电针对膝骨性关节炎患者功能活动及登梯时空参数的影响

目的:观察电针治疗前后膝骨性关节炎(KOA)患者登梯活动时空参数及关节炎指数的变化,分析针刺对患者登梯能力的影响。方法:36名来自社区的KOA患者在2周等待排除预期的影响后随机分为电针组和非经非穴浅刺组各18例,分别治疗3周共11次后进行功能状况(骨关节炎指数WOMAC评分)及登梯步态检测,分析登梯时空参数及其与WOMAC评分的相关性。结果:等待前2组基线数据除步长时间有差异采用一般线性模型校正外,其他基线齐。治疗前与等待前的各参数比较差异无统计学意义,2组间治疗前各参数比较差异无统计学意义;电针和浅刺治疗后,WOMAC的总分和3个亚量表的评分均较治疗前下降;电针治疗后,KOA患者的上下梯步速和步频均较治疗前明显增加,而步长时间、支撑时间、摆动时间、步行周期及初次双侧支撑时间均较治疗前缩短,但步宽、步长和跨步长治疗前后比较差异无统计学意义;浅刺组治疗后与治疗前上下梯各时空参数比较差异无统计学意义;2组治疗后WOMAC评分及上下梯时空参数比较差异无统计学意义;电针治疗前后WOMAC总分差值、WOMAC疼痛、僵硬、躯体功能3个亚量表评分的差值与上下梯时步宽差值均呈正相关,躯体功能改善程度与上下梯步频的改善程度均呈负相关,与步行周期的改善呈正相关,躯体功能改善和WOMAC总体症状及功能的改善程度与下梯的摆动期改变呈正相关,其余时空参数差值之间比较无明显相关;浅刺对照组WOMAC各评分差值与上下梯时空参数差值之间比较均无明显相关。结论:患者预期在本研究未体现对针刺疗效的影响,电针和非经非穴浅刺均能缓解KOA患者的疼痛和僵硬症状,改善功能状况,但电针还能提高KOA患者的上下梯速度、频率及缩短时间参数,而且电针对KOA患者的症状及功能的改善效应与上下梯步宽及步行效率的提高有关。下梯步宽的改善与电针后疼痛、僵硬、躯体功能的改善均相关,下梯时稳定性及步行效率的改善均与躯体功能改善相关。浅刺虽然在一定程度上可以改善KOA患者的症状及功能,但未对登梯稳定性及步行效率的改变产生明显影响,电针作为治疗KOA的有效康复疗法,能提高患者的登梯活动能力。

一种关节式履带移动机器人的爬梯机理分析

通过对自主研制的具有前关节臂履带式移动机器人爬梯机理的分析,提出了同种结构机器人实现连续攀爬楼梯的必要条件,并规划了机器人的爬梯步态,为同类型机器人的结构设计与优化提供了依据.

全肘式四足仿生机器人爬台阶步态研究

针对四足仿生机器人爬台阶步态规划问题,构建一种全肘式仿哺乳类四足机器人步行机构与通信架构。首先,选择投影法将全肘式仿哺乳类四足机器人爬台阶过程的位姿向水平面转化。其次,分析机器人运动过程中重心的变化;利用水平面爬行步态静态稳定原理,对比研究全肘式仿哺乳类四足机器人多种步态的稳定裕度以及协调性,从而选择出最佳的爬台阶步态。最后,进行反复多次的对比实验,实验结果表明,所设计全肘式仿哺乳类四足机器人爬台阶步态具有良好的稳定性。

多功能仿生机械章鱼设计

多足机器人对楼梯的攀登能力相对较弱,而在我国大部分地区的建筑均为楼房,虽然有的高楼建筑存在电梯,但是大部分建筑只有普通台阶。由于楼房台阶对机器人的机动性的要求越来越高,而传统的轮式和履带式的机器人对地形的适应能力有限,人们寻求一种更有效的楼房台阶运载工具。八足机器人,可以自行在野地行走,爬坡,越障,奔跑,外界干扰后保持平衡,安全完整的运送物件。这不但在理论、设计、制造等诸多方面是革命性创新,而且对未来战争的模式将会带来变革性的影响。为了实现楼梯攀岩能力,研究出适用于台阶运送的仿生、智能的多足运载机器人势在必行。

电针对膝关节骨性关节炎患者登梯活动时下肢动力学影响的临床研究

目的:采用三维运动分析观察电针治疗对膝关节骨性关节炎(KOA)患者登梯活动时动力学即不同平面关节负荷的影响,为研究针灸康复疗法的生物力学机制提供参考。方法:根据随机数字表法将40例KOA患者随机分成观察组和对照组,每组20例,最终各18例完成研究。观察组穴取内膝眼、犊鼻、阳陵泉、阴陵泉、血海、梁丘、足三里,对照组于经穴旁开约2 cm处浅刺。观察组于内膝眼和阴陵泉、梁丘和阳陵泉连接电针仪,对照组在其相应穴旁处连接电针仪。观察组采用频率为2 Hz的连续方波,对照组无电流输出。两组各治疗11次,共3周。于治疗前后进行登梯步态检测,分析上、下梯步速及登梯动力学参数(矢状面髋、膝、踝关节屈伸峰力矩及冠状面膝内收外力矩)的变化。结果:治疗后,观察组上、下梯步速均较治疗前明显增加(P<0.05,P<0.01),上、下梯时踝关节跖屈肌峰力矩、上梯时第二膝内收外力矩峰值(PEKAM2)均明显增大(P<0.05,P<0.01)。对照组治疗后,下梯时第一膝内收外力矩峰值(PEKAM1)和PEKAM2均较治疗前减小(P<0.05,P<0.01)。观察组上梯时步速差值与踝跖屈肌群力矩差值呈正相关(r=0.598,P<0.01)。排除步速的影响后,上梯时踝跖屈肌峰力矩的组内差异无统计学意义(P>0.05)。结论:电针能提高KOA患者的上下梯速度,对登梯过程中矢状面和冠状面的关节负荷均有一定的影响,改善了关节负荷的能力,但上梯的关节负荷改变可能与步速的增加有关。电针与最小针刺对关节负荷的效应不同,但具体机制不够明确,有待进一步深入探讨。

