【摘要】：人們的工作生活處處離不開(kāi)雙手的靈巧運(yùn)動(dòng),其中精確抓握是最重要的手功能形式,是人類完成各種精細(xì)復(fù)雜的操作的基礎(chǔ)。精確抓握的最簡(jiǎn)形式是由拇指和食指配合完成的。這一看似簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式內(nèi)部蘊(yùn)含著豐富且復(fù)雜的神經(jīng)控制和感知運(yùn)動(dòng)機(jī)制,無(wú)論在基礎(chǔ)研究還是臨床上疾病診斷都有非常重要的研究?jī)r(jià)值。目前,關(guān)于精確抓握過(guò)程中手指動(dòng)力學(xué)的感知運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制,特別是受試者疲勞狀態(tài)、抓握物體重心分布以及任務(wù)操作要求等多方面因素的關(guān)系還不明確。為此,本研究就此開(kāi)展了一系列的基礎(chǔ)研究,分別探究生理性因素、抓握物體因素以及任務(wù)因素對(duì)于健康成年人精準(zhǔn)抓握感知運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)的影響。本文主要完成以下工作:(1)局部肌肉疲勞對(duì)于精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)的影響。由于長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷導(dǎo)致局部肌肉疲勞,會(huì)引起人體功能產(chǎn)生退弱,精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)受疲勞作用會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作的協(xié)調(diào)性、準(zhǔn)確度和靈活性下降。力量輸出大小和波動(dòng)性,以及表面肌電信號(hào)幅值和功率譜等常作為評(píng)價(jià)肌肉疲勞的參數(shù)。本研究設(shè)計(jì)了雙手的運(yùn)動(dòng)性疲勞試驗(yàn)以及精準(zhǔn)抓握測(cè)試,使用三個(gè)參數(shù)對(duì)局部肌肉疲勞進(jìn)行分析,分別計(jì)算了疲勞前后精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)指尖力量輸出大小和波動(dòng)性、指尖壓力中心點(diǎn)以及手指力向量角度。結(jié)果顯示單側(cè)手疲勞對(duì)于低水平力輸出(5N)并無(wú)明顯影響,對(duì)于壓力中心點(diǎn)影響在雙手疲勞效應(yīng)沒(méi)有一致性(左手疲勞無(wú)顯著性影響),而力向量角度衡量肌肉疲勞具有較好的有效性,雙手和雙指均表現(xiàn)為力向量有更大偏離正壓力方向的趨勢(shì)。同時(shí),運(yùn)動(dòng)性局部肌肉疲勞(外周性疲勞)沒(méi)有表現(xiàn)出對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。(2)外部偏轉(zhuǎn)力矩對(duì)于精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)的影響。精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)不僅需要實(shí)時(shí)的反饋調(diào)控,還需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)記憶進(jìn)行前向預(yù)測(cè)。在抓握常見(jiàn)熟悉的物體時(shí),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和快速的精準(zhǔn)控制,但是抓握陌生或視覺(jué)信息失誤的抓握物體時(shí),則會(huì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)失誤,需要通過(guò)重復(fù)抓握練習(xí),不斷學(xué)習(xí)和糾正錯(cuò)誤預(yù)測(cè),更新內(nèi)部模型,使運(yùn)動(dòng)更加有效正確。本研究設(shè)計(jì)了重心偏置的物體,要求受試者在精準(zhǔn)抓握中保持物體最小傾斜角。結(jié)果顯示隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)增加(2～3次),物體最大偏轉(zhuǎn)角、補(bǔ)償力矩以及補(bǔ)償力矩達(dá)到理論值的時(shí)間間隔均達(dá)到理想狀態(tài)且趨于穩(wěn)定,顯示了正確的前向預(yù)測(cè)和在線的后向反饋使運(yùn)動(dòng)抓握更加完善。同時(shí)對(duì)第4～6次試驗(yàn)數(shù)據(jù)(雙指垂直切向力差dLF、壓力中心點(diǎn)距離dCOP以及正壓力GF)進(jìn)行線性相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)dLF和dCOP呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān),體現(xiàn)了在精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)抓握中感知運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)控制融合。(3)運(yùn)動(dòng)視覺(jué)引導(dǎo)對(duì)于精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)的影響。環(huán)境、物體和人是構(gòu)成一項(xiàng)任務(wù)的基本要素,而三者之間的信息傳遞很多通過(guò)視覺(jué)反饋,精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)中,視覺(jué)提供抓握物體的信息幫助受試者進(jìn)行抓握預(yù)測(cè),同時(shí)結(jié)合觸覺(jué)反饋和本體感知進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控,本研究研究在移除實(shí)際抓握物體、手及前臂的運(yùn)動(dòng)視覺(jué)信息條件下,精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化,其中包括時(shí)間參數(shù)(夠物期、預(yù)負(fù)載期、負(fù)載期時(shí)長(zhǎng)),力學(xué)參數(shù)(最大負(fù)載力、最大捏力、安全邊界)以及物體位置(三方向坐標(biāo)及變異系數(shù))。結(jié)果顯示視覺(jué)反饋主要影響抓握初期,尤其是夠物期、預(yù)負(fù)載期以及提取過(guò)程中負(fù)載力最大值;而穩(wěn)定保持期,每位受試者的安全邊界沒(méi)有受視覺(jué)因素的顯著性影響,保持特異性。整體研究顯示視覺(jué)反饋主要影響受試者對(duì)于抓握運(yùn)動(dòng)的信心和速度,以及抓握運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。
【圖文】：

