摘要
研究目的：当因神经疾病或肌肉骨骼损伤导致下肢功能障碍时，会严重降低患者的生活质量。临床上常应用踝足矫形器（AFO）进行治疗，其康复效果与AFO的力学特性参数尤其是刚度密切相关。因此，本研究通过探讨AFO刚度对常速行走时步态生物力学特征的影响，进而为优化AFO结构、提高其功能提供科学依据。 研究方法：招募30名健康成年人（年龄：21.35±0.24岁；身高：171.38±5.34cm；体重：65.37±8.34kg）作为实验对象。首先，采用矫形器评测装置量化AFO的力学性能。其次，采用Vicon三维运动捕捉系统、AMTI三维测力平台、Noraxon无线表面肌电测试仪同步采集受试者在无AFO、两种不同刚度的AFO（AFO1，AFO2）共三种情况下行走的运动学及动力学数据。最后，利用OpenSim进行AFO刚度对人体步态生物力学影响的仿真模拟，进而分析下肢关节角度、关节力矩及肌肉力的变化。 研究结果： （1）AFO1和AFO2的平均刚度分别为1.16±0.94Nm/°和2.01±1.13Nm/°，而且在踝关节跖屈5°和背屈5°时，两者的刚度存在显著性差异。 （2）与无AFO时相比，穿戴AFO1和AFO2时均会使踝关节背屈峰值角度、膝关节屈曲峰值角度及髋关节伸展的峰值角度显著增加，而踝关节跖屈峰值角度和髋关节屈曲的峰值角度显著减小。与穿AFO1时相比，穿戴AFO2时会使踝关节背屈峰值角度均显著增加，而膝关节伸展峰值角度显著减小。 （3）与无AFO时相比，穿戴AFO1和AFO2时均会使髋关节屈曲峰值力矩显著减小。而且，穿戴AFO2时膝关节屈曲峰值力矩也会显著减小。与穿AFO1时相比，穿戴AFO2时仅在膝关节屈曲峰值力矩显著减小。 （4）与无AFO时相比，穿戴AFO1和AFO2时，左侧胫骨前肌肌肉力无明显变化，比目鱼肌和腓肠肌峰值肌肉力有所增加，股二头肌峰值肌肉力减小。 研究结论：穿戴不同刚度AFO行走时，人体出现的自适应性运动策略有所不同。AFO刚度主要影响踝关节运动，会对下肢关节角度、关节力矩、肌肉力造成不同程度的影响，进一步揭示了AFO刚度是影响用户恢复正常行走功能的关键因素。此外，证实借助OpenSim平台构建带有AFO的肌肉骨骼仿真模型实现两者的联合仿真，可进行AFO的优化设计和康复效果的评估，这也为优化其他辅具提供有价值的借鉴。
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