一种新颖的轻型可穿戴设备可在家进行平衡练习
保持平衡和姿势是一项相当复杂的技能，尽管它对大多数人来说都是很自然的。然而，由于各种原因，例如肌肉无力以及视力和感觉输入的变化，姿势控制往往会随着年龄的增长而恶化。这就解释了为什么老年人比年轻人更容易跌倒并遭受跌倒相关的伤害。据报道，大约 40% 的老年人每年至少跌倒一次。
对此，过去几十年来，科学家发现可以通过各种练习来改善姿势控制，进而有助于预防跌倒。可以训练和培养进行补偿性姿势调整(CPA)的能力，以抵消意外的外部扰动的影响。尽管科学家们已经发明了专门的设备来进行涉及意外扰动的平衡练习，但这些机器通常体积庞大、昂贵且使用复杂，使得它们仅适合临床环境。
但是否有更实用的方法可以在家舒适地进行这些练习呢?在2023 年 8 月 31 日发表在IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine上的一项最新研究中，由日本东京理科大学 (TUS) 的 Masataka Yamamoto 助理教授领导的研究小组，成员包括 Hiroshi Takemura 教授、Daiki Yoshikawa 先生和启迪科技大学的 Taku Washida 先生以及广岛县立大学的 Koji Shimatani 教授探讨了这个问题。在他们的研究中，研究人员开发了一种创新的可穿戴平衡运动设备 (WBED)，并研究了它对 CPA 和反应性姿势控制的影响。
所提出的可穿戴设备使用两个气动人工肌肉(PAM)来产生意想不到的扰动。这些 PAM 类似于一对空心肩带或吊带，可以通过调节其内部的气压来强制伸展或收缩。为此，WBED 包括一组连接到压缩气体罐的电子控制阀。这使得计算机程序或智能手机应用程序能够控制阀门并快速填充或清空任一 PAM 气体，产生将用户向特定方向侧向拉的力。
为了测试 WBED 是否能够真正改善反应性姿势控制，研究人员招募了 18 名健康成年男性，并将他们随机分为两组：WBED 组和假手术组。所有参与者首先接受反应平衡评估。他们必须保持串联姿势一分钟，同时两侧的气缸在不可预知的时刻将他们横向推动。然后，WBED 组的参与者使用所提出的设备进行了几轮平衡训练，而假手术组则进行了相同的练习，没有出现意外的干扰。最后，进行第二次评估以检查姿势控制的改善情况。
研究人员在评估过程中测量了几个变量作为结果，包括峰值位移、峰值位移时间、峰值速度和鞋底压力中心的均方根。值得注意的是，WBED 组的参与者在使用该设备锻炼后表现出较低的位移和峰值速度。“我们的结果证明，使用 WBED 进行基于扰动的平衡练习可以立即改善受试者的反应性姿势控制， ”Yamamoto 博士对他们的研究结果感到满意说道。“可穿戴运动设备，例如拟议的 WBED，可以有助于预防跌倒和跌倒相关伤害。”
在不久的将来，所提出的设备可能会彻底改变容易跌倒的人进行平衡训练的方式，特别是在日本等人口稳步老龄化的国家。“我们将 WBED 设计为轻便、便携且易于在家庭和临床环境中使用。它仅重 0.9 公斤，佩戴时间不到三分钟， ”Yamamoto 博士强调道。通过定期进行 WBED 训练，老年人和接受物理治疗的人可以有效地改善姿势控制和反应能力，从而防止跌倒并改善他们的整体健康状况。值得注意的是，WBED 对于想要提高平衡能力的运动员也很有用。
让我们期待可穿戴设备成为平衡训练和健康保健监测的中流砥柱，为物联网技术提供助力!
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