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足部位置和座椅高度对脑瘫儿童坐-站转移下肢运动学和动力学参数的影响

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中国组织工程研究 2024年

作者：李文静高晓李爱华倪燕孙威王疆娜山东体育学院临沂市康复医院济南医院

背景：足位和座椅高度是影响“坐-站转移”的重要因素，但目前对“坐-站转移”动作的研究多侧重于健康人群和帕金森患者，痉挛型脑瘫儿童在不同座椅高度和足部位置下执行“坐-站转移”任务中的下肢运动学和动力学特征尚未可知。目的：... 详细信息

背景：足位和座椅高度是影响“坐-站转移”的重要因素，但目前对“坐-站转移”动作的研究多侧重于健康人群和帕金森患者，痉挛型脑瘫儿童在不同座椅高度和足部位置下执行“坐-站转移”任务中的下肢运动学和动力学特征尚未可知。目的：探究不同足部位置及座椅高度对脑瘫儿童执行“坐-站转移”任务过程中下肢运动学和动力学参数的影响。方法：选择7名痉挛型脑瘫儿童作为研究对象，对其进行6个任务即3种座椅高度(高、中、低凳)×2种足位(前、后足位)的“坐-站转移”动作测试，采集脑瘫儿童在不同足位和座椅高度下“坐-站转移”时的运动学和动力学数据。结果与结论：(1)时间特征结果表明，相较于低凳条件，脑瘫儿童在高凳条件下进行“坐-站转移”任务所需总时间显著减少(P=0.046)；(2)动力学结果表明，抬离瞬间，双足后位条件下的膝关节屈曲力矩显著大于双足前位条件(P=0.049)；相较于中凳条件，在高凳条件下膝关节屈曲力矩显著减小(P <0.001)；(3)结果提示抬高座椅高度和改变足位条件均对痉挛型脑瘫儿童的“坐-站转移”表现有影响，在高凳双足后位条件下儿童使用较小的运动补偿就可以完成坐站动作；同时高座椅可作为痉挛型脑瘫儿童增强“坐-站转移”表现的辅助工具，高凳双足后位条件更有助于脑瘫儿童“坐-站转移”动作的完成。

关键词：痉挛型脑瘫足位座椅高度坐-站转移姿势控制

支撑面稳定度在不同视觉输入条件下对轻度认知障碍老年人平衡能力的影响

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中国组织工程研究 2024年第24期28卷 3897-3902页

作者：齐刘心周勉王祥宇孙威王疆娜山东体育学院山东省济南市250102 微山县人民医院山东省济宁市277600 山东省运动康复研究中心山东省济南市250100

背景:支撑面稳定度与视觉输入是影响静态平衡的重要因素,但目前对轻度认知障碍老年人平衡能力的研究大多集中在稳定的硬支撑面,对其在不同视觉输入条件下不稳定支撑面上的静态平衡控制尚未可知。目的:探讨轻度认知障碍老年人不同视觉输... 详细信息

背景:支撑面稳定度与视觉输入是影响静态平衡的重要因素,但目前对轻度认知障碍老年人平衡能力的研究大多集中在稳定的硬支撑面,对其在不同视觉输入条件下不稳定支撑面上的静态平衡控制尚未可知。目的:探讨轻度认知障碍老年人不同视觉输入条件下在软、硬支撑面上的静态平衡能力。方法:选择21名轻度认知障碍老年人和19名认知正常老年人为研究对象,使用Kistler三维测力台分别对其进行睁眼双脚硬支撑面站立、睁眼双脚软支撑面站立、闭眼双脚硬支撑面站立、闭眼双脚软支撑面站立4种测试,每次测试站立持续时间为30 s,采集2组人群不同视觉条件下在软、硬支撑面站立时的足底压力中心数据,并进行对比。结果与结论:①有视觉输入条件下,轻度认知障碍老年人在软、硬支撑面上足底压力中心的总摇摆路径(软支撑面:P=0.003)、内外总摇摆路径(软支撑面:P=0.001,硬支撑面:P0.05);③结果表明:相比于正常老年人在软、硬支撑面能够充分利用视觉感觉输入维持身体平衡,轻度认知障碍老年人表现出平衡功能的缺失。尤其是在视觉受到干扰时,轻度认知障碍老年人更加依靠足踝本体感觉维持平衡,提示轻度认知障碍老年人应该着重加强足踝本体感觉训练。

关键词：轻度认知障碍老年人静态平衡支撑面足底压力中心

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动作任务与认知任务干扰对老年人下楼梯行走身体稳定性的影响

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医用生物力学 2024年第S1期 466-466页

作者：付倩孙威王疆娜山东体育学院

目的探讨动作任务与认知任务干扰介入对老年人下楼梯行走身体稳定性的影响。方法本研究共招募52名老年人受试者(年龄:66.8±3.6岁),使用Vicon红外动作捕捉系统与Kistler测力台,同步采集老年人下楼梯行走时单任务、认知任务和动作任务...

