许 星

（中国刑事警察学院 痕检系， 辽宁 沈阳 110035）

青年人足底压力稳定性研究

许 星

（中国刑事警察学院 痕检系， 辽宁 沈阳 110035）

本实验的目的是研究青年人在正常行走过程中足底峰值压强和接触面积数据的个体稳定性，及左右足和性别的差异性，为足迹的量化分析和检验提供基础和科学验证。方法是选取无特殊行走习惯的正常青年人16名，利用Footscan足底压力步态分析系统采集每个受试者多次赤足行走的足底数据，运用SPSS19.0对足底10个区域的峰值压强和接触面积进行稳定性分析。分析发现，足底不同区域的峰值压强和接触面积的稳定性有所不同，青年女性第一跖区峰值压强的稳定性要高于青年男性，左右足第三、四跖区接触面积的稳定性低于青年男性，第二跖区接触面积的稳定性较差。其他足底区域稳定性与男性相比并无明显差异。

足迹；压力分布；稳定性

一、前 言

足迹是犯罪现场常见的痕迹之一，是人在行走活动中，赤足或者穿鞋袜的足作为造痕体与承痕客体（如地面等）接触时所留下的痕迹。足迹能够作为重要的痕迹物证是基于它的人各不同的特定性和长时期不变的稳定性。足部的结构形态在人的骨骼停止生长后，是相对稳定的，在办案实践中证明，其稳定性可以达十几年甚至几十年。行走习惯是一个人在长期的行走活动中形成的一种动力定型，它与人的生理特征、足型特征和行走习惯有着密切的关系，具有在一段时期内不会改变的稳定性[1]，正是由于足底形态结构与动力定型的作用力稳定性，形成了稳定的行走运动足迹特征。这种稳定性，使得足迹不易伪装，给足迹的检验和鉴定提供了可能。

在足迹检验中分析现场足迹所反映出的足底压力特征是至关重要的一项工作内容。对足迹压痕的分析在足迹分析检验中占有很重要的地位。压痕是在支撑腿与地面基本垂直时，足底向下挤压地面形成的痕迹。由于不同人的行走习惯、足底结构、体态和年龄等的不同，行走过程中所形成的足底压力痕迹与接触面积也存在差异，但同一人所形成的足底压力痕迹在一定时间内，是具有一定的稳定性的。通过对足底压力面深浅和大小的分析，可以实现对足迹的检验与鉴定。多年来，传统的足迹检验方法为案件的侦破提供了强有力的帮助，但是由于传统检验方法是对办案过程中所获得的经验的总结归纳，缺少科学的理论支撑，削弱了足迹作为重要的法庭证据的支持强度，也阻碍了足迹检验的规范化和流程化进程。如今随着科技的进步，使得科学地测量足底压力分布特征，验证依靠经验的传统方法的科学性，修正传统方法系数使得足迹检验更加规范科学，并从中总结出足底压力分布的一般规律成为可能。

本文主要研究的是青年人在赤足自然行走过程中，所体现出的足底压力分布特征，采用Footscan足底压力步态分析系统对足底压力分布数据进行采集、归纳整理，采用SPSS19.0数据统计软件对所采集的数据进行分析，试图找出青年人足底压力分布规律及稳定性特征。

二、实验设计

（一）实验设备

本实验采用由比利时RSscan Internation公司研制的Footscan 足底压力步态分析系统。FootScan足底压力步态分析系统是具有世界先进水平和代表性的三维动态足底压力步态分析系统，利用机电一体化和图像方法进行足底压力分布测量和定量分析。系统主要由2m长的测力平板、Footscan3Dbox及配套软件组成,其中,测力平板上均匀分布1万6000多个传感器,分布密度为4个/cm2,采样频率最高达500Hz,使用3Dbox进行同步以125×300HZ频率采集受试者自然行走时所产生的足底压力参数。

