電子化與初步量化階段:1970年代: 荷蘭生物力學(xué)家 Dr. Hennig 和 Dr. Nicol 開(kāi)發(fā)了電容式壓力測(cè)量系統(tǒng)(EMED系統(tǒng))。這被認(rèn)為是現(xiàn)代足底壓力測(cè)量技術(shù)的開(kāi)端,能夠以較高的分辨率動(dòng)態(tài)記錄壓力分布。同時(shí)期: 美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的力板(Force Platform) 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生物力學(xué)研究,主要用于測(cè)量三維的地面反作用力,但空間分辨率較低。關(guān)鍵技術(shù): 基于電阻、電容原理的陣列式傳感器成為主流,計(jì)算機(jī)開(kāi)始用于數(shù)據(jù)的采集和處理,可以輸出壓力分布云圖和時(shí)間-壓力曲線(xiàn)。3. 技術(shù)成熟與普及階段(1990年代 - 21世紀(jì)初)商業(yè)化與普及: EMED(后來(lái)被Novel收購(gòu))、Tekscan(美國(guó))、RSscan(比利時(shí))等公司推出了成熟的商業(yè)化足底壓力測(cè)量系統(tǒng)(平板式和鞋墊式),推動(dòng)了該技術(shù)在科研和臨床的廣泛應(yīng)用。精度與舒適度平衡:柔性傳感器需進(jìn)一步提升耐用性。身體步態(tài)評(píng)估系統(tǒng)矯正

第二部分正常步態(tài)理解正常步態(tài)模式和特征是判斷步態(tài)正常與否的前提,接下來(lái)我們介紹有關(guān)步態(tài)的一些基本概念。一、步行周期步行周期是指行走過(guò)程中一側(cè)足跟著地至該側(cè)足跟再次著地所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。每一側(cè)下肢有各自的步行周期。每一個(gè)步行周期分為站立相和邁步相兩個(gè)階段。站立相又稱(chēng)作支撐相,為足底和地面接觸的時(shí)期;邁步相有稱(chēng)作擺動(dòng)相,指支撐腿離開(kāi)地面向前擺動(dòng)的階段。站立相大約占步行周期的60%,邁步相占40%。二、正常步行周期的基本構(gòu)成(一)雙支撐期和單支撐期一側(cè)足跟著地至對(duì)側(cè)足趾離地前有一段雙腿與地面同時(shí)接觸的時(shí)期,稱(chēng)為雙支撐期。每一個(gè)步行周期包含兩個(gè)雙支撐期。有一條腿與地面接觸稱(chēng)為單支撐期,這個(gè)階段以對(duì)側(cè)的足跟著地為標(biāo)志結(jié)束。行走時(shí)一側(cè)腿的單支撐期完全等于對(duì)側(cè)腿的邁步相時(shí)間。每一個(gè)步行周期中,包含了兩個(gè)單支撐期,分別為左下肢和右下肢的單支撐期,各站40%的步行周期時(shí)間。身體步態(tài)評(píng)估系統(tǒng)矯正人工智能整合提升診斷精度,例如通過(guò)步態(tài)分析預(yù)測(cè)糖尿病足潰瘍風(fēng)險(xiǎn)(早期檢測(cè)率提高70%)。

