抗阻康复训练对踝关节扭伤的影响研究

抗阻训练试验后踝关节的疼痛度和关节肿胀度都得到明显改善,抗阻训练实验后踝关节关节活动度和肌肉力量得到很大提高,Thera-Band渐进式抗阻训练系统说明对踝关节扭伤的康复效果疗效显著。     

并联踝康复机器人的系统搭建与运动控制策略

针对踝功能障碍患者,研制2-UPS/RRR并联踝康复机器人,协助患者进行踝关节背伸/趾屈、内翻/外翻及内收/外展运动康复训练。踝康复机器人系统包含机器人机械本体、驱动电机、编码器和力/矩传感器、上位机和下位机的软硬件等,具有踝关节力/位置信息检测与主/被动康复训练功能。通过建立踝康复机器人的运动学模型,计算电机驱动速度与机器人动平台角速度的映射关系,并根据患者踝关节肌力等级与训练需要,规划康复训练的运动轨迹,进行踝关节被动康复训练。基于力/矩传感器的信息检测,对患者踝关节进行运动意图识别,实现由运动意图驱动的机器人控制即主动康复训练。最后,针对踝关节的3种典型运动方式,遴选健康的受试者分别进行主/被动康复训练实验。研究结果表明:研制的并联踝康复机器人具有完善的康复训练策略和良好的运动稳定性。     

高水平运动员踝关节术后精准快速康复

 总结了国家高水平羽毛球运动员踝关节韧带损伤手术及术后个性化精准康复治疗临床实践。治疗前进行多方会诊，成立专家医疗保障团队，为羽毛球运动员实施踝关节断裂韧带修复手术。康复师与术者、体能教练、技术教练团队协作，共同制定重返赛场康复训练方案。康复方案包括理疗，镇痛治疗，关节护具的使用，减重练习，关节活动度治疗，肌肉力量训练，非伤部位体能训练和其他功能训练，并根据手术后时间与康复进程修定康复方案。通过以上个性化精准康复方案的有效实施，运动员4周实现完全无痛负重、步态正常，6周时患侧踝关节提踵高度与健侧接近，8周回归队伍进行场地训练，伤后14周顺利重返赛场，首场国际比赛进入决赛。伤后手术、康复方案切实有效，完成功能康复与参赛保障目标。     

一种基于3-RSS/S并联机构的踝关节康复机器人

提出了一种用于踩关节康复的康复训练机器人，该机器人采用3-RSS／S并联机构，具有3个转动自由度，可以帮助患者进行多种复合运动的康复训练；本文对基于3-RSS／S并联机构的踩关节康复机器人的自由度，工作空间和运动进行了分析，并且给出了工作空间范围和运动曲线。     

踝关节康复机构的研究

人体踝关节有三个自由度,踝关节扭伤后,须进行适当的康复训练.但目前已有的踝关节康复机器人大多只训练一个自由度,缺少多自由度的踝关节康复运动机构,针对这一问题,提出了一种锻炼伸屈、内外翻两个自由度的卧式踝关节康复机构方案,并完成其本体结构设计.     

基于OpenSim人体步行腓肠肌静态生物力学分析

为准确、快速地研究人体下肢运动规律,构建人体下肢模型。针对该模型推导出了人体步行状态下腓肠肌相应的力学方程F_1(t)。利用OpenSim搭建人体骨骼肌肉模型,并以腓肠肌进行静态力学分析为例,解析了肌肉在逆向运动学(IK)和残差缩减(RRA)两种不同分析方法中的肌肉激活度和力矩。研究结果表明:此模型能准确地模拟人体下肢肌肉的运动规律,利用RRA分析能够真实反映腓肠肌的受力情况,分析出肌肉激活度,为进一步揭示膝关节和踝关节的生物力学特性和为设计人体下肢康复机器人提供肌肉阻尼奠定基础。     

运动处方对体育表演专业学生踝软组织损伤的康复研究

研究体育表演专业学生踝关节损伤康复训练方法.实验组采用运动处方康复训练,对照组采用传统针灸治疗,两组6周后测量疗效和结果对比.结果表明:实验前后踝关节机能综合评分(57.6±8.7 vs 89.3±7.9)、主动关节活动度(AROM)(22.3±6.1 vs 65.8±3.5)、助动关节活动度(PROM)(33.3±8.1 vs 70.9±7.8)、踝周径(26.4±2.85 vs 24.8±2.76)等指标发生显著性变化(p<0.01),其中踝关节机能综合评分、AROM、PROM三项指标均显著高于对照组(p<0.01),踝周径实验组与对照组组间无显著差异(p>0.05),而对照组损伤复发率高.由此得出结论:以肌力、关节活动度和本体感觉训练为主的运动处方对体育表演学生踝损伤有较好的疗效和预防作用.     

