本方案详细介绍了使用Footscan压力板在45°变向任务中量化足底压力分布、足部平衡及足轴角度的标准化方法，可在控制接近速度的条件下，对双侧下肢负荷模式进行可重复的评估。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
本方案建立了一种标准化的方法，用于检测45°变向（COD）任务是否在优势肢与非优势肢之间引发足底负荷的不对称性。工作流程包括压力板校准、受试者赤足准备，以及使用计时门将接近速度控制在3.5 m·s⁻¹（±5%），以提高试验的一致性。足底负荷通过十区域足部分区法进行量化，支撑相时间被归一化至101个时间点。力轨迹被归一化为平均垂直力（Zavg），从而实现双侧肢体间时间连续信号的比较。肢体差异采用基于随机场理论推断的一维统计参数映射（SPM1d）进行评估，并根据需要辅以离散的汇总指标（如区域峰值和足部平衡指数）。在15名健康成年人执行标准化45°变向试验的队列中，时间连续性分析未发现肢体间曲线水平的统计学显著差异，表明在当前条件下具有高度的功能对称性。尽管在某些足底区域观察到微小的方向性趋势，但这些应视为描述性现象，而非确定性的肢体特异性策略。总体而言，该方案为双侧足底力学研究提供了透明且可重复的框架，适用于运动表现测试、鞋具评估、康复监测及临床步态评估等应用。
引言
变向（COD）动作是许多运动项目中的关键技术，尤其在足球、篮球和橄榄球等高强度活动中，速度和精确性直接影响运动员的表现和竞技能力1,2。研究表明，COD动作不仅要求运动员具备较高的下肢力量和爆发力，还需要良好的协调性和精细的步态控制能力2,3,4。为了全面理解COD动作背后的生物力学机制，特别是其对足底压力的影响，大量研究聚焦于分析运动学和动力学相关参数，尤其是不同运动速度和步态条件下的变化情况。
足底压力分布反映了足部结构、功能以及整体身体姿势控制的动态变化5,6,7。通过分析足底压力，可以了解人体在不同姿势和运动状态下生理与病理的生物力学参数及功能特征8,9。近年来，足底压力分布分析已成为生物医学科学、鞋类设计和运动表现研究中的重要工具，有助于阐明足部与地面之间复杂的生物....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
本研究已获得宁波大学研究所伦理委员会的批准（批准编号：ty2022020）。所有参与者在了解实验的目的、要求和操作流程后，均签署了书面知情同意书。所使用的仪器和软件列于材料表中。
1. 实验室准备
使用一块 Footscan 2 米压力板（2.0 米 × 0.40 米 × 0.02 米，16,384 个传感器），采样频率为 480 Hz。压力板通过保护垫与周围跑道齐平嵌入，以消除步高伪影。根据制造商的说明对系统进行归零和重量校准，并在测试前核对所连接压力板的序列号和校准文件。
在脚部触地前最后2 m的进近速度通过双红外计时门系统进行监测，计时门间距为2.0 m，光束高度为80 cm，并与跑道路面对齐。计时门布置在跑道两侧，以避免干扰变向（COD）动作。受试者需在接触压力板前，沿进近路径保持3.5 m·s⁻¹（±5%）的速度。尽管计时门测量的是最后2 m距离内的平均速度，但受试者沿蓝色垫跑道前进，并执行一个45°变向（COD）动作，使支撑（转向）脚踩在压力板的有效区域。为尽量减少受试者刻意调整落脚位置，未设置任何视觉标记，并允许进行多次练习试验。当支撑脚在有效区域内完全接触且无明显步态调整时，该试验被视为有效；若出现部分接触或明显刻意对准的情况，则需重复试验。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
十个区域中力和压力随时间变化的改变
在变向运动过程中，与非优势足相比，优势足在大部分足底区域（如M1、M3、M4、MF和SUM）表现出更高的时序性力值和压强值，尤其在支撑中期至后期阶段更为明显。然而，统计参数映射（SPM）分析显示，这些差异未达到统计学显著性阈值（α = 0.05）。例如，在力值曲线图中，优势足在M1和MF区域 consistently 显示出更大的幅值；而在压强曲线图中，M2、M3和M4区域也呈现出类似的趋势（图2 和 图3). 多种因素可能导致统计学显著性不足，包括样本量有限、统计效能不足以及健康受试者较高的神经肌肉控制能力。总体而言，在方向转换过程中，双侧肢体保持了相对对称的足底负荷分布，这可能反映了高效的神经肌肉控制和适应性足部功能。
足部平衡
.......访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
本研究探讨了在标准化的45°变向任务中足底压力分布和足部平衡的双侧差异。总体而言，基于时间连续的SPM1d分析未发现支撑阶段各区域受力/压力轨迹在左右肢体之间存在任何具有统计学意义的差异。尽管优势肢在某些区域显示出略高的数值，而非优势肢在其他区域表现出相反的趋势，但这些模式应被视为描述性、无统计学意义的趋势，而非存在一致的肢体特异性生物力学策略的证据。综合来看，结果表明在当前测试条件下，健康受试者在执行该任务时保持了高度的功能对称性。
此外，支撑相期间，双侧肢体的足部平衡指数（Foot Balance Index, FBI）在统计学上具有可比性，表明健康个体尽管存在局部偏差，仍能维持接近对称的内外侧足底负荷分布。这些结果提示，时间连续的生物力学分析方法（如SPM1d）有助于揭示离散点比较可能忽略的细微不对称模式21。
从应用角度来看，该健康人群在受控条件下进行45°变向任务时未表现出具有统计学意义的不对称性，这表明任何肢体差异均较小。因此，与 footwear 相关的推论——例如.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由国家自然科学基金（12202216）、宁波市自然科学基金（2023J128）资助。 "力学+" 宁波大学跨学科顶尖创新青年基金项目（GC2024006），以及浙江省无液氦磁共振成像新技术与应用工程研究中心（2024GCLX05）。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 一种 Foustcan 2-m 压力板 | Tekscan Inc., USA | 5101 | |
| 数据采集软件 | Tekscan Inc., USA | www.tekscan.com/products/software | |
| 红外计时门 | Lafayette Instrument Company, USA | 5016A | |
| MATLAB | MathWorks, USA | www.mathworks.com/products/matlab | |
| SPM1d 工具箱 | 开源（统计参数映射） | www.spm1d.org |
参考文献
- Fox, A., Spittle, M., Otago, L., Saunders, N. Offensive agility techniques performed during international netball competition. Int J Sports Sci Coach. 9 (3), 543-552 (2014).
- Brughelli, M., Cronin, J., Levin, G., Chaouachi, A. Understandi....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
