对不同速度迈步过程中优势腿与非优势腿差异性的研究

发布时间：2020-11-15 08:39

　　 背景:迈步动作是人们日常生活中重复最多的身体运动之一,连贯而稳定的步行是由许许多多的单一迈步动作构成。研究发现,迈一步的动作可以作为身体动态姿势稳定性的常用范式,因为其在迈步过程中左右腿交替进行迈步动作,支撑面由双腿支撑变为左右腿分别交替支撑的支撑面,支撑面积在减小,对身体造成了一定的干扰,因此对身体动态姿势稳定性是一个极大的考验。在迈一步的过程中,左右腿对于维持身体动态姿势稳定性所起的作用并不相同,并且存在着一定的差异。虽然左右两侧身体的不对称性在日常生活中并未引起关注,但是临床中的病态的不对称现象却时有发生,并且临床中病态的不对称现象以及健康成年人左右两侧的不对称现象并不相同。因此,研究健康成年人在以不同速度进行迈步的过程中身体姿势调节相关变量的变化规律,以及左右腿在不同速度迈步过程中的差异性研究,有助于进一步区分临床中由于病态引起的不对称现象和健康成年人正常的身体不对称现象。通过在迈步过程中左右腿对于维持姿势调节的不同作用,有助于临床上帕金森患者、偏瘫以及左右肢体障碍患者的运动康复,对于临床上对其的诊断以及评估具有重要的意义。目的:探究以不同速度开始步行时,优势腿与非优势腿在迈步过程中的时间参数、足底压力中心(COP)位移参数以及身体质心(COM)加速度、速度参数的变化规律及其对称性。方法:利用Kistler三维测力台、Noraxon三维加速度仪以及足底压力开关同步采集8名健康成年人在以正常速度(NS)和以尽可能快的速度(QS)完成迈步启动时的原始数据。对比分析在每种实验条件下,优势腿与非优势腿的COP和COM在前后(AP)和左右(ML)两个方向上不同迈步启动阶段时空参量受迈步速度影响的变化特征。结果:(1)在正常迈步和快速迈步两种实验条件下,优势腿与非优势腿在不平衡期和APAs期具有显著差异性,非优势腿在不平衡期和APAs期的时长明显高于优势腿。(2)正常迈步和快速迈步两种实验条件下,优势腿与非优势腿各个阶段所占总时长的百分比无明显差异。(3)正常迈步和快速迈步两种实验条件下,优势腿与非优势腿在ML方向和AP方向上COP位移参数无显著性差异。(4)ML方向:正常迈步和快速迈步两种实验条件下,优势腿与非优势腿在APAs期最大COM加速度以及迈步期COM加速度平均值具有显著性差异;在以优势腿或者非优势腿分别启动迈步时,正常迈步和快速迈步在卸载期最大COM加速度、APAs期最大COM加速度、不平衡期COM加速度变化范围、摆动期COM加速度平均值以及迈步期COM加速度平均值均具有显著性差异。(5)AP方向:因素“迈步腿”与“迈步速度”的主效应对于COM加速度各参数P值均0.05,均无显著性差异。(6)ML方向:在正常迈步和快速迈步两种实验条件下,优势腿与非优势腿在不平衡期COM速度变化范围以及APAs期COM速度变化范围具有显著差异性。在以优势腿或者非优势腿分别启动迈步时,正常迈步和快速迈步在不平衡期最大COM速度、不平衡期COM速度变化范围和迈步期COM速度平均值具有显著性差异。(7)AP方向:因素“迈步腿”与“迈步速度”的主效应对于COM速度各参数P值均0.05,均无显著性差异。(8)在ML方向和AP方向上,在正常迈步和快速迈步两种实验条件下,非优势腿在COP位移、COM加速度和COM速度在APAs期达峰值时长明显高于优势腿。结论:(1)健康成年人在正常迈步时,非优势腿可以通过延长APAs期(尤其是不平衡期时长)来达到与优势腿相同的性能;在快速迈步时,非优势腿APAs期同比例的增加了不平衡期及卸载期的时长来更好地维持身体的稳定性;在APAs期和CPAs期,优势腿与非优势腿同比例的推动了COP位移轨迹的移动,说明优势腿与非优势腿在正常迈步和快速迈步两种实验条件下对于COP位移的推动存在等效效果;(2)随着迈步速度的加快,ML方向上对于维持身体姿势稳定性是不对称的,也就是具有侧向优势,APAs期作为身体姿势平衡的显著性指标,其在迈步启动期间也是不对称的。优势腿极大的推进了COM向前并且朝着支撑腿前进(通过COM加速度和速度的衰减证明),说明优势腿更好地维持了ML方向上身体动态姿势稳定性;(3)在迈步速度加快时,CNS启动了更强的调节机制来消除对于即将到来的姿势不稳定的因素,通过APAs期的COM加速度和速度的减弱得到很好地证明,在摆动期,CPAs会随着迈步速度的加快而加快,说明APAs与CPAs共同调节了迈步姿势的稳定性。优势腿在CPAs期间COM加速度和速度的数值增加的更加明显,进一步说明优势腿更好地维持了身体侧向的稳定性;(4)在ML方向和AP方向上,COP位移、COM加速度和COM速度达峰值时长的时间,优势腿明显低于非优势腿,也就是说在正常迈步和快速迈步两种速度条件下,APAs在优势腿中的活跃程度明显高于非优势腿,APAs振幅优势腿明显高于非优势腿,优势腿有更好的向前推进作用,而非优势腿具有更好的支撑作用。
【学位单位】：天津体育学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：G804.6
【部分图文】：

实验示意图

23图 1:实验示意图2.2.4 研究内容2.2.4.1 实验数据的解析利用 MATLAB R2016a 软件进行编程，读取测力台测得原始数据并对数据进行四阶零相移、20Hz 的 Butterworth 低通滤波处理，之后通过 Kistler 坐标系的公式程序化计算得到 AP 向和 ML 向 COP 位移[3]；并根据测力台所测得的有效数据截取每一次实验相对应的肌电数据，读取肌电数据并对加速度原始数据进行四阶零相移、3.5Hz 的 Butterworth 低通滤波处理，经程序运算提取出 AP 向和 ML向 COM 加速度，对加速度积分运算得到 COM 速度[3]。根据 APAs 起始点（onset）、足后跟离地（HO）、足趾离地（TO）及启动脚足跟初次着地（HC），四个时刻将整个迈步启动过程划分为不平衡期、卸载期，这两阶段构成初始拟静态的 APAs 期以及随后动态的启动脚迈步阶段，即摆动期[67]。不平衡期：从 APAs 起始点到摆动腿脚后跟离地；卸载期：从摆动腿脚后跟离地到脚趾尖离地；摆动期：从摆动腿的脚趾尖离地到脚后跟再次着地

左右方向COP时间变化图（某次NS时）
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本文编号：2884566