TUhjnbcbe - 2024/7/6 16:43:00
前言人体的足部是骨骼、关节和肌肉控制的既稳定又灵活的结构，这些组合能给双足带来足够的协调性。人体双足的功能与结构很大程度上满足了下肢双脚站立运动的需要，一旦足部出现问题，人们的日常生活就会在很大程度上受到影响。近年来，研究表明步行过程中足底压力的分布信息是足部形态异常诊断的重要基础，足底高压力对足部发育而言是一项重要的危险因素。下面小编将从足部相关疾病入手，对足部疾病诊断以及相关足底压力测量产品进行分析。一、足部相关疾病的诊断与发展研究表明足部结构的变化会影响足部动态功能，许多足部病理起源于生物力学的改变。对于脚部异常形态的划分是一种临床概念，目的在于能够简化足部解剖结构的复杂性。足外翻是目前较为常见的足部畸形之一，足部肌腱发育异常在某种程度上会引起足外翻，导致踝关节的内侧疼痛，造成长时间不能站立或行走，部分症状还会引发膝盖、腰背部、髋关节的疼痛，产生肌腱炎、足底筋膜炎。据流行病学研究表明，两岁以内婴儿扁平足发病率为%，随着年龄增长，青少年男性、女性扁平足发病率分别为32%、22.2%。除此之外，糖尿病足也是一大常见的足底疾病，糖尿病患者由于合并神经病变及各种不同程度末梢血管病变而导致下肢感染、溃疡形成和深部组织的破坏，糖尿病足是糖尿病后期最严重的并发症之一，据统计糖尿病足的发病率在糖尿病住院病人中约占15%的比例。近年来，研究表明足底压力的分布信息为诊断足部畸形提供了有用的信息，因此被认为是评估足部姿势的良好工具。足底高压力对足部发育而言是一项重要的危险因素，其与足部畸形、足底组织厚度的减少和关节活动受限有关。正常的足部压力分布情况是，最高的压力分布在足跟和跖骨头，最低的压力分布在骰骨。而对于扁平外翻的病人来说，其骰骨处的压力比起正常人更大。扁平外翻足和正常足在正常行走时，足部的解剖结构中跖骨和脚趾对应的足底压力空间分布显示出类似的模式。因此，足底压力的信息对于在足部疾病诊断至关重要。二、足底压力测量技术发展及现状根据足底压力测量的发展过程及使用技术可将其分为足印法、足底压力扫描仪、压力平板及压力鞋垫等。压力平板、测力台、压力鞋和鞋垫是在换能器、传感器基础上发展起来的足部压力测试系统。压力鞋和鞋垫则是将传感器安置在鞋和鞋垫中，克服了测力板和测力台的不足，它可以将传感器放置在需要测量的部位，由于鞋子和鞋垫与足底贴服，因此它可以连续测定足底压力、时间等参数，并可以进行实时监测和反馈。足底压力分布测量技术自年英国人Beely率先研究以来，真正有系统地进行步态分析和广泛临床则始于20世纪50年代。国内从上个世纪80年代开始，对步态的研究日益重视，近二十年来步态研究技术发展很快。国内外对足一鞋界压力分布和步态特征研究已有一定基础，研究人员通过对测试者在穿各种鞋子状态下足底压力分布和时效步态进行深入广泛的研究，试图在鞋子的功能和美观造型上取得一种平衡。在临床生物力学上，步态分析已经成为诊断疾病及评价康复的重要手段，有助于诊断病因以及畸形的程度。近年来,采用美国Tekscan公司的F-scan系统,比利时Footscan公司的平板系统,瑞士Kistler测力台,德国Novel公司的Emed平板系统和Pedar鞋垫系统等进行的研究相对较为深入。足底检测系统用途广泛，系统环境可以是室内或室外，用于站立，步行或跑步，对于足部畸形的诊断与治疗，可立即确定矫正功效，并可对患者足部形态手术前后评估，临床上可观察患者步态是否异常，筛查糖尿病患者和其他神经病患者，也可监测退行性足部疾病。