目的探讨动作任务与认知任务干扰介入对老年人下楼梯行走身体稳定性的影响。方法本研究共招募52名老年人受试者(年龄:66.8±3.6岁),使用Vicon红外动作捕捉系统与Kistler测力台,同步采集老年人下楼梯行走时单任务、认知任务和动作任务3种模式下的运动学与动力学数据。通过引入身体质心-压心距离、动态稳度(Mo S)算法,对老年人下楼梯行走的身体稳定性进行量化评定。应用重复测量方差分析比较不同任务各评价指标组内差异。结果相比于单任务,老年人在认知任务、动作任务条件下楼梯行走前-后侧方向的质心速度显著增大(P<0.001),质心-压心内外距离显著降低(P=0.012,P<0.001),前-后侧方向的外推质心显著增大(P=0.001,P <0.001),前-后侧方向的动态稳度显著减小(P=0.002,P=0.001);相比于认知任务,老年人在动作任务条件下前-后侧方向的质心速度显著增大(P=0.014),前-后侧方向的外推质心显著增大(P<0.001)。结论老年人下楼梯行走特别是受到双任务干扰时身体稳定性显著降低,跌倒风险增大。建议老年人在下楼梯行走中应尽量避免同时执行认知任务、动作任务干扰,减少对身体稳定性的影响。

关键词：

脑瘫青少年行走时下肢协调变异性与大脑感觉运动皮层激活特征的相关性研究

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医用生物力学 2024年第S1期 569-569页

作者：齐刘心孙威王疆娜山东体育学院

目的探究脑瘫青少年行走时下肢协调变异性与其大脑皮层激活特征的相关性,为其步行协调性的康复训练提供理论依据。方法共纳入8名12～18岁的痉挛型脑瘫青少年为脑瘫组,匹配8名健康青少年为对照组,要求其以0.45 m/s的速度在跑步机上行...

目的探究脑瘫青少年行走时下肢协调变异性与其大脑皮层激活特征的相关性,为其步行协调性的康复训练提供理论依据。方法共纳入8名12～18岁的痉挛型脑瘫青少年为脑瘫组,匹配8名健康青少年为对照组,要求其以0.45 m/s的速度在跑步机上行走。应用Vicon动作捕捉系统采集两组人群运动学参数,引入连续相对相位算法,计算下肢环节内相对相位标准差的平均值(deviation phase,DP),反映变异性;应用功能性近红外光谱采集两组人群大脑中央前回、中央后回、辅助运动区、顶上小叶感觉运动皮质区的血流动力学信号,计算氧合血红蛋白浓度变化,反映皮层激活情况。通过Pearson相关法分析下肢协调与大脑激活水平间的关系。结果脑瘫组左侧髋-膝环节DP与其顶上小叶9通道(r=0.764,P=0.027)和18通道(r=0.721,P=0.043)、右脑中央后回17通道(r=0.766,P=0.027)呈显著强正相关,而对照组与右脑辅助运动区12通道(r=0.773,P=0.025)呈显著强正相关,与左脑顶上小叶9通道(r=-0.747,P=0.033)呈显著负相关;脑瘫组左侧膝-踝环节DP与右脑中央后回17通道(r=0.746,P=0.033)呈显著强正相关,而对照组无显著相关性。结论与感觉整合有关的顶叶皮层过多激活导致脑瘫患者的步行协调模式存在较大变异性,未来可以通过抑制顶上小叶的神经激活来提高其下肢环节的协调稳定性。

关键词：

矫形鞋垫对扁平足大学生跑步疲劳前后足底压力分布的影响

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医用生物力学 2024年第S1期 464-464页

作者：王月萍王疆娜孙威山东体育学院

目的通过比较疲劳前后扁平足者穿整体多功能设计的矫形鞋垫和普通鞋垫跑步时的足底压力分布,对矫形鞋垫的作用效果进行分析。方法以27名扁平足者(足弓指数:29.62±2.17,男/女:17/10)为实验对象,在10米的实验场地以3.0±0.3 m/s速度进...