通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)質(zhì)量部分彌補(bǔ)不熟悉的物體特性，逡逑從而產(chǎn)生較小的誤差。隨著練習(xí)次數(shù)的增加，彌補(bǔ)措施越來(lái)越完善，大腦將會(huì)建逡逑立一個(gè)完整的內(nèi)部模型去預(yù)測(cè)物體的性質(zhì)。這種適應(yīng)學(xué)習(xí)機(jī)制依賴于我們與物體逡逑的交互，不斷將大腦的感知預(yù)測(cè)與運(yùn)動(dòng)指令結(jié)合，進(jìn)行反饋糾正。小腦和運(yùn)動(dòng)皮逡逑層對(duì)于我們學(xué)習(xí)適應(yīng)環(huán)境起到了非常關(guān)鍵的作用［５６］。逡逑人體能夠如此快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行一系列精細(xì)而復(fù)雜的操作，依賴于我們的內(nèi)逡逑部感知運(yùn)動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，，包括前向預(yù)測(cè)（前饋）和后向反饋控制。反饋系統(tǒng)主要是逡逑實(shí)時(shí)感知糾正的過(guò)程，有控制單元發(fā)出的運(yùn)動(dòng)指令與實(shí)際的感知運(yùn)動(dòng)行為之間進(jìn)逡逑行對(duì)比，即受控部分同事影響作用于控制單元，不斷修正兩者之間的誤差以達(dá)到逡逑較好的運(yùn)動(dòng)效果，實(shí)現(xiàn)最終的運(yùn)動(dòng)意圖。而前饋主要指在反饋信息為到達(dá)之前，逡逑根據(jù)其他的信息通路而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)指令，以期糾正即將到來(lái)的控制誤差，正確的逡逑前饋需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)操作物體性質(zhì)的熟悉，因此通過(guò)不斷練習(xí)，可以提高操逡逑作者的前向預(yù)測(cè)能力［９］。逡逑

圖１－３整體研究論文思路框圖逡逑１．３．論文大綱逡逑本論文的研究思路如圖１－３所示，共計(jì)五章，各章節(jié)安排如下：逡逑第一章：緒論。主要闡述本研究的背景和意義，而且介紹了精準(zhǔn)抓握的感知逡逑運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)，以及在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)部模型，同時(shí)表明了本項(xiàng)研究的目逡逑的，并安排整體寫作內(nèi)容。逡逑第二章：局部肌肉疲勞對(duì)于精準(zhǔn)抓握運(yùn)動(dòng)的影響。主要以局部肌肉疲勞實(shí)驗(yàn)逡逑為基礎(chǔ)，介紹了實(shí)驗(yàn)詳細(xì)內(nèi)容，包括受試者、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程、數(shù)據(jù)采集與逡逑分析等
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O39;R318.01

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本文編號(hào)：2615155