肌肉活动与活动范围的变化如何反映用户对背支撑外骨骼性能的感知

《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：How Changes in Muscle Activity and Range of Motion Represent User Perceptions of Back-support Exoskeleton Performance

　　

摘要：

尽管现有研究使用了多种客观指标来评估外骨骼的性能，但很少有研究探讨这些指标如何反映用户对外骨骼性能的感知。本研究旨在探讨在使用软质背支撑外骨骼时，肌肉活动、关节运动学与用户在舒适度、生物力学支撑、疼痛感、活动受限程度以及整体体验等多个主观因素方面对外骨骼性能的感知之间的关系。研究还分析了用户选择的外骨骼在哪些主观因素上与其偏好一致。10名身体健康的受试者在佩戴不同配置的外骨骼（四种不同尺寸的8种配置以及两种强度等级）的情况下进行躯干弯曲和举重测试。通过可穿戴传感器记录下腰部肌肉的活动情况以及躯干和膝关节的运动学数据。研究使用相似性指数来量化不同因素下用户主观反馈之间的相似度，以及主观反馈与客观指标之间的相似度。结果表明，用户在舒适度、无疼痛感以及活动受限程度方面的感知具有高度一致性，这些因素之间的相似性指数超过90%。对于舒适度（75%）、无疼痛感（80%）、活动受限程度（75%）以及整体体验（68%），受试者更倾向于选择低强度的弹性带；而对于生物力学支撑而言，则更倾向于选择高强度的弹性带（70%）。他们最终选择的外骨骼是在舒适性与支撑性之间做出的折中选择。相似性分析显示，舒适度、无疼痛感以及活动受限程度与躯干活动范围之间存在更强的关联（p < 0.01）。肌肉活动在一定程度上反映了人类对支撑程度的感知，躯干弯曲时的中位数相似性指数为73.7%，而举重时的中位数相似性指数为63.6%……

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