3D Foot Anthropometric Measurements Under Two Weight- Bearing Conditions for Ergonomic Design of Foot-Related Products / Mediciones Antropométricas del Pie en 3D Bajo Dos Condiciones de Soporte de Peso para el Diseño Ergonómico de Productos Relacionados con los Pies

SUMMARY: This study collected 3D models of the left and right feet from 317 Chinese youth (155 females and 162 males) under half weight-bearing and no weight-bearing conditions. Thirteen dimensions and one angle were taken for each sample. By measuring 13 foot dimensions and 1 angle, this study comprehensively investigated the differences in foot shape between genders and the bilateral differences, as well as the foot shape differences under different conditions. The results showed that regardless of the condition, male foot dimensions were significantly larger than those of females. However, female foot shape was not simply a scaled-down version of male foot shape. On the contrary, the average angle of female feet was greater than that of males under both conditions, indicating a higher prevalence of hallux valgus in females. Both males and females exhibited significant correlation in foot dimensions between the left and right feet, with minimal differences. Under the half weight-bearing condition, the average foot length, width, and circumference were significantly larger than the corresponding measurements under the no weight-bearing condition, while the average height and angle were significantly smaller. Therefore, when designing footwear and foot-related medical rehabilitation aids, it is important to consider foot shape and dimensions under different conditions as a reference. The results of this study provide manufacturers of foot- related products with more detailed data support and are of significant value to the field of medical foot morphology research.

Este estudio recolectó modelos 3D de los pies izquierdo y derecho de 317 jóvenes chinos (155 mujeres y 162 hombres) en condiciones de carga media de peso y sin carga de peso. Para cada muestra se tomaron trece dimensiones y un ángulo. Al medir 13 dimensiones del pie y 1 ángulo, se investigó exhaustivamente las diferencias en la forma del pie entre ambos sexos y sus diferencias bilaterales, así como las diferencias en la forma del pie en diferentes condiciones. Los resultados mostraron que, independientemente de la condición, las dimensiones del pie de los hombres, estos eran significativamente más grandes que los de las mujeres. Sin embargo, la forma del pie femenino no era simplemente una versión reducida de la forma del pie masculino. Por el contrario, el ángulo promedio de los pies de las mujeres fue mayor que el de los hombres en ambas condiciones, lo que indica una mayor prevalencia de hallux valgus en las mujeres. Tanto hombres como mujeres exhibieron una correlación significativa en las dimensiones del pie, entre el pie izquierdo y el derecho, con diferencias mínimas. Bajo la condición de medio soporte de peso, la longitud, el ancho y la circunferencia promedio del pie fueron significativamente mayores que las medidas correspondientes bajo la condición sin soporte de peso, mientras que la altura y el ángulo promedio fueron significativamente más pequeños. Por lo tanto, al diseñar calzado y dispositivos médicos de rehabilitación relacionados con los pies, es importante tener en consideración la forma y las dimensiones del pie en diferentes condiciones como referencia. Los resultados de este estudio, brindan a los fabricantes de productos relacionados con los pies un soporte de datos más detallado y son de gran valor para el campo de la investigación médica de la morfología del pie.

Statistical analysis of shape of auricular concha for mass customization of OTC hearing aids / Análisis estadístico de la forma de la concha auricular para la personalización masiva de audífonos de venta libre

SUMMARY: A detailed data of shape of auricular concha is currently not available. Therefore, this study constructed a framework to statistically analyze the shape of the auricular concha based on a database of 3D scanned images. The 3D models of the auricular concha from 308 study participants are converted into compatible NURBS surfaces generated through 795 data points to perform a requisite statistical analysis. Subsequently, the shape of the auricular concha of the participants is grouped into 29 clusters with a modified hierarchical clustering algorithm. Finally, a wear trial and simulation test are carried out to validate the wear comfort of a designed OTC hearing aids based on the average shape of each cluster. The experimental results show that the average shape obtained as per the cluster is capable of representing the common geometric properties of their corresponding members, and could thus be used as a reference in designing mass-customized OTC hearing aid. The method in this study is superior to conventional methods that rely on sparse results for shape analysis because it takes into account the intricate geometric shape of the auricular concha. The quantitative description of conchal morphometry will be beneficial for plastic surgeons, and for the ergonomic design of ear-related products.

RESUMEN: Actualmente no se dispone de datos específicos de la forma de la concha auricular. Por lo tanto, este estudio construyó un marco para analizar estadísticamente la forma de ella a partir de una base de datos de imágenes escaneadas en 3D. Los modelos 3D de la concha auricular de 308 participantes del estudio se convirtieron en superficies NURBS compatibles generadas a través de 795 puntos de datos para realizar un análisis estadístico requerido. Posteriormente, la forma de la concha auricular de los participantes se agrupó en 29 grupos con un algoritmo de agrupamiento jerárquico modificado. Finalmente, se llevó a cabo una prueba de uso y una prueba de simulación para validar la comodidad de uso de unos audífonos OTC diseñados en función de la forma promedio de cada grupo. Los resultados experimentales mostraron que la forma promedio obtenida de la concha auricular, según el grupo, es capaz de representar las propiedades geométricas comunes de sus miembros correspondientes y, por lo tanto, podría usarse como referencia en el diseño de audífonos OTC personalizados en masa. El método de este estudio es superior a los métodos convencionales que se basan en resultados escasos para el análisis de forma, porque tiene en consideración la intrincada forma geométrica de la concha auricular. La descripción cuantitativa de la morfometría de la concha auricular será beneficiosa para los cirujanos plásticos y para el diseño ergonómico de productos relacionados con el oído.