2022年7月26日
本文介绍了用于研究步态起始姿势控制的材料与方法。该方法基于测力台记录,并利用力学直接原理计算重心和压力中心的运动学参数。
该方法可实现获取预期性姿势调整(APA)。APA 反映了中枢神经系统功能,因此可进一步探讨 APA、运动输出简图(MOS)和身体意象(BI)的具体表现形式。
该技术的主要优势在于其精确性。此外,该技术具有可适应性,对于存在运动性固视的患者而言,操作过程也相对不那么疲劳。该技术的应用可拓展至所有相关的病理学研究领域。
对于帕金森病而言,这一方法尤其具有重要意义,因为它可能有助于发现机械性生物标志物,从而实现更早期的诊断,或检测出亚临床的平衡与步态障碍。该方法适用于某些体育运动,例如起跑,或需要在静止姿势下完成动作的运动,如篮球投篮或棒球投球。我认为,即使从未练习过该方法的人,也可能表现良好。
你只需要保持严谨。首先,要求参与者赤脚静止地站在测力平台上,保持自然直立姿势,双臂自然下垂于身体两侧,目光注视前方至少五米远处与眼睛同高的目标点。
通过让参与者闭眼保持初始姿势,轻推其背部以诱发前进步态,从而确定其偏好的起始下肢。向参与者说明,他们需要完成的任务是:从站立姿势开始,用偏好的下肢启动行走,沿步道走到尽头,然后安静地返回初始站立姿势。
说明步态启动需在两个连续信号之后进行,即准备信号和出发信号。随后解释关于速度和时间压力的指导说明。触发来自测力台的数据采集,并向受试者发出第一个即准备信号。
指导受试者保持静止,避免在此第一个信号出现时预判步态启动。确保受试者在视觉上保持不动。通过前后方向或内外侧压力中心位移的实时时间曲线在线检查其静止状态。
然后发出第二个或起始信号。改变施加于步态启动的时间压力条件,随后改变步态启动速度的条件。指导受试者在每种实验条件下完成一系列10次连续试验,并在连续的条件之间安排至少两分钟的休息,以避免疲劳效应的影响。
在每种条件下,允许参与者在正式记录前先进行两次适应性试验。最后,在参与者离开测力台后停止数据采集。此处展示了步态起始过程中通过测力台获得的生物力学时间曲线图以及选定的时空参数变量。
在反应时间条件下,步态迅速启动。此处展示了重心在前后、内外及垂直方向上的加速度和速度。该图还描绘了压力中心在前后和内外方向上的位移。
此处展示了在内外侧和前后方向上的预期性姿势调整(APA)起始时间、摆动相足跟离地时间、摆动相足趾离地时间、摆动相足部触地时间以及后足离地时间。该图还描绘了步态起始过程中不同时间变量的代表性数值,如APA时间窗、卸载阶段和摆动阶段的时间窗。此外,还包括不同空间变量的代表性数值,例如足部离地和触地时重心前后方向速度。
此处展示了最大预期压力中心位移、步长、步宽、重心向下运动的峰值速度以及摆动足触地时刻的垂直重心速度。最关键的部分在于确保受试者明显保持静止不动,以获得良好的基线数据。此外,受试者在正式记录前还需完成两次练习,这一点同样重要。
这将使我们在实验过程中获得更理想的结果。因此,可以在稳态工作期间使用运动学方法添加数据。我认为该技术可能会引起一些研究人员的兴趣,并启发他们思考如何在工程到临床复制等不同领域中应用这一技术。
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本研究提出了一种通过测力台记录来探究步态起始过程中姿势调控的方法,重点关注预期性姿势调整(APA)。该方法旨在帮助理解中枢神经系统在步态起始期间的功能,并能够精确捕捉与运动障碍患者相关的生物力学变量。
利用测力平台记录对步态启动进行定量生物力学分析,能够精确评估与早期神经学及运动障碍研究相关的姿势控制机制。该方法有助于准确识别细微的运动功能缺陷,并为转化医学和临床前模型开发中的风险调整决策提供依据。该方法具有良好的适应性和可重复性,可作为企业研发团队在运动控制通路机制去风险化和靶点验证工作中可重复使用的有效工具。
这种基于测力平台的方法可融入从发现到临床前研究的连续过程,用于运动控制和平衡障碍的研究。