垂直振动和摇摆振动在人体下肢传递的研究

目的 研究在膝关节锁定、膝关节固定角度以及膝关节自然状态的站立条件下相同振动频率不同形式的振动在人体下肢内的传递情况.方法 以摇摆振动和垂直振动作为激励施加与受试者足底,进行三种站立条件下人体跟骨、外踝、胫骨外髁以及股骨外侧髁等处的振动测试,并运用转子动力学全相位能量补偿法进行人体下肢的振动传递分析,得到了摇摆振动和垂直振动过程中,三种不同的站立条件下人体跟骨、外踝、胫骨外髁以及股骨外侧髁等处的振动传递及振动加速度的分布.结果 在相同频率条件下,与摇摆振动激励方式相比,垂直振动激励下人体下肢标记点加速度明显减小,振动传递比较大;对同一个受试者垂,直振动在人体下肢的传递要比摇摆振动的传递稳定.此结果对于深入了解全身振动对人体骨骼及肌肉的锻炼及骨科疾病的防护有一定的借鉴作用.     

老年人搂膝拗步动作的下肢运动协调特征分析

目的 探讨 65 岁以上健康老年人进行太极拳搂膝拗步动作时下肢运动的协调性和稳定性。 方法 30 名太极拳练习者随机完成步行和搂膝拗步动作,采用 Vicon 三维动作捕捉系统收集下肢运动学数据。 结果 搂膝拗步动作时,矢状面关节角度和髋-膝和膝-踝关节相位值变换频繁,髋-膝和膝-踝关节的平均相对相角绝对值以及髋、膝关节平均标准差显著小于步行。 结论 与步行相比,太极拳搂膝拗步动作时髋-膝和膝-踝关节呈现出更协调稳定的关节间运动模式。 太极拳锻炼可能会为老年人提供一种特定的协调训练方式,提高姿势稳定性,预防跌倒发生。     

自制踝关节平衡装置对步行时肌电活动的影响

调查装配踝关节平衡装置步行时踝关节周围肌肉的肌电活动。16个健康成人(男8名,女8名)参加了这项研究。测量装配踝关节平衡装置步行时胫骨前肌、腓骨长肌、腓肠肌外侧、腓肠肌内侧、胫骨后肌肌肉电活动。支撑相胫骨前肌和腓骨长肌的肌电图均方根振幅(RMS)峰值在踝关节平衡装置失衡和制动之间有统计学意义(P0.05)。结果表明,踝关节平衡装置可能有益于踝关节外侧扭伤后的康复治疗,特别是步行训练。     

一种多自由度踝关节假肢的设计

为了适应不同的运动环境,设计了一款多自由度智能踝关节假肢。假肢具有球形踝关节结构,在运动过程中能实现矢状面和冠状面的自由运动,与配套控制系统共同作用,增加使用者的运动灵活性和稳定性,减少运动过程中的能量损耗,及时调整异常步态、步行速度、步幅等,辅助下肢截肢者自由行走。     

预应力下大腿残肢站立中期时相的有限元分析

目的研究大腿截肢患者在行走过程中站立中期时相下残肢的受力情况,为建立完整的大腿接受腔测量与评估系统提供基础。方法首先根据计算机断层扫描图像三维重建大腿截肢患者的骨骼、肌肉软组织和接受腔的三维模型,考虑步行中关节角度变化进行组装。然后,建立模拟步态周期中站立中期时相受力的有限元模型,对模型进行预应力影响下非线性大变形有限元分析。结果当考虑了步行中关节角度变化和预应力的影响以后,计算所得的接触法向界面压力值最大值均位于残肢的末端部位,为257.66 kPa,与实际测量患者步行中站立中期时相下最大应力258.90 kPa符合较好。结论考虑关节角度变化、预应力和摩擦的三维模型能够更为有效地模拟患者在步行中的受力情况。     

