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2 健康儿童足参数的采集

2.1 健康儿童的选择

为完成研究,选取了沈阳市省委幼儿园2~6岁儿童169人,沈阳市皇姑区辽河第二幼儿园2~6岁儿童111人,共计280人,按实际月龄分组,6个月龄为1组,每组40人,其中男、女各20人。由于25~36月龄入园人数较少,被测试且测试成功的对象较少,因此减少了样本量。测试对象行走时步态没有功能性障碍,BMI值在正常范围内(表2-1)。

表2-1 研究对象概况( n =280)

2.2 足型参数测量

2.2.1 初步手工测量

让被测试的儿童赤脚站在设计好的测试纸张上,垂直体位站立,保持上身正直。测试者用铅笔在测试纸张上准确地画出被测儿童的足型轮廓,左右脚各画1次(图2-1)。

2.2.2 仪器精确测量

让被测试的儿童单脚赤脚(露出脚踝)站在北京爱斯康公司研制的Foot3D红外激光三维足型扫描仪(图2-2)的中间,身体保持直立状态,测试者在儿童身边帮助并保护,左右脚各测1次。

图2-1 手工绘制儿童的足型

图2-2 Foot3D红外激光三维足型扫描仪

2.2.3 足型测量参数

实验假设:首先,儿童的足平踩在地面时,以足跟结节点为原点,从足跟结节点到第2趾尖点的方向作为 Y 轴正方向;其次,以地面为平面,以垂直地面向上的方向为 X 轴正方向,建立右手坐标系。

足长:是指足跟结节点与最长趾尖点在 Y 轴上的距离。

足宽:是指经过第1趾关节突点且平行于 Y 轴的直线与经过第5跖趾关节突点且平行于 Y 轴的直线间的距离。

足跟宽:足后跟与 Y 轴垂直的线段,且经过 X 轴上脚踝的两个突起的直线的距离。

足踝围:在足踝处所能测量的最大值。

脚掌围:经过第1跖骨和第5跖骨突起的经过脚面和脚底的曲线距离(图2-3)。

图2-3 3D足型扫描

2.3 足底压力和时空参数测量

2.3.1 足弓参数测量

儿童步态不稳定,要求每个儿童以正常步态、步速在Footscan平板上多次行走,直至测试者认为其步态和步速与正常行走没有差异时为止,确定速度为0.8m/s。最终得出行走过程中足中部与Footscan平板的接触面的百分比,以此来评价足弓的动态行走过程的发育情况[公式:足弓区接触面积百分比=足中部区接触面积/(跖骨区接触面+足中部区接触面积+后跟区接触面)×100%]。

2.3.2 足底压力测量

被测试儿童赤脚、以正常步态走过固定好的Footscan平板上,在对落地脚不做控制的前提下,要求被测试者至少有1只脚踩到Footscan平板上,同时对整个行走测试过程进行拍摄(图2-4)。两台摄像机的位置分别为:摄像机一正面拍摄被测试者的行走过程;摄像机二与Footscan平板垂直,并能完整拍摄被测试者通过Footscan平板的全过程。测试开始时,打开摄像机;测试结束后,关闭摄像机,以保证足底压力参数和运动学采集的同步性。

将比利时Rsscan International公司生产的Footscan USB2平板足底压力测量系统,固定于实验场地中间。平板规格为578mm×418mm×12mm(长×宽×高),有效测试面积为488mm×325mm,嵌入式传感器系统,每个传感器规格为0.5cm×0.7cm(每平方厘米上有4个传感器),半米板上共有4096个传感器,采集频率为300Hz。基于动态足底压力感应原理,可提取指标描述足着地过程中各个分区的压力、冲量、接触面积及时间特性的变化情况。

图2-4 摄像机的标定与被测试儿童通过Footscan测力平台

2.3.3 时空参数指标选择

本研究步态特征划分说明如下。

摆动相:是指从足尖离地到足跟着地,即足部离开支撑面的时间,约占步态周期的40%。

支撑相:是指从足跟着地到足尖离地,即足部和支撑面接触的时间,约占步态周期的60%。其又细化分为单支撑相和双支撑相。

单支撑相:是指1只足与地面接触,从对侧足尖离地到对侧足跟着地的时间,即对侧足的摆动相。

双支撑相:是指双足与地面同时接触的时间。

动态足底压力分布参数。

动态足底压力的研究将人的足分为足中部(MF)、后跟内(HM)、后跟外(HL)、大 趾(T1)、2~5 趾(T2~5),第1跖骨到第5跖骨(M1~5),一共10个分区(图2-5)。

(1)冲量(I):特定区域力在时间上的积累(为明显地看出足底各区域所受冲量情况)。

(2)标准化冲量(I/W):特定区域冲量比体重(减少体重对数据的影响)。

图2-5 足的10个分区的面积及冲量分布

(3)接触面积百分比(T%):特定区域接触时间占总接触时间的百分比(减少步速对数据的影响)。

(4)足弓接触面积百分比(S%):在行走过程中足中部区接触面与跖骨区、足中部区、足跟区总接触面积和的比值(图2-6)。

图2-6 足底接触面积百分比和冲量百分比

2.3.4 数据统计与分析

本测试运用测量和实验法获得2~6岁儿童不同月龄阶段的步态特征变化的数据,采用Footscan测力平板和足型扫描仪,同时配合常速摄像机对儿童进行足底压力测试、三维足型扫描、常速摄像,从而获取儿童运动学、动力学参数数据。运用统计学原理对实验中所获得的数据采用SPSS17.0统计软件和Excel2010进行统计处理和描述性分析,从而获得独立样本T检验和单因素方差分析等。 xigIHXn9/E1tSWYS+og+LzKZw/T+ZmWqprfxjckIlexqc5PrMnBvBU1oXR9fbiba

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