足底测压技术在体育中的应用

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1、足底测压技术在体育中的应用刘永明前言步行是人类最基本的运动之一。人体正常运动时，脚是唯一与外界直接接触的人体部位。脚部受力的大小和方向、脚底皮肤触觉信息的反馈，对人体运动及平衡控制产生巨大的影响CookTM，F．K．，CareyIA，GibbsJM，WigerGE．Effectsofre—strictedkneeflexionandwalkingspeedontheverticalgroundreac—tionforceduringgait[J]．JOrthopSportsPhysTher，1997(25)：236，244．。人体下肢骨关

2、节的创伤、畸形、肿瘤、感染、神经系统疾病,甚至精神状态都会不同程度地影响人体的足底压力。足底压力是足底和支撑面之间的一对作用力与反作用力。人体足底压力分布反映有关脚的结构、功能及整个身体姿势控制等情况。因此，对足底压力及其分布的测量及评估一直被人们所关注。动态足底压力测量是重要的定量检查与分析手段，目前在国外此技术已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和随访、为假肢和人工关节设计提供数据、康复训练及体育训练的分析和评价、糖尿病足的早期预测和治疗等中。测试和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

3、和机能参数，这对临床医学诊断、疾病程度测定、术后疗效评价、生物力学及康复研究均有重要意义王军，徐新智．刘亚平．等．动态足底压应力测试分析及骨科临床应用．医用生物力学，1997，12(3)：170一l74。在很多体育运动项目中,如举重、跳水、射击、射箭、竞走、短跑、跳高、跳远、高尔夫等,运动员的技术动作和足底压力分布密切相关。足底压力测试与分析能够准确地揭示某一技术动作的特征和规律,为科学训练和避免运动损伤，以及设计个性化运动鞋等提供了理论依据。因此，如何测试足底压力分布并得出准确数据显得非常重要。利用计算机检索中国期刊网、万方数据库中近3

4、0年来国内外有关足底测压技术的文献,以及从谷歌和百度中搜索与足底压力相关文章,无论中英文文献全部纳入，共收集相关论文312篇。进一步查阅全文,排除重复研究、年代久远文献和综述,共纳入127篇文章进行综述。1足底测压系统早在1882年,英国人Beely就开始了足底压力的测量。随后,世界各国出现了足印法、直接形象化技术、测力板、测力鞋、光学足压计、足底照相机等一系列静态足底压力分析方法。随着近年来科学技术的发展,足底压力的测量逐渐由静态转化为动静结合,由肉眼观察转化为计算机精确量化分析,由平面图像转化为二维、三维仿真模拟。目前,计算机化的三维

5、动态足底压力测试系统已成为定量研究的首选工具陈雁西俞光荣F-scan足底压力步态分析仪临床应用现状国外医学骨科学分册2005年5月第26卷第3期。常用的测量系统是测力台、测力板及测力鞋垫系统。1．1测力台(ForcePlatform)测力台是最早用来测量和评估足底压力的仪器之一，由压电式感器和面板组成。测量时，足底压力被转换为方便测量的电信号，根据定量标定和计算公式，输出为量化的力学指标。这种仪器优点是精确度高，数据可靠，能测量前后、左右及垂直方向上的三维受力。缺点是具有一定的电延迟性，不利于进行动态、实时测量和评价，不能精确测量足底压力

6、分布。具有代表性的产品是Kistler(瑞士)和Amti(美国)两大系统。kistler测力台Amti测力台1．2测力板(ForcePlate)测力板是标准化电容式传感器测量技术。平板由上千个传感器构成，可测量的参数包括各点的压力(压强)、平均压力(压强)、接触面积以及压力(压强)中心轨迹等。不足之处在于只能测量一维数据，其测量的精确度和可靠性稍逊于测力台。两大测力板产品为德国的Novel-emed系统和比利时的RSscan系统。Novel-emed测力板RSscan测力板1．3测力鞋垫系统(InsoleSystem)为了记录实验对象的日

7、常活动的足部载荷，设计了鞋内垫的压力测试装置。测力鞋垫系统除了可测量行进中的足底压力分布外，还可对足部与鞋的接触特性作出评价，对设计具有特殊功能的各类型鞋也有较高的实用价值。目前，较为著名的测力鞋垫系统主要有美国的F-scan系统、德国的NovelPedar-x系统、比利时的RSscan系统,现在，新出现的还有最方便实用的英国Walkinsense系统。美国Tekscanf-scan德国NovelPedar-x比利时RSscan英国Walkinsense表-1四种足底测压系统性能比较F-scanNovel-pedalRS-scanWalk

8、insense数据采集时间无限无限8秒无限传感器密度低高高可任意安装传感器位置定标方法简单复杂简单简单鞋垫可重复使用一次或几次重复使用重复使用重复使用实用范围速度适中、时间适中速度较慢、时间较