目的通过比较疲劳前后扁平足者穿整体多功能设计的矫形鞋垫和普通鞋垫跑步时的足底压力分布,对矫形鞋垫的作用效果进行分析。方法以27名扁平足者(足弓指数:29.62±2.17,男/女:17/10)为实验对象,在10米的实验场地以3.0±0.3 m/s速度进行疲劳前和疲劳后跑步测试。使用跑步机逐级递增疲劳方案诱导疲劳,当心率>最大心率的90%或RPE指数>17时2 min后终止疲劳方案。用Pedar足底压力鞋垫对扁平足足底8个分区(大脚趾(H)、其他脚趾(LT)、前足内侧(Med FF)、前足中部(Mid FF)、前足外侧(Lat FF)、中足内侧(Med MF)、中足外侧(Lat MF)、足跟(RF)压力数据进行采集与分析,采用双因素重复测量方差分析法比较两种鞋垫在疲劳前后的足底压力分布特征差异。结果与疲劳前相比,疲劳后受试者穿着普通鞋垫跑步时Med FF(P=0.019)和RF(P=0.003)区域峰值压力显著增大,Med FF(P=0.005)和Med MF(P<0.001)区域的峰值压强显著增大,Lat FF(P=0.002)、Lat MF(P=0.004)区域的压力时间积分显著减小;而穿着矫形鞋垫以上区域指标无显著性差异。与穿着平鞋垫相比,受试者在穿着矫形鞋垫跑步时RF区域的峰值压力均显著低于平鞋垫(P=0.002)。结论矫形鞋垫降低了前足内侧和后足过大的受力,使足底各区域压力分布均匀,有助于扁平足跑步爱好者实现健康跑。

关键词：

外部干扰对脑瘫青少年静态站立平衡能力及大脑皮层血流动力学的影响

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医用生物力学 2024年第S1期 215-215页

作者：王姝涵孙威王疆娜山东体育学院

目的探讨脑瘫(CP)青少年和正常发育(TD)青少年平衡能力和大脑皮层血流动力学变化的差异。方法共招募CP与TD青少年各8名。应用AMTI三维测力台采集足底压力中心(COP)数据,以评价扰动与非扰动条件站立平衡能力,同步应用f NIRS采集辅助运...

目的探讨脑瘫(CP)青少年和正常发育(TD)青少年平衡能力和大脑皮层血流动力学变化的差异。方法共招募CP与TD青少年各8名。应用AMTI三维测力台采集足底压力中心(COP)数据,以评价扰动与非扰动条件站立平衡能力,同步应用f NIRS采集辅助运动区(SMA)、中央前回(Pre CG)、中央后回(Po CG)和顶上小叶(SPL)的氧合血红蛋白(ΔHb O2)浓度,以评价大脑皮层激活水平。采用双因素重复测量方差分析对平衡能力指标和大脑皮层激活水平指标进行统计学分析,若存在交互效应则应用Bonferroni进行事后检验。结果 (1)平衡能力指标:扰动条件下CP组Delta-AP、RMS、RMS-AP、SP-AP均显著大于对照组。CP组扰动条件下Delta-AP、Delta-ML、RMS、RMS-AP、SP-AP显著大于非扰动条件。(2)大脑皮层激活水平指标:扰动条件下CP组SMA的ΔHb O2显著大于对照组。CP组扰动条件下SMA、Pre CG、Po CG的ΔHb O2显著大于非扰动。结论受到外部扰动时,CP青少年前后方向的平衡能力降低,SMA、Pre CG和Po CG激活水平增高。相比于TD青少年,CP青少年在扰动条件下前后方向的平衡能力较差,SMA激活水平较高。建议未来为CP制定康复治疗方案时应着重促进SMA、Pre CG、Po CG的激活以提高其维持平衡能力。

关键词：

轻度认知障碍老年人在认知-平衡双任务范式下的前额叶皮质激活特征：一项fNIRS研究

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医用生物力学 2024年第S1期 137-137页

作者：许国才周勉王疆娜孙威山东体育学院微山县人民医院

目的本研究旨在探讨双任务下轻度认知障碍(MCI)老年人的平衡控制及前额叶皮层(PFC)激活特征。方法招募21名MCI老年人和19名健康老年人。两组人群分别完成双足平行站立(BS)、双任务双足平行站立(BSD)、双足前后站立(TRS)及双任务双足...

