头针联合三维步态分析训练系统治疗脑梗死患者下肢运动功能障碍疗效观察

目的 探讨头针联合三维步态分析训练系统治疗脑梗死患者下肢运动功能障碍的临床疗效。方法 选择2022年6月—2023年6月皖北煤电集团总医院收治的脑梗死后下肢运动功能障碍患者60例,随机分成对照组和观察组各30例。对照组给予常规康复训练+三维步态训练治疗,观察组在对照组治疗基础上联合头针治疗,2组均治疗4周。观察比较2组患者治疗前后步态分析参数、改良Asworth肌张力量表评分、徒手肌力评定量表(MMT)评分、改良Barthel指数(MBI)评分、运动学参数、脑血流动力学参数,评估2组临床疗效。结果 2组患者治疗后步速、步频、跨步长、步长、步宽及MMT评分、MBI评分均明显增高,最大髋关节屈曲角度、最大膝关节屈曲角度、最大踝关节背屈和跖屈角度均明显增大,双侧大脑中动脉最大峰值流速(Vs)、平均流速(Vm)均明显加快,且观察组上述各指标较对照组改善更明显,差异均有统计学意义(P均<0.05);2组患者治疗后步态周期、双支撑时间、Asworth评分、血管阻力指数(RI)均明显降低(P均<0.05),且观察组均明显低于对照组(P均<0.05);观察组总有效率明显高于对照组[93.3%(28/30)比70.0%(21/30),P<0.05]。结论 头针联合三维步态分析训练系统能够明显提高脑梗死后下肢运动功能障碍患者下肢肌张力、肌力及生活能力,并能明显改善脑血流动力学,从而促进患者运动功能恢复。

运动捕捉技术在步态分析中的研究进展

运动捕捉技术已经广泛应用于步态分析、运动康复、动作对比、技战术分析、生物运动力学分析、损伤防护、运动装备设计研发等领域,实现了人机交互的全新体验。而步行是人类运动中最基础的动作,在生物力学研究上对异常步态进行分析能够有效改善患者治疗和康复的效果。本文总结了运动捕捉技术在各种异常步态分析中的应用,并对其优缺点进行了总结与展望。检索PubMed、Embase、EBSCO、Web of Science、中国知网,收集2018年1月至2023年12月公开发表的有关有标记运动捕捉及无标记运动捕捉在异常步态的相关研究,进行系统综述。最终纳入了22篇英文文献,这些文献主要集中在神经科学、生物医学工程和临床医学等领域,特别是在步态分析、运动捕捉技术、神经病理学和康复医学等方面的应用。这些研究为我们理解和改善各种神经系统疾病,如帕金森病、多发性硬化症和脑卒中以及骨关节炎等疾病的步态提供了宝贵的见解。利用运动捕捉来进行异常步态分析能有效地给患者提供准确的康复治疗,将结果用于临床诊断、康复规划或研究目的。异常步态分析在评估肌肉骨骼状况、神经系统疾病或干预措施的有效性方面具有重要价值。

针对半月板损伤患者的运动学步态分析

目的:探讨应用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统分析不同程度半月板损伤患者运动学特征。方法:2020年12月至2022年6月收治的半月板损伤患者及招募的正常人共135例,男82例,女53例;年龄14~29岁;病程1~3个月。结合临床症状及MRI检查明确半月板损伤诊断,根据Stoller分级标准将半月板损伤分为4级:0级(正常)37例,Ⅰ级30例,Ⅱ级33例,Ⅲ级35例。采用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统对各组受试者进行行走测试,采集步行及运动学定量化指标,包括膝关节屈伸、内外旋、内外翻,并对其进行运动学进行分析。结果:在膝关节屈曲/伸直的分布中,4组患者膝关节最大屈曲、最小伸直及膝关节屈伸范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内旋/外旋的分布中,4组患者膝关节内旋及膝关节旋转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内翻/外翻的分布中,4组患者膝关节外翻及膝关节翻转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);临床分期进展与膝关节伸直、外旋、内外翻及翻转活动范围呈正相关(P<0.05);与膝关节屈曲、内旋及屈伸、旋转活动范围呈现负相关(P<0.05);膝关节内旋、外旋角度可以作为半月板损伤临床分期的独立影响因素(P=0.006,0.019<0.05)。结论:半月板损伤患者膝关节运动发生了明显变化,且不同临床分期下,变化有一定差异,步态分析为半月板损伤的运动学分析提供了一个可靠的依据,有助于更好了解关节的运动学指标,同时提供了一个较为可靠的辅助诊疗方案,为后续医学研究提供了新方向。