足底检测系统适用人群广泛，可用于从儿童到成人再到老年人。只要受试者能够行走或站立，该系统就可以在受试者的足底脚上使用，以评估足部状况。足底压力测量与步态分析三、足部矫正鞋垫市场分析-美国足部矫正鞋垫市场规模足部矫正鞋垫作为足部压力测量系统的一种，因其便捷性、可实时监测得到了广泛应用。全球足部矫正鞋垫市场规模在年为34亿美元，其中美国市场规模为13亿美元，预计复合年增长率为6.3%，到年全球足部矫正鞋垫市场规模可达25-26亿美元。目前全球最大的贡献者是北美地区，市场份额约为51.6%。推动这一市场发展的原因主要有以下三点：糖尿病和肌肉骨骼疾病的高发，推动了这一市场的发展。根据世界人口统计，60岁以上的人口将从年的9.62亿增加到年的21亿，这将增加未来的消费基础。在各种治疗鞋垫分类中，糖尿病治疗脚垫产生收入最高，其次是类风湿关节炎鞋垫，最后是肌肉骨骼疾病类鞋垫。为运动员提供专业步态分析，成为除疾病检测之外的主要使用途径。部分运动员由于先天原因或训练受伤而导致步态异常，在做技术动作时下肢稳定性较差，大大增加了损伤的风险，影响到健康的同时也影响比赛成绩。通过足底压力分布的测试和步态分析，可以为运动员提供科学的选鞋建议，避免其因鞋不适带来不必要的损伤风险。同时，可依据压力测试数据制定个性化矫正方案，达到改善舒适度、增强耐力、提高竞技水平、预防运动损伤的目的。3D打印个性化矫正鞋垫带来市场的增长。度身定制的矫正鞋垫临床证明比预制的有更好的疼痛控制和舒适度，步态效率和本体感觉都有所提高。对定制脚部矫正器的需求不断增长，推动了市场的增长。同时越来越多的环保材料用于生产矫正鞋垫，聚乙烯泡沫类鞋垫占比最高。此外，由于在研发方面的大量持续投资带来的技术进步预计将在未来几年增加增长潜力。四、盘点几大知名足底压力测量系统1、TekscanF-Scan足底压力测量系统美国Tekscan公司研发的压力分布测量系统可广泛应用于多种领域中的压力分布测量与分析，可对任何接触面的压力分布进行静态和动态测量，以直观、形象的二维、三维彩色图象实时显示压力分布的轮廓和各种数据，其柔性薄膜网格状触觉压力传感器厚度仅为0.1mm，且柔性很好，因而为测量各种接触面之间的压力创造了更好的条件。Tekscan最初是应牙医量化不同病人口腔咬合力要求而开发的，随后Tekscan又把系统应用扩展到工业领域，用于高精度的压力测量。Tekscan旗下的F-Scan是一套能够完整纪录足部压力的感测系统，能完整纪录运动情形，用户可从F-Scan获得的信息可应用于实际场景中，例如设计、测试矫形器，减轻糖尿病足的负担以及评估运动员步态。F-Scan包含硬件软件两部分。硬件提供的高分辨率传感器，即为可随意剪裁的鞋垫，包含超薄柔性印刷电路，鞋垫均匀分布着个薄膜传感器，测量精度为0.01N，可获得准确的压力实时数据。软件可同步记录可捕获压力和力以外的时间参数，实时显示力-时间图和压力曲线，步态站立阶段中力中心（CoF）的位置和轨迹。F-Scan足部压力感测系统2、NovelPedar足底压力测量系统德国Novel公司致力于推出高分辨率、准确可靠的足底压力测量系统，旗下产品具有多个标准功能模块和操作方法，高质量的鞋垫设计非常适合检测足部负荷。Pedar高分辨率压力分布测量平台，可快速诊断出运动中的足部功能和足部畸形的状态。无论被测表面是平滑的还是弯曲的，系统皆能准确记录和评估该表面所承受的动态压力分布，并提供有关下肢承受力及各肌肉在行走中的关键数据。动态测量还可真正测出行走时足部的负荷。