青年人足底壓力穩(wěn)定性研究

許 星

（中國刑事警察學(xué)院 痕檢系， 遼寧 沈陽 110035）

青年人足底壓力穩(wěn)定性研究

許 星

（中國刑事警察學(xué)院 痕檢系， 遼寧 沈陽 110035）

本實驗的目的是研究青年人在正常行走過程中足底峰值壓強(qiáng)和接觸面積數(shù)據(jù)的個體穩(wěn)定性，及左右足和性別的差異性，為足跡的量化分析和檢驗提供基礎(chǔ)和科學(xué)驗證。方法是選取無特殊行走習(xí)慣的正常青年人16名，利用Footscan足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)采集每個受試者多次赤足行走的足底數(shù)據(jù)，運用SPSS19.0對足底10個區(qū)域的峰值壓強(qiáng)和接觸面積進(jìn)行穩(wěn)定性分析。分析發(fā)現(xiàn)，足底不同區(qū)域的峰值壓強(qiáng)和接觸面積的穩(wěn)定性有所不同，青年女性第一跖區(qū)峰值壓強(qiáng)的穩(wěn)定性要高于青年男性，左右足第三、四跖區(qū)接觸面積的穩(wěn)定性低于青年男性，第二跖區(qū)接觸面積的穩(wěn)定性較差。其他足底區(qū)域穩(wěn)定性與男性相比并無明顯差異。

足跡；壓力分布；穩(wěn)定性

一、前 言

足跡是犯罪現(xiàn)場常見的痕跡之一，是人在行走活動中，赤足或者穿鞋襪的足作為造痕體與承痕客體（如地面等）接觸時所留下的痕跡。足跡能夠作為重要的痕跡物證是基于它的人各不同的特定性和長時期不變的穩(wěn)定性。足部的結(jié)構(gòu)形態(tài)在人的骨骼停止生長后，是相對穩(wěn)定的，在辦案實踐中證明，其穩(wěn)定性可以達(dá)十幾年甚至幾十年。行走習(xí)慣是一個人在長期的行走活動中形成的一種動力定型，它與人的生理特征、足型特征和行走習(xí)慣有著密切的關(guān)系，具有在一段時期內(nèi)不會改變的穩(wěn)定性[1]，正是由于足底形態(tài)結(jié)構(gòu)與動力定型的作用力穩(wěn)定性，形成了穩(wěn)定的行走運動足跡特征。這種穩(wěn)定性，使得足跡不易偽裝，給足跡的檢驗和鑒定提供了可能。

在足跡檢驗中分析現(xiàn)場足跡所反映出的足底壓力特征是至關(guān)重要的一項工作內(nèi)容。對足跡壓痕的分析在足跡分析檢驗中占有很重要的地位。壓痕是在支撐腿與地面基本垂直時，足底向下擠壓地面形成的痕跡。由于不同人的行走習(xí)慣、足底結(jié)構(gòu)、體態(tài)和年齡等的不同，行走過程中所形成的足底壓力痕跡與接觸面積也存在差異，但同一人所形成的足底壓力痕跡在一定時間內(nèi)，是具有一定的穩(wěn)定性的。通過對足底壓力面深淺和大小的分析，可以實現(xiàn)對足跡的檢驗與鑒定。多年來，傳統(tǒng)的足跡檢驗方法為案件的偵破提供了強(qiáng)有力的幫助，但是由于傳統(tǒng)檢驗方法是對辦案過程中所獲得的經(jīng)驗的總結(jié)歸納，缺少科學(xué)的理論支撐，削弱了足跡作為重要的法庭證據(jù)的支持強(qiáng)度，也阻礙了足跡檢驗的規(guī)范化和流程化進(jìn)程。如今隨著科技的進(jìn)步，使得科學(xué)地測量足底壓力分布特征，驗證依靠經(jīng)驗的傳統(tǒng)方法的科學(xué)性，修正傳統(tǒng)方法系數(shù)使得足跡檢驗更加規(guī)范科學(xué)，并從中總結(jié)出足底壓力分布的一般規(guī)律成為可能。

本文主要研究的是青年人在赤足自然行走過程中，所體現(xiàn)出的足底壓力分布特征，采用Footscan足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)對足底壓力分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、歸納整理，采用SPSS19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試圖找出青年人足底壓力分布規(guī)律及穩(wěn)定性特征。

