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發(fā)布時間:2024-09-27 瀏覽次數(shù):337
本研究探討了不同水平 WBV 頻率對健康受試者步態(tài)參數(shù)、下肢運動學(xué)和認(rèn)知反應(yīng)的影響。40 名參與者在安裝在水平振動臺上的跑步機上勻速行走,該跑步機提供振幅為 1 m/s、頻率為 2-10 Hz(振幅成反比)的諧波振動,通過動作捕捉系統(tǒng)記錄行走運動學(xué)。
方差分析結(jié)果顯示振動頻率對反應(yīng)時間沒有顯著影響。通過統(tǒng)計參數(shù)映射分析的運動學(xué)時間序列顯示 2 Hz 時步態(tài)周期的不同部分有顯著調(diào)整,包括髖關(guān)節(jié)外展和屈曲增加、腳跟著地周圍膝關(guān)節(jié)屈曲更大以及踝關(guān)節(jié)背屈增加。
參與者表現(xiàn)出步態(tài)運動學(xué)變化,主要是在 2 Hz 時,相關(guān)的內(nèi)側(cè)位移更高,這是在擾動運動期間保持穩(wěn)定性和姿勢控制的合理策略。這些發(fā)現(xiàn)突出了個體在在較低頻率下WBV 的復(fù)雜生物力學(xué)適應(yīng)。
全身振動 (WBV) 是指整個人體圍繞其靜態(tài)位置發(fā)生的振蕩,通常發(fā)生在主體接觸振動表面,例如汽車座椅或振動平臺。暴露于 WBV 與肌肉骨骼、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、身體和認(rèn)知疲勞、暈車、頭痛、消化和心血管疾病以及 II 型糖尿病的風(fēng)險增加有關(guān)。事實上,長期接觸 WBV可能增加腰痛、腰椎退化和腰椎間盤突出等疾病風(fēng)險。這些影響似乎需要通過身體傳遞振動能量,可能導(dǎo)致機械應(yīng)力和骨骼軟組織損傷。目前,運輸、建筑和制造職業(yè)領(lǐng)域的許多工人每天都會接觸到 WBV。因此,當(dāng)站立和行走的受試者暴露于 WBV 時,已經(jīng)有相關(guān)研究提出了不同的效果,主要取決于身體姿勢和所涉及的特定身體部分。
本實驗復(fù)制了工人在振動環(huán)境中移動時經(jīng)常需要做出決定的情況,因為振動對步態(tài)運動學(xué)的影響對于了解肌肉骨骼疾病的風(fēng)險至關(guān)重要。另一方面,認(rèn)知能力的惡化可能與因缺乏對環(huán)境因素的關(guān)注而增加滑倒、絆倒、跌倒或受傷的風(fēng)險。因此,我們的工作旨在了解水平 WBV 對認(rèn)知反應(yīng)、步態(tài)時空參數(shù)和下肢運動學(xué)的影響。根據(jù)先前發(fā)表的研究結(jié)果,我們假設(shè)較低的頻率可能會對檢查的結(jié)局產(chǎn)生更顯著的影響。
實驗招募了 40 名健康參與者(20 名女性,20 名男性;年齡:24 ± 2、25 ± 2 歲;體重:55.7 ± 5.0、75.9 ± 10.4 公斤;身高:165.5 ± 6.3、180.2 ± 5.6 厘米)被招募用于研究。排除標(biāo)準(zhǔn)是:研究前六個月內(nèi)的下肢損傷或既往骨科損傷的揮之不去的癥狀、長期 WBV 暴露史、振動引起的病理、神經(jīng)肌肉或神經(jīng)系統(tǒng)病理、診斷為糖尿病、心血管或呼吸系統(tǒng)疾病或色盲。此外,參與者被指示在研究前一天避免劇烈的體育活動,并在實驗前禁止使用藥物、興奮劑(例如咖啡因)或鎮(zhèn)靜劑(例如酒精)。
以隨機順序使用 6 種條件,探索具有不同峰峰值幅度成反比的 WBV 頻率,同時保持 1 m/s 的恒定峰峰值均方根 (RMS) 加速度2,條件為:基線(無振動)、2 Hz 18 mm 振幅、4 Hz 4.5 mm 振幅、6 Hz 2.0 mm 振幅、8 Hz 1.1 mm 振幅和 10 Hz 0.7 mm 振幅。每種情況持續(xù) 210 s,總共步行 21 分鐘,WBV 暴露 17.5 分鐘,不包括基線條件。在每種情況下行走 30 秒后,參與者進(jìn)行精神運動警覺性測試 (PVT) 以增加認(rèn)知負(fù)荷。
