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目的:随着我国人口老龄化,老年人群不断增加,上下楼梯这件简单的事对于老年人或是四肢受限的人群来说可谓是举步维艰。上楼梯这个行走方式会使膝关节负担加重,加快半月板的磨损。因此研究一种物美价廉、穿戴方便、普通民众可以使用的下肢助力装置对于我国中老年人上下楼梯中具有一定的实用价值。本文运用高速摄影、三维测力台和表面肌电同步测量并记录人体上下楼梯过程中穿戴与不穿戴下肢外肌肉助力装置的真实数据,为下肢外肌肉助力装置研究提供可靠支撑。方法:本次实验选取西安体育学院2018级运动康复及运动人体科学班10名男生为受试者。受试者穿戴与不穿戴下肢外肌肉助力装置进行上下楼梯实验。运用数理统计法对表面肌电数据、特殊时刻点关节角度和三维测力台实验数据进行整理并分析。对采集到的数据用平均值±标准差来表示,利用Excel2003软件和IBM SPSS Statistics v20.0.0软件对得到的运动学指标和动力学指标进行配对样本T检验,比较指标差异性。运用Emg Server肌电分析软件,将收集到的肌电信号转化为IEMG和RMS等实验数据,对测试出的原始数据进行统计学处理。结果:(1)上楼梯步态中第二双支撑期开始时和第二单支撑期开始时穿戴下肢外肌肉助力装置右髋、右膝均关节角度变大。四个特殊时刻点穿戴下肢外肌肉助力装置右踝关节角度变大。(2)下楼梯步态中下楼梯第二双支撑期开始时右髋、右膝、右踝关节角度均变大。(3)上楼梯第一单支撑期开始时、上楼梯第二双支撑期开始时和上楼梯第三双支撑期开始时穿戴后重心高度均值±标准差大于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05);下楼梯第一双支撑期开始时穿戴后重心高度均值±标准差大于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。下楼梯第二双支撑期开始时穿戴后重心高度均值±标准差大于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01)。(4)上楼梯第一双支撑期左臀大肌、第一单支撑期左臀大肌、第二双支撑期右半腱肌、第二单支撑期右股二头肌、右腓肠肌内侧头穿戴前RMS均值±标准差大于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。第一双支撑期左股直肌、左半腱肌、左股二头肌、第一单支撑期左股直肌、左半腱肌、左股二头肌、第二双支撑期右臀大肌、右股直肌、右股二头肌、第二单支撑期右臀大肌、右股直肌、右半腱肌穿戴前RMS均值±标准差大于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01);而第二双支撑期右胫骨前肌穿戴前RMS均值±标准差小于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。第一双支撑期左胫股前肌、第一单支撑期右股直肌、右腓肠肌内侧头、第二单支撑期左股直肌、左腓肠肌内侧头穿戴前RMS均值±标准差小于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01)。(5)下楼梯第一单支撑期左股直肌、第二单支撑期右股直肌穿戴前RMS均值±标准差大于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01);而第一单支撑期右股二头肌穿戴前RMS均值±标准差小于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。第一单支撑期右胫骨前肌、第一双支撑期右股二头肌、第二单支撑期左股二头肌、左胫骨前肌、第二双支撑期左股二头肌穿戴前RMS均值±标准差小于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01)。(6)上楼梯一个步态周期中右半腱肌穿戴前IEMG均值±标准差大于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。左臀大肌、左半腱肌、左股二头肌、右臀大肌穿戴前IEMG均值±标准差大于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01);而左胫股前肌、右胫骨前肌、右腓肠肌内侧头穿戴前IEMG均值±标准差小于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。左腓肠肌内侧头穿戴前IEMG均值±标准差小于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01)。(7)下楼梯一个步态周期中右股直肌穿戴前IEMG均值±标准差大于穿戴后,且呈现出显著性差异(P<0.05)。左股直肌穿戴前IEMG均值±标准差大于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01);而左右股二头肌和左右胫骨前肌穿戴前IEMG均值±标准差小于穿戴后,且呈现出极显著性差异(P<0.01)。(8)下楼梯测力台穿戴后Z轴地面支反力最大值均值大于穿戴前Z轴地面支反力最大值均值,且呈现出极显著性差异(P<0.01)。结论:(1)穿戴下肢外肌肉助力装置在上楼梯支撑腿蹬伸过程中,下肢髋、膝关节转动角度变小,上楼梯全过程中踝关节转动角度变小;在下楼梯过程摆动腿接触下一级台阶时,髋、膝、踝转动角度均变小,以保护关节,减少关节受力。(2)穿戴下肢外肌肉助力装置在上下楼梯过程中,人体重心会有小幅度的提升。(3)穿戴下肢外肌肉助力装置在上楼梯过程中会使蹬伸腿同侧的臀大肌、股直肌、半腱肌和股二头肌省力,使蹬伸腿同侧的胫骨前肌费力。在上楼梯抬腿过程中会使同侧的股直肌、腓肠肌费力;在下楼梯过程中会使支撑腿同侧的股二头肌和胫骨前肌费力。在下楼梯摆动腿前摆过程中使股直肌省力。(4)穿戴下肢外肌肉助力装置在下楼梯过程中会使摆动腿接触下一级台阶时的地面支反力减少,从而保护髋、膝、踝关节免受损伤。