坡面步行中青年女性下肢关节角及肌肉激活度

目的通过定量分析关节角及主要肌肉激活度的变化来说明步行速度和路面坡度对下肢运动的影响。方法首先按由慢到快选择了共5种步行速度,由低到高选择3种坡度,并利用运动捕捉系统对15各青年女性的步态进行测量,同时对影响下肢运动的8块主要肌肉的肌电信号进行了采集。然后通过计算分析获得她们在不同步行速度和路面坡度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度变化的均值,从测量数据中寻找出一个最接近这个均值曲线的研究对象。结果计算获得了该研究对象不同步行速度和路面坡度下踝关节、膝关节及髋关节在一个步态周期内的矢状面关节角的变化曲线以及主要肌肉的激活度变化曲线。结论每个步态周期内,关节角及肌肉激活度在5种不同速度下的变化很小;而在3种不同路面坡度下的变化仅趋势基本一致,峰值的差异却非常明显。     

衰弱状态和步行速度对老年人下肢关节运动学特征的影响

目的 研究衰弱状态和步行速度对老年人步行时下肢关节运动学特征的影响。 方法 招募 59 名 60 岁及以上老年人,根据衰弱指数清单将受试者分为非衰弱组、衰弱前组和衰弱组,采用 Xsens MVN 运动捕捉惯性传感器采集 3 组老年人慢速、习惯速度、快速行走时的运动学数据,应用双因素重复测量方差分析比较不同衰弱状态和步速下老年人行走时的下肢关节运动学特征差异。 结果 衰弱组老年人的年龄显著高于非衰弱组(P<0. 01),膝关节最大屈角、膝关节和踝关节活动范围(range of motion,ROM)显著低于非衰弱组和衰弱前组(P<0. 05);同时,衰弱组老年人踝关节最大跖屈角显著低于非衰弱组(P<0. 05);随着步速增加,衰弱组老年人的单支撑相时间显著增加(P<0. 05),3 组老年人髋关节矢状面最大角及其 ROM、膝关节最大屈角、踝关节最大跖屈角及其 ROM 显著增加(P<0.05),双支撑相时间、踝关节最大背屈角度和膝关节 ROM 显著减小(P<0. 05);所有关节角度中只有髋关节最大伸角及其 ROM、膝关节最大屈角在慢速与习惯速度之间出现显著差异(P<0. 05)。 相关性分析显示,衰弱前组和衰弱组老年人不同速度步行时髋、膝关节 ROM 均显著正相关(P<0. 01),衰弱组老年人在习惯速度和快速行走时膝、踝关节 ROM 显著正相关(P<0. 05)。 结论 随着衰弱程度的进展,老年人下肢关节矢状面角度持续降低,主要集中于膝、踝关节。 在行走时两个关节间同步性增强,自由度降低,但在提高步行速度时,衰弱状态基本不影响老年人的步行策略。 研究结果有助于对衰弱老年人群进行筛查及康复指导。     

支撑面稳定度在不同视觉输入条件下对轻度认知障碍老年人平衡能力的影响

背景：支撑面稳定度与视觉输入是影响静态平衡的重要因素，但目前对轻度认知障碍老年人平衡能力的研究大多集中在稳定的硬支撑面，对其在不同视觉输入条件下不稳定支撑面上的静态平衡控制尚未可知。目的：探讨轻度认知障碍老年人不同视觉输入条件下在软、硬支撑面上的静态平衡能力。方法：选择21名轻度认知障碍老年人和19名认知正常老年人为研究对象，使用Kistler三维测力台分别对其进行睁眼双脚硬支撑面站立、睁眼双脚软支撑面站立、闭眼双脚硬支撑面站立、闭眼双脚软支撑面站立4种测试，每次测试站立持续时间为30 s，采集2组人群不同视觉条件下在软、硬支撑面站立时的足底压力中心数据，并进行对比。结果与结论：(1)有视觉输入条件下，轻度认知障碍老年人在软、硬支撑面上足底压力中心的总摇摆路径(软支撑面：P=0.003)、内外总摇摆路径(软支撑面：P=0.001，硬支撑面：P <0.001)和95%椭圆置信面积(软支撑面：P=0.001，硬支撑面：P <0.001)显著高于认知正常老年人；(2)无视觉输入条件下，轻度认知障碍老年人在软支撑面上足底压力中心的均方根距离(P=0.014)、内外均方根距离(P=0...     