（二）研究对象

本实验采集19-25岁16位健康青年人自然行走时的足底峰值压强和接触面积数据，其中男性8名，身高在170-180cm之间，体重在65-75kg之间。女性8名，身高在160-175cm之间，体重在55-65kg之间。要求受试者髋、膝、踝关节活动正常,行走无功能障碍，无扁平足、高足弓、拇外翻等足部疾病。可用footscan软件测量受试者裸足足弓区接触面积筛查受试者是否有扁平足、高足弓情况（足弓区接触面积大于28%为扁平足，小于22%为高足弓），也可用该软件测量指拇跖骨与第一跖骨间夹角，大于15°为拇外翻。

（三）采集方法

受试者在赤足自然状态下预先行走一段距离后，踏上Footscan足底压力步态分析系统采集数据，以保证其行走的自然性，避免了起步阶段所产生的误差。分别多次采集受试者左右足的足底压力数据。每个受试者采集十组数据以分析同一人在多次行走过程中足底各区域压力的稳定性。

三、数据的分析处理

Footscan的足底压力步态分析系统将足底分为十个部分进行采集，分别为拇指区（T1）、2-5趾区（T2-5）、第一跖区（M1）、第二跖区（M2）、第三跖区（M3）、第四跖区（M4）、第五跖区（M5）、足弓区（MF）、跟内侧（HM）和跟外侧（HF）。

分别将足底十个区域的采集数据导出，如表1的形式。

表1 足底各区域采集数据表

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本实验只采用并研究同一人行走时足底不同区域峰值压强（Max P）和接触面积（contact area）数据的稳定性。将所采集的峰值压强数据和接触面积数据进行整理并输入SPSS19.0数据统计软件，计算数据间的标准差，来进行数据稳定性分析，得出如表2与表3形式的数据，表2与表3分别为一名青年男性左足峰值压强统计量、右足峰值压强统计量。

表2 男性左足峰值压强统计量

表3 男性右足峰值压强统计量

在统计学中，标准差最常用作统计分布程度上的测量。标准差的定义是总体各单位标准值与其平均数离差平方的算术平均数的平方根。它反映组内个体间的离散程度。标准差的值越小，说明数据越聚集，离散程度就越小，数据就越稳定，标准差越大说明数据越离散。本实验通过统计计算得出每组数据的标准差，来判断足底数据的稳定性。

（一）足底各区域峰值压强统计数据

由表4和表5中数据可知，青年男性左足峰值压强稳定性最好的是足弓区和2-5趾区，跟外侧和跟内侧的稳定性也较好，其次是第五跖区和拇指区。青年男性右足峰值压强稳定性最好的也是足弓区和2-5趾区，跟内侧的稳定性也较好，其次是第五跖区和跟外侧。青年男性左右足足底峰值压强的稳定性并无明显差异。

表4 男性左足峰值压强标准偏差

表5 男性右足峰值压强标准偏差

对于青年女性左右足峰值压强数据统计结果如下表：由表6和表7可看出，青年女性左足峰值压强稳定性最好的是足弓区和2-5趾区，跟外侧与跟内侧的稳定性较好，其次是第一跖区和第五跖区。青年女性右足足底峰值压强稳定性最好的是足弓区和2-5趾区，跟外侧和跟内侧的稳定性较好，其次是第五跖区和第一跖区，青年女性左右足峰值压强的稳定性并无明显差异。

表6 女性左足峰值压强标准偏差

表7 女性右足峰值压强标准偏差

综合来看，青年女性足底第一跖区峰值压强的稳定性要高于青年男性，但其它足底区域稳定性与男性相比并无明显差异。

（二）足底各区域接触面积统计数据

根据表8和表9中数据可知，青年男性左足接触面积稳定性最好的是第三跖区和第四跖区，其次是第二跖区。右足与左足相比并没有明显改变，稳定性最好的依然是第三跖区和第四跖区，其次为第二跖区。

表8 男性左足接触面积标准偏差

表9 男性右足接触面积标准偏差

根据表10和表11中数据可知，青年女性左足足底接触面积稳定性最好的是第三跖区和第四跖区，其次为跟外侧。右足足底接触面积稳定性最好的也是第三跖区和第四跖区，其次为跟内侧和跟外侧。右足跟内侧接触面积的稳定性要高于左足。

