婴幼儿爬行上下肢关节运动学协同特性研究

• 作 者: 邓春凤
• 机 构: 重庆大学
• 出 处: 重庆大学
• 发表日期: 2020年期
• 关键词: 婴幼儿

婴幼儿运动功能发育迟缓是一种常见的运动功能障碍性疾病，早期婴幼儿运动功能发育的监测对疾病的筛查有重要的临床应用价值。研究结果已经证实运动协同是神经肌肉控制运动功能的重要方式，表现在神经活动、肌肉收缩、关节运动等多种模态，课题组前期已经对爬行运动的肌肉协同收缩、上下肢关节运动时相的内在联系进行了研究，但上下肢关节运动学协同特性还有待深入。因此，本文旨在对早期婴幼儿的爬行运动中的运动学协同模式进行分析，研究关节活动之间的关系以及发育状态对协调能力的影响，以期探索建立婴幼儿爬行运动中运动学协同模式分析方法，为最终实现早期婴幼儿的运动协调性的定量评估提供依据。本文围绕着以上内容开展了研究工作：
　　课题组与重庆医科大学附属儿童医院合作设计了婴幼儿膝爬运动的数据采集实验，依据粗大运动功能评估量表（GMFM-88）与Gesell发育量表的评估结果纳入了65名运动功能正常发育和异常发育的志愿者，分成正常发育组（TD组）、运动发育迟缓风险组（ARDD组）、运动迟缓风险高危组（AHRDD组）和运动发育迟缓组（CDD组）4个组别。首先，从获取到的婴幼儿爬行运动数据中分割出完整有效的爬行周期数据，以关节角度为特征参数来构建原始矩阵并利用奇异值分解的方法在爬行运动周期获取了关节角度运动学协同模式，然后分析了不同发育状态的婴幼儿双侧肢体运动学协同模式的联系和不同发育状态婴幼儿运动学协同模式之间的异同。结果表明，在爬行运动周期中上下肢表现为一个主要的运动学协同模式，且随着发育迟缓程度的加深，婴幼儿双侧下肢髋关节屈曲和展收显现出显著性差异，说明运动发育迟缓加剧肢体的不对称发育；此外还发现正常组与异常组的右髋关节展收均有显著性差异，同时异常组组内不同发育迟缓程度的婴幼儿也存在关节自由度协同分量有显著差异，且下肢差异较上肢更加突出，说明运动发育迟缓使肢体因运动控制能力不足而出现的更随意运动，从而影响肢体的运动协调性。
　　为进一步研究不同爬行状态的关节运动协同特征，本文还对婴幼儿爬行运动摆动相时期的运动学协同模式进行了分析，以切向速度为特征参数构建原始矩阵，利用基于非负矩阵分解的协同分析方法获得爬行运动摆动相切向速度运动学协同模式，然后探究了不同发育状态的婴幼儿运动学协同模式和调整曲线的异同，最后对不同发育状态的婴幼儿的运动学协同模式和调整曲线与运动功能量表结果进行相关性分析。结果表明，婴幼儿爬行运动摆动相中上下肢表现为一个主要的切向速度运动学协同模式，同时发现了运动功能发育迟缓婴幼儿与正常婴幼儿的运动学协同模式和调整曲线呈现显著差异，这说明运动功能发育迟缓影响肢体稳定性；最后，还发现了TD组和ARDD组婴幼儿的切向速度运动学协同模式和调整曲线与评估结果之间还未观察到显著相关性，AHRDD组和CDD组婴幼儿存在运动学协同模式与评估结果显著相关且其调整曲线与Gesell量表评估得到的落后月龄均呈现显著相关，可初步实现运动功能发育迟缓的筛查。
　　综上，本文为了深入研究婴幼儿爬行运动运动学协同模式，采用了基于奇异值分解的协同分析方法对单个爬行运动周期中关节角度运动学协同模式进行分析，然后进一步利用基于非负矩阵分解的方法分析了摆动相切向速度运动学协同模式，揭示了爬行运动中关节之间的关系以及运动发育迟缓对婴幼儿运动学协同模式的影响，从人体外部关节之间的配合的角度来探索早期婴幼儿的运动协调性，为早期婴幼儿运动功能发育状态的定量评估和疾病的筛查提供一个新的思路。