老年人步态变异特征的SMART DX三维分析:性别、步速和下肢侧别优势

目的:采用SMART DX三维动作捕捉分析系统测定男女老年人在不同步速下双侧下肢的步态变异情况。方法:采用对比实验法测量对比34名老年人,在常速行走(1.05 m/s)、快走(1.41 m/s)和急行(1.74 m/s)时双侧下肢的步态变化分数、步态剖面图分数和步态偏离指数。结果:(1)步速和下肢侧别优势、下肢侧别优势和性别对步态偏离指数有明显交互效应(P<0.05);(2)女性老年人步态偏离指数明显高于男性,足偏角的步态变化分数明显低于男性,优势侧骨盆左右倾斜和髋内收外展的步态变化分数明显高于非优势侧(P<0.05);(3)骨盆旋转的步态变化分数在步速1.41和1.74 m/s、髋旋转的步态变化分数和膝屈曲拉伸的步态变化分数在步速1.05和1.74 m/s以及踝背屈跖屈的步态变化分数在步速1.05、1.41和1.74 m/s均有显著性差异(P<0.05)。结论:(1)相比女性老年人,男性行走时优势侧步态更容易发生偏差;(2)老年人步速越快时步态在矢状面和水平面的偏差程度越大,步态越不稳定,跌倒风险增加;(3)在进行跌倒干预时应考虑到下肢侧别优势、步速和性别差异。

跖趾关节屈肌力量实验研究

采用特制的足-跖趾关节力量测试仪,对跖趾关节屈肌100%最大随意收缩力量进行了测定,并比较了16名田径运动员与16名普通大学生在该力量上的区别,为跖趾关节在下肢运动中的重要性提供依据。结果表明,跖趾关节屈肌力值约位于300~500 N之间,优势侧与非优势侧无显著性差异;该值在运动员与普通大学生之间有显著性差异,运动员是普通大学生的128%。

下肢优势侧与基本的功能测试

下肢优势可能潜在地影响基本的功能。一些功能测试未表现出统计学上意义,包括等速股四头肌,四头肌力量比、单腿跳距离、单腿垂直跳跃和单腿垂直跳跃后的垂直地面反作用力。基于这些结果,受伤人群中肢体之间的神经肌肉缺陷可能是由于康复不足,不对称表现可能导致受伤风险增加,应在实际应用环境中加以考虑。

青年男性佩戴护膝跑步优势侧和非优势侧下肢关节的运动学特征

背景:伴随下肢运动损伤事件频发,人们对预防运动损伤的关注度持续增加,全面了解青年男性佩戴护膝跑步时优势侧和非优势侧下肢关节的运动学特征变化,对预防下肢损伤有着重要作用。目的:从步态特征变化的角度分析护膝对膝、踝、髋关节的影响,并为健康青年人选择护膝提出建议,预防运动带来的关节损伤。方法:共招募15名健康男性受试者在特定的试验路径中佩戴3种典型护膝(髌骨带、开口式、套筒式)跑步,使用红外摄像和生物力学测力台设备采集膝、踝、髋关节的运动学数据,使用Matlab、Minitab等软件通过编写特定程序对运动学数据进行处理和分析。结果与结论:(1)佩戴开口式护膝使膝关节的屈曲伸展运动活动范围显著减小,踝关节内旋外旋活动范围显著增加,髋关节屈曲伸展活动范围显著减小;(2)佩戴套筒式护膝使膝关节内旋外旋的活动范围、优势侧踝关节的内翻外翻和内旋外旋的活动范围、优势侧髋关节的屈曲伸展范围显著减小;(3)提示佩戴护膝不但对膝关节产生影响,还对踝、髋关节产生了影响;佩戴不同类型护膝,对优势侧和非优势侧的踝关节和髋关节的影响不同;建议青年人佩戴套筒式护膝运动预防关节损伤。

下肢外骨骼伺服电机驱动控制方案设计

介绍了可穿戴式下肢外骨骼运动总体控制方案。针对人体髋关节和膝关节运动机理,采用了盘式伺服电机驱动二自由度下肢外骨骼模拟人体下肢摆腿运动控制技术来提高关节运动的响应性能,同时利用4个三维力传感器分别测量人大腿和小腿与外骨骼相互作用力,可用于外骨骼“人主机辅”控制模式算法设计中。在外骨骼2个关节处利用编码器获得关节角度、角速度信息既可用于外骨骼拉格朗日模型参数辨识,也可以作为反馈控制信号用于外骨骼“机主人辅”控制模式中。下位机采用LabVIEW驱动NI主控器实现信号传输与控制,上位机采用MATLAB/Simulink环境设计反馈控制算法与下位机进行实时通信,保证可穿戴式下肢外骨骼能够完成两种运动控制模式的目标,同时提高试穿员的可穿戴舒适性。