表10 女性左足接触面积标准偏差

与青年男性相比，在足底各区域接触面积上青年女性的左右足第三、四跖区接触面积的稳定性相对较弱，第二跖区接触面积的稳定性较差。

表11 女性右足接触面积标准偏差

四、结 论

通过对16名青年多次行走所得出的数据的计算分析可知，同一人每次行走的足底峰值压强和接触面积都有一定的差异，但仍存在变化范围较小、差异较弱的区域，在整体上具有一定的稳定性

（一）同一人左右足足底峰值压强数据稳定性分析

从本实验所得出的数据可以看出，青年男性自然行走时，足底各区域峰值压强稳定存在差异。在实际办案中，可以优先去分析检验稳定性较好的足底压力特征，如足跟区、第五跖区和拇指区。在数据中可以看出，虽然稳定性最好的是足弓区和2-5趾区，但由于人体在行走时足弓区与2-5趾区与地面的作用力较小，接触面积也有限，在实际案件中很少能够采集到足弓区形态与2-5趾区形态都很完整清晰的足迹，所以，在实际办案中，还是应优先考虑跟区、第五跖区与拇指区的特征。同时，青年男性自然行走时左右足足底峰值压强稳定性并没有明显的差异，所以在实际办案中对足底压力分析时，并不需要特殊区分左右足的差异。

根据足底峰值压强稳定性的不同，对于青年女性来说，在实际办案中应优先考虑采用稳定性较好的跟区、第一跖区、第五跖区的压力特征来分析足迹。同样，由于左右足峰值压强稳定性差异不大，在实际办案中，不需要过多考虑左右足之间的差异。

（二）同一人左右足足底接触面积数据稳定性分析

从青年男性足底各区域接触面积的稳定性来看，左右足并没有明显差异，都是第二跖区、第三跖区、第四跖区的的稳定性较好，因此在实际办案中可以优先考虑采用第二、三、四跖区的接触面的形态来分析足迹。

在分析现场足迹时，根据青年女性足底接触面积稳定性顺序，应优先采用第三跖区、第四跖区和跟区的接触面形态。根据实验所得数据，青年女性足底跟内侧接触面积的稳定性左足要高于右足，但整体来看，跟内侧区与跟外侧区接触面积相对来说都较为稳定。综合看来，左右足跟区接触面积在实际办案中还是可以优先考虑，可以作为足迹分析的重要部分。

（三）性别间足底压强与接触面积分布差异

就峰值压强而言，青年女性第一跖区峰值压强的稳定性要高于青年男性，但其它足底区域稳定性与男性相比并无明显差异。

就接触面积而言，与青年男性相比，青年女性的左右足第三、四跖区接触面积的稳定性相对较弱，第二跖区接触面积的稳定性较差。

因此，在实际办案中，区分出男女性左右足足迹，根据男女不同特征的稳定性，选取适宜的足底特征来进行足迹分析，对于足迹分析的准确性的提高具有一定意义。

五、结 语

本实验由于样本数量和仪器使用的掌握水准等原因，会产生一定的误差，造成实验数据的不完善，而足底压力特征也受各种其它因素影响，要准确反映我国青年人的足底压力和其分布规律的特性，探究其影响因素，还需要扩大样本，在今后的工作中继续进行研究。

[1]史力民,马建平.足迹学[M].北京:中国人民公安大学出版社,2014.

[2]李 烽.对现有足迹检验技术的综合研究[J].湖北警官学院学报,2002(1):68-73.

[3]李 正.正常人足底压力分布及其影响因素分析[J].中华物理医学与康复杂志,2004,26(3):21-24.

[4]王兰美.人体足底压力分布研究与应用[J].机械制造与自动化,2005,34(1):35-38.

[5]汤澄清.Footscan步态分析系统在足迹检验中的应用初探[J].刑事技术,2008(4):8-20.

[6]马庆国.应用统计学-数理统计方法与SPSS应用[M].北京:科学出版社,2005.

（责任编辑：陈 阳）

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

许 星（1991-），女，辽宁沈阳人，硕士研究生。研究方向：痕迹检验。