三维步态分析方法在脊柱侧凸矫正与康复中的研究进展

脊柱侧凸是一种三维脊柱畸形,其可能导致一系列问题,如疼痛、活动受限、步态模式改变等,从而造成严重的家庭和社会负担。根据患者Cobb角度和是否存在加重风险等因素,目前具有循证医学证据的矫正方式为脊柱矫形器和手术治疗。三维步态评估技术通过客观量化的时空参数、运动学和动力学数据,能够为脊柱侧凸康复提供生物力学评估数据。本综述总结三维步态评估技术在脊柱侧凸矫形器与手术治疗中的应用,以期为脊柱侧凸矫形器和手术治疗提供生物力学数据支撑,为三维步态分析技术的应用提供研究基础。

月基装备行走运动学分析与连续步态规划

针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。

特发性脊柱侧弯患者步行生物力学特征:三维运动捕捉的横断面分析

背景:脊柱侧弯的生物力学分析病例数量有限,仅限于对脊柱或下肢独立进行生物力学分析,缺乏对人体多维度整体的评估,难以反映躯干与下肢在日常活动中的运动关系,不利于综合指导临床治疗。目的:通过测量脊柱侧弯患者在步行活动中的脊柱运动学,研究脊柱不同节段及下肢运动学/动力学在步态活动中的关系,以全方位多层次评估脊柱侧弯患者与正常人群在生物力学的差异,为临床防治脊柱侧弯提供循证依据。方法:此研究为一项横断面研究,于2020年7月至2021年6月,在福州大学城、福建中医药大学附属康复医院纳入脊柱侧弯患者28例及同年龄段正常人28例。采用三维运动捕捉系统以100 Hz的采样频率捕捉步态的运动学数据,2块测力台(AMTI 400600,采样频率1500 Hz)嵌于长10 m(数据采集有效长度为4 m),宽2.4 m平地走道采集动力学数据。比较两组受试者执行平地步行时步态时空参数,运动学及动力学参数的差异。所有受试者在纳入后立即接受全脊柱X射线片测量比较两组差异。结果与结论:(1)脊柱侧弯患者肩胛带-躯干相对旋转活动度、胸廓-骨盆相对旋转活动度较正常组小(P<0.05),骨盆旋转活动度相较正常组大(P<0.05)。(2)脊柱侧弯患者髋、膝关节屈伸活动度,髋关节凹凸侧屈伸峰力矩、地反力凸侧内外向峰值较正常组小(P<0.05)。(3)脊柱侧弯患者的膝关节屈伸活动度非对称性指数、肩胛带-躯干相对旋转活动度非对称性指数、胸廓-骨盆相对旋转活动度非对称性指数较正常组大(P<0.05)。(4)上述结果证实,脊柱侧弯患者在平地行走时肩胛带-胸廓-骨盆之间僵硬的运动模式,髋膝关节屈伸活动度减少,髋关节双侧屈伸力矩峰值及地反力凸侧内外向峰值降低。这些特征可以作为康复评估及治疗方案制定的依据。

三维步态分析比较健康大学生与下肢运动损伤大学生步态特征的差异

目的应用三维步态分析系统比较健康大学生和下肢运动损伤大学生步行时步态特征的差异,为下肢运动损伤大学生的康复或预康复提供相关科学依据。方法选取2019年10月-2020年4月期间因运动损伤后下肢功能障碍的大学生30例为研究组,健康大学生30例为对照组,采用三维步态分析系统对2组受试者分别行三维步态检测。结果研究组步长、步频、步速、双足支撑时间小于对照组(P<0.05),步行周期长于对照组(P<0.05);研究组足跟触地期屈膝角度大于对照组(P<0.05),承重反应期最大屈膝角度、支撑相中期最大伸膝角度、摆动相最大屈膝角度小于对照组(P<0.05);研究组患侧矢状面和冠状面踝关节、膝关节、髋关节运动幅度均小于对照组,其中踝关节、髋关节转角幅值,膝关节矢状面转角幅值差异有统计学意义(P<0.05),膝关节冠状面转角幅值差异无统计学意义(P>0.05)。结论三维步态分析系统用于下肢运动损伤患者的临床诊断、康复治疗及疗效评价具有客观、量化的特点,应用前景广泛。

