Substantiating Appropriate Motion Capture Techniques for the Assessment of Nordic Walking Gait and Posture in Older Adults

该实验的总体目标是确定北欧式健走杖对步态模式和姿势对齐的影响，特别是对老年人的影响。这种方法可以帮助回答生物力学领域的关键问题，例如如何使用北极行走来帮助改善老年人的步态和姿势。评估此类步态和姿势变量的最佳方法是什么。

这种技术的主要优点是它展示了两种有效的方法来评估与北欧式健走有关的步态和姿势。该技术的含义可能延伸到治疗环境。具体来说，作为北欧杆的使用，可能有助于各种步态和状况。

演示此程序的是我的研究生之一 Zach Bonsegen。首先，为每个参与者提供一组杆子并指导他们站直。然后，让参与者将杆尖放在脚趾前，并将肘部放在身体旁边。

指导参与者拉长杆子，直到他们的肘部在身体旁边形成大约 90 度角，确保调整对应于参与者身高的大约 65%。然后，牢固地拧紧杆子并将靴尖向后倾斜。在固定腕带之前，让参与者将腕带放在下背部后面，并站直，指导参与者正确的身体姿势。

还要让参与者站起来，挺起胸部，放松肩膀。然后，让每个参与者固定他们的腕带，将杆尖放在他们身后，并在身体两侧放松他们的手臂。在保持双手张开的同时，指示受试者以最少的手臂摆动开始行走约 100 米。

在保持双手张开并拖动手杖的同时，指导参与者开始更快地走路，并采取更大的手臂运动。然后，让参与者想象他们举起手的样子，就像他们要和别人握手一样。最后，当手臂向前摆动时，让参与者轻轻抓住手柄并对地面施加力。

每次摆动手臂时，指示个人将杆子稍微抬离地面，并在随后的每一步中将它们牢牢地固定住。杆尖应与脚中线对齐。学习和理解该技术对于确保与该协议的一致性至关重要。

为了确保这一点，我们将说明分解为四个简洁的陈述，以简化事情，并确保所有参与者都能发挥最佳性能。通过收集每个参与者的人体测量数据来开始数据收集。首先使用卷尺测量每条腿的长度，即从髂前上棘到内踝中心的距离。

然后，测量左右骨之间的距离（称为骨间距离）以及肩部偏移量。使用卡尺，通过查找每个关节的骨突起之间的距离来测量每个关节的宽度。这样做是为了测量他们的膝盖宽度、脚踝宽度、肘部宽度、手腕宽度，还可以测量手的厚度。

最后，使用标准体重秤测量参与者的体重，使用卷尺测量参与者的身高。为了评估长时间的步态模式和姿势对齐，请在 6 分钟步行测试期间使用加速度计系统收集数据。确保加速度测量系统至少由六个传感器组成，每个传感器都集成了加速度计和陀螺仪，以便测量每个特定身体部分的加速度和角速度。

在将它们放置在参与者身上之前，请确保所有传感器都安全地对接到系统的扩展坞，以便同步它们并校准系统。接下来，使用可调节的钩环带将传感器连接到手腕后部、前踝、腰椎的 L5 椎骨和胸骨顶部的躯干。将采样率设置为最小 100 赫兹。

然后，让参与者进行两次 6 分钟步行测试的试验，一次有杆，一次没有。随机分配两个试验来控制顺序效应。指导参与者以自选速度沿着 25 米的走道来回行走 6 分钟。

在参与者开始之前，请务必单击 start （开始） 以开始使用加速度计系统进行数据收集。当 6 分钟步行测试的两项试验都完成后，使用三维动作捕捉系统评估短时步态事件，该系统在路径中嵌入了两个测力板。首先通过公司提供的电线将它们连接到计算机，将测力台与动作捕捉系统同步。

然后，在动作捕捉系统软件中，通过输入尺寸、位置、方向、灵敏度和系统所需的任何其他信息，将测力板添加到捕捉体积中。确保将测力平台归零以防止数据中出现噪声，并确保它们以 1， 000 赫兹的足够采样率进行收集。接下来，首先以受控方式在捕获空间中挥动 3 标记棒，完成系统的动态校准。

然后，通过在指定的参考点放置一个四标记的 L 形框架并在计算机软件中选择设置体积，执行静态校准以设置全局 xyz 坐标系。动作捕捉系统的校准对于确保所收集数据的准确性至关重要，并且首先要完成。为确保结果准确，将评估图像误差，并在必要时重复校准，直到获得最佳值。

软件校准后，为参与者安装 39 个反光标记，使用双面胶带将它们固定，并将它们放在此处显示并在随附文本协议中描述的特定解剖标志上。最后，指导参与者通过系统的捕获体积进行 6 次 5 米步行的试验，其中 3 次有杆，3 次没有杆。随机分配这些试验以控制顺序效应。

该图代表了一个步态周期的典型髋关节功率曲线，并将参与者的有极点的步态与没有极点的步态进行了比较。H1、H2 和 H3 处的箭头表示在比较这些有极和无磁极的相时发电和吸收的变化。与不带杆的步行相比，使用杆时，在脚后跟接触以及摆动前和初始摆动时产生的髋部动力明显较小。

这里显示的是单个步态周期中的典型膝关节功率曲线，与极点与无极点的比较。使用拐杖时，与不带拐杖的步行相比，在脚跟接触、摆动前和末端摆动时，膝盖力量吸收明显较小。一旦掌握，如果执行得当，每个参与者可以在 45 到 60 分钟内完成这项技术。

在执行该程序时，重要的是要确保参与者在有和没有杆的情况下都能自然行走。因此，不应让他们知道测力台的位置。按照此程序，可以执行 EMG 等其他方法来回答其他问题，例如肌肉的激活模式，尤其是上半身的肌肉。

观看此视频后，您应该对如何使用两种不同动作捕捉系统中的至少一种来评估 Nordic Walking 步态和姿势有很好的了解。该协议允许生物力学领域的研究人员探索北欧式健走对老年人步态和姿势的影响，以及其他患有步态和姿势障碍的人群，例如帕金森病患者。不要忘记，引入新的工具，例如杆子，可能会增加执行运动任务所需的注意力水平，因此，应让参与者意识到在安全的环境中开始训练。