本文選題：人體站立平衡　切入點：人體解析模型　出處：《燕山大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：站立平衡能力定量評價是對站立障礙患者進行評估、診斷和治療的首要科學(xué)依據(jù)。本論文就站立障礙患者平衡能力的定量評價開展了相應(yīng)的研究工作。針對現(xiàn)有的平衡能力評價方法存在敏感度低、誤診率高、臨床適用人群范圍窄等問題,提出了一種新的人體站立平衡能力定量評價策略。對人體的足底施加連續(xù)正弦波加速度水平運動激勵,干擾平臺上受試者的站立平衡狀態(tài)。運動平臺激勵的方向、幅度和頻率精確可控,將有利于評測方法的標準制定和定量分析。本文的主要工作有以下幾個方面:首先,針對靜止站立實驗中所獲得的人體運動信號含有較大噪聲的問題,構(gòu)建了包括六自由度運動平臺、平臺運動采集器、測力臺和關(guān)節(jié)角度傳感器等設(shè)備的人體站立平衡的動態(tài)評測系統(tǒng)。足底施加連續(xù)正弦波運動激勵,增大人體站立時身體的運動幅度,解決了靜態(tài)站立數(shù)據(jù)信噪比較低的問題。同時,此方法克服了采用脈沖式足底運動激勵對受試者心理造成的負面影響,有利于分析得到人體平衡站立姿態(tài)調(diào)節(jié)的有效運動信息。介紹了所用設(shè)備的參數(shù)性能,通過分析實驗數(shù)據(jù)說明該人體站立平衡能力評價實驗系統(tǒng)可以為人體站立平衡能力的評價提供可靠的實驗環(huán)境。其次,針對人體站立平衡的復(fù)雜生物學(xué)控制問題,本論文對中樞神經(jīng)、前庭器官和骨骼運動系統(tǒng)的生物機能進行了深入分析,建立了相應(yīng)器官的解析模型,并組合為人體站立平衡保持系統(tǒng)的解析數(shù)學(xué)模型。通過仿真該模型估計人體的運動數(shù)據(jù),分析人體在靜態(tài)站立和受到外界激勵時的調(diào)節(jié)平衡方式存在的差異,以及人體參數(shù)對于平衡調(diào)節(jié)過程中姿態(tài)的影響。該結(jié)果為量化人體運動特征作為站立平衡能力定量評價方法奠定了理論基礎(chǔ)。再次,針對運動平臺對足底的正弦運動波激勵幅度難于確定的問題,提出采用建立人體平衡保持系統(tǒng)的辨識模型的辦法,用以估計人體在外力擾動條件下的晃動數(shù)據(jù),繼而獲得人體能夠承受的外界擾動安全范圍。基于T-S模糊模型辨識原理,建立了人體站立保持系統(tǒng)的模糊模型。針對模型訓(xùn)練中模糊C均值聚類法受到聚類初值影響的問題,采用了人工蜂群算法優(yōu)化聚類初值的分布,提高了模糊模型的訓(xùn)練效率。基于所得模型,獲得反應(yīng)不同類型受試者的平衡調(diào)節(jié)數(shù)據(jù),得到安全的外界激勵參數(shù)范圍,作為實際應(yīng)用中的指導(dǎo)參數(shù)。最后,針對現(xiàn)有的平衡能力評價方法存在敏感度低和臨床適用人群范圍窄等問題,采用關(guān)節(jié)角度傳感器,測得人體踝、膝和髖關(guān)節(jié)的站立平衡調(diào)節(jié)數(shù)據(jù),并采用非線性特征量最大Lyapunov指數(shù)、關(guān)聯(lián)維數(shù)和近似熵,作為評價人體站立平衡能力定量指標。計算了健康青年人、老年人和腦卒中患者的靜態(tài)站立平衡時間序列的相關(guān)特征量。在平臺激勵條件下,按人體站立的平衡能力表現(xiàn)將青年人分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩組,計算了兩組受試者在足底多種激勵條件下的相應(yīng)特征量。通過功率譜密度、均值和單因素方差分析法,分析了非線性特征量的評價效果。足底正弦波運動激勵使得人體的平衡調(diào)節(jié)運動特征更加明顯;最大Lyapunov指數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)在一定程度上體現(xiàn)了組間差異。
[Abstract]:Evaluation of balance ability is to assess the quantitative stand disorder, primary scientific basis for diagnosis and treatment. The research work has been carried out corresponding quantitative evaluation this paper balance disorders. To evaluate the balance ability of the present method has low sensitivity, high misdiagnosis rate, narrow scope of clinical problems for the crowd, put forward a new strategy for the quantitative evaluation of human standing balance. A continuous sinusoidal acceleration level of body movement interference on the platform by the plantar stimulation, standing balance subjects. The state of motion platform incentive direction, accurate and controllable amplitude and frequency, there will be conducive to the evaluation standard and quantitative analysis method. The main work of this paper has the following several aspects: firstly, the static standing body movement signals obtained in the experiment with a lot of noise problems, including the construction of six free Motion platform, platform motion acquisition, dynamic evaluation system of force platform and joint angle sensors such as a human standing balance. A continuous sine wave motion excitation foot, increase the range of motion of human body standing, to solve the static stand data with low SNR. At the same time, this method overcomes the impulse of foot exercise motivation negative influence on the subjects of psychological causes, is conducive to the analysis of human