方差分析結(jié)果顯示振動頻率對反應(yīng)時間沒有顯著影響。通過統(tǒng)計參數(shù)映射分析的運動學(xué)時間序列顯示 2 Hz 時步態(tài)周期的不同部分有顯著調(diào)整,包括髖關(guān)節(jié)外展和屈曲增加、腳跟著地周圍膝關(guān)節(jié)屈曲更大以及踝關(guān)節(jié)背屈增加。
通過 SPM 對下肢運動學(xué)時間序列進(jìn)行額外分析,如圖 2,圖 3,圖 4,圖 5,圖 6,揭示了顯著的效果,仍然主要歸因于 2 Hz 刺激。在這種情況下,顯著的變化強調(diào)了低頻振動條件對下肢運動學(xué)的直接影響。
圖2髖關(guān)節(jié)外展時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結(jié)果。中外側(cè)WBV頻率主要效應(yīng)(范圍和p值)被描述為陰影區(qū)域,同時報告了相應(yīng)的事后成對比較(方向和范圍)結(jié)果。
圖 3.髖關(guān)節(jié)屈曲時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結(jié)果。中外側(cè) WBV 頻率主要效應(yīng)(范圍和 p 值)被描述為陰影區(qū)域,同時報告了相應(yīng)的事后成對比較(方向和范圍)結(jié)果。
圖 4.膝關(guān)節(jié)屈曲時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結(jié)果。中外側(cè) WBV 頻率主要效應(yīng)(范圍和 p 值)被描述為陰影區(qū)域,同時報告了相應(yīng)的事后成對比較(方向和范圍)結(jié)果。
圖 5.踝關(guān)節(jié)背屈時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結(jié)果。中外側(cè) WBV 頻率主要效應(yīng)(范圍和 p 值)被描述為陰影區(qū)域,同時報告了相應(yīng)的事后成對比較(方向和范圍)結(jié)果。
圖 6.踝關(guān)節(jié)外翻時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結(jié)果。中外側(cè) WBV 頻率主要效應(yīng)(范圍和 p 值)被描述為陰影區(qū)域,同時報告了相應(yīng)的事后成對比較(方向和范圍)結(jié)果。
總結(jié)
本研究檢查了 WBV 對雙任務(wù)行走期間反應(yīng)時間、步態(tài)參數(shù)和下肢運動學(xué)的影響。觀察到顯著的步態(tài)改變,尤其是在 2 Hz 頻率下,其中中外側(cè)位移最高。盡管認(rèn)知響應(yīng)時間沒有顯著影響,但步態(tài)參數(shù)的變化和步態(tài)變異性的增加表明維持穩(wěn)定性具有挑戰(zhàn)性。下肢運動學(xué)的適應(yīng),例如增加的髖關(guān)節(jié)外展和屈曲、腳跟著地周圍的膝關(guān)節(jié)屈曲更大以及踝關(guān)節(jié)背屈增加,突出了個體抵消振動的策略,強調(diào)了 WBV 和步態(tài)生物力學(xué)之間的復(fù)雜相互作用。
引用:額外認(rèn)知負(fù)荷步態(tài)時內(nèi)外側(cè)全身振動的影響 - ScienceDirec
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929024003725?via%3Dihub#b0090