二、實驗設(shè)計

（一）實驗設(shè)備

本實驗采用由比利時RSscan Internation公司研制的Footscan 足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)。FootScan足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)是具有世界先進(jìn)水平和代表性的三維動態(tài)足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)，利用機(jī)電一體化和圖像方法進(jìn)行足底壓力分布測量和定量分析。系統(tǒng)主要由2m長的測力平板、Footscan3Dbox及配套軟件組成,其中,測力平板上均勻分布1萬6000多個傳感器,分布密度為4個/cm2,采樣頻率最高達(dá)500Hz,使用3Dbox進(jìn)行同步以125×300HZ頻率采集受試者自然行走時所產(chǎn)生的足底壓力參數(shù)。

（二）研究對象

本實驗采集19-25歲16位健康青年人自然行走時的足底峰值壓強(qiáng)和接觸面積數(shù)據(jù)，其中男性8名，身高在170-180cm之間，體重在65-75kg之間。女性8名，身高在160-175cm之間，體重在55-65kg之間。要求受試者髖、膝、踝關(guān)節(jié)活動正常,行走無功能障礙，無扁平足、高足弓、拇外翻等足部疾病?？捎胒ootscan軟件測量受試者裸足足弓區(qū)接觸面積篩查受試者是否有扁平足、高足弓情況（足弓區(qū)接觸面積大于28%為扁平足，小于22%為高足弓），也可用該軟件測量指拇跖骨與第一跖骨間夾角，大于15°為拇外翻。

（三）采集方法

受試者在赤足自然狀態(tài)下預(yù)先行走一段距離后，踏上Footscan足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，以保證其行走的自然性，避免了起步階段所產(chǎn)生的誤差。分別多次采集受試者左右足的足底壓力數(shù)據(jù)。每個受試者采集十組數(shù)據(jù)以分析同一人在多次行走過程中足底各區(qū)域壓力的穩(wěn)定性。

三、數(shù)據(jù)的分析處理

Footscan的足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)將足底分為十個部分進(jìn)行采集，分別為拇指區(qū)（T1）、2-5趾區(qū)（T2-5）、第一跖區(qū)（M1）、第二跖區(qū)（M2）、第三跖區(qū)（M3）、第四跖區(qū)（M4）、第五跖區(qū)（M5）、足弓區(qū)（MF）、跟內(nèi)側(cè)（HM）和跟外側(cè)（HF）。

分別將足底十個區(qū)域的采集數(shù)據(jù)導(dǎo)出，如表1的形式。

表1 足底各區(qū)域采集數(shù)據(jù)表

?

本實驗只采用并研究同一人行走時足底不同區(qū)域峰值壓強(qiáng)（Max P）和接觸面積（contact area）數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。將所采集的峰值壓強(qiáng)數(shù)據(jù)和接觸面積數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并輸入SPSS19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件，計算數(shù)據(jù)間的標(biāo)準(zhǔn)差，來進(jìn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析，得出如表2與表3形式的數(shù)據(jù)，表2與表3分別為一名青年男性左足峰值壓強(qiáng)統(tǒng)計量、右足峰值壓強(qiáng)統(tǒng)計量。

表2 男性左足峰值壓強(qiáng)統(tǒng)計量

表3 男性右足峰值壓強(qiáng)統(tǒng)計量

在統(tǒng)計學(xué)中，標(biāo)準(zhǔn)差最常用作統(tǒng)計分布程度上的測量。標(biāo)準(zhǔn)差的定義是總體各單位標(biāo)準(zhǔn)值與其平均數(shù)離差平方的算術(shù)平均數(shù)的平方根。它反映組內(nèi)個體間的離散程度。標(biāo)準(zhǔn)差的值越小，說明數(shù)據(jù)越聚集，離散程度就越小，數(shù)據(jù)就越穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)差越大說明數(shù)據(jù)越離散。本實驗通過統(tǒng)計計算得出每組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，來判斷足底數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

（一）足底各區(qū)域峰值壓強(qiáng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

由表4和表5中數(shù)據(jù)可知，青年男性左足峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性最好的是足弓區(qū)和2-5趾區(qū)，跟外側(cè)和跟內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定性也較好，其次是第五跖區(qū)和拇指區(qū)。青年男性右足峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性最好的也是足弓區(qū)和2-5趾區(qū)，跟內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定性也較好，其次是第五跖區(qū)和跟外側(cè)。青年男性左右足足底峰值壓強(qiáng)的穩(wěn)定性并無明顯差異。

