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人体行走时不同负重方式对足底压力影响的研究

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人体行走时不同负重方式对足底压力影响的研究

作者：李国强天津科技大学

学位级别：硕士

行走是人们日常生活中最基本的运动。同时,负重行走也是人们在日常生活中的一部分。长时间的负重行走,会影响人体足底压力的分布,会产生一系列的损伤问题。本研究目的是揭示不同负重方式对足底压力的影响。探索足底压力参数的分布规律,... 详细信息

行走是人们日常生活中最基本的运动。同时,负重行走也是人们在日常生活中的一部分。长时间的负重行走,会影响人体足底压力的分布,会产生一系列的损伤问题。本研究目的是揭示不同负重方式对足底压力的影响。探索足底压力参数的分布规律,为临床医疗诊断、疗效评估、矫形处方和体育锻炼等提供可靠数据。本文通过三维测力台对人体在三种负重方式(单肩负重、单手负重、双肩负重),四种负重重量(测试者的体重的5%,10%,15%和20%)下获取足底三维受力的数据。主要分析所获取的特征双峰曲线及曲线上7个步态特征量。对数据进行归一化处理来消除个体之间的差异,力学数据需经过测试者的体重归一化得到。时间参数需经过测试者的单支撑相归一化。研究的时间段是左(右)脚的脚跟接触测力台开始到左(右)脚的脚尖蹬地离开的这段时间。用统计学的t检验来比较同一指标是否有差异(p负重方式是否对左右脚的对称性和足底压力有影响。人在自然行走和双肩负重行走的过程中,左右脚的足底压力具有对称性特征。单侧负重(单肩负重和单手负重)在负重重量增大到自身体重的15%时,左右脚足底压力出现不对称特征。在不同负重方式下足底压力的7个步态特征值都有不同程度的男女差异性。在单肩行走过程中,当男性试验者负重重量超过自身体重的13%时,此时足底压力会与不负重行走下的足底压力产生显著差异。在单手负重行走中,当男性试验者负重重量超过自身体重的12%时,此时足底压力会与不负重行走下的足底压力产生显著差异。在单肩行走过程中,当女性试验者负重重量超过自身体重的12%时,此时足底压力会与不负重行走下的足底压力产生显著差异。在单手负重行走中,当女性试验者负重重量超过自身体重的10%时,此时足底压力会与不负重行走下的足底压力产生显著差异。

关键词：足底压力负重重量负重方式行走

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不同负重方式行走人体表面肌电信号特性研究

不同负重方式行走人体表面肌电信号特性研究

作者：陈健楠天津科技大学

学位级别：硕士

人们在日常生活中经常需要负重行走,当下人们的主要负重方式分为以下三类:单肩式背包负重,双肩式背包负重,手提式负重。人体在较长时间,较大负重情况下,相关肌肉会产生不同程度的疲劳,而人体肌肉疲劳的累计则会进一步造成肌肉损伤,因此... 详细信息

