表面肌电结合三维步态分析观察脑卒中患者步行支撑相期下肢肌肉激活时序的研究

目的应用表面肌电技术结合三维步态分析研究卒中患者康复中步行支撑相期下肢肌肉激活时序的变化规律。方法采用分层随机化分组方式,按随机数字表法随机选取在院或门诊的Brunnstrom Ⅲ期、Ⅳ期、Ⅴ期脑卒中患者各20例,共60例患者分为Ⅲ期组、Ⅳ期组及Ⅴ期组。采用三维步态分析同步表面肌电图测试3组受试者步行支撑相期健患两侧下肢股直肌、股二头肌、胫前肌及腓肠肌各肌肉在步行支撑相期的激活开始时间和激活持续时间,比较各组受试者健、患两侧及组间对应下肢相关肌肉激活开始时间及持续时间(完整步态周期百分比)。结果Ⅲ期组患侧股直肌激活开始时间显著迟于健侧,而患侧腓肠肌激活开始时间显著早于健侧,患侧股二头肌及腓肠肌激活持续时间均显著低于健侧,差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅳ期组患侧胫前肌、腓肠肌的激活开始时间均显著早于健侧,差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅴ期组患侧胫前肌激活开始时间显著早于健侧,差异均有统计学意义(P<0.05)。Ⅳ期组患侧股直肌、患侧股二头肌激活开始时间分别为(-12.39±8.75)%和(-15.30±11.08)%,均显著早于III期组,差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅴ期组健侧胫前肌和患侧腓肠肌的激活开始时间分别为(-5.01±7.51)%和(10.40±10.45)%,均显著迟于Ⅳ期组,差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅴ期组健侧股直肌、健侧胫前肌、患侧腓肠肌激活开始时间分别为(-8.31±3.33)%、(-5.01±7.51)%和(10.40±10.45)%,显著迟于III期组,而其患侧股二头肌和胫前肌激活开始时间分别为(-12.7±11.88)%、(-25.11±14.60)%,显著早于III期组,差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅳ期组健侧股二头肌激活持续时间为(44.51±16.60)%,显著低于III期组,差异有统计学意义(P<0.05);Ⅴ期组健侧胫前肌激活持续时间为(46.32±13.77)%,显著低于Ⅳ期组,差异有统计学意义(P<0.05);Ⅴ期组患侧股直肌及健侧股直肌、股二头肌、胫前肌和腓肠肌的激活持续时间分别为(45.30±6.13)、(50.85±11.86)%、(37.74±18.24)%、(46.32±13.77)%和(46.72±25.06)%,均显著低于Ⅲ期组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论不同恢复阶段的脑卒中患者在步行中健患两侧下肢肌肉的激活时序存在较大的差异,各阶段均存在患侧下肢部分肌肉的提前激活及健侧下肢部分肌肉的过度激活现象,随着下肢运动功能的恢复,其健侧下肢部分肌肉的过度激活逐渐得到改善。

体育高考原地推铅球技术生物力学特征研究

目的:探索体育高考原地推铅球项目满分和非满分考生的技术动作在生物力学指标上的差异性,为提高原地推铅球的成绩提供科学的指导。方法:通过Vicon三维运动捕捉系统、Kistler三维测力台、Noraxon表面肌电测试设备获取两组受试者在投掷过程中的运动学、动力学和表面肌电数据,通过仿真计算并比较两组受试者在快速推球阶段髋、膝、踝、肩、肘关节的角度、角速度峰值和力矩峰值,出手速度和重心位移,以及计算地面反作用力和主要肌群的募集程度、发力时序等生物力学指标。结果:①运动学:左手的预摆线速度峰值(LHDV-X)、左踝跖屈角速度峰值(LAKAV-X)、右膝伸展角速度峰值(RKEAV-X)、左膝伸展角速度峰值(LKEAV-X)满分组大于非满分组(P<0.05),躯干位移峰值(CLAV-Z)、右踝跖屈角速度峰值(RAKAV-X)、右髋伸展角速度峰值(RHPAV-X)满分组小于非满分组(P<0.05);②动力学方面:左髋关节伸展力矩峰值(LHPM-X)满分组大于非满分组(P<0.05),右膝关节伸展力矩峰值(RKEM-X)、右髋关节伸展力矩峰值(RHPM-X)满分组小于非满分组(P<0.05);③表面肌电:右竖脊肌(ESR)、左腹外斜肌(EOL)、左臀大肌(GML)、右腓肠肌(GAR)募集程度满分组小于非满分组(P<0.05)。结论:与满分组相比,水平出手速度、右肩前屈角速度、左手在投掷方向上的预摆线速度、右侧上肢用力和右侧三角肌的募集程度等方面的不足是非满分组投掷距离较小的主要原因。左臀大肌、左腹外斜肌、右胸大肌的提早激活是非满分组上肢发力不足和水平出手速度较低的主要原因。

异构步道中下肢肌群不同时相的表面肌电特性

背景:人体行走与下肢表面肌电信号变化密切相关,但是异构步道环境下的肌电信号差异性没有深入研究。目的:对异构步道环境的下肢表面肌电信号差异性进行量化分析,研究异构步道中下肢肌群在不同时相的肌肉特性。方法:招募20名健康男性作为受试者,分别采集在直道、弯道、坡道和楼梯4种异构步道环境下自然行走的下肢表面肌电信号,将1个完整步态周期分为4个时相:第一双支撑相阶段阶段(0%-12%)、单支撑相阶段阶段(13%-48%)、第二双支撑相阶段(49%-60%)和摆动相(61%-100%)。通过单因素方差分析研究在不同环境行走的肌肉激活时序和不同时相下肢表面肌电信号差异性。研究方案经天津科技大学研究伦理委员会批准。结果与结论:(1)研究表明,较于直道,在弯道时主要通过髋关节的股二头肌、踝关节的内侧腓肠肌和胫骨前肌做功完成转弯;在上楼和上坡时,单支撑相阶段,股外侧肌和股内侧肌的差异性变化最明显(P<0.05),肌肉力明显增大;第二双支撑相阶段,内侧腓肠肌的幅值明显增大;在下楼和下坡时,第一双支撑相阶段,需要股外侧肌和股内侧肌施加额外的助力,在单支撑相阶段,内侧腓肠肌和半腱肌的幅值显著增大,在第二双支撑相阶段,内侧腓肠肌的幅值显著减小;(2)研究结果可为下肢康复助行器控制系统的研发提供参考价值。