足底壓力分布系統(tǒng)的步態(tài)檢測原理主要基于高精度傳感器陣列實時捕捉足底與地面的力學交互數(shù)據(jù),結合生物力學模型進行步態(tài)周期分析。其核心流程可分為以下三部分:
一、壓力數(shù)據(jù)采集
傳感器陣列工作
系統(tǒng)采用壓電式或電阻式傳感器組成密集網(wǎng)格(通常每平方厘米4-10個傳感器),當足部接觸壓力板時,傳感器將壓力信號轉換為電信號,采樣頻率可達100-500Hz,實現(xiàn)毫秒級動態(tài)捕捉。
壓力中心(COP)追蹤
通過計算足底壓力分布的平均點,實時生成壓力中心軌跡線,用于評估行走穩(wěn)定性。例如老年人步態(tài)分析中,COP移動速度超過26cm/s可能提示平衡能力下降。
二、步態(tài)周期解析
階段劃分
支撐期(占步態(tài)周期60%-65%):包含足跟著地、全足承重、蹬離期三個階段,系統(tǒng)通過壓力峰值位置識別各階段轉換節(jié)點。
擺動期:需結合動作捕捉設備補充數(shù)據(jù)。
關鍵參數(shù)計算
足印系數(shù):足弓空白區(qū)與總面積比值(正常范圍0.21-0.26),異常值提示扁平足或高弓足。
左右壓力差:超過15%可能引發(fā)代償性損傷。
三、數(shù)據(jù)可視化與應用
三維熱力圖生成
壓力分布以顏色編碼呈現(xiàn)(紅色高壓力區(qū)如腳跟/前掌,藍色低壓力區(qū)如足弓),輔助識別壓力異常集中區(qū)域。
臨床診斷支持
識別偏癱患者步態(tài)不對稱性(步長縮短、雙支撐期延長)。
定制矯形鞋墊時,依據(jù)前掌/后跟壓力比優(yōu)化緩沖設計。