基于DeepLabCut算法的小鼠步态分析系统建立及对衰老所致运动功能的评价

目的建立一种基于DeepLabCut(DLC)算法用于评价老年小鼠运动功能的步态分析系统。方法基于深度学习技术中的DLC算法,采用跑台装置和全封闭设计,构建系统软硬件;应用本系统评价不同运动模式下衰老所致小鼠的步态差异;通过相关性分析探究体质量与体长对步态指标的影响。结果本系统实现特定步速下小鼠三维立体步态(侧面和腹平面)的同步分析,自动量化47项步态指标。应用本系统发现,步行时(15 cm·s^(-1)),相比2月龄、8月龄和15月龄小鼠体转角标准偏差下降,前肢摆动时长、膝关节(Knee)角度标准偏差、左后爪和右后爪向外角度平均值增加;15月龄小鼠还出现步频降低,步幅、双支撑总时长、Knee伸展和收缩距离增加。小跑时(20 cm·s^(-1)),15月龄小鼠无法稳定行走,相比2月龄,8月龄小鼠左后爪向外角度平均值和双支撑总时长增加。相关性分析发现,步频、步幅、前肢摆动时长、后爪向外角度平均值、双支撑总时长、Knee角度标准偏差、Knee伸展和收缩距离等指标均未受到体质量和体长变化的影响。结论基于DLC算法的小鼠步态分析系统实现了对老年小鼠步态更加敏感、准确、全面的评价,区分出老年小鼠为维持步态稳定性所表现的步态特征,并筛选出更能反映老年小鼠步态变化的行为指标。为今后更有效评估抗衰老、抗运动协调功能下降药物的药效与副作用提供方法学基础。

新型周转式轮腿机器人运动分析与步态规划

针对现有四足机器人越障能力不足及越障不平稳的问题,提出一种通过轮系传动来实现高越障和质心平稳的新型轮腿式机器人。该机器人髋关节部位采用轮系构型,扩大机器人腿部运动范围,克服越障高度与机器人腿部长度之间的矛盾,同时通过合理的步态规划保证机器人质心的运动轨迹平稳。基于Denavit-Hartenbery (D-H)法建立机器人运动学模型,从而构建机器人腿部末端与越障高度的映射关系,根据此映射关系得出最佳越障高度为自身腿长高度的66.4%,基于重心地面投影点(CoG)静态稳定性判据对机器人进行越障步态及行走静步态规划,并通过仿真实验验证此步态下质心的稳定。搭建实验样机,进行机器人越障实验,进一步验证所提轮腿机器人越障高度高及越障过程质心平稳的有效性和可行性。

无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的研究进展

步态分析是临床研究的重要组成部分,传统的三维步态分析由于设备成本高、专业技术要求高等原因难以广泛应用。随着计算机视觉技术的发展,无标记运动捕捉系统的精确度得到极大提升,无需标记、成本较低的优势逐渐显现,并被应用于步态分析,但由于研究人员和临床医生缺乏对该系统的整体了解,使得该技术尚不能得到广泛推广,本综述拟对无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的应用进展进行回顾,分析目前各项技术的优势和局限性,展望无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的发展方向,为今后无标记运动捕捉系统在临床上的推广使用提供了研究思路。

