下楼梯行走执行手机任务时下肢动态稳定性、运(5)

值得注意的是，此次研究发现，手机任务干扰时，摆动期下肢相邻关节的相对相角绝对值的平均值、相对相角标准差的平均值峰值均显著增大，表现出下肢环节协调控制稳定性差的特征，验证了研究假设。相对相角绝对值的平均值是下楼梯步态中所有相对相角曲线数据点的平均值，其值的增大表明相邻环节间的差值增大，“反相”相位关系增强，意味着需要更多认知资源的参与，大脑活动加强[28]；相对相角标准差的平均值是下楼梯相对相角曲线数据点标准差的平均值，该值的增大表明相邻环节间协调性特征更加多变，动作形态发生转换，下肢关节协调动作稳定性减小[19]。相对相角绝对值的平均值和相对相角标准差平均值的增大代表神经系统对于动作具有较复杂的控制，人体在下楼梯过程中使用手机，动作控制缺乏足够的视觉反馈，关节协调变异性增大，同时手机的使用占用部分认知资源，进而导致动作的神经-肌肉控制稳定性下降，关节协调变异性增大，摆动腿碰触楼梯可能性增大，跌倒风险增加。

3.3 手机任务对下楼梯下肢关节力学影响 下肢关节肌肉力矩既为力学特征指标，也被视为神经控制信号，最终代表了期望的中枢神经系统的控制，是神经肌肉控制特征的表现也是影响姿势控制能力的主要内因之一[29]。关节力矩特别是在楼梯行走时的伸髋伸膝以及跖屈力矩，主要构成下肢支撑力矩。人体在下楼梯过程中较大的下肢支撑力矩既可以有效控制身体运动稳定性，又可以抵消因躯干和摆动腿晃动而产生的内收力矩[30]，是影响跌倒的重要下肢力学因素。

此次研究发现，在下楼梯步态约20%的支撑相期，即双支撑相末期至单支撑相初期的过渡期，人体加速向前、向下移动，下肢需要强有力的支撑，伸膝、趾屈力矩是下肢支撑力矩的主要贡献，髋膝踝关节力矩出现峰值[26]，此时在受到手机任务干扰时，伸膝及趾屈力矩峰值显著减小，可能不足以支撑人体下楼梯行走，增大跌倒风险。在下楼梯单支撑期到双支撑期的过渡期即80%支撑相，髋关节为屈肌力矩，以驱动大腿屈曲运动，完成迈步动作，然而此时屈髋力矩峰值受到手机任务干扰显著减小，可能会造成支撑末期抬腿动作不到位，碰触楼梯造成摔倒可能性增大，此次研究结果部分验证了研究假设。此次研究结果与前人研究相似，一项双任务范式的研究发现，干扰任务介入会显著降低楼梯行走时下肢关节力矩峰值[31]。行走姿势稳定性需要占用大脑认知资源，楼梯行走作为复杂的动作控制，需要更多的大脑注意力、执行功能等[32]。基于前述“认知资源共享”理论，可能楼梯行走时手机任务的介入，两者所需的注意力资源超过大脑总资源，两者完成绩效均显著下降[33-35]，可能会降低楼梯行走姿势控制能力，增大跌倒风险。

3.4 研究局限性及展望 首先，此次研究选取的手机任务只包括发短信一种，而其他手机任务如打电话、听音乐等未设定，后续研究可以探索不同种手机任务对下楼梯行走姿势控制的影响；其次，未设定手机操作的姿势，不同手机操作姿势可能会对行走动作稳定性、协调性及力学特征造成差异；最后，此次研究结果来自于实验室测试，后续研究可以设计室外测试环境，以更准确地探索现实生活中手机介入对姿势控制的影响。

3.5 实际应用价值 此次研究所选取的手机介入任务属于认知-动作控制双任务研究范畴，主要关注认知与神经肌肉行为控制的相互影响问题，在一定程度上说明该范式可能对姿势控制的评估与跌倒的预测更加敏感，可以尝试用在老年人或者存在神经肌肉控制障碍潜在风险的患者跌倒风险评估上。此外，此次研究结果为跌倒预防和干预训练提供了可能的借鉴参考。老年人进行防跌倒训练时，应考虑进行交互式认知-运动训练，如行走、平衡训练的同时进行认知任务训练，以更好地提升抗扰动姿势控制能力，以达到更好的预防跌倒效果。

3.6 结论 下肢动态稳度、关节力矩以及相邻关节相对相角是评价运动状态下人体多环节多因素耦合控制的有效指标。使用手机导致下楼梯行走身体稳定性、下肢运动协调性及肌肉骨骼系统功能均出现降低，造成姿势控制能力下降，跌倒风险增大。因此，应当正确认识手机对日常行走活动的影响，以防在行走过程中因使用手机导致跌倒，造成大脑与骨骼肌肉的损伤。此外，手机任务干扰造成的侧向稳定性下降应引起足够的重视，特别是对于姿势控制能力衰退的人群。

致谢：感谢山东体育学院研究生沈培鑫、马刚、仲琛、赵硕、曹传宝、高庆、高晓、刘芳、张恒硕、胡秀为试验所做贡献。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0128/326.html