基于足部三维模型和运动力学行为相融合的肥胖儿童“四维鞋码”系统研究
批准号:
11502154
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
杨璐铭
依托单位:
学科分类:
天然生物材料、仿生与运动生物力学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚黎明、姚云鹤、曾琦、晏诗阳、冉美玲
中文摘要
长期穿着不合脚的鞋子是造成肥胖儿童足部畸形、足底压力增大、步态异常等疾病的重要原因。现有的二维平面鞋码系统编制方法无法满足肥胖儿童专用鞋设计的需求,针对这一问题,本项目提出全新的“四维鞋码”概念, 采用先进的三维扫描技术及足底压力测试技术大量采集中国肥胖儿童足型数据,建立肥胖儿童足型三维模型。利用数据挖掘等科学手段对数据进行建模分析,利用主成分分析法对肥胖儿童足型多指标提取主成分变量,并运用SVM机器学习方法训练出肥胖儿童足型距离测度,进而采用K-means聚类分析法将肥胖儿童足型分类,获得科学合理的分类标准,并结合肥胖儿童足底压力的动态模型,构建肥胖儿童足型数据分析方法体系,进而构建肥胖儿童“四维鞋码”系统。为肥胖儿童脚型数据分析及鞋码分类提供科学合理的数据支持和理论依据。该研究是鞋码系统及足部生物力学领域的一次创新,并从其特定角度丰富足部生物力学研究的理论和方法。
英文摘要
Wearing the improper shoes for long time is the main reason to cause the deformation of foot, higher planter pressure and abnormity of gait for obese children. But the “two dimensional shoe sizing” system could not offer enough information for special shoes designed for obese children. The purpose of this study is to establish the new “four dimensional shoe sizing” system for obese children by using the methods of three dimensional scan technology and platform system to collect foot data; data mining will be first used for modeling analysis of the foot structure data. The methods of principle component analysis will be used to extract the main variables and then the SVM machine learning method will be applied to get the distance measure of foot type for obese children. Furthermore, the foot type of obese children will be divided by using K-means clustering methodology to get the scientific methods for classification and combined with the data of plantar pressures in order to set up an analyzing system for the data of foot type. As a result, scientific and proper data as well as theoretical basis will be provided for the analysis of obese children’s foot data and the classification of foot type, finally the “four dimensional shoe sizing” system is established. This research is an innovation in shoe sizing system and foot biomechanics field and the theory and methodology of the research for foot biomechanics and shoe sizing system will be enriched from a specific angle at the same time.
足部作为人体最下方直接接触地面的器官,在人体的直立和行走过程中担负着最重要的负重功能,肥胖儿童足底的超负荷负重会影响其足型的正常成长,并可能对其足部及身体健康带来一定的危害。长期穿着不合脚的鞋子是造成肥胖儿童足部畸形、步态异常等疾病的重要原因。现有的二维平面鞋码系统编制方法无法满足肥胖儿童专用鞋设计的需求。通过该项目的研究,申请人建立了完整的6-18岁儿童及青少年的脚型数据库和足底压力数据库(总计1662人,其中正常儿童1039人、超重儿童231人、肥胖儿童392人),研究了足部在长度、宽度、高度和围度等各维度指标的生长规律。研究结果表明,北方的肥胖儿童数量明显多于南方,肥胖儿童脚的跖趾宽度和跖趾围度明显大于正常儿童,而目前中国的童鞋设计均是按照正常儿童的足型比例设计生产的,在中国的童鞋行业,也从未提出过肥胖儿童专用鞋的概念。基于前期的脚型数据采集,申请人对肥胖儿童足型进行主成分分析,保证综合主成分变量所包含的指标信息量占原始指标信息量的95%以上,采用聚类分析法建立青少年的足型分类标准,最后对肥胖儿童的鞋楦底样进行了设计,奠定了建立肥胖儿童“四维鞋码”系统的重要基础。在接下来的研究中,申请人对部分儿童的脚型生长情况和足底压力进行了三年的跟踪测试,以期能够从横向和纵向的研究来全方位地反应儿童及青少年的脚型生长规律,研究发现,大部分儿童时期的足部肥胖和足弓扁平的情况会随着年龄的增大逐渐消失,因此我们建议肥胖儿童的足弓塌陷的情况大部分是属于生理性扁平,不需要进行矫正治疗。
期刊论文列表
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DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
Leather and Footwear Journal
影响因子:
--
作者:
[Shiyang Yan, Linshan Zhang, Xiaoyun Li, Ruoyi Li, Nan Zhou, Xiaoyue Cai, Luming Yang]
通讯作者:
Luming Yang
The effect of foot type on the foot morphology and plantar pressure distributions of obese children
足型对肥胖儿童足部形态及足底压力分布的影响
DOI:
10.24264/lfj.17.4.6
发表时间:
2017-12
期刊:
Leather and Footwear Journal
影响因子:
--
作者:
[Shiyang Yan, Yue Wang, Ruoyi Li, Lishan Zhang, Wuyong Chen, Luming Yang]
通讯作者:
Luming Yang
DOI:
10.24264/lfj.18.2.8
发表时间:
2018-06
期刊:
Leather and Footwear Journal
影响因子:
--
作者:
[Yihong Zhao, Ziyu Liu, Xuelian Zhang, Wuyong Chen, Luming Yang]
通讯作者:
Luming Yang
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