基于神经网络的扁平足步态质量评价及其应用研究
发布时间：2021-03-04 19:44
足部是身体最重要的感觉器官之一,它提供给大脑身体的动态与静态信息的同时也是维持人体坐、立、行等日常姿态的基础结构。由于人口老龄化的到来和儿童超重现象的持续发生,扁平足发病率逐年上升。成人扁平足（包括无症状和有症状）的实际发生率,远高于统计数字。扁平足作为一种常见足部症状,是引起运动损伤的潜在原因,患者还可能会出现足中部松弛,后足外旋,创伤和神经肌肉失衡,足弓严重塌陷的患者无法长时间行走,还会引起关节、脊柱的损伤。扁平足的诊断手段在近几十年逐渐发展,衍生的诊断方法越来越多。但常用的方法可能会出现误诊,无法全面评估患者足弓塌陷带来的损伤。本文将试验测得的指标做了剔除和优化,总结出了相对客观完整的,可以定量反映受试者扁平足严重程度的扁平足步态质量评估体系。此外,基于试验数据构建扁平足步态质量BP神经网络评价模型,模型经过验证可以用作临床诊断的参考,在订制个性化鞋靴时提供评估方法,更好地实现精准治疗和康复。本文主要工作如下:第一,设计直道环境下行走试验,采集相关参数。受试者将经过初步跑台试验以及进一步的Vicon环境下行走试验,采集两组受试者正常状态下的时-空参数、足底压力相关参数,动力学参数...
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－丨足弓的构成??Ｆｉ．?２－１?Ｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｏｏｔ?ａｒｃｈ??
?天津科技大学硕士学位论文?＇???定器。正常人足弓并不塌陷，这是由于足内肌和足外肌的控制和足底筋膜的存在控制??和防止足弓的下陷，环筋膜起了重要的作用。跖筋膜向前越过所有的附骨和跖趾关节??下方，止于近节趾骨的跖侧面，跨越整个纵弓，有效地防止了足弓的下陷｜２９］。??图２－２足弓的正常形态??Ｆｉｇ．?２－２?Ｎｏｎｎａｌ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｒｃｈ??２．１．２扁平足的概念??成人有症状扁平足的产生原因仍有争议，目前普遍认为它是由足弓内侧的异常压??力引起的，这导致足弓内侧的初带和肌腱功能袞减或功能障碍，导致出现骨性畸形??尽管导致扁平足发生的原因尚不清楚，但很明显，足部动态和静态结构的损伤是扁平??足发生的直接后災。研宂表明，Ｘ光片上扁平足畸形的严重程度与症状无关，例如一??呜具付广泛影像学畸形的病例可能无症状，而其他轻度畸形病例可能伴随着明显的症??状，因此，扁平足的发生往往伴随着隐匿性。这种呈现方式的可变性强调了在评估足??部异常时需耍考虑所有吋泪的临床和放射学信息。扁平足的病因有多种，多见于胫后??肌腱（ＰＴＴ）功能障碍（例如破裂，衰退或撕裂），Ｈｏｌｍｅｓ和Ｍａｎｎ的流行病学研究??发现ＰＴＴＤ与肥胖，高血压，糖尿病和类固醇使用之间存在相关性。扁平足患者可能??出现下肢疼痛，肿胀，步态异常和行走困难。扁平足患者还可能会出现足中部松弛，??后足外旋，创伤和神经肌肉失衡。ＭａｔｔｈｉａＳＨ６Ｓｌ｜３１］等人测评了步行期间有症状（ＳＦＦ）??和无症状（ＡＳＦＦ）柔性扁平足的功能，研究发现尽管无症状扁平足（ＡＳＦＦ）缺乏症??状，但ＡＳＦＦ中的扁平足畸形影响到了患者的正常功能。获得性扁平足的发
２扁平足与步态质量相关理论概述．??正常生理性足§助能衰退．??ｆ正常发育芜成?？退行性扁平足??获得性扁平Ｓ（刚性扁平足）??４??＜Ｊ＝１创伤??平足?ｊ?＾??（出生时》１?＜〇＝３关节炎??〇＝□压力异常（怀孕）??「有症状（ＳＦＦ?）??——－７＾?７、——柔性扁平足＾??Ｌｒ?Ｌ?无症状（ＡＳＦＦ）??过早学步体重过大??图２－３扁平足的进展过程??Ｆｉｇ．?２－３?Ｆｌａｔ?ｆｏｏｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??这里在表２－１中将儿童与成年人扁平足发病原因作简要对比。??表２－丨不同年龄段扁平足发病原因??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｃａｕｓｅｓ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｆｅｅｔ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｇｅ?ｇｒｏｕｐｓ??年龄段?病因?年龄段?病因??从童年开始的生理现象??生理性??胫后肌瞇功能障碍??肌肉炎症??＾?＿?骨性关节炎??神经杀统佚病??小儿扁平足?成人扁平足神经性疾病??脑瘫??结缔组织疾病??结缔组织疾病??创伤后遗症（骨折等）??类风湿性关节炎??医源性??尽管扁平足是一种非常常见的足部畸形，但它仍然未引起足够的重视，并且最佳??治疗方法尚未被广泛应用。为了研宄扁平足的生物力学，各国学者都在尝试从不同免??度进行研宄，例如解剖实验和计算模型。达芬奇（Ｍ５２－１５Ｉ９）称人脚为“工程和艺术??品的杰作”，在他的笔记本中有多个绘图和描述人脚的形状和形状，清楚地记录了达??芬奇对足纵弓以及它在承重时形状的改变的研究；Ｍａｈａｎ通过对标本健康足部而非病??理性扁平足进行实验研宄，获得了特定钿带和肌腱改变的扁平足模型；Ｆｌａｎｉｇａｎ的研?
