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无源被动负重型外骨骼对单兵满负荷行走运动的步态分析研究
1
作者
熊然
袁博
+4 位作者
陈光兴
郭林
彭阳
杨柳
段小军
《生物医学工程与临床》
CAS
2023年第4期406-411,共6页
目的研究单兵使用无源被动负重型外骨骼(简称外骨骼)后对满负荷下行走的运动功能影响,为未来推广应用从而提升单兵负荷转运及改善该系统提供理论依据。方法试验中的无源被动式负重型外骨骼主要由绑缚带、背囊和背架、腰部组件、腿部组...
目的研究单兵使用无源被动负重型外骨骼(简称外骨骼)后对满负荷下行走的运动功能影响,为未来推广应用从而提升单兵负荷转运及改善该系统提供理论依据。方法试验中的无源被动式负重型外骨骼主要由绑缚带、背囊和背架、腰部组件、腿部组件等组成。招募14例男性志愿者,年龄24~37岁,平均年龄27.9岁(标准差3.17岁);身高169.0~185.0 cm,平均身高174.7 cm(标准差5.3 cm);体质量67.5~90.0 kg,平均体质量74.9 kg(标准差6.9 kg);身体质量指数22.6~27.9 kg/m^(2),平均身体质量指数24.5 kg/m^(2)(标准差1.6 kg/m^(2))。在穿戴外骨骼和背负25 kg背囊测试后,以问卷形式和三维红外捕捉步态分析检测,对工作效率、人体生理耐受、安全性、舒适性、移动灵活性、使用意愿和步态时空参数进行评分和量化评价。步态数据在Nexus V2.9软件中经三维建模,分析获得时空参数结果,并统计学分析各组数据。结果穿戴外骨骼可使负重行走时间平均缩短2.2 s,工作效率提高14.2%。穿戴外骨骼可使最大负重能力提高5kg。穿戴外骨骼将导致行走过程中膝关节最大活动角度平均丧失8°。有2例受试者发生了肩部皮肤轻微发红,没有发生重心不稳等安全事件的情况。使用无源被动负重型外骨骼后,测试者主观评估的舒适性(75.0±7.6)(60~90)分,移动灵活性(69.3±7.3)(60~80)分,使用意愿(72.1±7.0)(60~90)分。未穿戴外骨骼时,测试者背负25 kg后,步频、双足支撑时长、单足支撑时长和步速有显著性改变(P<0.05),而穿戴外骨骼后,测试者的步频、双足支撑时长、单足支撑时长和步速改变差异无统计学意义。结论单兵满负荷行走运动时,穿戴无源被动负重型外骨骼后可提高工作效率及最大负重能力,但会减小关节最大活动度,穿戴者仍自觉较高的舒适性和移动灵活性,愿意反复使用;步态分析证实,穿戴无源被动负重型外骨骼后,单兵满负荷行走运动功能可获得增强。
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关键词
可穿戴外骨骼
无源被动式负重
满负荷行走
单兵
运动功能
负荷
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题名
无源被动负重型外骨骼对单兵满负荷行走运动的步态分析研究
1
作者
熊然
袁博
陈光兴
郭林
彭阳
杨柳
段小军
机构
陆军军医大学第一附属医院(西南医院)关节外科中心
重庆理工大学机械工程学院
出处
《生物医学工程与临床》
CAS
2023年第4期406-411,共6页
基金
中国人民解放军训练伤防治专项(20XLS02)
重庆市研究生教育教学改革研究项目(yjg203136)
陆军军医大学军事后勤科研专项(2020HQZX15)。
文摘
目的研究单兵使用无源被动负重型外骨骼(简称外骨骼)后对满负荷下行走的运动功能影响,为未来推广应用从而提升单兵负荷转运及改善该系统提供理论依据。方法试验中的无源被动式负重型外骨骼主要由绑缚带、背囊和背架、腰部组件、腿部组件等组成。招募14例男性志愿者,年龄24~37岁,平均年龄27.9岁(标准差3.17岁);身高169.0~185.0 cm,平均身高174.7 cm(标准差5.3 cm);体质量67.5~90.0 kg,平均体质量74.9 kg(标准差6.9 kg);身体质量指数22.6~27.9 kg/m^(2),平均身体质量指数24.5 kg/m^(2)(标准差1.6 kg/m^(2))。在穿戴外骨骼和背负25 kg背囊测试后,以问卷形式和三维红外捕捉步态分析检测,对工作效率、人体生理耐受、安全性、舒适性、移动灵活性、使用意愿和步态时空参数进行评分和量化评价。步态数据在Nexus V2.9软件中经三维建模,分析获得时空参数结果,并统计学分析各组数据。结果穿戴外骨骼可使负重行走时间平均缩短2.2 s,工作效率提高14.2%。穿戴外骨骼可使最大负重能力提高5kg。穿戴外骨骼将导致行走过程中膝关节最大活动角度平均丧失8°。有2例受试者发生了肩部皮肤轻微发红,没有发生重心不稳等安全事件的情况。使用无源被动负重型外骨骼后,测试者主观评估的舒适性(75.0±7.6)(60~90)分,移动灵活性(69.3±7.3)(60~80)分,使用意愿(72.1±7.0)(60~90)分。未穿戴外骨骼时,测试者背负25 kg后,步频、双足支撑时长、单足支撑时长和步速有显著性改变(P<0.05),而穿戴外骨骼后,测试者的步频、双足支撑时长、单足支撑时长和步速改变差异无统计学意义。结论单兵满负荷行走运动时,穿戴无源被动负重型外骨骼后可提高工作效率及最大负重能力,但会减小关节最大活动度,穿戴者仍自觉较高的舒适性和移动灵活性,愿意反复使用;步态分析证实,穿戴无源被动负重型外骨骼后,单兵满负荷行走运动功能可获得增强。
关键词
可穿戴外骨骼
无源被动式负重
满负荷行走
单兵
运动功能
负荷
Keywords
exoskeleton
passive load
full-load walking
individual soldier
motor function
load
分类号
R821 [医药卫生—临床医学]
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作者
出处
发文年
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1
无源被动负重型外骨骼对单兵满负荷行走运动的步态分析研究
熊然
袁博
陈光兴
郭林
彭阳
杨柳
段小军
《生物医学工程与临床》
CAS
2023
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