气囊减重步行训练有限元分析-生物力学论

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1、研究生课程（论文类）试题2014/2015学年第1学期课程名称：生物力学课程代码：19000011论文题目：气囊减重步行训练有限元分析学生姓名：专业﹑学号：生物医学工程学院：医疗器械与食品学院课程（论文）成绩：课程（论文）评分依据（必填）：任课教师签字：日期：年月日课程（论文）题目：气囊减重步行训练有限元分析内容：1.引言随着社会的发展，人类文明的不断进步，人们的生活质量也越来越好，但是，人们也不得不面临越来越多的疾病困扰。最为显著的是下肢功能障。众所周知，步行是人们日常生活中最基本的功能活动之一，但

2、是下肢功能障碍使得患者丧失这一基本功能，给生活带来了极大的不便，在加重了患者本身的不便的同时也给患者的家庭加重了负担，据统计，患有致残的神经系统疾病的患者如脑卒中、脊髓损伤、外伤、格林-巴利等病后，3年能恢复独立行走50m的患者仅有3%—10%。对许多因各种原因导致暂时不能行走的患者来说，恢复步行这一基本功能是他们的第一愿望，这也是康复医学研究的一个主要内容。减重步行训练是针对下肢功能障碍，改善步行能力的一种新的康复治疗技术。躯干和下肢承重能力下降是导致步行不能的重要原因。传统康复治疗已经采用减重的方

3、式进行早期步行训练，例如利用水的浮力进行水中步行，利用各类拐杖或者步行器减少下肢负重等。但都是存在一些不足，例如在水中运动需要特殊环境，拐杖或者助行器需要患者增加上肢用力，造成步行时身体姿态异常。减重训练是以传统实践为依据，利用悬吊装置不同程度地减少上身体重对下肢的负荷，在理论上有利于支撑能力不足的患者早期进行各种步行训练。目前减重训练已经开始临床应用研究。2.减重步行训练的发展及应用现状现代减重步行训练起源于上世纪80年代脊髓损伤的猫动物模型的步行训练。目前较为认可的理论是“中枢模式发生器”（Cen

4、tralpatterngenerator，CPG）学说。1985年Finch等.在电动跑台上对脊髓横断猫后腿减重后被动迈步的试验中，发现经过一段时间的训练．可使猫重新获得运动能力：并在进一步研究中发现．其运动能力的恢复与脊髓非完全损伤尚存在特定节段感觉输入机制有关。这种踏板运动有赖于特定的节段感觉传人，类似于人类腰骶运动区的中枢模式发生器.CPG是由脊髓中神经元相互联结组成的网络，能发放节律冲动，肌肉的节律性收缩就由低级中枢控制。也有人提出CPG存在于脊髓的腹侧和中部的两侧，它们相互之间存在信号通讯，

5、以脊髓颈和腰膨大处最多，通过神经环路与其他神经关联。当特定感觉传人后，CPG产生步行中屈肌和肌交替转换的神经冲动，首先屈肌兴奋性冲动通过中间神经元抑制伸肌活动，屈肌兴奋完成后伸肌神经兴奋释放，引起伸肌活动，从而在步行动作启动之后，产生自发性屈肌一伸肌交替兴奋，产生迈步动作。传统步行运动治疗强调诱发下肢关节分离运动，单独训练迈步、平衡、重心转移等分解动作。但真实步行环境与此不同，结果常导致患者分离运动好，步行能力差的矛盾现象。减重步行训练（BWSTT）强调在真实步行环境中进行综合性训练，注重实用性，增加

6、安全性，减少能量消耗，扩大活动范围，提高生活质量。自上世纪80年代始，BWSTT开始临床应用于脑卒中及脊髓损伤患者。患者下肢无充分负重能力时即可开始BWSTT，而无需等训练到能步行后才进行传统步态训练，这显然符合脑卒中早期康复理念。因此开始在脑卒中临床方面开始应用。减重训练的临床应用可以追溯到1958年，Margaret等出版了专著“康复治疗中的悬吊疗法”。但是由于方法的局限和认识不足，没有得到发展。将减重训练用于神经瘫痪患者的新热潮始于加拿大学者Visintin等1989年的报道，他们发现痉挛性瘫痪

7、者进行40%减重训练活动平板训练6周后，平衡功能、步行速度和步行耐力均显著高于常规训练组，随访3个月时训练组的步行速度和运动恢复得分进一步提高。Pillar等报道24例研究对象，包括偏瘫、脊髓损伤和膝下截肢，与6名正常人相对照。减重系统为固定在天花板的滑轨和选吊带，减重范围0-150kg。采用录像分析系统采集支撑相和摆动相的时相，分析步态的对称性和时速，发现受累肢体的支撑相时间减少，对称性改善，步速增加，过去不能步行者现在能够步行；治疗师可以集中精力关注受累肢体，促进步态改善。减重步行练系统由两部分组

8、成，即减重装置(PBWS)和电动活动平板(treadmill)。减重装置(电动)主要包括固定支撑架、减重控制台、电动升降杆、减重吊带。减重控制台控制电动升降杆的升降，随着升降杆的升高，患者被逐渐向上吊起．下肢负重减少．减少的重量可以在减重控制台上显示出来。治疗师可以按需要从下肢O％(完全负重)一100％(完全不负重)调整下肢减重量。目前，初始的减重量大多采用减掉患者身体质量的30％一加％，也有减重60％的报道。训练前需满足两个条件：①患者负重达到可能支撑