肌肉病理生理学,体重,步行速度和脚硬度之间的相互作用对行走的能量成本:一个预测模拟研究

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 康复工程 康复工程
• 步态分析 步态分析

背景情况:

• 患有足软弱的个人经常使用脚足 (AFOs) 来帮助行走.
• 一个AFO的最佳刚度,以最大限度地减少行走时的能量消耗,不是统一的,并且在个体之间有所不同.

研究的目的:

• 为了研究足底柔软器的弱点,被动肌肉性,体重和步行速度如何影响最佳的AFO性以减少步行能量成本.
• 利用预测模拟来理解这些关系.

主要方法:

• 使用了九度自由度的肌肉骨模型,脚下 flexor 的强度降低了高达 80%.
• 使用基于反射的控制器进行了行走模拟,该控制器将包括能源成本在内的成本函数最小化.
• 该模型与11名患有足部柔软器软弱的人的实验数据进行了验证.

主要成果:

• 模拟显示,增加的足部 flexor 弱点,减少的被动足部 flexor 刚性,更高的体重和更快的步行速度都增加了最佳的 AFO 刚性.
• 足部柔器软弱的严重程度对所需的最佳AFO刚度产生了最显著的影响.

结论:

• 足部柔软器弱度的严重程度是最佳AFO刚性的主要决定因素,以最大限度地降低步行能量成本.
• 虽然步行速度,被动肌肉性和体重影响最佳性,但它们的影响不那么明显.
• 未来的研究应该加强预测模拟,以便在临床实践中提供个性化的AFO建议.