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国老龄化率及其空间差异演化的预测研究[J]. 逯进,李琳,郭志仪. 东方论坛. 2018(04)
[2]Static Force Analysis of Foot of Electrically Driven Heavy-Duty Six-Legged Robot under Tripod Gait[J]. Zhen Liu,Hong-Chao Zhuang,Hai-Bo Gao,Zong-Quan Deng,Liang Ding. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(04)
[3]综合评价中数据标准化方法比较研究[J]. 刘竞妍,张可,王桂华. 数字技术与应用. 2018(06)
[4]扁平足检测方法研究及进展[J]. 李海,张海瑞,张瀚元,盖大圣,齐伟. 中国卫生标准管理. 2018(09)
[5]基于VR和Kinect的定制鞋设计[J]. 强璐,李鹏飞,苏泽斌,景军锋. 计算机测量与控制. 2018(04)
[6]不同体质量指数正常人的足底压力特征[J]. 钟慧敏,黄萍. 中国组织工程研究. 2017(23)
[7]足印角及C-S指数与扁平足的相关性研究[J]. 包贝西,张建中. 中国骨与关节杂志. 2017(06)
[8]成人获得性扁平足影像学检查[J]. 赵多伟,刘永涛. 组织工程与重建外科杂志. 2017(03)
[9]Spinal alignment evolution with age:A prospective gait analysis study[J]. Sébastien Pesenti,Benjamin Blondel,Emilie Peltier,Elke Viehweger,Vincent Pomero,Guillaume Authier,Stéphane Fuentes,Jean-Luc Jouve. World Journal of Orthopedics. 2017(03)
[10]弯道行走地面支反力与利用摩擦系数的研究[J]. 成方敏,张峻霞,苏海龙,王新亭. 生物医学工程学杂志. 2017(01)
博士论文
[1]人体运动协调规律及其参数化描述[D]. 杨年峰.清华大学 2001
硕士论文
[1]基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究[D]. 司莹.天津科技大学 2015
[2]基于步态分析的运动康复评价方法研究[D]. 顾琳燕.浙江大学 2016
本文编号：3063801
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－丨足弓的构成??Ｆｉ．?２－１?Ｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｏｏｔ?ａｒｃｈ??
?天津科技大学硕士学位论文?＇???定器。正常人足弓并不塌陷，这是由于足内肌和足外肌的控制和足底筋膜的存在控制??和防止足弓的下陷，环筋膜起了重要的作用。跖筋膜向前越过所有的附骨和跖趾关节??下方，止于近节趾骨的跖侧面，跨越整个纵弓，有效地防止了足弓的下陷｜２９］。??图２－２足弓的正常形态??Ｆｉｇ．?２－２?Ｎｏｎｎａｌ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｒｃｈ??２．１．２扁平足的概念??成人有症状扁平足的产生原因仍有争议，目前普遍认为它是由足弓内侧的异常压??力引起的，这导致足弓内侧的初带和肌腱功能袞减或功能障碍，导致出现骨性畸形??尽管导致扁平足发生的原因尚不清楚，但很明显，足部动态和静态结构的损伤是扁平??足发生的直接后災。研宂表明，Ｘ光片上扁平足畸形的严重程度与症状无关，例如一??呜具付广泛影像学畸形的病例可能无症状，而其他轻度畸形病例可能伴随着明显的症??状，因此，扁平足的发生往往伴随着隐匿性。这种呈现方式的可变性强调了在评估足??部异常时需耍考虑所有吋泪的临床和放射学信息。扁平足的病因有多种，多见于胫后??肌腱（ＰＴＴ）功能障碍（例如破裂，衰退或撕裂），Ｈｏｌｍｅｓ和Ｍａｎｎ的流行病学研究??发现ＰＴＴＤ与肥胖，高血压，糖尿病和类固醇使用之间存在相关性。扁平足患者可能??出现下肢疼痛，肿胀，步态异常和行走困难。扁平足患者还可能会出现足中部松弛，??后足外旋，创伤和神经肌肉失衡。ＭａｔｔｈｉａＳＨ６Ｓｌ｜３１］等人测评了步行期间有症状（ＳＦＦ）??和无症状（ＡＳＦＦ）柔性扁平足的功能，研究发现尽管无症状扁平足（ＡＳＦＦ）缺乏症??状，但ＡＳＦＦ中的扁平足畸形影响到了患者的正常功能。获得性扁平足的发