功能性踝关节不稳者的静态平衡能力

背景：目前国内对功能性踝关节不稳者平衡能力的研究较少,并且其平衡能力的缺失也可能是导致踝关节反复损伤的一个重要原因,对其研究能有效地降低损伤概率。 目的：分析功能性踝关节不稳者的静态平衡能力特征。 方法：选取10名男性患有单侧功能性踝关节不稳的受试者为实验组,匹配10名无踝关节伤病的受试者作为对照组。采用win-pod平衡功能检测系统对受试者进行双足和单足的静态平衡能力的测试,双足测试30 s,单足测试10 s,获得评价平衡能力各指标的数值。 结果与结论：双足测试时,无论是睁眼还是闭眼状态下,实验组的各项指标与对照组之间差异无显著性意义(P > 0.05),但双足站立时各指标的值明显都小于单足站立时各指标值,说明在双足站立时,功能性踝关节不稳者的静态平衡能力与正常人差异没有显著性意义,而双足的静态平衡能力比单足的要好。而在患侧足单足测试时,观察发现功能性踝关节不稳者的静态平衡能力略差于正常人,尤其在闭眼状态下。再通过组内X轴平均摆幅与Y 轴平均摆幅的对比发现,在维持平衡姿势的过程中,身体重心的摆动方向基本上以前后方向为主。     

不同侧弯类型对青少年脊柱生理曲度及骨盆运动学特征影响

目的 探讨不同弯形青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)患者站立位及行走时脊柱、骨盆运动学特征,为康复形体训练提供可参考建议。 方法 使用 Diers 4D motion 模块测量 45 名单弯、45 名双弯AIS 患者及 27 名健康青少年站立位及行走状态下胸曲角、腰曲角,以及骨盆旋转和骨盆倾斜参数。 结果 站立位健康组胸曲角(40. 67°)和腰曲角(39. 68°)角度最大,步行时双弯组胸曲增大角度(6. 1°)最大,健康组胸曲增大角度(-10. 37°)最小;站立位下单弯组的骨盆倾斜方向与主弯同向。 结论 相对于站立位,步行时 3 组胸曲角运动趋势主要以减少为主,且受到侧弯类型的影响,腰曲角则在 3 组中均表现为减少;两侧弯组站立位骨盆三维形态受腰椎代偿弯影响,且步行时骨盆旋转功能与腰椎代偿弯和骨盆初始位置有关。 建议治疗师在进行患者骨盆功能评估和训练时,应充分考虑侧弯弯形可能带来对结果的影响,并有针对性地对盆活动度不足侧进行松解和功能训练,提高骨盆运动功能的对称性。     

下肢姿势肌的肌电,特别论及腓肠肌

本文以Ediswan脑电墨水描记仪,肌内电极,观察了15例健康青年男子在不同姿势和运动时的下肢姿势肌——股四头肌、股二头肌、半腱肌、腓肠肌及比目鱼肌的电位活动。分析的初步结果是:一、腓肠肌对膝关节的作用1.在下肢支撑体重时:如立正站立时的电位表明腓肠肌拉大腿下端向后,协同股二头肌及半腱肌对抗股四头肌以强固膝关节。在下蹲时膝关节屈曲和起立时膝关节伸展的运动中,腓肠肌都出现了电位活动。在站立位身体前倾时,腓肠肌与比目鱼肌亦都出现了明显的电位活动。腓肠肌内侧头和外侧头在小腿内旋和外旋时皆有电位活动。2.在站立时一个下肢支撑体重:另一个下肢和地面垂直,慢屈及伸小腿时以及在坐位,大腿和地面平行慢伸和屈小腿时,腓肠肌都未出现电位活动。二、腓肠肌对踝关节的作用腓肠肌协同比目鱼肌蹠屈足,当走步支撑腿后蹬及站立位时它可提足跟向上。在直立姿势中,腓肠肌和比目鱼肌都参加强固踝关节,并调节小腿在足骨上的位置关系。三、我们对于股四头肌、股二头肌及半腱肌在膝关节所起的作用上亦做了电位观察。     

使用加速计对较低肢端角度测量的误差和敏感性分析

用于截瘫患者运动恢复的闭环控制技术,有望改善功能性神经肌肉刺激的质量。本文研究了加速计在反馈参数评估方面的作用。早先我们对于使用加速计(但未进行整合)对较低肢端的角度测量的可能性进行了说明。本文中,我们利用健康的人体数据,通过误差和敏感性分析对该方法进行了评测。对于三个潜在的误差源:参考系统、加速计和模型假设,我们发现最后一个误差源最为重要。基于由Elite视频运动分析系统所得数据的模型计算表明:强直人体的评估误差对于高频成分(>10Hz)起着决定作用;对于低频成分(<     

