足底压力步态分析仪的未来.ppt

足底压力步态分析仪在体育训练中的应用,刘永明,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,目录,1、1 研究内容现状 通过中国期刊网、以及百度、谷歌搜索与足底压力、步态分析有关的文章，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。,1、研究现状,1、2 研究设备现状 1、2、1 国外设备 人类于20世纪初期开始对步态产生兴趣，1938年第一块测力板被用来探讨猫的步态以来，足底压力分布测试系统飞速发展。目前，具有世界先进水平的代表性的产品有：瑞士奇石乐(KISTLI、R)公司产的测力板；德国Novel公司产的Pedar鞋垫式足底压力测试系统；德国ADAM测力板；德国Zebris测力板；鞋垫式足底压力测试系统；比利时RSscan压力鞋垫测试系统；美国Tekscan公司产的测力板及FScan鞋垫式足底压力测试系统；美国的AMTI生物力学测力板系统和英国的MUSGRAVE力板系统等。 还有我们公司销售的Tomorrow options-Microelectronics,便携式足底压力测试系统。,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S91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。,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。,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,目录,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。,三级跳远 李继东等人对三级跳远的研究表明：三级跳远中最大的地面冲击力是在第二跳；两脚前脚掌的足底压力与三级跳的成绩呈高度相关，最大压力峰值出现在脚后跟和前脚掌下面。通过对运动员制动阶段最大垂直力值和起跳阶段的最大水平力值的测试，可以预测三级跳远运动员的发展潜力。,竞走 张翠等人对山东省优秀女子竞走运动员技术动作的足底压力特征分析，研究结果表明，运动员着地阶段足跟外侧压强峰值最大，压力中心由外侧过渡到前脚掌，离地阶段前脚掌压强峰值最大，90的受试者腾空时间都在模糊腾空时间以下，符合国际竞走技术要求。但大脚趾扒地力量太小，不利于后摆腿充分蹬地。,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。,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(152倍体重)大于左脚第一峰值(I26倍体重)，右脚第二峰值(104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。,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。,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。,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。,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。SMeyring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。GGravante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FScanMat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。CGiacomozzi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。,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。,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。,2、3 工业方面应用 GBrizuela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；MJMueller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。,3、足底压力步态分析仪的未来,人体足底压力分布反映了有关脚的结构、功能、以及整个身体姿势控制等情况。一般在进行足底压力测试时，将足底粗分为足跟、足弓、前足、总足趾4个区域；再细分为l0个区域：第1趾，第2趾，第35趾，第1、2、3、4、5跖骨头，足弓，足跟。足底的不同分区具有不同的功能，每一分区的压力-时间积分即冲量，冲量表示力在一定时间内对足底各区域连续作用所产生的积累效应，足底各区域冲量的大小受每个区域的压力值和接触时间两个因素的影响，对足底各区域所受冲量的研究非常有价值。测试、分析足底压力,可以获取人体在各体态和运动下的生理、病理力学参数和机能参数,这对临床医学诊断、疾患程度测定、术后疗效评价、生物力学及康复救治、体育训练研究、制鞋设计等方面研究均具有重要意义。,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。,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。,3、3 运动训练领域的未来 踝关节损伤是所有运动中最常见的运动损伤。不同专项足踝部的伤病发生机制与防治已成为体育学术界研究的热点，随着专项运动对运动员的水平要求越来越高，使得不同专项动作中足踝部的生物力学特征研究尤为紧迫和重要。利用足底压力分析仪分析运动员专项运动中的足部受力情况，进一步探究运动中更合理的运动轨迹，可以保证在不使运动员受伤的前提下更好地提高运动员的成绩。另外，利用对运动员静息、运动状态的足底压力测试，可以反映运动员的恢复状况，以及训练的强度和训练时的疲劳程度。也可通过压力测试，发现脚的内外翻情况，从而为运动员选材提供参考依据。也可建立优秀运动员足底压力结构模型，指导运动训练。因此，足底压力步态分析仪将成为体育科研所，运动队，生物力学实验室、医院康复科、专业制鞋厂必备的仪器。,便携式足底压力步态分析仪具有体积小、功耗低、速度快、稳定性高、数据准确等优点，是进行科学研究的理想选择。 Microelectronics - Tomorrow options,Thank you !,