日期：2022年10月13日 09:10
来源：沧州医教研究
作者：宋翠荣
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随社会发展，经济水平在不断提高，人们健康意识逐渐增强，全民健身理念迅猛发展。但是，人们在运动健身过程中存在一定的盲动性与盲从性，缺乏针对性与实效性，锻炼效果不理想，甚至导致慢性损伤。近年来，随三维动作捕捉技术的发展，国内外众多机构、专家、学者相继开展人体运动学方面的研究。运动学以研究质点或模型的运动为基础，从几何角度描述和分析物体位置随时间的变化规律，涉及到物理学、数学等多学科的理论，是一门综合性学科，运动学参数包括运动轨迹、路径、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等。
国外运动学研究起步较早， Kerriga 等对步行中运动学参数的分析，Schutte L M对脑卒中患者进行步态测试；国内开展略晚，孙嘉利等阐述了步态分析在临床诊断中的应用；赵辉等分析了步态在膝关节置换手术中的影响。但是，大部分研究集中在行走、慢跑中的的步态分析，研究部位多集中于膝关节、踝关节，未见运动中的髋关节分析；而髋关节运动能力是反映人体运动功能的一个重要指标，其活动范围与幅度对评估关节功能、指导运动方式、损伤预防、康复训练、体能锻炼具有重要意义。
选取我校30名男性大一学生做为受试者，年龄平均20.1±0.5岁，身高平均1.73±0.10ｍ，体重平均62.4±0.7kg；身体健康，解剖结构和机能正常，运动能力良好，无任何下肢损伤，24小时内未从事剧烈运动。测试前，告知本实验的研究目的、方法、注意事项，签署知情同意书。
令受试者身穿深色紧身衣裤，在下肢髂前上棘、髂后上棘、大转子、内上髁、外上髁、股骨中点粘贴固定发光标识点；校准摄像头，设置三维红外运动捕捉系统采集区域，调整受试者位置，处于摄像机的捕捉区域中央；建立空间直角坐标系，以空间原点为基准，左右方向为X 轴，前后方向为Y 轴，上下方向为Z 轴。启动三维运动捕捉设备，追踪记录受试者髋关节前屈、后伸、内收、外展、旋内、旋外及复位动作轨迹。分析髋关节在各个平面中的最大运动幅度，角度-时间变化。
将受试者髋关节运动幅度、角度等运动学数据导入SPSS 20.0统计软件分析离散度，选择95%置信区间，计算平均值，以平均数加减标准差表示，最终获得髋关节围绕不同的运动轴（冠状轴、矢状轴、垂直轴），在不同的运动面（矢状面、冠状面、水平面）中的最大运动幅度、角度与时间，（见表1），根据数值绘制髋关节在各自由度运动过程的角度-时间变化曲线。
表1 髋关节在各种运动中的极值与时间（单位：角度゜）
Table. 1 Extremum and time of the hip joint in various movements (unit:degree)
关节运动 运动面 极值 时间
前屈 矢状面 132.43±8.63 1.82±0.31
后伸 15.27±5.18 1.39±0.12
外展 冠状面 39.51±7.66 1.19±0.08
内收 28.73±3.55 1.08±0.15
旋外 水平面 43.78±5.71 0.91±0.13
旋内 38.64±4.09 1.02±0.07
在运动过程中，髋关节角度随时间而变化非线性关系。前屈、后伸运动在开始阶段，角度变化明显，曲线较陡直；复位过程，曲线斜率较平，角度变化减缓。外展运动中，曲线呈“S”形，初期角度变化较慢随后变快，又逐渐减慢，至最大幅度；恢复阶段，曲线相对低平。内收与复位运动中，曲线大至呈对称形状。
旋外运动，初期角度变化较慢随后变快，又逐渐减慢，至最大幅度；恢复阶段，曲线斜率降低，大致呈线性。旋内运动，斜率较小，角度变化较慢，至最大幅度；复位过程，斜率较大，角度变化较快。
《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》指出，到2023年，我国老年人口将达到2.7亿；流行病学研究表明，1.42%的老年人患有关节功能障碍。运动捕捉技术实时记录运动数据，精度高、处理速度快，对老年人动作识别、比对、分析，可以客观、量化、快速的评估运动功能。
将分析结果应用于康复训练，可以全面定量的分析相关运动参数，有助于医护人员明确诊断患者运动障碍程度，设计科学的治疗方案。
应用在运动员训练中，将运动员的动作与标准动作对比，直观的分析不准确的运动方式，为提高训练效果提供科学指导。
总之，基于动作捕捉技术进行运动中的髋关节分析，为关节功能评估、康复训练、体育健身提供科学的理论指导；有着较高的应用价值与广阔的前景，值得进一步研究和探索。
（作者系沧州医学高等专科学校，副主任医师）