目的本研究旨在探讨双任务下轻度认知障碍(MCI)老年人的平衡控制及前额叶皮层(PFC)激活特征。方法招募21名MCI老年人和19名健康老年人。两组人群分别完成双足平行站立(BS)、双任务双足平行站立(BSD)、双足前后站立(TRS)及双任务双足前后站立(TRSD)的平衡任务类型。功能近红外光谱(f NIRS)和测力台分别用于收集平衡任务期间PFC的血流动力学信号和足底压力中心数据。结果双因素多元方差分析显示,在BS和BSD条件下,95%Ellipse area(P<0.001)均存在显著的组*任务的交互效应;而L-VLPFC(P=0.019)、R-VLPFC(P=0.003)、R-FPC(P=0.029)、L-DLPFC(P=0.003)及R-OFC(P=0.010)存在显著的组间主效应。而在TRS和TRSD条件下,95%Ellipse area(P<0.001)存在显著的组*任务的交互效应,L-DLPFC(P=0.043)和R-DLPFC(P=0.028)存在显著的组间主效应,L-FPC存在显著的组*任务的交互效应(P=0.021)。结论相比健康老年人,MCI老年人前额叶皮层激活程度更高,但平衡控制仍较差。随着平衡任务难度提高,MCI老年人需要DLPFC激活增强以维持平衡;而在受到双任务干扰时,MCI老年人需要L-FPC激活增强以维持平衡。

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不同鞋跟高度对青年女性下楼梯时下肢关节刚度和做功模式的分析

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医用生物力学 2024年第S1期 174-174页

作者：王悦闫晓芹王疆娜孙威山东体育学院

目的探究青年女性下楼梯时,不同鞋跟高度对下肢生物力学参数、关节刚度及做功模式的影响,以指导选择适宜高度的高跟鞋,减少下楼梯的关节损伤。方法招募25名青年女性(20.88±1.41岁)作为受试者。采用Vicon红外运动捕捉系统和Kistler三...

目的探究青年女性下楼梯时,不同鞋跟高度对下肢生物力学参数、关节刚度及做功模式的影响,以指导选择适宜高度的高跟鞋,减少下楼梯的关节损伤。方法招募25名青年女性(20.88±1.41岁)作为受试者。采用Vicon红外运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集受试者在穿着不同鞋跟高度(1、3、5、7 cm)的高跟鞋下楼梯行走时下肢关节生物力学数据,量化分析鞋跟高度对下肢关节动力学、关节刚度及做功贡献度的影响。应用单因素重复测量方差分析比较不同鞋跟高度下楼梯行走各指标组内差异。结果 (1)鞋跟高度为3、5、7 cm下楼梯时,下肢三关节角度、力矩的变化趋势一致。(2)关节刚度指标方面,与鞋跟高度1 cm相比,高度为3 cm(1 cm:P=0.003)、5 cm(1 cm:P0.05)。(3)关节做功模式指标方面与鞋跟高度1 cm相比,鞋跟高度7 cm时踝关节净功显著降低(P=0.035);髋、膝关节净功无显著性差异。与1 cm相比,鞋跟高度7 cm时踝关节做功贡献度显著降低(P<0.05);髋、膝关节做功贡献度无显著性差异。结论青年女性穿着7 cm鞋跟高度的高跟鞋下楼梯行走时主要对踝关节生物力学产生影响,降低了踝关节净功、做功贡献度及关节刚度。

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基于向量分析法研究脑瘫儿童步态时下肢关节协调性和变异性

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医用生物力学 2024年第S1期 31-31页

作者：陈传艺齐刘心王疆娜孙威山东体育学院

目的通过向量分析法探索脑瘫儿童在平地行走时的下肢协调性和协调变异性,为脑瘫步态特征的量化分析提供数据参考,有助于行走协调康复训练方案的针对性设计。方法8名脑瘫儿童及配对8名健康儿童,以0.45 m/s速度在跑步机上行走,运用Vicon...

目的通过向量分析法探索脑瘫儿童在平地行走时的下肢协调性和协调变异性,为脑瘫步态特征的量化分析提供数据参考,有助于行走协调康复训练方案的针对性设计。方法8名脑瘫儿童及配对8名健康儿童,以0.45 m/s速度在跑步机上行走,运用Vicon三维动作捕捉系统收集下肢运动学数据,运用Matlab软件自编代码计算下肢关节间的耦合角及耦合角标准差,分别采用圆形分布资料统计和独立样本t检验,评价下肢关节协调性及变异性。结果协调性统计结果显示,在第2双支撑期,脑瘫组髋-膝关节矢状面耦合角显著大于对照组(P=0.036);在摆动期,脑瘫组膝-踝关节矢状面耦合角显著大于对照组(P=0.017)。变异性统计结果显示,在第2双支撑期,脑瘫组矢状面膝-踝关节的耦合角标准差大于对照组(P=0.002);在摆动期,脑瘫组矢状面膝-踝关节的耦合角标准差大于对照组(P=0.015)。结论脑瘫儿童与健康同龄儿童平地行走支撑后期与摆动期步态协调模式存在差异。在第2双支撑期和摆动期,脑瘫儿童下肢髋-膝、膝-踝关节在矢状面内比健康同龄儿童表现出更差的协调性及更大的变异性。建议通过加强下肢关节间协调控制干预,促进脑瘫儿童步态康复。

关键词：