将可穿戴脚踝支架与专用鞋相结合，旨在建立一个刚性的机械界面，以确保在背屈实验期间收集高保真的数据。这种组合将踝关节运动严格限制在矢状面内，从而能够将肌肉产生的扭矩精确地传递到测量设备，同时消除由侧向不稳定性引起的不准确性。
该设置的核心价值在于可变控制：通过物理锁定脚的轨迹，研究人员消除了由自然的左右移动引起的机械噪声，确保记录的数据反映真实的肌肉性能，而不是位置误差。
通过机械稳定性确保数据保真度
建立精确的连接
结合支架和鞋具的主要功能是建立受试者与测量设备之间的稳定机械连接。这确保了由肌肉收缩产生的每一个关节运动度都能被准确地传递到记录传感器。没有这种统一的支持，能量会丢失或被错误地引导，导致力测量值偏低。
隔离矢状面
准确的背屈数据要求运动沿单个轴发生。支架和鞋具的组合充当物理约束，迫使踝关节仅在矢状面（上下）内移动。这种隔离对于有效的运动学分析至关重要，因为它过滤掉了脚部自然发生的复杂的多轴旋转。
消除侧向位移
踝关节实验中一个主要的误差来源是侧向位移——脚的左右移动。通过集成支架，该装置有效地阻止了这种侧向运动。减少位移误差对于区分实际的生理变化和机械伪影至关重要。
保护受试者完整性
电刺激期间的稳定性
动态实验通常依赖电刺激来诱发频繁的背屈运动。这些重复的、非自主的收缩很容易随着时间的推移导致脚部移位。集成的鞋具系统固定脚部，防止可能危及受试者安全或实验一致性的位置移位。
理解权衡
自然运动与实验控制
虽然这种集成提高了数据准确性，但它创造了一个人为的机械环境。通过严格将运动限制在矢状面内，该设置消除了在现实世界踝关节运动中伴随的自然内旋和外旋。
设置复杂性和合身性
实现必要的机械刚性需要精确地适配支架和鞋具。如果集成不无缝，可能会引入新的变量或压力点，影响受试者的表现或舒适度。
为您的实验做出正确选择
如果您的主要重点是定量精度：
实施完整的支架-鞋具集成，以消除侧向噪声并确保扭矩严格在矢状面内测量。
如果您的主要重点是长期测试：
利用此设置来保持一致的脚部定位，防止在重复电刺激周期中常见的逐渐滑动。
通过机械约束踝关节，您可以将可变的生物运动转化为可量化的工程指标。
总结表：
| 特性 | 在实验中的功能 | 对研究人员的好处 |
|---|---|---|
| 刚性机械界面 | 直接力传递到传感器 | 高保真扭矩测量 |
| 矢状面隔离 | 过滤多轴旋转 | 有效的运动学分析 |
| 侧向阻挡 | 消除左右移动 | 减少机械噪声 |
| 位置固定 | 电刺激期间稳定脚部 | 受试者安全和测试一致性 |
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参考文献
- Qiang Zhang, Nitin Sharma. Ultrasound Echogenicity as an Indicator of Muscle Fatigue during Functional Electrical Stimulation. DOI: 10.3390/s22010335
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
