青年人自然行走状态下足底压力分类特征数据探究

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摘要：研究青年人在自然行走状态下足底压力数据的性别差异性与个体差异性，探究青年人足底压力数据中具有分类特征的数据类型。选取30名年龄在18-20岁之间的青年人为实验对象，采集他们在自然行走状态下的足底力学参数，并运用Footscan足底压力分析系统对实验数据进行分析。分析发现：足底压力峰值主要出现在足跟、第二、三跖骨区域，男性的足底压力峰值整体上高于女性，不同对象的足底压力峰值差异较大；同一对象的压力中心运动轨迹在运动中具有相对稳定性，不同对象压力中心运动轨迹差异明显。足底压力峰值具有显著的个体差异和性别差异，足底压力中心运动轨迹具有显著个体差异，可以作为分类特征进行研究。

关键词：足底压力；压力峰值；COF；差异性

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0192-03

足迹是犯罪现场最常见的痕迹之一，分析犯罪现场足迹留痕中的压力分布特点，是犯罪现场足迹检验的主要工作内容之一。传统的足迹特征理论为案件侦破提供了帮助，但是它是多年实战的经验性总结，缺乏完整的科学验证。只有研究足底压力分布的一般规律才能准确地判断出犯罪嫌疑人的足底压力分布特点，进而确认嫌疑人的特征。而正常人运动时的特性是由人特殊的生理特征、行走习惯、足型的特定性等相关因素所决定的，在一段时期具有相对稳定性。本文主要研究的是青年人在赤足情况下自然行走时产生的足底压力分布特征。本文采用Footscan压力板测量青年人在行走时足底与支撑面之间的压力及其压力中心的位置、压力的分布等数据，然后对收集到的数据进行筛选、分类和分析，进而探究青年人足底压力分布的规律，寻找出具有一定分类特征的数据类型。

1 实验设计

1.1 实验设备

实验采用比利时Footscan USB 平板系统，以每秒300Hz的频率记录足底各部分的压力参数。

1.2 研究对象

18-20岁共30名健康志愿者（男性20名、女性10名），均无下肢病痛史和足部畸形。

1.3 采集方法

将footscan平板放置在水平地面上，要求测试者在赤足状态下自然行走（要保证志愿者在踏上压力板前已经行走了一段距离，避免起步阶段带来的误差）。每次只采集志愿者一只脚的足底压力数据。重复数据采集，分别测量志愿者左右两只脚的足底压力，共采集6组各志愿者的足底压力数据。

2 实验数据的处理

2.1 系统根据解剖学原理，将足底划分成十个区域：HL（足后跟外侧）、HM（足后跟内侧）、MF（足中部）、M5（第五跖骨）、M4：（第四跖骨）、M3：（第三跖骨）、M2：（第二跖骨）、M1：（第一跖骨）、T2-T5：（第二至第五脚趾）、T1：（大拇趾），分区对压力数据进行采集、分析。见图1。

由分析可知：同一人的压力中心运动轨迹在运动中具有相对稳定性，这与人在运动中形成的惯性有关。以一个人相对稳定的几次COF取均值为标准，然后对不同人的COF进行对比分析，可以发现：不同对象的压力中心运动轨迹存在明显差异。人在运动中为保持平衡所形成的步态特征具有一定的稳定性，个体之间平衡差异较大，可以作为分类特征进行探究。

3 结论

1）同一人多次数据对比分析

通过分析足底各区域力学参数可知，同一人每次行走时足底压力都有一定的差异，但足底压力的变化幅度较小，取值范围都比较接近，整体上有一定的相对稳定性。足底压力峰值具有一定的个体差异，可以作为分类特征进行探究。同一人多次运动的压力中心运动轨迹具有稳定性，不同人的压力中心运动轨迹差异明显，压力中心运动轨迹具有一定的个体差异，可以作为分类特征进行探究。在研究青年人自然行走状态下足底压力分类特征数据时，可重点研究第二、三、四跖骨和足后跟区域，这些区域接触面积变化小，相对稳定，由接触面积变化而对足底压力产生的影响因素小。

2）同一人左右脚压力数据分布差异分析

通过分析压力数据可知，同一人的左右足底压力分布存在以下特征：左脚和右脚在压力峰值存在差异，但是整体分布规律存在一致性；右足足底冲量在第一到五趾、第一、二趾骨区域大于左足，但冲量分布规律整体上一致；左右足底各区域接触面积变化趋势一致。

3）性别间足底压力分布差异分析

通过对足底压力峰值的分析比较可以看出，男性和女性各区域压力峰值分布规律大体上一致，分布范围都集中于第一趾、第二趾骨、第三跖骨、足跟内侧和足跟外侧。男性的足底压力峰值整体上高于女性，具有显著的性别差异，可以作为分类特征进行探究。在研究性别差异时，可以重点研究第二、三、四和足后跟外侧压力分布情况。

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