一种外骨骼式康复机器人训练效果仿真

针对外骨骼式下肢康复机器人训练有效性的问题,开展了基于人体生物力学软件Any Body的康复训练仿真实验研究.通过人体动作捕捉实验,获取一成年男子在正常步行时的运动学信息,利用Any Body建立人体步行模型,并以下肢肌肉受力情况为依据确定下肢主要肌肉群.建立人-机系统模型,借助Hill方程,以人体下肢肌肉收缩速率作为判断标准,通过模拟实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人的康复运动,获取下肢主要肌肉的收缩速率变化情况,并将其与正常步行时的肌肉收缩速率进行比较与分析.结果表明,两种情况下大腿肌肉群的收缩速率变化情况基本一致,小腿与髋部肌肉群差异较明显.改进外骨骼结构,使其能够同时实现在冠状面内的运动,比较在两种结构下的下肢主要肌肉收缩速率变化情况,结果表明髋部肌肉产生了较为明显的波动.因此,能实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人能够有效训练大腿肌肉群,但对小腿与髋部肌肉的训练效果不明显,加入冠状面运动后,能提高对髋部肌肉的训练效果.     

下肢外骨骼康复机器人人机交互力自适应导纳控制

对于下肢具有残余肌力的下肢瘫痪病人,基于标准步态轨迹被动训练的康复方案无法满足锻炼肌肉的康复训练需求,为此提出了一种人机交互力自适应控制的下肢外骨骼康复机器人控制策略,并设计了可实现康复训练的控制方法。该方法以健康人体行走步态为下肢外骨骼康复机器人的位置控制参考,以穿戴者的自身腿部用力作为力控制约束,根据穿戴者自身腿部力量大小,智能控制和调整步态曲线,以更加适应穿戴者的康复训练需求。仿真试验结果表明,相对于完全被动的康复训练模式,自适应力控制模式能够有效地调整康复过程中人机交互力,可以适应多种不同的康复训练需求,从而大大提高受损患肢运动功能恢复的康复治疗进程,具有实际的应用价值。     

并联式踝关节康复机器人研究

针对目前踝关节康复机器人不同程度地存在机构自由度冗余、机构复杂、控制难度较大等问题,采用了一种3-RUPS/S型并联机构用以实现踝关节康复运动.对康复机器人机构进行设计,采用D-H法对机构的位置反解进行分析,得到其驱动杆长随姿态角度的变化关系.利用数值解析法进行位置正解分析,并结合电动推杆的电位器数据及姿态传感器检测的动平台姿态角的变化信息实施康复机器人样机的控制.实验结果表明,踝关节康复机器人能够带动踝关节进行康复训练,满足人体踝关节的运动需求.     

移动式康复训练机器人及下肢康复运动分析

提出了一种融合轮椅助行与康复训练为一体的移动式康复训练机器人的设计,该机器人除可实现坐、卧、站、助行等基本功能外,还兼具下肢康复训练能力.首先对移动式康复训练机器人的结构原理进行了介绍,其次针对机器人坐姿状态下的下肢康复机构进行了运动学建模.针对坐姿状态下下肢训练机构关节空间与训练空间的广义坐标不同,建立了下肢训练机构训练空间与关节空间的映射关系模型.最后基于所设计的下肢训练机构,对其可实现的典型训练模式进行了规划分析,证明了本研究中下肢康复机构设计的有效性.     

连续康复训练动作分割与评估

为提高对康复训练动作反馈的准确性和客观性以及康复患者在康复训练中的积极性和自律性，建立一种能够处理人体连续康复训练动作数据的动作评估方法.首先，提出一种基于高斯混合模型的动作分割方法，从同一动作的连续重复运动序列中提取单次动作数据.其次，根据相关先验知识，提出结合显著运动特征动态时间规整距离评估与高斯混合模型似然评估的多特征融合动作评估方法，从康复训练动作的整体动作与局部关节信息两方面进行动作评估.结果表明：动作分割方法能够很好地分割连续重复动作的运动数据，在数据集上分割动作的正确率达到95%以上；多特征融合动作评估方法有效地提高健康样本与康复患者样本之间动作评估的区分度，使得健康样本动作分数在0～1的评分范围内主要分布在0.93～0.94的得分区间，患者样本则主要分布在0.81～0.89的得分区间.     