三维步态分析训练辅助治疗对老年脑卒中后偏瘫患者膝过伸的影响研究

目的:探讨三维步态分析训练辅助治疗对老年脑卒中后偏瘫患者膝过伸的影响。方法:选取2021年1月—2023年12月无锡市康复医院收治的90例老年脑卒中后偏瘫患者作为研究对象,以随机数表法均分为对照组和研究组,每组各45例。对照组患者应用常规康复训练,研究组患者采取三维步态分析训练。对比两组患者下肢运动功能、平衡功能、步态时空参数情况。结果:干预后,两组患者简式运动功能评分量表(FMA)、Berg量表(BBS)评分高于干预前,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组患者膝过伸次数低于干预前,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组患者步频、步幅、步速、患侧摆动时间高于干预前,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组患者步行周期、患侧支撑时间、双支撑时间短于干预前,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:三维步态分析训练辅助治疗应用于老年脑卒中后偏瘫患者中可提升其下肢运动功能及平衡功能,有效缓解膝过伸问题。

三维步态分析联合天轨步态训练在脑梗死偏瘫患者中的应用

目的探讨三维步态分析联合天轨步态训练在脑梗死偏瘫患者中的应用效果。方法选取2022年2月至2023年5月医院收治的78例脑梗死偏瘫患者为研究对象,采用随机数字表法分为对照组和观察组,每组39例。两组均予抑制血小板聚集、降血脂、降压及营养神经等常规治疗。对照组实施常规康复锻炼,观察组在对照组基础上实施三维步态分析联合天轨步态训练,均连续干预12周。比较两组干预前后的下肢功能、步行能力、步态参数、下肢平衡功能。结果干预12周后,观察组Fugl-Meyer运动量表(FMA)下肢评分、功能性步行分级(FAC)评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组步速高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组步长大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组Berg平衡量表(BBS)评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论三维步态分析联合天轨步态训练可提高脑梗死偏瘫患者下肢步行及平衡能力,改善下肢功能。

基于三维步态分析技术教学高职院校康复治疗技术专业课程改革的研究与实践

三维步态分析技术教学对于高职康复治疗技术专业课程引导而言,有着重要意义。在三维步态分析技术探索过程中,结合目前课程创新理论作出认识,进一步提高学生思维能力,完成课堂结构转型。文章通过探讨三维步态分析技术在高职院校康复治疗技术课程改革中的应用现状,从课程体系创新、教学方法更新、课堂资源更新、持续改进机制、创新信息化教学、思政课堂理念融入几方面入手,帮助学生素质和技能同步提升,更好地完成康复治疗技术专业教学的突破。

四足机器人运动学分析与步态规划

四足机器人的稳定性好,灵活度高,在众多领域得到了应用。应用SolidWorks软件对四足机器人的机械结构进行三维建模,并进行运动学分析。基于复合摆线对四足机器人足端轨迹进行步态规划,并应用Simulink和Simscape Multibody软件对四足机器人对角步态进行运动仿真,获得四足机器人各个关节角及位置的轨迹。研究结果表明,基于复合摆线的四足机器人足端轨迹步态规划是合理和有效的,可以为后续四足机器人的运动控制提供参考。

三维步态分析与脑卒中患者跌倒相关性的研究进展

脑卒中是一种由于脑血管血栓或破裂,导致脑部出现出血或缺血的症状,进而影响脑部的功能并产生肢体活动不利的疾病。脑卒中这一疾病常见于中老年这一人群,随着生活水平的提高以及生活压力的增大,脑卒中的 患病人群逐渐年轻化,成为致残和致死的主要原因之一,且患病率呈逐年升高的趋势。脑卒中患者由于脑部功能受损,可出现肌力减退、平衡能力下降,影响患者的行走和平衡能力,增加了患者跌倒的风险,对患者的生活、沟通、运动和认知功能造成一定影响。而患者跌倒可能加重脑出血的程度,延长疾病的预后。三维步态分析是一种评估人体行走状态或姿势的仪器,通过使用摄像和特定的软件来记录和分析机体的运动功能,因此对于预防脑卒中患者跌倒具有一定的参考价值。本文就三维步态分析在脑卒中患者跌倒的应用进展进行综述,为此技术的推广提供参考。