鞋垫内置85-99个电容式传感器，覆盖整个足部，其中的复位元件准确性较高，扫描速度为个传感器/秒。鞋垫测量压力范围15-或30-KPa。Pedar软件端可进行相关数据分析，如平均与逐步步态分析、力与时间积分等。Pedar高分辨率压力分布测量系统另一款产品压力测量平板同样能够准确检测足底压力，内置标准化的电容式传感器，传感器分布密集，每平方厘米置四个。在使用过程中可搭配摄像系统、三维测力台系统进行同步测试。压力测量平台测量参数包括：个点压力、平均压力、接触面积以及压力中心位置，配合软件设备可得足内翻和足外翻的比例，同时可进行步态线分区分析，可根据用户需求将单个数据分区处理。Novel压力分布测量平板3、Moticon足底压力测量系统MoticonSCIENCESensor鞋垫是一款专业的脚部动态传感测量工具， 是世界上首款全集成传感器鞋垫。一开始专为滑雪运动员使用，后来逐渐应用于步态和运动分析的临床研究。传感器鞋垫是完全集成，高度灵活，并纳入所有技术组件执行独立的测量。数据采集不需要电缆或外部设备。鞋垫内含16个压力传感器，鞋垫和传感器的位置是在一个共同的坐标系统。六轴间隙测量装置IMU传感器的位置是坐标系统的原点，在用户行走过程中传感器主要测试数据包含三维空间加速度和角速度数据。这款鞋垫还配备ANT+无线连接硬件，可以再添加一个集成的数据记录器。所有的硬件都内嵌在多层结构中，包括传感器层、介电层和环形电子设备模块。MoticonSCIENCESensor鞋垫4、RSsCAN足底压力测量系统RSscan是比利时一家集运动分析和专业足底压力测试系统研发的公司，拥有全球最精密的足底压力测试系统。同时RSscan也是欧洲著名运动鞋人体力学设计分析和运动鞋测试系统研发企业，为很多有品牌的运动鞋生产厂家做技术支撑，包括耐克、阿迪和李宁。这些厂家在生产之前，都会把样鞋发给RSscan进行逐一测试。RSscanFootscan足底压力测量系统RSscan生产的Footscan足底压力分布测量系统采用国际上最先进的压力传感器技术，从生物力学角度，通过密集的、高频的压力分布板获取人在行走或运动过程中的步态特征。Footscan压力平板由低磁滞的压阻式传感器构成，这种传感器专利技术使得系统的数据采样频率最高可达Hz，充分满足高速运动测试的需要。系统内含传感器呈矩阵排列，每平方厘米内高达4个传感器分布，为精细识别踩在压力平板上的测量对象提供了完善的解决方案。五、足底压力测量系统发展趋势近年来，足底压力测量与研究在运动生物力学步态研究领域中日益体现出其重要地位。20世纪80年代开始，对足底压力的步态研究开始在国内受到重视。随着足底压力测量技术的快速发展与广泛应用，以及先进测试系统在国内的引进,国内近些年在这方面的研究取得了不少成果。足底压力测量技术作为足部疾病的非常重要的技术支撑，未来可穿戴及平板式压力检测系统精度将会提高，能够实时分析更多的步态。目前国际上技术成熟广泛使用的产品主要分为可穿戴以及平板式两大类型。内置鞋垫式应用场景广泛，测量步态周期长，可进行实时的监控，但针对足与鞋界面之间的受力分析较难以界定，这也是误差较大的一部分。平板式的测力系统对于力的分析干扰小，然而由于面积较小，只能有限的分析1-2个步态，应用受限。3D打印个性化足底检测鞋垫和第三方分析软件将大幅度占据市场。虽然价格可能是较低的切入点，但由于整个生态系统的扩张，解决足部功能区域的总成本将增加。压力测量技术在体育界发生寒武纪爆炸的时代已经来临，因此，在未来几年中它将继续在运动表现和康复测量中起到关键作用而值得被