到: 步行和慢跑两个运动模式的COP 轨迹相似度很低, COP 轨迹可以识别不同的运动模式; 运动模式相同时, 不同被试间的COP轨迹相似度较高, 且同一被试内同一侧的COP 轨迹相似度更高。研究结果可以为临床诊断、康复评定、矫形处方和运动训练等提供参考依据。