论文部分内容阅读
测量和分析足底地面反作用力的分布特征对相关疾病的预测、诊断以及治疗具有重要意义。本文针对当前足底力测量存在寿命短、适用范围小等不足,研究了一种适用38~43码人群的足底力分布测量系统。首先,在分析站立和动态足底受力的特征基础上,结合采集的27例健康人群足部骨骼数据,提出了一种足底力分区测量方法。把足底划分为第一跖骨头和趾骨、第二~五跖骨头和趾骨以及足跟3个测量区域,设计了一种了适用脚长为38~43码人群的足底力检测装置以及关节角度采集装置。其次,基于NI CompactRIO平台设计了传感器的信号采集系统,并利用Labview软件开发站立时和动态的足底力显示界面,实现了数据的采集、处理、显示以及储存功能。然后,检测系统的测量误差,利用系统采集20例脚长为38~43码健康实验者站立时足底力分布信息和5例脚长为38~43码实验者的蹲-起、坐-站过程中的足底力随关节转动角度的变化信息。实验结果表明,站立时,不同码数人群足底各部位的地面反作用力分布情况一致,足底各部位受力占体重的百分比如下:左、右脚第一跖骨头和趾骨为4.35%±1.95%,第二~五跖骨头和趾骨为13.54%±5.03%,前脚掌为17.89%±3.95%,足跟为32.11%±4.08%,实验结果进一步验证系统对不同人群足底3个区域划分的准确性;坐-站、蹲-起运动过程中,膝关节和髋关节开始转动和即将达到最大转动角时,左、右脚各部位受力快速变化,得到健康人群易摔倒时的位置,可为脑损伤患者预防摔倒提供指导作用。分析站立时足底各部位受力占体重比例与实验者身高、体重以及身体质量指数的相关性,结果显示:右脚的前脚掌受力与实验者体重、右脚第一跖骨头和趾骨与身体质量指数弱相关,足底其他各部位的地面反作用力占体重比例和身高、体重以及身体质量指数均不相关。分析结果证明了足底各部位受力占体重比例作为足底力分布特征参数的有效性,进一步验证了系统能满足脚长为38~43码人群足底力测量需要。初步得到健康人群的足底力分布特征,为后续足底力在康复领域的应用奠定基础。最后,基于足底力分布测量系统和采集站立时足底力分布信息,开发了应用于临床医疗领域的平衡能力检测和平衡训练系统、脑卒中和足部内外翻导致的足部变形的定量诊断系统以及下肢骨折康复程度评估系统。