motion information effectively balanced standing posture regulation. The parameters used in the performance of the equipment, through the analysis of the experimental data provide reliable experiment environment evaluation that the human body balance ability evaluation experimental system for the body balance ability in the second. In view of the complex biological control, human standing balance, the paper on the central nervous system and vestibular organ and skeletal motion system in biological function For in-depth analysis, build the analytical model of the corresponding organs, and combination of human body standing balance analytical mathematical model of the system. Through the simulation of the model to estimate the motion data of the human body, the differences in the static analysis of the human body by external incentive and regulating the balance of the standing mode, and the influence parameters on the balance of human body posture. The results for the quantification of human motion characteristics has laid a theoretical foundation for the quantitative evaluation method of balance ability. Thirdly, according to the sinusoidal motion of the motion platform on foot wave excitation amplitude to determine the problem, proposed the establishment of the human balance system identification model approach to estimate the human body in the data under the condition of shaking force disturbance then, the human body can withstand the disturbance of safety range. T-S fuzzy model identification based on principle, setting up the body to stay upright The fuzzy model of the system. According to the training model of fuzzy C means clustering method by clustering initial influence problem, the distribution of artificial bee colony algorithm to optimize the initial clustering, fuzzy model improves the training efficiency. Based on the model, the equilibrium reaction of different types of subjects adjusting data security external excitation parameters as a guide, parameters in the practical application. Finally, according to the evaluation of balance ability of existing method has the problem of low sensitivity and narrow applicable scope of clinical populations, the joint angle sensor, the measured human ankle, knee and hip balance adjustment data, and using the maximum Lyapunov exponent of the nonlinear characteristics, correlation dimension and approximate entropy as the evaluation body balance ability in quantitative indicators. The health of young people, the calculation of the static balance time sequence of the elderly and patients with stroke related column Features in the platform. Under the condition of incentive, according to the balance ability of the human body standing performance will young people divided into stable and unstable two groups were calculated in two groups of subjects incentive corresponding characteristic under the condition of variety. Foot through power spectrum density, mean and single factor variance analysis method, analysis of the nonlinear characteristics the evaluation of the effect of sine wave motion excitation. Foot makes the body's balance movement characteristic is more obvious; the maximum Lyapunov exponent and correlation dimension reflects the difference between the groups in a certain extent.

