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在老年人易跌倒问题凸显且助行器（rollator）使用效果存争议的背景下，研究人员开展了助行器对坐立转换运动协调影响的研究。结果发现中枢神经系统对运动控制严格，且助行器支持改变肌肉权重。这为理解人类 - 助行器交互及安全使用提供依据。
在全球范围内，老年人跌倒问题日益严峻，每年至少四分之一的 65 岁以上老人会跌倒。跌倒不仅导致身体受伤，还会使老年人产生不安全感，限制其行动能力，降低生活独立性。助行器如四轮助行器（rollator），本是为了帮助老年人减少跌倒风险、补偿腿部肌肉力量下降和平衡问题而设计的。它能减轻下肢负荷、增强平衡，理论上有助于缓解疼痛和受伤。然而，现实却很矛盾，研究表明助行器也与跌倒相关，而且使用困难。有研究指出，57% 使用助行器的问题与 “困难和 / 或危险” 的使用方式有关 。尽管助行器广泛应用，但由于缺乏深入的生物力学研究，其使用困难和跌倒风险增加的原因一直不明确。
坐立转换动作对独立生活至关重要，但由于在坐立转换过程中需要动态平衡，对老年人来说颇具挑战。下肢肌肉力量和平衡能力是成功完成坐立转换动作的两个主要预测因素，然而，随着年龄增长，这些能力会逐渐下降。例如，50 岁后，膝盖伸肌力量每年大约下降 2 - 4% 。在这种情况下，助行器在坐立转换过程中的作用就显得尤为重要。虽然有研究发现助行器支持能增加年轻人坐立转换运动的稳定性，但也有研究表明，在长期护理环境中，使用助行器时 44.4% 的跌倒发生在坐立转换期间。而且，人们在使用助行器时的运动策略尚不清楚，不同的运动策略可能会影响到使用的安全性。
为了解决这些问题，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruhe Institute of Technology）等机构的研究人员开展了一项关于助行器对坐立转换运动协调影响的研究。该研究成果发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，招募了 20 名年轻健康的志愿者（10 名女性，10 名男性），让他们在不同条件下进行坐立转换动作。在实验过程中，利用 10 台摄像机获取全身 3D 运动学数据，测量地面反作用力（GRF）和座椅表面力，同时使用 30 个表面肌电图（EMG）电极记录全身肌肉活动。其次，运用非负矩阵分解（NMF）方法提取肌肉协同，包括空间肌肉协同和时间肌肉协同，并通过五折交叉验证来确保结果的可靠性。最后，使用线性混合模型（LMM）来分析不同支持条件下肌肉权重的差异。
研究结果主要分为以下几个方面：
- 肌肉协同的紧凑性：研究发现，时间肌肉协同比空间肌肉协同能更紧凑地表示坐立转换运动的肌电图（EMG）模式。在每个运动任务中，6 - 10 个时间肌肉协同就能以 0.84 - 0.89 的 R2 值重建 EMG 模式，且时间肌肉协同所需的协同数量比空间肌肉协同更少，其试验独立部分和试验依赖部分的总数也更小。
- 肌肉协同激活的差异：时间肌肉协同的激活时间在不同运动策略之间存在差异，但形状相似。在坐立转换运动中，不同策略下的协同激活时间在运动开始到座椅离开前以及座椅离开后等阶段有所不同；在站立 - 坐下运动中，也有类似的差异，且在座椅接触和离开时，协同激活的宽度更窄。
- 助行器支持对肌肉权重的影响：助行器支持会影响上半身和下半身肌肉的权重。在坐立转换运动中，随着支持程度增加，上半身肌肉权重增加，下半身肌肉权重减少，尤其是在座椅离开和接触时；在站立 - 坐下运动中，部分策略下也有类似变化，且在具有挑战性的条件下，脚踝周围肌肉的权重会下降。
研究结论和讨论部分指出，时间肌肉协同在表示坐立转换运动的 EMG 模式方面更具优势，这表明中枢神经系统（CNS）可能存储了坐立转换运动的激活序列。不同运动策略下时间肌肉协同激活时间的差异，可能源于策略特定的生物力学需求。而且，中枢神经系统在平衡关键阶段（如座椅离开和接触时）对运动的控制更加严格，这从时间协同峰值较窄可以看出。此外，助行器支持增加上半身肌肉权重、减少下半身肌肉权重的发现，与以往研究中助行器对肌肉活动的影响相符。这些结果对于理解人类 - 助行器交互以及安全使用助行器具有重要意义，为后续研究提供了方向，未来可以进一步研究这些发现是否适用于老年人和易跌倒人群，从而为助行器的安全有效使用提供更有针对性的建议。