六足机器人攀爬楼梯的路径优化步态控制

针对C型腿六足机器人攀爬楼梯的步态研究,基于影响机器人攀爬成功性与效率的关键因素分析,提出了一种实现优化攀爬路径的步态控制方法.构建了C型腿六足机器人攀爬楼梯过程的仿真环境与力学模型;研究了机器人底盘与楼梯面呈最大角度时,其质心位置对其攀爬楼梯的决定性作用;分析了机器人中间足与楼梯面的接触位置对机器人运动效率的重要影响.当六足机器人步态满足连续攀爬楼梯的基本条件时,其攀爬路径被分成两个部分进行优化,进而研究了机器人路径优化时的步态.仿真和实验验证结果表明了所提的步态能使C型腿六足机器人成功并高效地爬升多级楼梯,验证了该步态的可靠性和有效性.

电针对膝骨性关节炎患者登梯时空参数变异性的影响

目的观察电针对膝骨性关节炎(KOA)患者登梯能力的影响。方法将36例KOA患者随机分成电针组和对照组,每组18例。电针组取穴为阳陵泉、阴陵泉、血海、梁丘、足三里、内膝眼、犊鼻,采用电针频率为2Hz的连续方波,电流强度以患者能耐受为度,治疗30 min;对照组选取电针组各穴位旁开约2 cm处浅刺,接电针仪但无电流输出,留针30 min。两组患者均治疗3周,共计11次。于治疗前后进行登梯步态检测,分析上梯及下梯步速及其他时间-空间学参数的变异系数。结果治疗后电针组上、下梯步速比治疗前增加(P <0. 05或P <0. 01),下梯左侧步行周期变异系数较治疗前减小(P <0. 05),上梯左侧步长变异系数、初始双支撑时间变异系数减小(P <0. 05或P <0. 01);对照组下梯右侧初始双支撑时间变异系数、步频变异系数较治疗前减小(P <0. 05或P <0. 01)。治疗后电针组较对照组下梯右侧摆动时间变异系数减小(P <0. 05),其余指标比较差异均无统计学意义(P> 0. 05)。结论电针可以改善KOA患者上梯及下梯的步行速度,减小时间-空间学参数的变异系数,增加上下梯时的步态稳定性,从而提高患者登梯能力。

膝骨性关节炎患者登梯时下肢肌肉活动和膝关节负荷的分析

目的:分析膝骨性关节炎患者(KOA)登梯时下肢肌群肌电活动与关节角冲量与正常人的差异,为康复方案设计提供生物力学参考。方法:采用Qualisys三维运动分析系统以及Delsys无线表面肌电系统对招募10名符合纳排标准的膝骨性关节炎患者和10名正常人进行登梯活动的步态检测,采用下肢肌群均方根值、股内外侧肌协同收缩比值、股二头肌和股外侧肌共同活动比值和髋、膝关节在冠状面和矢状面上角冲量对比分析与两组登梯时下肢肌群收缩模式对关节负荷的影响。结果:与正常对照相比,上梯时膝骨性关节炎患者股直肌均方根值RMS(Root Mean Square)增大(P<0.05),膝骨性关节炎患者股内外侧肌收缩均方根值比值(RMS(Vastus Medialis)VM/(Vastus Lateralis)VL)减小(P<0.05),膝骨性关节炎患者腘绳肌与股外侧肌收缩比值(RMS(Biceps Femoris)BF/VL增大(P<0.05)。下梯时,膝骨性关节炎患者股直肌均方根值(RMS)增大(P<0.05),臀大肌均方根值(RMS)减小(P<0.05),股内外侧肌收缩均方根比值(RMS VM/VL)减小(P<0.05)。上梯时,膝骨性关节炎患者髋、膝关节冠状面上的关节角冲量大于正常人(P<0.05),膝关节在矢状面上关节角冲量大于正常组(P<0.05),下梯髋、膝关节冠状面、矢状面上的角冲量无统计学差异(P>0.05)。KOA组VM/VL、BF/VL与膝关节在冠状面和矢状面上的角冲量的改变没有直接的相关性(P>0.05)。结论:膝骨性关节炎患者在登梯活动时股直肌的收缩活动增加,股内外侧肌的协同收缩下降,主动肌与拮抗肌的共同收缩增加,膝骨性关节炎患者在面对登梯活动时下肢肌群选择性激活和高激活状态协调一致,促进关节稳定。虽然下肢神经肌肉的收缩模式和膝关节负荷之间没有直接的相关性,可能是对膝关节负荷产生影响的生物力学因素较多,神经肌肉的收缩模式只是部分影响因素,后续将增加其他生物力学因素进一步研究。