Педобарография - Pedobarography
| Педобарография | |
|---|---|
 Пример распределения давления стопы; максимальное давление за один шаг.
| |
| Испытание | биомеханика походки |
Педобарография - это исследование полей давления, действующих между подошвенной поверхностью стопы и опорной поверхностью. Чаще всего используется для биомеханического анализа походки и осанки, педобарография используется в широком спектре приложений, включая спортивную биомеханику и биометрию походки . Термин «педобарография» происходит от латинского « pedes» , относящегося к стопе (как в: шагомер , пешеход и т. Д.), И от греческого: baros, что означает «вес», а также «давление» (как в: барометр , барограф. ).
История
Первое задокументированное педобарографическое исследование было опубликовано в 1882 году, и в нем использовались резина и чернила для регистрации давления на ноги. Многочисленные исследования с использованием подобных устройств были проведены в начале и середине двадцатого века, но только с появлением персонального компьютера были разработаны электронные устройства и педобарография стала практикой для рутинного клинического использования. В настоящее время он широко используется для оценки и коррекции различных биомеханических и невропатических расстройств.
Аппаратное обеспечение
Устройства делятся на две основные категории: (i) напольные и (ii) внутри обуви . Базовая технология разнообразна, от массивов пьезоэлектрических датчиков до преломления света , но окончательная форма данных, генерируемых всеми современными технологиями, представляет собой либо двумерное изображение, либо временные ряды двумерного изображения давления, действующего под подошвенной поверхностью стопы. На основе этих данных могут быть рассчитаны другие переменные (см. Анализ данных ).
Есть несколько различий между типами информации, которую вы получаете от этих двух систем, поэтому в зависимости от приложения одна система может быть лучше. Например, напольная система будет предоставлять пространственно-временную информацию, такую как длина шага, которую система в обуви не может предоставить. Платформенные системы (или напольные системы) также позволят тестировать пациентов со вспомогательными приспособлениями для ходьбы. Тем не менее, существуют некоторые разногласия по поводу оценки естественной походки с помощью системы платформ из-за того, что пациенты потенциально ориентируются на платформу при ходьбе. Именно здесь система в обуви дает преимущество, поскольку снижает риск прицеливания. Пользователи должны тщательно оценить различия между системами, пациентов, которых они будут оценивать, и тип данных, которые им интересны при выборе системы.
Пространственное и временное разрешение изображений, генерируемых коммерческими педобарографическими системами, составляет примерно от 3 до 10 мм и от 25 до 500 Гц, соответственно. Более высокое разрешение ограничено сенсорной технологией. При таком разрешении площадь контакта составляет примерно 500 датчиков (для типичной стопы взрослого человека с площадью поверхности примерно 100 см 2 ). При продолжительности фазы опоры примерно 0,6 секунды при обычной ходьбе для каждого шага записывается примерно 150 000 значений давления, в зависимости от технических характеристик оборудования.
Анализ данных
Чтобы справиться с большим объемом данных, содержащихся в каждой педобарографической записи, традиционный анализ сокращает данные до более управляемого размера в три этапа: (1) создание анатомических или региональных масок, (2) извлечение региональных данных и (3) статистический анализ. тесты. Результаты обычно представляются в виде таблиц или гистограмм . Существует также ряд альтернативных методов анализа, основанных на методологии обработки цифровых изображений . Эти методы также оказались полезными с клинической и биомеханической точки зрения, но наиболее распространены традиционные региональные анализы.
Наиболее часто анализируемая педобарографическая переменная - это «пиковое давление» или максимальное давление, испытываемое каждым датчиком (или пикселем, если датчики располагаются на регулярной квадратной сетке) в течение шага. Другие переменные, такие как продолжительность контакта, интеграл давления-времени, центр траектории давления , например, также имеют отношение к биомеханической функции стопы.
Клиническое использование
Наиболее широко исследуемое клиническое применение педобарографии - это диабетическая язва стопы , состояние, которое в крайних случаях может привести к ампутации, но даже в легких и умеренных случаях сопряжено со значительными расходами на здравоохранение . Педобарография также используется во множестве других клинических ситуаций, в том числе: послеоперационная биомеханическая оценка, интраоперационная оценка, дизайн ортопедических изделий и оценка хирургического вмешательства с опущенной стопой. Помимо клинического применения педобарография продолжает использоваться в лаборатории для понимания механизмов, управляющих походкой и осанкой человека.
Исследователи поддерживают использование педобарографов в клинических условиях. По словам Боуэна и др., «Измерения педобарографом можно использовать для мониторинга и количественной оценки прогрессирующих изменений деформации стопы с течением времени. Педобарограф - надежное измерение, которое показывает небольшую вариативность между измерениями в одном и том же случае и между измерениями в разные дни. "
Терминология
- Динамическая педобарография относится к сбору и анализу педобарографических данных временных рядов во время динамических действий, таких как походка.
- Статическая педобарография относится к сбору и анализу педобарографических данных временного ряда во время постуральной (т.е. квазистатической ) активности.