步態(tài)失穩(wěn)行為機理及其綜合評價性態(tài)指標(biāo)研究.pdf

1、步態(tài)失穩(wěn)(滑移和跌倒)在日常生活中是一種經(jīng)常發(fā)生的意外事件,而這種意外卻會造成人體因為失去身體平衡而隨之產(chǎn)生更大的傷害,輕者造成身體組織的傷害,如:腳踝扭傷、膝蓋韌帶拉傷等疾病;重者則可能會造成死亡的發(fā)生。為了能避免這些傷害在人們周圍環(huán)境里發(fā)生,針對此類問題進(jìn)行深入探討和研究,以期找出導(dǎo)致人體滑移和跌倒現(xiàn)象的一些關(guān)鍵因子,是非常有必要的。本文研究了人體步態(tài)失穩(wěn)機理及步態(tài)失穩(wěn)評價體系構(gòu)建,全文取得成果如下:
　　從步行的基本動作規(guī)律

2、出發(fā),綜合考慮人體下肢各關(guān)節(jié)的慣?；顒佣?構(gòu)建了7自由度7體段的人體下肢步態(tài)模型,并對該模型在步態(tài)周期中的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)特征加以描述,使在統(tǒng)一模型定義下分析討論步態(tài)失穩(wěn)機理的性能評價指標(biāo)體系成為可能。引入了COM與BOS映射函數(shù)模型,構(gòu)建了在理論上對步態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行判斷的基本度量指標(biāo),使得對步態(tài)穩(wěn)定性判斷的定量分析成為可能。
　　基于已構(gòu)建的下肢步態(tài)模型,通過引入肌骨模型,加入步態(tài)行為中人體關(guān)節(jié)肌肉力的內(nèi)因考量,對步態(tài)模型重新進(jìn)

3、行優(yōu)化,提出了結(jié)合神經(jīng)肌肉電信號描述步態(tài)行為特征的方法。構(gòu)建了基于神經(jīng)肌肉力學(xué)的下肢步態(tài)模型,給出了利用下肢步行運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)反求關(guān)節(jié)肌肉力的計算方法。通過實驗和肌肉力仿真計算結(jié)果,系統(tǒng)分析了相關(guān)下肢肌群在正常步態(tài)和失穩(wěn)步態(tài)行為中的神經(jīng)肌肉力學(xué)及sEMG表現(xiàn),為步態(tài)失穩(wěn)過程描述和步態(tài)失穩(wěn)行為評價體系架構(gòu)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　基于步態(tài)失穩(wěn)行為中的自主平衡反應(yīng)特征,建立了自主平衡步態(tài)參數(shù)的運動學(xué)與動力學(xué)性能評價指標(biāo),并將這些指標(biāo)貫

4、穿于步態(tài)失穩(wěn)及自主平衡反應(yīng)行為研究的整個過程。提出一種基于神經(jīng)肌肉力學(xué)理論分析自主平衡步態(tài)的方法,以下肢相關(guān)關(guān)節(jié)和肌群的神經(jīng)肌肉力學(xué)表現(xiàn)作為分析基礎(chǔ),輔以下肢相關(guān)步態(tài)運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)變化特征,通過滑跌步態(tài)實驗對自主平衡恢復(fù)行為特征及自主平衡策略進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。
　　提出可從宏觀角度評價步態(tài)失穩(wěn)行為的滑跌概率預(yù)測模型,對不同傾角步道、不同步道材質(zhì)和不同步道表面污染介質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)試驗評價,得到了步態(tài)失穩(wěn)的密度分布函數(shù),并給出了重新優(yōu)

5、化設(shè)計的滑跌概率預(yù)測模型。在步態(tài)失穩(wěn)概率預(yù)測模型理論分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了反應(yīng)時、運動時試驗和特定條件下的水平步道步態(tài)失穩(wěn)試驗,研究了滑跌概率與UCOF的關(guān)系。討論了反應(yīng)時、運動時及總時間與失穩(wěn)預(yù)測概率的關(guān)聯(lián)性,并通過足地接觸力變化特征探究了步態(tài)失穩(wěn)和相關(guān)運動生理學(xué)和心理學(xué)性能指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性。
　　基于步態(tài)失穩(wěn)的環(huán)境因子和人因因子,系統(tǒng)闡述了步態(tài)失穩(wěn)評價體系的外部因素和內(nèi)在因素,并對相關(guān)因素展開了討論。利用多元統(tǒng)計學(xué)中的主因分析法對本

6、文中所提及的導(dǎo)致步態(tài)失穩(wěn)因素的8項指標(biāo)進(jìn)行了研究,以期找到影響步態(tài)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因子。步態(tài)周期中下肢主要肌群的平均功率、受試者對外擾刺激的神經(jīng)脈沖反應(yīng)時間和足底接觸時刻的足跟速度對整個步態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象的產(chǎn)生,起到了關(guān)鍵的作用,此三者的累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了87.524％。后續(xù)的相關(guān)步態(tài)防失穩(wěn)策略及助行輔具的設(shè)計,可圍繞以上相關(guān)因素,確定解決問題的重要方向。
　　本文研究成果對豐富和發(fā)展步態(tài)穩(wěn)定性相關(guān)理論,推進(jìn)步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練策略、自主平衡恢復(fù)