步行过程中下肢关节协调模式及步速对其的影响

来源 :柳璇 | 被引量 : 0次 | 上传用户:altertig
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研究目的通过下肢关节间的耦合量化分析步行过程中的下肢协调模式以及协调变异性;检测关节间协调中是否存在协同效应以及量化其强度;观察不同步速对下肢协调模式变化的影响,从而深入了解机体内部协调控制的机制。研究方法选取17名普通健康男性大学生,分别以慢速、中速和快速三种速度在地面上行走,应用7镜头红外高速运动捕捉系统(Motion红外摄像,200Hz)采集受试者步行过程中的运动学信号。在每一速度下,根据处理得到的角度、角速度计算肢体内(髋-膝、膝-踝)耦合和肢体间(髋-髋、膝-膝、踝-踝)耦合的连续相对相位(MACRP)、相位偏差(DP)以及与非控制流形(UCM)空间平行的方差变异性(V‖)、与UCM空间正交空间中的方差变异性(V⊥)和它们的协同强度S。通过双因素重复测量方差分析比较不同步态动作阶段(第一双支撑期、单支撑期、第二双支撑期、摆动期)和不同步行速度(快速、中速、慢速)对它们的影响。研究结果1.MACRP结果显示,步速和步态各阶段对除踝-踝耦合以外关节耦合的协调模式存在交互作用。不同步速下髋-膝耦合的MACRP值随着步态周期的发展逐渐升高,在单支撑期内,慢速步行时的MACRP显著低于快速和中速时(p<0.01);膝-踝耦合在支撑期各阶段中差异不大,且比摆动期中的MACRP要低,在第二双支撑期内,快速时的MACRP显著高于中速和慢速时(p<0.01)。不同步速下髋-髋耦合的MACRP值随步态发展的趋势表现为先升高后降低再升高,其中在单支撑期和摆动期内,慢速步行时升高程度比快速和中速更小(p<0.01);膝-膝耦合的MACRP值在整个步态周期内差异不大,但是快速步行时在所有阶段显著高于中速和慢速(p<0.01);踝-踝耦合中MACRP随步态发展的趋势表现为先降低后升高再降低,且速度之间无显著差异。2.DP结果显示,步速和步态各阶段对除膝-膝耦合以外关节耦合的协调变异性存在交互作用。髋-膝耦合的DP值在支撑期各阶段中逐渐增高,摆动期出现下降,在第一双支撑期和摆动期内,慢速时的DP值显著高于快速和中速时(p<0.01);膝-踝耦合的DP值在步态周期内出现先降低后升高再降低的趋势,在单支撑期和摆动期内,慢速时的DP值显著高于快速和中速时(p<0.01)。髋-髋耦合DP值表现为先升高后降低再升高的趋势,在整个支撑期内慢速时高于快速和中速时(p<0.01);膝-膝耦合和踝-踝耦合的DP在步态周期内均呈先降低后升高再降低的趋势,在踝-踝耦合中的单支撑期和摆动期内,慢速时的DP值显著高于快速和中速时(p<0.01)。3.在UCM分析中,步速和步态各阶段对除膝-膝耦合以外关节耦合的协同效应存在交互作用。髋-膝耦合的协同效应在步态周期中逐渐升高,在摆动期内达到最大值,步速在各阶段中对协同效应的影响无显著差异;膝-踝耦合除在第二双支撑期中存在显著的协同效应(p<0.01)以外,其他三个阶段均不存在协同效应或者协同效应不显著,慢速时协同效应在第一双支撑期内最低。髋-髋耦合在步态所有阶段都存在协同效应,步速之间无显著差异;膝-膝耦合同样在步态所有阶段都存在协同效应,而慢速时协同效应在所有阶段都高于快速和中速(p<0.01),踝-踝耦合仅在两个双支撑期内存在显著的协同效应(p<0.01),步速之间无显著差异。研究结论与建议1.步行中下肢关节协调模式表现为,偏近侧关节间(髋-膝、髋-髋和膝-膝耦合)在双支撑期中趋于同相,在单支撑期和摆动期中趋于反相,并且在步态完整周期中均存在协同效应,但偏远侧关节间(膝-踝和踝-踝耦合)在双支撑期中趋于反相,在单支撑期和摆动期中趋于同相,且仅在双支撑期中具有协同效应。2.在双支撑期中,偏远侧关节间的协调模式要比偏近侧关节间更具有波动性。3.快速步行时各关节之间的协调模式表现为更大的反相趋势,慢速步行时各关节之间具有更大的协调变异性。4.因为存在更大的协调变异性,慢速行走不一定比快速行走更稳定,但累积性损伤的潜在风险较低,习惯快速步行的人,可适当减慢一下步速。
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