踝足矫形器人机耦合仿真刚度对步态生物力学影响的评价方法

作者：陈亚茹; 王家兴; 梁洪宇; 刘蓉^*; 刘海斌^*

来源：医用生物力学, 2022, 37(05): 826-845.

DOI：10.16156/j.1004-7220.2022.05.009

• 人机耦合
• 踝足矫形器
• 刚度
• 步态生物力学

目的 为更好评价踝足矫形器(ankle-foot orthosis, AFO)的人机工效，提出一种AFO人机耦合仿真刚度对步态生物力学影响的评价方法。方法 首先，评测两种AFO的力学特性并量化其刚度；其次，采集30名受试者在正常与穿戴两种不同刚度AFO行走条件下的运动学及动力学数据；最后，通过仿真计算，定量对比分析AFO刚度对行走中下肢关节角度、关节力矩与肌肉力的影响。结果 在穿戴两种刚度AFO情况下，支撑相踝关节背屈峰值角度、膝关节屈曲峰值角度和髋关节伸展峰值角度均显著增加(P<0.05),比目鱼肌与腓肠肌峰值肌肉力呈现增加趋势。踝关节跖屈峰值角度、髋关节屈曲峰值角度与髋关节屈曲峰值力矩均显著降低(P<0.05)。结论 本文所提出的AFO人机耦合仿真方法可以有效实现不同刚度对步态生物力学影响的定量评估，该方法同样也适用于评估和优化其他辅助器具的人机工效，可以为AFO的选配、适配、优化设计提供方法指导。

• 单位
  大连理工大学; 生物医学工程学院