发布时间:2024-09-27 浏览次数:386
本研究探讨了不同水平 WBV 频率对健康受试者步态参数、下肢运动学和认知反应的影响。40 名参与者在安装在水平振动台上的跑步机上匀速行走,该跑步机提供振幅为 1 m/s、频率为 2-10 Hz(振幅成反比)的谐波振动,通过动作捕捉系统记录行走运动学。
方差分析结果显示振动频率对反应时间没有显着影响。通过统计参数映射分析的运动学时间序列显示 2 Hz 时步态周期的不同部分有显着调整,包括髋关节外展和屈曲增加、脚跟着地周围膝关节屈曲更大以及踝关节背屈增加。
参与者表现出步态运动学变化,主要是在 2 Hz 时,相关的内侧位移更高,这是在扰动运动期间保持稳定性和姿势控制的合理策略。这些发现突出了个体在在较低频率下WBV 的复杂生物力学适应。
全身振动 (WBV) 是指整个人体围绕其静态位置发生的振荡,通常发生在主体接触振动表面,例如汽车座椅或振动平台。暴露于 WBV 与肌肉骨骼、神经系统疾病、身体和认知疲劳、晕车、头痛、消化和心血管疾病以及 II 型糖尿病的风险增加有关。事实上,长期接触 WBV可能增加腰痛、腰椎退化和腰椎间盘突出等疾病风险。这些影响似乎需要通过身体传递振动能量,可能导致机械应力和骨骼软组织损伤。目前,运输、建筑和制造职业领域的许多工人每天都会接触到 WBV。因此,当站立和行走的受试者暴露于 WBV 时,已经有相关研究提出了不同的效果,主要取决于身体姿势和所涉及的特定身体部分。
本实验复制了工人在振动环境中移动时经常需要做出决定的情况,因为振动对步态运动学的影响对于了解肌肉骨骼疾病的风险至关重要。另一方面,认知能力的恶化可能与因缺乏对环境因素的关注而增加滑倒、绊倒、跌倒或受伤的风险。因此,我们的工作旨在了解水平 WBV 对认知反应、步态时空参数和下肢运动学的影响。根据先前发表的研究结果,我们假设较低的频率可能会对检查的结局产生更显著的影响。
实验招募了 40 名健康参与者(20 名女性,20 名男性;年龄:24 ± 2、25 ± 2 岁;体重: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。排除标准是:研究前六个月内的下肢损伤或既往骨科损伤的挥之不去的症状、长期 WBV 暴露史、振动引起的病理、神经肌肉或神经系统病理、诊断为糖尿病、心血管或呼吸系统疾病或色盲。此外,参与者被指示在研究前一天避免剧烈的体育活动,并在实验前禁止使用药物、兴奋剂(例如咖啡因)或镇静剂(例如酒精)。
以随机顺序使用 6 种条件,探索具有不同峰峰值幅度成反比的 WBV 频率,同时保持 1 m/s 的恒定峰峰值均方根 (RMS) 加速度2,条件为:基线(无振动)、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。每种情况持续 210 s,总共步行 21 分钟,WBV 暴露 17.5 分钟,不包括基线条件。在每种情况下行走 30 秒后,参与者进行精神运动警觉性测试 (PVT) 以增加认知负荷。
方差分析结果显示振动频率对反应时间没有显着影响。通过统计参数映射分析的运动学时间序列显示 2 Hz 时步态周期的不同部分有显着调整,包括髋关节外展和屈曲增加、脚跟着地周围膝关节屈曲更大以及踝关节背屈增加。
通过 SPM 对下肢运动学时间序列进行额外分析,如图 2,图 3,图 4,图 5,图 6,揭示了显着的效果,仍然主要归因于 2 Hz 刺激。在这种情况下,显著的变化强调了低频振动条件对下肢运动学的直接影响。
图2髋关节外展时间序列的统计参数映射分析的结果。中外侧WBV频率主要效应(范围和p值)被描述为阴影区域,同时报告了相应的事后成对比较(方向和范围)结果。
图 3.髋关节屈曲时间序列的统计参数映射分析的结果。中外侧 WBV 频率主要效应(范围和 p 值)被描述为阴影区域,同时报告了相应的事后成对比较(方向和范围)结果。
图 4.膝关节屈曲时间序列的统计参数映射分析的结果。中外侧 WBV 频率主要效应(范围和 p 值)被描述为阴影区域,同时报告了相应的事后成对比较(方向和范围)结果。
图 5.踝关节背屈时间序列的统计参数映射分析的结果。中外侧 WBV 频率主要效应(范围和 p 值)被描述为阴影区域,同时报告了相应的事后成对比较(方向和范围)结果。
图 6.踝关节外翻时间序列的统计参数映射分析的结果。中外侧 WBV 频率主要效应(范围和 p 值)被描述为阴影区域,同时报告了相应的事后成对比较(方向和范围)结果。
总结
本研究检查了 WBV 对双任务行走期间反应时间、步态参数和下肢运动学的影响。观察到显着的步态改变,尤其是在 2 Hz 频率下,其中中外侧位移最高。尽管认知响应时间没有显着影响,但步态参数的变化和步态变异性的增加表明维持稳定性具有挑战性。下肢运动学的适应,例如增加的髋关节外展和屈曲、脚跟着地周围的膝关节屈曲更大以及踝关节背屈增加,突出了个体抵消振动的策略,强调了 WBV 和步态生物力学之间的复杂相互作用。
引用:额外认知负荷步态时内外侧全身振动的影响 - ScienceDirec
原文链接://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929024003725?via%3Dihub#b0090