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羽豐醫(yī)療 | 額外認知負荷步態(tài)期間內(nèi)外側全身振動的影響
發(fā)布時間：2024-09-27 瀏覽次數(shù)：588
羽豐醫(yī)療 | 額外認知負荷步態(tài)期間內(nèi)外側全身振動的影響
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)、下肢運動學和認知反應的影響。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。
方差分析結果顯示振動頻率對反應時間沒有顯著影響。通過統(tǒng)計參數(shù)映射分析的運動學時間序列顯示 2 Hz 時步態(tài)周期的不同部分有顯著調(diào)整，包括髖關節(jié)外展和屈曲增加、腳跟著地周圍膝關節(jié)屈曲更大以及踝關節(jié)背屈增加。
參與者表現(xiàn)出步態(tài)運動學變化，主要是在 2 Hz 時，相關的內(nèi)側位移更高，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 的復雜生物力學適應。
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、身體和認知疲勞、暈車、頭痛、消化和心血管疾病以及 II 型糖尿病的風險增加有關。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險。這些影響似乎需要通過身體傳遞振動能量，可能導致機械應力和骨骼軟組織損傷。目前，運輸、建筑和制造職業(yè)領域的許多工人每天都會接觸到 WBV。因此，當站立和行走的受試者暴露于 WBV 時，已經(jīng)有相關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)運動學的影響對于了解肌肉骨骼疾病的風險至關重要。另一方面，認知能力的惡化可能與因缺乏對環(huán)境因素的關注而增加滑倒、絆倒、跌倒或受傷的風險。因此，我們的工作旨在了解水平 WBV 對認知反應、步態(tài)時空參數(shù)和下肢運動學的影響。根據(jù)先前發(fā)表的研究結果，我們假設較低的頻率可能會對檢查的結局產(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。排除標準是：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，參與者進行精神運動警覺性測試 （PVT） 以增加認知負荷。
方差分析結果顯示振動頻率對反應時間沒有顯著影響。通過統(tǒng)計參數(shù)映射分析的運動學時間序列顯示 2 Hz 時步態(tài)周期的不同部分有顯著調(diào)整，包括髖關節(jié)外展和屈曲增加、腳跟著地周圍膝關節(jié)屈曲更大以及踝關節(jié)背屈增加。
通過 SPM 對下肢運動學時間序列進行額外分析，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的直接影響。
圖2髖關節(jié)外展時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結果。中外側WBV頻率主要效應（范圍和p值）被描述為陰影區(qū)域，同時報告了相應的事后成對比較（方向和范圍）結果。
圖 3.髖關節(jié)屈曲時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結果。中外側 WBV 頻率主要效應（范圍和 p 值）被描述為陰影區(qū)域，同時報告了相應的事后成對比較（方向和范圍）結果。
圖 4.膝關節(jié)屈曲時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結果。中外側 WBV 頻率主要效應（范圍和 p 值）被描述為陰影區(qū)域，同時報告了相應的事后成對比較（方向和范圍）結果。
圖 5.踝關節(jié)背屈時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結果。中外側 WBV 頻率主要效應（范圍和 p 值）被描述為陰影區(qū)域，同時報告了相應的事后成對比較（方向和范圍）結果。
圖 6.踝關節(jié)外翻時間序列的統(tǒng)計參數(shù)映射分析的結果。中外側 WBV 頻率主要效應（范圍和 p 值）被描述為陰影區(qū)域，同時報告了相應的事后成對比較（方向和范圍）結果。
總結
本研究檢查了 WBV 對雙任務行走期間反應時間、步態(tài)參數(shù)和下肢運動學的影響。觀察到顯著的步態(tài)改變，尤其是在 2 Hz 頻率下，其中中外側位移最高。盡管認知響應時間沒有顯著影響，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。下肢運動學的適應，例如增加的髖關節(jié)外展和屈曲、腳跟著地周圍的膝關節(jié)屈曲更大以及踝關節(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)生物力學之間的復雜相互作用。
引用：額外認知負荷步態(tài)時內(nèi)外側全身振動的影響 - ScienceDirec
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929024003725?via%3Dihub#b0090