高职院校康复治疗课程改革中三维步态分析技术的教学实践

康复治疗是医学领域的一个重要分支,旨在帮助受伤或生病的人恢复功能。近年来,随着社会对健康的关注增加以及老龄化问题的加剧,康复治疗的需求不断上升。因此,培养专业的康复治疗师变得尤为重要。高职院校作为培养应用型人才的重要基地,在这一背景下承担着重要的责任。康复治疗在高职院校中的地位逐渐提高,与此同时,高职院校的康复治疗专业也吸引了大量学生报考。这一专业不仅涉及理论知识,还强调实践操作,为学生提供了大量的实践机会,帮助他们更好地为未来的职业生涯做准备。

基于协同分析有跌倒史老年人的步态特征研究

目的基于肌肉协同和运动协同方法,对比正常老年人,对近1年内有跌倒史的老年人进行步态分析,从而分析该类老年人下肢步态运动特征,为该类高跌倒风险老年人再次跌倒提供理论依据。方法纳入14名健康老年人(EC)以及9名曾有跌倒史的老年人(FE),所有受试者均以自然舒适的速度在测力台上完成行走,采集表面肌电信号和运动数据(关节角)、足底压力(COP)、地面反作用力(GRF)。采用非负矩阵分解对表面肌电信号和关节角度的数据进行分析,以揭示两组肌肉协同和运动协同的差异。结果研究结果提示在步态中,曾有跌倒史老年人的肌肉协同和运动协同数量与老年人无显著差异,提示神经肌肉调控没有发生显著改变。但肌肉协同和运动协同的空间组分发生了改变,包括控制髋关节的肌肉权重增加,控制踝关节的肌肉权重降低;髋关节自由度的权重上升,而踝关节的自由度权重下降。协同各模块间相似性结果提示有跌倒史老年人的模块间独立性较高。结论跌倒并不会改变老年人运动模块的复杂性,但确实会影响肌肉协同和运动协同空间组分的构成。

三维步态运动分析技术在经典式越野滑雪项目中的应用

回顾了近年来三维步态运动分析技术在经典式越野滑雪项目中的应用,通过对运动过程中不断变化的参数指标进行分析,表明制订出符合滑雪运动员的个性化训练方案,可以有效地提高比赛成绩。

三维步态分析技术在脑卒中后偏瘫步态中的应用进展

脑卒中由于脑部血管堵塞、出血等病变累及患者中枢系统的一类疾病,在该类患者中近70%会伴有程度不一的运动与肢体状态。偏瘫会导致步态姿态异常、体重分布不均等,而其步行能力的恢复是回归社会、家庭的基础。目前步态、运动异常患者主要采取三维步态分析技术进行评估,从而对此类患者进行量化,制定治疗方案,在医学临床特别是脑卒中后偏瘫中具有积极意义。

优秀马拉松运动员不同跑步阶段中跑步姿态及其特征的相关性研究

目的马拉松运动近几年引起了广泛的关注,损伤发生率逐年增加。本研究试图通过运用生物力学手段对运动员的运动学数据进行测量,得出优秀马拉松运动员在跑步过程中不同阶段的姿态变化规律并总结变化特征。为广大马拉松爱好者提供姿态上的指导。方法以60名沈阳体育学院马拉松运动员为研究对象,设备采用Vicon红外摄像头,三维测力跑台和Footscan足底压力步态分析系统,提取跑步不同阶段头部、肩、躯干、髋、膝、踝关节运动学数据,将跑步阶进行分解,对运动学指标进行相关性分析,分析各部位在运动各阶段的相关性。结果受试者在跑步触地时刻阶段,髋关节屈伸角度与跑姿呈正相关(r=0.607),踝关节屈伸角度与跑姿呈负相关(r=-0.489);在跑步缓冲结束阶段,踝关节屈伸角度与跑姿呈负相关(r=-0.465);蹬离时刻受试者肩关节屈伸角度存在差异性(P<0.05),触地时刻髋关节屈伸角度存在显著性差异(P<0.001),触地时刻与缓冲结束踝关节屈伸角度均存在显著性差异(P<0.01,P<0.01)。结论跑步姿态的不同主要表现在触地时刻髋关节屈伸角度的不同,以及触地时刻和缓冲结束时刻踝关节屈伸角度不同,跑步动作的差异可能是产生损伤率差异的原因之一。大众跑者需通过调整和优化运动技术和姿势,从而减少受伤风险并提高跑步效果。