基于人工神经网络模型探讨太极拳改善功能性踝关节不稳者姿势稳定性的生物力学机制

Functional ankle instability is one of the most common sequelae after ankle sprain, and posture stability is its most representative functional manifestation. The clinical efficacy of Taijiquan in the treatment of FAI is relatively positive, but the biomechanical properties of the ankle joint functional changes after the treatment of Taijiquan in FAI are still controversial, mainly due to the lack of quantitative research based on the biomechanics and kinesiology of Taijiquan exercise. Moreover, most of the existing studies only analyze the single biomechanical factors in the functional changes of the ankle joint in Taijiquan. The research on the intrinsic relationship between different biomechanical parameters and the biomechanical mechanism of Taijiquan to improve the posture stability of FAI is very limited. Therefore, this study will use a three-dimensional gait analysis system combined with a plantar pressure test system to conduct a multi-biological, traceable biomechanical monitoring of FAI. The purpose of this study is to objectively record the biomechanical parameters of the FAI patient's temporal and spatial parameters, kinematic parameters, and myoelectric activity, and to determine the changes in the biomechanical properties of the lower limbs of FAI after the Taijiquan intervention. At the same time, the artificial neural network method is used to establish the mathematical model to deal with the complex laws between many biomechanical parameters in gait analysis, and finally to clarify the biomechanical mechanism of Taijiquan to improve the posture stability of FAI.

功能性踝关节不稳是踝关节扭伤后最为常见的后遗症之一，姿势稳定性是其最具代表性的功能性表现。太极拳治疗FAI的临床疗效较为肯定，但太极拳干预FAI者表现出来的踝关节功能性改变的生物力学特性还存在争议，主要是缺乏基于太极拳运动生物力学及肌动学规律的量化研究。而且，现有研究大多止于太极拳对踝关节功能性改变中的单一生物力学因素进行分析，综合探讨不同生物力学参数间的内在联系以及太极拳改善FAI姿势稳定性的生物力学机制的研究非常有限。因此，本研究将采用三维步态分析系统结合足底压力测试系统对FAI者进行多元化、可追踪化的生物力学监测，客观记录时空参数、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数等生物力学指标，进而明确太极拳干预FAI者的下肢生物力学特性，并运用人工神经网络方法建立数学模型，处理步态分析中诸多生物力学参数间的复杂规律，并最终阐明太极拳改善FAI者姿势稳定性的生物力学机制。

功能性踝关节不稳是踝关节扭伤后最为常见的后遗症之一，姿势稳定性是其最具代表性的功能性表现。太极拳治疗FAI的临床疗效较为肯定，但太极拳干预FAI者表现出来的踝关节功能性改变的生物力学特性还存在争议，主要是缺乏基于太极拳运动生物力学及肌动学规律的量化研究。本研究采用三维步态分析系统对FAI者进行多元化、可追踪化的生物力学监测，客观记录时空参数、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数等生物力学指标，进而明确太极拳干预FAI者的下肢生物力学特性。目前已分析的结果显示太极拳运动可以改善FAI患者下肢踝关节功能，并能够提高FAI患者的姿势稳定性，进一步明确了太极拳运动对FAI患者的临床疗效。其次，我们研究了FAI患者在平地行走时下肢时空参数及运动学特征，结果显示FAI患者组步长、速度、步幅、单支撑相显著低于正常值，双支撑相、总支撑相及步宽都显著高于正常值；患者组左侧骨盆旋转度、左右侧髋屈伸度、踝背屈跖屈度的步态变量分数与对照组相比有显著性差异，因此我们认为FAI患者步态时空参数及运动学特征与对照组相比有显著差异。最后，我们分析了太极拳运动对FAI者下肢生物力学特性的变化情况及改善其姿势稳定性的生物力学机制，结果显示：治疗12周太极拳训练后，治疗组踝跖背屈、髋关节屈伸值、步态偏离指数均优于对照组，而步频、步长、步幅等时空参数无显著性差异，我们认为：太极拳训练能从步态参数角度更好地改善FAI患者踝关节运动功能，提高FAI患者的姿势稳定性。通过本项目的研究，我们明确了太极拳运动对FAI者踝关节功能和姿势稳定性的临床疗效，深入探讨了FAI的生物力学特性，阐明太极拳改善 FAI者姿势稳定性可能的生物力学机制，为提高太极拳对FAI患者的康复疗效提供有力的科学理论依据。