人们在日常生活中经常需要负重行走,当下人们的主要负重方式分为以下三类:单肩式背包负重,双肩式背包负重,手提式负重。人体在较长时间,较大负重情况下,相关肌肉会产生不同程度的疲劳,而人体肌肉疲劳的累计则会进一步造成肌肉损伤,因此,针对人体负重行走时,在不同负重方式下相关肌肉疲劳情况的研究是十分必要的。表面肌电(SEMG)作为一种无创,实时的测量手段,被广泛的应用于肌肉疲劳方面的研究,本文将以此方法为基础,对不同负重方式下人体腰背部相关肌肉的表面肌电信号特性进行研究。采用NORAXON肌电采集系统,测试正常成年人在不同负重方式下行走时肩部及腰部肌肉的表面肌电信号,参考之前研究成果,将人体负重比例确定为--男性为自身体重12%,女性为自身体重8%,行走步速为4. 5km/h,以保证肌肉疲劳产生的合理性,规律性。实验需测试肌肉分别为:肩部肌群包括—三角肌,斜方肌,大菱形肌,冈上肌;腰部肌群包括—背阔肌下缘,竖脊肌中部,竖脊肌下部。实验要求受试者在坡度为0的情况下以恒定步速在跑步机上行走30min,从初始阶段Omin开始,每10min采集一次肌电信号(Omin,10min,20min,30min),并同时要求受试者根据所给出的BORG主观体力感等级量表进行一次肌肉疲劳的主观评价打分;在坡度为20 (实验条件受跑步机限制)的情况下以恒定步速在跑步机上行走15min,从初始阶段开始,每5min采集一次肌电信号(Omin,5min,10min,15min),并同时要求受试者根据所给出的BORG主观体力感等级量表进行一次肌肉疲劳的主观评价打分。通过NORAXON采集到的数据,提取肌电信号的平均肌电值(AEMG)和平均频率(MF)特征值,然后通过SPSS对特征值进行标准化处理。以标准化后的特征值为基础,进行男女差异性分析,并对各肌肉的发力及疲劳情况进行分析。通过对相同步速,相同负重比例情况下,采用不同的负重方式行走时人体肩背部肌肉的肌电信号采集分析,最终得出男性和女性在完成不同负重方式及坡度的情况下行走任务时,肩背部肌肉的疲劳特征是否存在差异性或对称性,人体左右腰背部肌肉是否存在差异性或对称性,分析得出男性女性在0°,20°情况下肩背部肌肉的疲劳上限,为不同情况下负重行走时选择合理的负重方式提供合理化意见,避免个别肌肉因不合理的负重方式而产生疲劳损伤,同时也可以为特殊情况下需要负重行走时所采用背包的设计提供设计建议。

关键词：表面肌电负重方式肌肉疲劳坡度

不同负重方式行走对人体步态影响的生物力学分析

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不同负重方式行走对人体步态影响的生物力学分析

作者：杨雪吉林大学

学位级别：硕士

本研究通过运动学、动力学的分析比较躯干前负重和躯干后负重两种形式对人体步态的影响,这对于今后拓展背包方式的选择,提高负重的效率、加快背包的设计等方面具有重要意义。研究中选择15名普通大学生作为本文的实验对象,通过三维影像... 详细信息

本研究通过运动学、动力学的分析比较躯干前负重和躯干后负重两种形式对人体步态的影响,这对于今后拓展背包方式的选择,提高负重的效率、加快背包的设计等方面具有重要意义。研究中选择15名普通大学生作为本文的实验对象,通过三维影像法和三维测力台收集无负重条件下、前负重条件下和后负重条件下人体常速行走时步态的生物力学参数,研究结果表明:1.不同负重方式下行走,前负重和后负重条下行走时步态周期的支撑期均显著性地增加,摆动期则显著性减少;前负重行走时的步长显著性地减小,而步宽则明显增大,步速相应地降低。2.在下肢关节角度上,前负重条件下髋关节角度屈曲幅度较小,膝关节屈曲幅度相对较大,踝关节趾屈角度增大,后负重条件下行走,其最大变化是膝关节屈曲增大,踝关节趾屈幅度显著性降低,足外翻程度略有增加;在躯干角度上,前负重条件下行走躯干后倾明显,后负重条件下行走则前倾明显;前负重条件下通过增大足偏角增大步宽,进而也增大了重心左右方向的摆动幅度。3.无论是前负重条件还是后负重条件,在垂直支撑反作用力上都增加显著;前负重条件下行走最大制动力较高,而最大推动力相对偏低;在最大外侧力值上,前负重条件下的最大外侧力值显著性增加。结论:前负重行走人体躯干后倾,步长变短,质心左右摆动较大、前移增多,相比后负重和无负重行走,前负重行走增加了伸髋肌群和伸膝肌群疲劳程度及踝关节、膝关节和足底软组织的损伤风险。

关键词：负重方式前负重后负重行走步态

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老年人行走过程中不同负重方式对步态的影响

老年人行走过程中不同负重方式对步态的影响

老年人手提重物时不同停止方式对步态稳定性的影响

第十九届全国运动生物力学学术交流大会

作者：朱虹佳杜艳艳首都体育学院

研究目的老年人跌倒带来了很多医疗和社会经济问题。本研究旨在通过对老年人正常行走的步态周期特征以及步行过程中足底压力分布特征的研究,为老年人步行特征提供客观科学的数据,为进一步预防老年人跌倒提供帮助。同时,负重人类生活中... 详细信息