【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R33

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 肖春梅,邱君芳,李立堅;老年人平衡能力的特征[J];中國臨床康復(fù);2002年21期

2 田霞;;平衡能力的影響因素[J];內(nèi)江科技;2010年07期

3 李光軍;趙煥彬;周博;張建;;核心力量訓(xùn)練對于改善老年人平衡能力的效果研究[J];科學(xué)大眾(科學(xué)教育);2013年09期

4 主紅;;淺談不同運動項目對老年人平衡能力的影響[J];科技信息;2009年20期

5 任建新;唐光旭;毛建民;鐘為民;張亮;;青少年平衡機能研究綜述[J];科技信息;2012年35期

6 劉賀;;網(wǎng)球運動對老年男性骨質(zhì)代謝及平衡能力的影響[J];遼寧師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年01期

7 萬新爐;徐開壽;潘翠環(huán);;運動再學(xué)習(xí)訓(xùn)練對腦梗死患者步行和平衡能力的療效觀察[J];暨南大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2007年06期

8 孫云霞;;秧歌舞鍛煉對中老年女性平衡能力與骨密度的影響[J];遼寧師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年01期

9 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前9條

1 鄧軍民;全海英;;人體平衡能力評定方法研究進展[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2007年

2 黃翠;耿磊;趙曉東;;腳斗士運動對青少年平衡能力的影響[A];第12屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會論文匯編[C];2008年

3 趙彥;孫飆;李北北;蔡立;;下肢缺血伴振動訓(xùn)練對爆發(fā)力及平衡能力的影響[A];2013年中國生理學(xué)會運動生理學(xué)專業(yè)委員會年會暨“運動與健康”學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2013年

4 范超群;;人體平衡能力測試方法和相關(guān)指標選取的研究[A];第二屆全民健身科學(xué)大會論文摘要集[C];2010年

5 郭艷艷;;兩射運動員平衡能力的差異及其自組織適應(yīng)機制[A];2013年中國生理學(xué)會運動生理學(xué)專業(yè)委員會年會暨“運動與健康”學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2013年

6 耿磊;黃翠;趙煥彬;;壓力平板法測試人體平衡能力工作原理及指標分析[A];第12屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會論文匯編[C];2008年

7 牛奔;范超群;;老年人平衡能力測試方法和CDP測試有效參數(shù)篩選的研究進展[A];第3屆中國體育博士高層論壇論文集[C];2010年

8 趙彥;孫飆;李北北;蔡立;;下肢缺血伴振動訓(xùn)練對爆發(fā)力及平衡能力的影響[A];2013年中國生理學(xué)會運動生理學(xué)專業(yè)委員會年會暨“運動與健康”學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2013年

9 郭艷艷;;兩射運動員平衡能力的差異及其自組織適應(yīng)機制[A];2013年中國生理學(xué)會運動生理學(xué)專業(yè)委員會年會暨“運動與健康”學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉琨;人體站立平衡系統(tǒng)建模與平衡能力評價方法研究[D];燕山大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉麗志;懸吊訓(xùn)練干預(yù)對聾啞人平衡能力影響研究[D];河北師范大學(xué);2015年

2 秦潔;核心穩(wěn)定性訓(xùn)練對藝術(shù)集體操學(xué)生平衡能力影響的研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

3 姜立西;不同單腿閉眼站立平衡能力者對足底擾動時平衡響應(yīng)的實驗研究[D];上海體育學(xué)院;2015年

4 劉雙濤;健身氣功·八段錦對老年人平衡能力影響的研究[D];上海體育學(xué)院;2015年

5 曾燕;坡上健身反向走對中老年人平衡能力的影響[D];南京體育學(xué)院;2014年

6 楊銀龍;拓展游樂架對7-10歲兒童平衡能力影響的實驗研究[D];西安體育學(xué)院;2015年

7 杜正;廣場舞與太極拳鍛煉對老年女性下肢肌力與平衡能力影響的研究[D];杭州師范大學(xué);2016年

8 楚艷萍;體育鍛煉對聾人大學(xué)生平衡能力的影響[D];北京體育大學(xué);2007年

9 原莉雯;山西省老年人平衡能力與肌力、柔韌性、反應(yīng)時的相關(guān)性研究[D];中北大學(xué);2013年

10 張峰;中國古典武藝運動員平衡能力、下肢力量及其相關(guān)性的實驗研究[D];西安體育學(xué)院;2012年

，

本文編號：1605577