新型可穿戴式多自由度气动上肢康复机器人

针对中风和脑外伤患者的运动功能障碍问题,设计了一种新型可穿戴式多自由度上肢康复机器人,采用气动肌肉驱动,能有效辅助患者完成肩伸、肩旋、肘伸以及指掌和指间关节的复合功能运动训练.最后,采用PID控制器进行了初步的临床实验,实现了各关节角度的参考轨迹跟踪.实验结果验证了所设计的上肢康复机器人的可用性和有效性.     

主动康复训练机器人的感知交互与控制策略

 目前中国面临巨大的康复压力和需求,康复训练是目前实现患者功能恢复的主要方式。主动型康复机器人能够引导和鼓励患者积极参与到康复训练过程中,达到更优的长期训练效果。从主动康复训练辅助技术、主动康复训练感知与神经交互技术、主动康复训练交互控制策略、主动康复训练技术发展等方面分析了主动型康复训练的问题,表明以人为核心的结构设计可以促进系统的舒适性、个性化建模和运动意图获取,可以提高人机交互准确性、诱发患者主动参与提高训练过程中神经交互的有效性。关键词康复机器人;主动康复;运动意图;人机交互;神经反馈刺激     

快速伸缩复合训练对下肢关节、踝关节刚度的影响

选择某体育学院运动人体科学学院普通学生80名作为受试者,采集受试者运动的数据集,根据数据对受试者动作进行三维合成,求出下肢刚度,然后分析小腿三头肌肌腱刚度、下肢关节刚度、下肢刚度力学指标和髋关节刚度的变化情况.测试结果表明,快速伸缩复合训练能够增加下肢关节、踝关节刚度,加快运动速度,更好的发挥肌肉伸缩循环的功能.     

基于柔性关节的下肢康复机器人设计与分析

结合国内外现有的下肢康复产品及研究成果,研制了具有柔性关节的坐/卧式下肢康复机器人,采用摄像分析法进行步态分析,并对下肢康复机器人进行了动力学建模、分析及仿真.研究表明,下肢康复机器人对脑卒中患者的康复训练、脊髓损伤和截瘫、骨折患者的重新行走均能起到辅助作用,实现患者恒力恒速运动.      

功能性体能训练及其在运动健康中的应用

起源于运动康复领域的功能性体能训练,在我国运动健康中得到较为广泛的应用。综合研究表明:功能性体能训练是基于动力链理论,包含基本动作模式训练(FMS)、基本运动能力训练(FSS)和专项体能训练(SSS)的理念和方法体系。强调训练与康复的融合,强调核心区域力量训练的价值,重视运动过程中多关节、多肌肉的联动作用。功能性体能训练中的人体运动链、功能运动筛查与训练、青少年身体素质发展敏感期等理论与方法对于竞技体育与群众体育运动损伤的防治、体育教学中学生身体素质的提升有着重要的指导作用。     

基于Kinect 的康复训练系统设计与研究

针对运动功能障碍患者的康复训练需求,在使用Kinect 设备提取人体骨架拓扑结构的基础上,提出了一 种基于关节点角度序列提取人体运动特征的动作模型,并设计了一种基于Kinect 体感相机的康复训练系统。 该系统利用Kinect 设备实时采集人体骨骼数据,计算特征关节点间的角度,形成关节角度变化序列。利用动态 时间规整算法( DTW: Dynamic Time Warping ) 比较被测角度序列与动作库的标准动作序列的相似度,判断动作 是否标准并输出评估结果。该系统具有使用便捷、成本低的特点,提高了训练过程的趣味性。测试结果表明, 该系统通过人机交互实现了对运动障碍患者的康复训练指导,对康复训练过程具有积极影响。     

浅析网球运动员肌肉力量素质训练

肌肉力量是人体进行各项运动的基础,因为骨骼肌收缩产生的力量是人体运动的动力来源,肌肉力量的大小与肌肉的体积、初长度、肌肉类型、收缩方式、收缩速度、神经控制等多种因素有关。肌肉力量训练可以有效地刺激肌肉增加其力量或改变其特性,达到提高运动素质的目的。良好的肌肉力量可增加关节的稳定性,提高动作的平衡能力,使神经肌肉系统、骨骼、关节和韧带能够承受大负荷、高强度的运动和训练,能够有效降低和防止运动损伤。     

水压人工肌肉三自由度关节试验系统设计

根据人体肩关节的运动机理,设计了串并联混合式三自由度水压人工肌肉机械关节.参照人体肩关节输出力矩范围,设计了机械关节输出转矩,计算确定与机械关节相匹配的水压人工肌肉参数.根据水压人工肌肉在不同工作压力下的力位移特性,分析关节的转角转矩关系.设计并搭建了三自由度关节试验系统,该系统在承受一定力矩的情况下可实现三自由度回转运动,为深入研究水下作业机械手的运动控制、操纵性能提供了条件.