研究目的老年人跌倒带来了很多医疗和社会经济问题。本研究旨在通过对老年人正常行走的步态周期特征以及步行过程中足底压力分布特征的研究,为老年人步行特征提供客观科学的数据,为进一步预防老年人跌倒提供帮助。同时,负重人类生活中不可避免的行为,研究表明负重是影响人体身体姿势控制的重要因素之一,它在一定程度上会提高老年人跌倒风险,本文比较了手提重物、拉重物和推重物三种不同的负重方式对健康健康老年人步态周期及足底压力分布特征的变

关键词：老年人步态周期足底压力负重方式

来源： cnki会议评论

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医用生物力学 2021年第2期36卷 297-303页

作者：王新亭吴永红王鸥徐聃弟王琪天津科技大学机械工程学院天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津300222

目的分析老年人手提重物及不同步态停止方式时下肢肌肉活动特性及相应关节运动参数的变化,探究手部负重及步态停止方式对老年人步态稳定性以及身体平衡的影响。方法以0 kg、双手各2.5 kg和右手5 kg的负重方式,分别在急停和有计划停止条... 详细信息

目的分析老年人手提重物及不同步态停止方式时下肢肌肉活动特性及相应关节运动参数的变化,探究手部负重及步态停止方式对老年人步态稳定性以及身体平衡的影响。方法以0 kg、双手各2.5 kg和右手5 kg的负重方式,分别在急停和有计划停止条件下,采集双侧下肢踝、膝、髋关节角度以及表面肌电信号。结果在不同的负重方式下,双侧下肢踝、髋关节角度均有显著差异(P方式显著影响各关节角度的变化(P负重和急停带来的不稳定性,下肢会产生相应的平衡机制。急停时,制动腿胫骨前肌需要更高的肌肉活动水平来控制踝关节的跖屈角度,从而减小踝关节波动幅度。而单手负重会增大制动腿和尾随腿肌肉做功的差异,导致侧向的不稳定性。

关键词：负重方式停止方式关节角度肌肉活动步态稳定性

单侧负重对女性行走时下肢生物力学及重心运动特征的影响

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单侧负重对女性行走时下肢生物力学及重心运动特征的影响

第十二届全国体育科学大会

作者：赵功赫曲峰北京体育大学

研究目的:人们负重行走在日常生活中非常常见。其中女性的单肩包,一方面可以提升个人形象,另一方面也可以使人腾出另一只手来做其他活动,因此女性更倾向于单侧负重。由于包的重量、包的外形、携带方法和携带位置的不同,可能导致不良的姿... 详细信息