利用有限元分析技术探讨后踝骨折的治疗方案

目的通过踝关节三维有限元模型,研究静止站立位后踝骨折后胫距关节面的应力变化及位移趋势,为后踝骨折的治疗提供理论依据。方法以一套正常人体站立位踝关节CT图像为原始数据,应用有限元建模技术,建立带有关节软骨的踝关节三维有限元模型,对模型的有效性进行验证。通过对后踝关节面进行分区、切割,模拟计算后踝不同骨折范围条件下施加正常应力时的关节软骨接触面积、最大接触应力、平均接触应力、最大位移等参数。结果随着骨折范围的增加,胫骨软骨接触面积呈逐渐减小趋势,胫骨软骨的平均接触应力值逐渐增大,胫骨相对位移增加。胫距关节的应力区主要集中在踝穴的外侧及前外侧,当后踝骨折面积超过1／3时,关节负重区面积明显缩小,关节位移趋势增加。结论后踝骨折面积超过1／3时,关节接触面积明显减小,应力变化明显增加,关节位移趋势增加,预后不佳,具有手术复位固定的指征。     

大学生内八足底压力规律及其危害分析

目的 以中国大学生为目标群体,检测不同足态人群足底压力分布,分析内八人群足底压力分布特点,为其矫形康复提供参考。方法 选取具有典型内八、正常、外八足态各10名受试者参与足底压力检测实验。使用Zebris足底压力分布测量平板,检测受试者在自然站立和1个步态周期内的最大力、压力和接触时间。采集步态参数包括步长、步宽、步速、步向角、步态中心线、力变化曲线,并进行危害分析。结果 自然站立状态下,内八、外八组压力中心摇摆区域面积分别为(939.0252.4)、(1 120.2101.6) mm2,均远大于正常组[(240.7130.6) mm2],内八步态削弱了人体的维稳能力。三类步态人群的动、静态足底压力也呈现出不同的分布特征。静态站立时,内、外八足态人群压力中心向后足转移,后足承受约70%足底压力,高于正常组;动态行走时,内八组三足区压强峰值的绝对值高于其他组。结论 内八人群静态维稳能力差,三足区足底压力分布、足底分区压强相较正常步态均存在一定程度差异,导致内、外八人群在等强度运动状态下稳定性更差,肌肉易疲劳,甚至面临踝关节、膝关节损伤。     

太极拳搂膝拗步动作的踝关节生物力学分析

本文旨在分析太极拳搂膝拗步中踝关节软骨和主要韧带的生物力学响应。采集1名太极拳练习者搂膝拗步及正常行走时的运动学和动力学数据,作为有限元分析的载荷和边界条件,计算关节接触应力和韧带受力。研究结果表明,搂膝拗步动作时踝关节接触应力普遍小于步行时接触应力。但是,在搂膝拗步动作中距腓前韧带、跟腓韧带和距腓后韧带的最大拉力分别为130、169、89 N,对应在步态中仅分别为57、119、48 N。因此,踝关节炎的患者可以适当练习太极拳,但是踝关节外侧韧带扭伤的练习者在搂膝拗步时应适当减小足踝动作幅度。     

腰大肌作用与腰曲关系的动态下X线片研究

目的：探讨腰大肌的作用及其与人类腰曲形成的关系.方法：选青春期健康青年男女28例,分别以站立位及端坐1h后摄侧位X线片,进行腰椎长短对照,并以站立位及步行（跨步）位摄正位、侧位X线片对照.结果：端坐1h后较原站立位侧位X线片显示短缩,平均为1.2 cm,跨步位显示腰椎向同侧旋转,同时腰曲加大.步行带动腰椎向前弯曲并随左右下肢运动而旋转、侧弯,其主要作用力来自腰大肌.结论：腰大肌的伸缩是腰曲形成和改变的主要运动力.腰椎在站立和端坐下有伸缩运动.     

