单侧膝关节僵直步态特征研究及应用

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步行是人类日常生活中最基础也是最重要的活动功能。当人体下肢出现运动功能障碍时,为维持行走的稳定性,其它关节会表现出各式各样的步态代偿类型,这与人体下肢重新构建的多因素耦合步态代偿机制相关。本研究以膝关节僵直步行时不同代偿类型的下肢生物力学变化为研究内容,深入对比分析了步态周期、关节角度、关节力矩、地面支反力和足底压力中心位移的变化特点,探究单侧膝关节僵直步行时对人体下肢生物力学的影响。论文完成了以下主要工作:(1)利用膝关节固定支具限制单侧膝关节活动度(即限制膝关节屈伸、内收外展和内旋外旋),对单侧膝关节僵直的步态特征开展了模拟试验,采集了正常步行和单侧膝关节僵直步行(关节活动度受限)两种试验条件下人体的时-空步态参数、运动学参数、动力学参数和足底压力参数;(2)分析与比较了正常步行与单侧(左)膝关节僵直步行时的步态参数,验证了单侧膝关节僵直行走时其它关节需要不同程度参与代偿运动,明确了主要代偿关节,且参与代偿程度从高到低依次为:左髋、左踝、右髋;(3)基于归一化互相关方法,对关节角度曲线异常程度进行分析,得到了单侧膝关节僵直行走四种典型的步态代偿类型;(4)分析了四种典型的代偿类型的步态特征,明确了健、患侧下肢步态参数在不同代偿类型的差异性;(5)依据研究结果,针对单侧膝关节损伤患者提出了步态康复训练策略,并进行了软件的交互界面设计。本文明确了膝关节受损后下肢间的具有不同协调配合策略,不同协调配合策略下的步态特征分析对于步态康复训练效果评价、下肢康复器械设计及非对称步态轨迹规划均具有指导意义。
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