研究目的:人们负重行走在日常生活中非常常见。其中女性的单肩包,一方面可以提升个人形象,另一方面也可以使人腾出另一只手来做其他活动,因此女性更倾向于单侧负重。由于包的重量、包的外形、携带方法和携带位置的不同,可能导致不良的姿势,若长时间的重复这一姿势以及用力过度等因素,则易导致肌肉骨骼伤害的发生。一些研究表明,单侧负重会造成躯干部肌电以及躯干运动学的改变,最终导致肩背损伤、高低肩和脊柱侧弯等一系列严重问题,也有研究表明单侧负重会造成下肢运动学和协调模式的改变,但是单侧负重是否会造成下肢关节的损伤,还有待进一步研究。当前较少有研究探讨不同的单侧负重方式和不同负重重量对女性负重侧下肢的生物力学以及重心运动特征的影响。在这种单侧负重的方式下步行,负重侧下肢势必会做出相应调整,来保持步行的稳定。本研究旨在测量不同单侧负重条件下负重侧下肢的生物力学特征及重心运动特征,探讨负重侧下肢的生物力学改变,从而为女性选择合适的负重方式和重量提供科学依据,为降低下肢损伤风险提供数据支持。研究方法:筛查招募12名女大学生,筛查招募标准:右利手,无背单肩包习惯,无神经系统和肌肉骨骼系统疾病,且实验前24h内未从事剧烈运动,无肌肉疲劳症状。受试者随机进行三种单侧负重形式(单肩背包、前臂挂包、单手提包)的行走,参考自身体重(BW)设置4种负重重量(0%、5%、10%、15%BW),负重侧为右侧。受试者参考Helen-Hayes模型贴29个反光标志点,自然走过测试区域,并以右脚踩在测力台上为一次有效测试,采集3次有效数据。采用8镜头红外高速运动捕捉系统(Motion Analysis,200Hz)与三维测力台(Kistler,1000Hz)同步采集步行中运动学和动力学数据。人体模型选择修正后的扎齐奥尔斯基模型,计算重心、负重侧下肢关节角度、关节力矩、关节功率和关节功,本研究分析人体矢状面和额状面的数据。采用双因素重复测量方差分析,分析不同负重方式和重量两个因素对负重侧下肢关节运动学和动力学以及重心参数的影响,显著性水平为P负重重量达到15%BW时,负重侧踝关节矢状面的最大跖屈角度、最大跖屈力矩和正功均较其他重量显著增大(P负重重量达到15%BW时,负重侧踝关节矢状面的活动幅度、最大跖屈力矩、功率最大值、正功显著大于其他负重方式(P负重重量的增大,负重侧踝关节额状面的最大内翻角度、额状面活动幅度、最大外翻力矩、功率最小值和负功的绝对值均显著增大(P负重重量达到10%BW时,负重侧膝关节矢状面的最大膝屈曲角和活动幅度较其他重量显著增大(P负重重量的增大,负重侧膝关节矢状面的最大伸膝力矩和负功的绝对值较其他重量显著增大(P负重重量达到15%BW时,负重侧膝关节矢状面的功率最大值和负功的绝对值较其他重量显著增大(P负重重量的增大,膝关节额状面的最大内收力矩较其他重量显著增大(P负重方式对膝关节额状面的运动学和动力学参数没有显著影响(P>0.05)。(5)随着负重重量的增大,负重侧的髋关节矢状面的负功较其他重量显著增大(P负重侧髋关节矢状面的最大屈髋力矩、功率最大值、功率最小值的绝对值均显著大于其他负重方式(P负重重量的增大,负重侧髋关节的最大髋外展角度和髋关节额状面活动幅度较其他重量显著减小(P负重重量达到15%BW时,负重侧髋关节额状面的功率最大值、功率最小值的绝对值较其他重量显著减小(P负重重量显著影响重心摆动幅度,当负重重量达到10%BW时,重心左右摆动幅度和上下摆动幅度显著增大(P负重方式显著影响重心的左右摆动幅度,手拎包时重心左右摆动幅度会显著大于前臂挂包和单肩背包(P负重对人体步行平衡控制的影响,负重侧下肢主要通过增加关节力矩,增加关节做功,从而保持行走的稳定性。为了减少由于单侧负重的增加造成的冲击力对下肢关节的损伤,人体通过增大负重侧膝关节的屈曲角度,来有效地吸收冲击。(2)当负重重量达到10%BW时,重心上下和左右的摆动幅度增大,降低了步态的稳定性,建议女性单侧负重重量不宜超过10%BW。(3)单侧负重造成负重侧膝关节外展力矩减小,这对于减小负重侧膝关节额状面载荷具有一定意义,也为膝痛患者的康复治疗和日常负重的选择提供一定理论依据。

关键词：负重方式不对称负重下肢关节生物力学步态

来源： cnki会议评论

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力量训练的方法及发展趋势

上海体育学院学报 2000年第4期24卷 21-21页

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单侧负重对人体足底压力特征的影响研究

医用生物力学 2021年第S1期36卷 361-361页

作者：卢泽惠满喜内蒙古师范大学体育学院呼和浩特0100222

目的对比单侧负重时不同负重方式与负重重量在行走时的生物力学特征,了解单侧负重对人体造成的力学改变,为大众日常负重方式提供选择,对背包设计厂商改进背包提供数据支持。方法男、女性各30名分别在单肩背包、手提背包、斜挎背包3种负... 详细信息

目的对比单侧负重时不同负重方式与负重重量在行走时的生物力学特征,了解单侧负重对人体造成的力学改变,为大众日常负重方式提供选择,对背包设计厂商改进背包提供数据支持。方法男、女性各30名分别在单肩背包、手提背包、斜挎背包3种负重方式下以自身体重0%、5%、10%、15%负重量行走,利用Medtrack足底压力板测量受试者的足底压力峰值、足底压强峰值。结果不同负重对足底压力的显著性影响主要体现在足前区与足后区(P<0.05)。

关键词：足底压力生物力学特征负重方式压强峰值背包负重量