基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究

摘要

针对滑跌开展失稳自适应平衡研究，对防止滑跌损伤、康复训练设计、行走辅具研发等具有重要意义。目前国内外对于失稳现象已开展了大量研究，但尚不清楚平衡调节过程中足底压力与步态参数间的关系，亦未探究个体在坡道环境下遇到滑移扰动后激发的自适应平衡反应。据此提出本文的研究目的，即针对下坡时滑移扰动引发的步态失稳现象，利用足底压力与步态分析手段探究人体下肢的自适应平衡反应。
　　本文招募了10名健康男性青年受试者，要求每位受试者分别在干燥与湿滑两种介质下完成坡度i=0、坡度i=1∶12及坡度i=1∶10三种坡度时的下坡行走试验。其中，干燥地面条件下，受试者须在每种坡度各完成10次行走;湿滑地面条件下，受试者在每种坡度下须完成5次行走。试验过程中要求受试者目视前方、步态自然放松，并在受到扰动后继续完成行走。采集行走过程中的时-空步态参数、动力学参数及运动学参数并进行分析。
　　以大胆假设、小心求证为原则，本文提出了两条假设。其一，假设于特定坡度行走时，存在与该坡度相对应的自适应平衡反应;其二，假设当以下坡坡度为扰动强度时，自适应平衡反应量级与扰动强度正相关。为验证假设一，在特定坡度下采用方差分析法，以干燥试验为对照，依据足底压力及步态参数的变化情况，探究特定坡度下的自适应平衡反应。为验证假设二，先后采用单因素方差分析法及回归分析法，得出了平衡反应量级与扰动强度间的关系。
　　结果表明，假设一成立，即在特定坡度下坡行走遇滑移扰动时，人体存在一系列的自适应平衡反应以避免滑跌;假设二部分成立，即除足底峰值压力不受扰动强度影响外，时-空步态参数、时间标准化后的压力-时间积分、压力中心轨迹、垂直地面反力及下肢关节角度在特定步态时期内与扰动强度间存在线性关系。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景

1．2 步态失稳自适应平衡研究动态

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 现有失稳自适应平衡研究中存在的不足

1．4 本文研究目的及意义

1．5 论文主要研究内容及框架结构

2 足底压力及步态分析概述

2．1 足底压力分析简介

2．1．1 足底压力测量技术的发展’

2．1．2 足底压力分析研究

2．2 人体步态概述

2．2．1 步态周期

2．2．2 时-空步态参数

2．2．3 运动学参数

2．2．4 动力学参数

2．3 滑跌及平衡调节理论

2．3．1 ACOF与UCOF

2．3．2 平衡调节理论

3 人体行走试验方案设计

3．1 试验对象

3．2 试验设置

3．2．1 试验设备

3．2．2 扰动的施加方式

3．2．3 坡度的选择

3．2．4 试验用鞋的选择

3．2．5 足底区域的划分

3．3 试验过程

3．3．1 试验准备

3．3．2 试验要求

3．3．3 练习试验

3．3．4 采集数据

3．4 数据分析及处理

3．4．1 分析参数

3．4．2 数据同步处理

3．4．3 数据标准化处理

3．4．4 统计分析

4 特定坡度下坡失稳自适应平衡反应

4．1 水平行走时的失稳自适应平衡反应

4．1．1 时-空步态参数

4．1．2 动力学参数

4．1．3 运动学参数

4．1．4 小结

4．2 坡度1∶12下坡时的失稳自适应平衡反应

4．2．1 时-空步态参数

4．2．2 动力学参数

4．2．3 运动学参数

4．2．4 小结

4．3 坡度1∶10下坡时的失稳自适应平衡反应

4．3．1 时-空步态参数

4．3．2 动力学参数

4．3．3 运动学参数

4．3．4 小结

4．4 本章总结

5 特定坡度下的自适应平衡反应与扰动强度间的关系

5．1 时-空步态参数

5．1．1 单因素方差分析

5．1．2 回归分析

5．2 动力学参数

5．2．1 峰值压力

5．2．2 时间标准化后的压力-时间积分

5．2．3 压力中心轨迹

5．2．4 垂直地反力

5．3 运动学参数

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文主要完成工作

6．2 论文主要创新点

6．3 本文结论在康复训练及工程领域的应用

6．4 展望

参考文献

8 论文发表情况

致谢