表4 男性左足峰值壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)偏差

表5 男性右足峰值壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)偏差

對于青年女性左右足峰值壓強(qiáng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如下表：由表6和表7可看出，青年女性左足峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性最好的是足弓區(qū)和2-5趾區(qū)，跟外側(cè)與跟內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定性較好，其次是第一跖區(qū)和第五跖區(qū)。青年女性右足足底峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性最好的是足弓區(qū)和2-5趾區(qū)，跟外側(cè)和跟內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定性較好，其次是第五跖區(qū)和第一跖區(qū)，青年女性左右足峰值壓強(qiáng)的穩(wěn)定性并無明顯差異。

表6 女性左足峰值壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)偏差

表7 女性右足峰值壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)偏差

綜合來看，青年女性足底第一跖區(qū)峰值壓強(qiáng)的穩(wěn)定性要高于青年男性，但其它足底區(qū)域穩(wěn)定性與男性相比并無明顯差異。

（二）足底各區(qū)域接觸面積統(tǒng)計數(shù)據(jù)

根據(jù)表8和表9中數(shù)據(jù)可知，青年男性左足接觸面積穩(wěn)定性最好的是第三跖區(qū)和第四跖區(qū)，其次是第二跖區(qū)。右足與左足相比并沒有明顯改變，穩(wěn)定性最好的依然是第三跖區(qū)和第四跖區(qū)，其次為第二跖區(qū)。

表8 男性左足接觸面積標(biāo)準(zhǔn)偏差

表9 男性右足接觸面積標(biāo)準(zhǔn)偏差

根據(jù)表10和表11中數(shù)據(jù)可知，青年女性左足足底接觸面積穩(wěn)定性最好的是第三跖區(qū)和第四跖區(qū)，其次為跟外側(cè)。右足足底接觸面積穩(wěn)定性最好的也是第三跖區(qū)和第四跖區(qū)，其次為跟內(nèi)側(cè)和跟外側(cè)。右足跟內(nèi)側(cè)接觸面積的穩(wěn)定性要高于左足。

表10 女性左足接觸面積標(biāo)準(zhǔn)偏差

與青年男性相比，在足底各區(qū)域接觸面積上青年女性的左右足第三、四跖區(qū)接觸面積的穩(wěn)定性相對較弱，第二跖區(qū)接觸面積的穩(wěn)定性較差。

表11 女性右足接觸面積標(biāo)準(zhǔn)偏差

四、結(jié) 論

通過對16名青年多次行走所得出的數(shù)據(jù)的計算分析可知，同一人每次行走的足底峰值壓強(qiáng)和接觸面積都有一定的差異，但仍存在變化范圍較小、差異較弱的區(qū)域，在整體上具有一定的穩(wěn)定性

（一）同一人左右足足底峰值壓強(qiáng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析

從本實驗所得出的數(shù)據(jù)可以看出，青年男性自然行走時，足底各區(qū)域峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定存在差異。在實際辦案中，可以優(yōu)先去分析檢驗穩(wěn)定性較好的足底壓力特征，如足跟區(qū)、第五跖區(qū)和拇指區(qū)。在數(shù)據(jù)中可以看出，雖然穩(wěn)定性最好的是足弓區(qū)和2-5趾區(qū)，但由于人體在行走時足弓區(qū)與2-5趾區(qū)與地面的作用力較小，接觸面積也有限，在實際案件中很少能夠采集到足弓區(qū)形態(tài)與2-5趾區(qū)形態(tài)都很完整清晰的足跡，所以，在實際辦案中，還是應(yīng)優(yōu)先考慮跟區(qū)、第五跖區(qū)與拇指區(qū)的特征。同時，青年男性自然行走時左右足足底峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性并沒有明顯的差異，所以在實際辦案中對足底壓力分析時，并不需要特殊區(qū)分左右足的差異。

根據(jù)足底峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性的不同，對于青年女性來說，在實際辦案中應(yīng)優(yōu)先考慮采用穩(wěn)定性較好的跟區(qū)、第一跖區(qū)、第五跖區(qū)的壓力特征來分析足跡。同樣，由于左右足峰值壓強(qiáng)穩(wěn)定性差異不大，在實際辦案中，不需要過多考慮左右足之間的差異。

