高精度3D扫描系统是计算旋转中足力矩 (RMM) 的基础几何工具，它通过自动化测量足部力学中涉及的杠杆臂来完成此项工作。通过创建足部的完整数字模型，该系统可以识别“距骨力臂”(NMA)—即距骨点与足部中心线之间的精确水平距离—这是确定旋前力的关键乘数。
该系统将复杂的足部解剖结构转化为精确的数学数据。通过结合几何测得的距骨力臂 (NMA) 和受试者的体重分布，该系统可以客观地计算 RMM，揭示中足在承重条件下如何处理扭矩。
数字化测量的力学原理
捕捉完整的足部结构
要准确计算力矩，首先需要对物体进行高保真表示。
高精度3D扫描系统可捕捉足部的多维图像。与简单的足印扫描仪不同，该系统同时记录足底 (plantar) 和足背 (dorsal) 表面。这种双表面捕捉对于定位仅从底部无法看到的解剖学标志至关重要。
自动化参考轴
在生物力学中，每个力矩 (torque) 都需要一个旋转轴。
扫描软件会自动处理3D模型以生成足部中心线。这条线在几何上通过连接第二趾到脚跟来定义。这条中心线作为测量内外侧偏差的标准轴。
定义距骨力臂 (NMA)
一旦建立了轴，系统就会确定杠杆臂的长度。
软件在数字模型上识别距骨点。然后计算该距骨点到先前建立的中心线的精确水平距离。这个特定的距离被定义为距骨力臂 (NMA)。
从几何到生物力学
整合体重分布
仅有几何形状无法产生扭矩；需要力。
要从简单的距离测量 (NMA) 转向生物力学指标 (RMM)，系统会将 NMA 数据与受试者体重分布相结合。体重作为施加在扫描仪识别的杠杆臂上的力。
量化旋前倾向
这个过程的最终输出是旋转中足力矩 (RMM)。
RMM 是反映作用于中足的扭矩的核心物理量。该值直接与足部在承重条件下的旋前倾向相关。较大的力矩通常表明足弓塌陷或足部向内滚动的倾向更大。
理解权衡
依赖于标志点检测
RMM 计算的准确性完全取决于系统正确识别距骨点的能力。
如果足背表面的扫描受到阻碍或分辨率较低，系统可能会错误计算到中心线的水平距离。这种几何误差将级联到最终的 RMM 计算中，导致对旋前产生错误的假设。
中心线的敏感性
系统使用标准化的中心线定义（第二趾到脚跟）。
虽然对于绝大多数受试者都有效，但这种几何标准假设了相对正常的足部前部对齐。在严重足部畸形或脚趾偏斜的情况下，“第二趾到脚跟”的标准轴可能无法完美代表足部的功能轴，从而可能扭曲 NMA 测量。
根据您的目标做出正确选择
在利用3D扫描进行生物力学分析时，请考虑这些指标如何与您的目标保持一致：
- 如果您的主要重点是临床诊断：依靠距骨力臂 (NMA) 测量来客观量化中足塌陷的严重程度，然后再评估运动。
- 如果您的主要重点是定制鞋履或矫形器：使用旋转中足力矩 (RMM) 来理解支撑装置必须抵消以稳定足部的旋转力。
准确的 RMM 计算将主观的旋前观察转化为基于精确3D几何的量化物理指标。
总结表：
| 指标 | 定义 | 在生物力学中的作用 |
|---|---|---|
| NMA | 距骨力臂 | 距骨点与足部中心线之间的水平距离。 |
| 足部中心线 | 旋转轴 | 连接第二趾到脚跟的标准线，用于扭矩计算。 |
| RMM | 旋转中足力矩 | 反映承重时旋前倾向的扭矩（NMA × 体重）。 |
| 3D扫描 | 几何基础工具 | 捕捉足底和足背表面，以识别关键解剖学标志。 |
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参考文献
- Tomoko Yamashita, Shingo Ata. Evaluation of Hallux Valgus Using Rotational Moment of Midfoot Measured by a Three-dimensional Foot Scanner: a Cross-sectional Observational Study. DOI: 10.14326/abe.12.154
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