完善慢性功能性关节不稳定康复疗效评估体系

目的对慢性踝关节不稳患者常规康复训练前后进行综合功能评估;采用综合康复治疗方法,观察其治疗效果。方法门诊选取124例单侧踝关节不稳患者,年龄34~56岁,其中男性73例,女性51例。分别进行肌力及关节活动度训练,平衡训练,本体觉训练,疗程为2个月,康复前后分别做即时、行走后疼痛[500 m行走后,视觉模拟评分法(VAS)评定)]、患肢负重时间、星偏移距离平衡检查及动、静态足底压力评估。结果患足负重项康复前平均站立时间与康复后差异有显著统计学意义;即时VAS疼痛评分康复前与康复后差异显著(5.32±0.27,1.07±0.08);500 m步行VAS疼痛评分康复前后差异有显著性(8.79±1.78,4.51±1.78),且显著高于健侧(5.41±0.42,27.31±5.48)(P0.05);两组足底动、静态峰值压力分布无明显改变(P0.05),静态压力:健侧前足(1095.30±61.28)gr/cm~2,患侧前足(1670.30±151.22)gr/cm~2负重增加,动态压力:健侧(1654.98±294.27)gr/cm~2,患侧前足(2822.30±312.28)gr/cm~2(P0.05)。结论经过综合康复治疗后,患者即时疼痛得到明显缓解,平衡能力得到明显提高,但500 m步行后疼痛以及动静态足底压力无明显变化,生物力学未得到纠正,限制了治疗效果。     

基于加速度信号的人体爬行与步行过程中多关节协同运动模式对比

基于人体运动协同控制理论提出人体爬行过程中四肢关节的协同运动模式与步行过程中四肢协同运动模式具有相似性是其能促进步行功能康复重要运动生理基础的假设。为了证明该假设，本研究首先基于MPU9250加速度传感器收集了5名受试者爬行和步行过程中双侧肘、腕、膝、踝关节等8处关节在运动过程中的加速度信号；然后，依次对信号进行预处理、周期分割、矢量化等处理；最后，利用非负矩阵分解算法提取爬行和步行运动过程中肢体间多关节运动的协同运动模式，并计算爬行与步行运动关节协同模式之间的相关系数。结果显示5名受试者爬行及步行过程中均能提取2种关节姿势协同模式，并且对应协同模式的相似系数分别为0.76和0.72，说明爬行运动与步行运动过程中肢体运动协同模式具有一定的相似性。本研究可以为爬行运动用于儿童步行功能康复提供一定的参考。     

绳索牵引式踝关节康复训练器的设计

踝关节是全身负重最多的关节,也是骨折最易发生的部位。本研究针对踝关节损伤后家庭康复的需求,设计一款可拆卸、易操控的踝关节康复训练器。以踝关节的人体解剖学和运动学为基础,根据大量的文献及实际调研确定训练器的设计思路及方案。根据人因工程学对训练器设计方案进行修改优化。采用电机控制绳索牵引,完成被动训练;采用弹性绳索牵拉,完成主动抗阻训练。训练器由被动训练和抗组训练两个模式组成。采用绳控柔性控制,能够实现踝关节跖屈背屈和内翻外翻两个自由度的康复训练,且可以依据患者踝关节活动度的不同进行不同角度牵拉,实现不同范围内的踝关节训练,兼具个性化和普适性,可显著提高患者踝关节训练效果。     

基于功能性电刺激无支撑站立姿态控制环的设计和研究

研究的目的在于实现功能性电刺激中瘫痪患者功能性站立的仿真。通过对人体站立姿态进行动力学分析,利用最优控制理论,以脚部受地面作用力点到踝关节的距离及控制力矩取极小值为最优控制准则,建立并优化被控制模型,设计最优控制器;以一参考输入为随机曲线的比例微分控制器模拟截瘫患者完好上身的活动,利用最优控制器和卡尔曼状态观测器,构建整个控制系统;以一名身高162 cm、体重55 kg的中国青年男性为样本,利用线性二元回归法计算仿真所需数据,对整个控制系统进行仿真研究。仿真结果表明,截瘫患者腿部肌肉只需要提供较小的力矩便可以维持身体平衡,因而在理论上截瘫患者在不需要双臂辅助的条件下,能够站立较长时间。