（二）同一人左右足足底接觸面積數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析

從青年男性足底各區(qū)域接觸面積的穩(wěn)定性來看，左右足并沒有明顯差異，都是第二跖區(qū)、第三跖區(qū)、第四跖區(qū)的的穩(wěn)定性較好，因此在實際辦案中可以優(yōu)先考慮采用第二、三、四跖區(qū)的接觸面的形態(tài)來分析足跡。

在分析現(xiàn)場足跡時，根據(jù)青年女性足底接觸面積穩(wěn)定性順序，應(yīng)優(yōu)先采用第三跖區(qū)、第四跖區(qū)和跟區(qū)的接觸面形態(tài)。根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，青年女性足底跟內(nèi)側(cè)接觸面積的穩(wěn)定性左足要高于右足，但整體來看，跟內(nèi)側(cè)區(qū)與跟外側(cè)區(qū)接觸面積相對來說都較為穩(wěn)定。綜合看來，左右足跟區(qū)接觸面積在實際辦案中還是可以優(yōu)先考慮，可以作為足跡分析的重要部分。

（三）性別間足底壓強(qiáng)與接觸面積分布差異

就峰值壓強(qiáng)而言，青年女性第一跖區(qū)峰值壓強(qiáng)的穩(wěn)定性要高于青年男性，但其它足底區(qū)域穩(wěn)定性與男性相比并無明顯差異。

就接觸面積而言，與青年男性相比，青年女性的左右足第三、四跖區(qū)接觸面積的穩(wěn)定性相對較弱，第二跖區(qū)接觸面積的穩(wěn)定性較差。

因此，在實際辦案中，區(qū)分出男女性左右足足跡，根據(jù)男女不同特征的穩(wěn)定性，選取適宜的足底特征來進(jìn)行足跡分析，對于足跡分析的準(zhǔn)確性的提高具有一定意義。

五、結(jié) 語

本實驗由于樣本數(shù)量和儀器使用的掌握水準(zhǔn)等原因，會產(chǎn)生一定的誤差，造成實驗數(shù)據(jù)的不完善，而足底壓力特征也受各種其它因素影響，要準(zhǔn)確反映我國青年人的足底壓力和其分布規(guī)律的特性，探究其影響因素，還需要擴(kuò)大樣本，在今后的工作中繼續(xù)進(jìn)行研究。

[1]史力民,馬建平.足跡學(xué)[M].北京:中國人民公安大學(xué)出版社,2014.

[2]李 烽.對現(xiàn)有足跡檢驗技術(shù)的綜合研究[J].湖北警官學(xué)院學(xué)報,2002(1):68-73.

[3]李 正.正常人足底壓力分布及其影響因素分析[J].中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志,2004,26(3):21-24.

[4]王蘭美.人體足底壓力分布研究與應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動化,2005,34(1):35-38.

[5]湯澄清.Footscan步態(tài)分析系統(tǒng)在足跡檢驗中的應(yīng)用初探[J].刑事技術(shù),2008(4):8-20.

[6]馬慶國.應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)-數(shù)理統(tǒng)計方法與SPSS應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

（責(zé)任編輯：陳 陽）

The Research on Stability of Young People’s Plantar Pressure

XU Xing
(Department of Trace Examination, National Police University of China, Shenyang Liaoning 110035, China)

The pu rpose o f this ex periment was to stud y the i ndividual stabili ty and d ifferences between left and right foot and gender differences of the data, which of plantar peak pressure and contact area col lected du ring the young was walking i n no rmal, this exp eriment p rovide basi s and sci entific validation for the footprint of the quantitative analysis and inspection. The method is to select 16 normal young people without special wal king habits, respectively using Footscan plantar pressure gait analysis system to gather data repeatedly barefoot walk on a foot of each subject. Using SPSS19.0 analyzes peak pressure an d contact area o f ten regions o f foot sol e t o analyze stability. Found th at, the stability of different p art o f the p lantar peak p ressure and the contact area i s di fferent, t he stability o f a young female’s first plantar peak pressure is higher than a young male, and the stability of the third and fourth plantar area’s contact area of young women around the foot is relatively weak compared with young men, and the second plantar area contact area of the women has poor stability. Compare with young men, the stability of the other plantar area have no obvious difference.

footprint; pressure distribution; stability

D918.91

A

2096-0727(2017)01 -0054-06

2016-10-17

許 星（1991-），女，遼寧沈陽人，碩士研究生。研究方向：痕跡檢驗。