足底筋膜的作用保護(hù)足底組織提供足底某些內(nèi)在肌的附著點(diǎn)協(xié)助維持足弓足跟脂肪墊跟骨脂肪墊對(duì)后足有重要的緩沖作用。Teitze在1921年***描述其解剖結(jié)構(gòu)為蜂巢狀的纖維彈性隔,其中充滿(mǎn)了脂肪顆粒。這種脂肪墊的封閉小腔結(jié)構(gòu)為其吸收沖擊力提供了完善的機(jī)制。跟骨結(jié)節(jié)周?chē)睦w維隔呈U形結(jié)構(gòu)連接跟骨與皮膚。橫形及斜形的彈力纖維分隔脂肪形成間隔以增加纖維隔的強(qiáng)度。足底筋膜(跖腱膜)的受力模型跖腱膜相對(duì)缺乏彈性。在步態(tài)周期站立相中,當(dāng)足趾背伸時(shí),沿著跖腱膜的張力增加,拉力傳導(dǎo)至其跟骨起點(diǎn),這種負(fù)荷傳遞使足縱弓抬高,被稱(chēng)作“卷?yè)P(yáng)機(jī)”效應(yīng)。此外,腓腸肌-比目魚(yú)肌復(fù)合體同時(shí)牽拉并在前足集中額外的體重,而身體向下方的加速度會(huì)使地面的反作“卷?yè)P(yáng)機(jī)”效應(yīng)下的重復(fù)運(yùn)動(dòng),用力增加20%。
練習(xí)3:小腿跟腱的拉伸運(yùn)動(dòng)。手臂伸直使手掌推墻,軀干略前傾,一側(cè)腳向前邁步與后腳約一只腳長(zhǎng)的距離,左右間距一腳長(zhǎng),雙腳腳尖朝前;屈雙腿膝關(guān)節(jié)往前移動(dòng),直到后方小腿跟腱處有拉伸感即可;保持60秒,重復(fù)3組。 練習(xí)4:直腿提踵運(yùn)動(dòng)。手扶凳子,身體直立單腳站立使前腳掌置于平臺(tái)上,另一側(cè)腿屈膝腳背置于站立腿小腿后方;站立腿小腿用力,腳跟上抬到合適高度,慢慢下降腳后跟輕觸碰地面;重復(fù)10~12次為一組,做3~5組。 練習(xí)5:屈腿提踵運(yùn)動(dòng)。一只手固定物體,身體俯身,單腳屈腿站立使前腳掌置于平臺(tái)上,另一側(cè)腿屈膝腳背置于站立腿小腿后方;站立腿小腿用力,腳跟上抬到合適高度,慢慢下降腳后跟輕觸碰地面;重復(fù)10~12次為一組,做3~5組。 練習(xí)6:單腿平衡墊訓(xùn)練。身體直立單腿站立在平衡墊上,一側(cè)腿屈髖屈膝抬高,手臂外展;維持平衡墊左右均衡不歪斜,保持幾十秒,重復(fù)3~5組。VR步態(tài)訓(xùn)練通過(guò)足壓數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)虛擬場(chǎng)景,幫助患者(如脊髓損傷)進(jìn)行沉浸式康復(fù)訓(xùn)練。

足底壓力采集系統(tǒng),則是通過(guò)力學(xué)傳感器矩陣將趾骨、第二到第四趾骨、跖骨、第二跖骨、第三跖骨、第四跖骨、第五跖骨、足弓、足跟等足部受力位置的足底壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),然后通過(guò)信號(hào)處理模塊的放大濾波之后,經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),并通過(guò)串口通信將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)軟件中。系統(tǒng)軟件將采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并保存為相應(yīng)格式文件。同時(shí),軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、處理、以及生成曲線(xiàn)圖、直方圖的功能,直觀地呈現(xiàn)出易于接受的圖形化界面,便于進(jìn)行分析。通過(guò)高科技設(shè)備(比如鋪滿(mǎn)傳感器的墊子或智能鞋墊)記錄你走路、跑步時(shí)腳底每個(gè)部位的受力情況的壓力地圖。身體步態(tài)評(píng)估系統(tǒng)矯正
利用高速攝像頭和AI算法(如OpenPose),無(wú)需穿戴設(shè)備即可估算足底壓力分布。身體步態(tài)評(píng)估系統(tǒng)矯正
常因股四頭肌痙攣導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)屈曲困難、小腿三頭肌痙攣導(dǎo)致足下垂、脛后肌痙攣導(dǎo)致足內(nèi)翻,多數(shù)偏癱患者擺動(dòng)相時(shí)骨盆代償性抬高,髖關(guān)節(jié)外展外旋,患側(cè)下肢向外側(cè)劃弧邁步,稱(chēng)為“劃圈”步態(tài)。在支撐相,由于痙攣性足下垂限制脛骨前向運(yùn)動(dòng),往往采用膝過(guò)伸的姿態(tài)代償;同時(shí)由于患肢的支撐力降低,患者一般通過(guò)縮短患肢的支撐時(shí)間來(lái)代償。部分患者還會(huì)出現(xiàn)側(cè)身,健腿在前,患腿在后,患足在地面拖行的步態(tài)。如果損傷平面在L3以下,患者有可能**步行,但因小腿三頭肌和脛前肌癱瘓,表現(xiàn)為跨檻步態(tài)。足落地時(shí)缺乏踝關(guān)節(jié)控制,所以膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性降低,患者通常采用膝過(guò)伸的姿態(tài)以增加膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。L3以上平面損傷的步態(tài)變化很大,與損傷程度有關(guān)。身體步態(tài)評(píng)估系統(tǒng)矯正