２扁平足与步态质量相关理论概述．??正常生理性足§助能衰退．??ｆ正常发育芜成?？退行性扁平足??获得性扁平Ｓ（刚性扁平足）??４??＜Ｊ＝１创伤??平足?ｊ?＾??（出生时》１?＜〇＝３关节炎??〇＝□压力异常（怀孕）??「有症状（ＳＦＦ?）??——－７＾?７、——柔性扁平足＾??Ｌｒ?Ｌ?无症状（ＡＳＦＦ）??过早学步体重过大??图２－３扁平足的进展过程??Ｆｉｇ．?２－３?Ｆｌａｔ?ｆｏｏｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??这里在表２－１中将儿童与成年人扁平足发病原因作简要对比。??表２－丨不同年龄段扁平足发病原因??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｃａｕｓｅｓ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｆｅｅｔ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｇｅ?ｇｒｏｕｐｓ??年龄段?病因?年龄段?病因??从童年开始的生理现象??生理性??胫后肌瞇功能障碍??肌肉炎症??＾?＿?骨性关节炎??神经杀统佚病??小儿扁平足?成人扁平足神经性疾病??脑瘫??结缔组织疾病??结缔组织疾病??创伤后遗症（骨折等）??类风湿性关节炎??医源性??尽管扁平足是一种非常常见的足部畸形，但它仍然未引起足够的重视，并且最佳??治疗方法尚未被广泛应用。为了研宄扁平足的生物力学，各国学者都在尝试从不同免??度进行研宄，例如解剖实验和计算模型。达芬奇（Ｍ５２－１５Ｉ９）称人脚为“工程和艺术??品的杰作”，在他的笔记本中有多个绘图和描述人脚的形状和形状，清楚地记录了达??芬奇对足纵弓以及它在承重时形状的改变的研究；Ｍａｈａｎ通过对标本健康足部而非病??理性扁平足进行实验研宄，获得了特定钿带和肌腱改变的扁平足模型；Ｆｌａｎｉｇａｎ的研?
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国老龄化率及其空间差异演化的预测研究[J]. 逯进,李琳,郭志仪. 东方论坛. 2018(04)
[2]Static Force Analysis of Foot of Electrically Driven Heavy-Duty Six-Legged Robot under Tripod Gait[J]. Zhen Liu,Hong-Chao Zhuang,Hai-Bo Gao,Zong-Quan Deng,Liang Ding. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(04)
[3]综合评价中数据标准化方法比较研究[J]. 刘竞妍,张可,王桂华. 数字技术与应用. 2018(06)
[4]扁平足检测方法研究及进展[J]. 李海,张海瑞,张瀚元,盖大圣,齐伟. 中国卫生标准管理. 2018(09)
[5]基于VR和Kinect的定制鞋设计[J]. 强璐,李鹏飞,苏泽斌,景军锋. 计算机测量与控制. 2018(04)
[6]不同体质量指数正常人的足底压力特征[J]. 钟慧敏,黄萍. 中国组织工程研究. 2017(23)
[7]足印角及C-S指数与扁平足的相关性研究[J]. 包贝西,张建中. 中国骨与关节杂志. 2017(06)
[8]成人获得性扁平足影像学检查[J]. 赵多伟,刘永涛. 组织工程与重建外科杂志. 2017(03)
[9]Spinal alignment evolution with age:A prospective gait analysis study[J]. Sébastien Pesenti,Benjamin Blondel,Emilie Peltier,Elke Viehweger,Vincent Pomero,Guillaume Authier,Stéphane Fuentes,Jean-Luc Jouve. World Journal of Orthopedics. 2017(03)
[10]弯道行走地面支反力与利用摩擦系数的研究[J]. 成方敏,张峻霞,苏海龙,王新亭. 生物医学工程学杂志. 2017(01)
博士论文
[1]人体运动协调规律及其参数化描述[D]. 杨年峰.清华大学 2001
硕士论文
[1]基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究[D]. 司莹.天津科技大学 2015
[2]基于步态分析的运动康复评价方法研究[D]. 顾琳燕.浙江大学 2016
本文编号：3063801
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