优势侧和非优势侧负重往返跑对青年下肢爆发力的影响

目的:评估下肢优势侧和非优势侧20m×5负重往返跑对下肢爆发力产生的影响。方法:采用随机交互设计,14名健康男性受试者分别完成2次20m×5负重往返跑,分别在运动后即刻和20min进行下肢爆发能力测试,并记录RR间期。结果:与安静状态相比,优势侧和非优势负重运动后,心率、运动后过氧消耗和运动冲量均显著增加(P<0.01),但优势侧和非优势侧之间不存在显著差异(P>0.05);与安静值相比,优势侧和非优势侧运动后即刻整体表现下肢爆发力纵跳高度显著降低(P<0.05),同样的,最小作用力、垂直蹬伸速度和腾空时间在运动后即刻显著下降(P<0.05),但两者之间不存在显著差异(P>0.05),其余动力学指标运动前后不存在显著差异(P>0.05);运动后20min内均除平均速度显著增加外(P<0.05),其余指标均恢复到安静状态(P>0.05)与安静值相比,优势侧和非优势侧运动后即刻整体、前后和左右方向摆动均显著增加(P<0.05),但两者之间不存在显著差异。运动后20min内均恢复到安静状态(P>0.05)。整体上,表明单侧负重,下肢优势侧和非优势侧爆发力能力的波动程度相同。结论:下肢优势侧不影响运动后即刻和运动后恢复期爆发力的变化。

下肢优势侧和非优势侧负重往返跑对学员平衡能力的影响

目的:评估下肢优势侧和非优势侧20 m×5负重往返跑对平衡能力产生的影响。方法:采用随机交互设计,11名健康男性受试者分别完成2次20 m×5负重往返跑,分别在运动后即刻和20 min进行平衡能力测试,并记录RR间期。结果:与安静状态相比,优势侧和非优势负重运动后,HR、EPOC和TRIMP均显著增加(P<0.01),但优势侧和非优势侧之间不存在显著差异(P>0.05;)与安静值相比,优势侧和非优势侧运动后即刻整体、前后和左右方向摆动均显著增加(P<0.05),但两者之间不存在显著差异。运动后20 min内均恢复到安静状态(P>0.05),表明单侧负重,下肢优势侧和非优势侧平衡能力的波动程度相同。结论:下肢优势侧不影响运动后即刻和运动后恢复期平衡能力摆动幅度。

跳落方向对下肢优势侧与非优势侧的生物力学影响

对12名健康女性受试者进行下肢优势侧与非优势侧在正向、斜向(45°)、侧向跳落的实验。采用运动分析与数理统计的方法,选取与跳落有关的运动学数据膝、髋、踝峰值角;动力学数据x、y、z方向峰值力;运动学数据下肢髋、膝、踝的最大屈曲角,以及载荷率作为研究指标,总结出相关生物力学规律。结果发现,不同方向跳落膝关节屈曲角度、x和y轴反作用力差异明显;载荷率侧向与正向差异明显;相同方向下,非优势侧跳落的髋关节和踝关节屈曲角度都表现为侧向与正向差异明显。得出踝关节和髋关节在不同方向跳落下具有缓冲作用,增强非优势侧力量有助于增强平衡控制稳定性,踝关节周围的肌群对跳落的稳定起着重要的作用。

下肢优势侧评定方法的比较研究

目的:探索在5种评定方法下下肢优势侧和非优势侧的侧别差异。方法:采用26名健康男性作为受试者,每名受试者进行5种评定方法下下肢优势侧和非优势侧的评定,对5种评定方法下下肢优势侧和非优势侧的相关指标进行分析,利用相关分析对所采集的下肢优势侧和非优势侧数据进行分析。结果:5种评定方法在进行下肢优势侧和非优势侧评定时均具有有效性,其中单腿前跳对称指数和单腿纵跳对称指数在评定下肢优势侧和非优势侧时呈显著性正相关,向心/向心180°/s时膝关节屈肌力量对称指数和伸肌力量对称指数呈显著性负相关,单腿纵跳对称指数和向心/向心180°/s时膝关节屈肌力量对称指数呈显著性负相关,其余两两指标之间均未表现出相关性。结论:在进行下肢优势侧和非优势侧划分时,使用不同的评定方法会产生不同的划分结果,因此在进行下肢优势侧与非优势侧对运动影响方面的研究时要合理的选择评定方法。