髋外展肌疲劳对不同性别人群单腿侧跳落地时神经肌肉控制的影响

目的 比较髋外展肌疲劳对不同性别人群单腿侧跳落地期间的姿势稳定性及其神经肌肉控制的影响。方法 比较20名男性和20名女性在髋外展肌疲劳干预前后进行单腿侧跳落地期间的压力中心（center of pressure, COP）、地面反作用力（ground reaction force, GRF）、下肢运动学、关节力矩、肌肉活动度等。结果 疲劳后,男性和女性COP在冠状面的最大位移和平均速度增加,髋关节外展峰值角度和踝关节外翻峰值角度增加,踝关节内翻峰值力矩增加。触地前200 ms,男性股直肌、股二头肌、胫前肌、腓骨长肌的激活小于女性;触地后200 ms,男性股二头肌激活小于女性。结论 髋外展肌疲劳导致冠状面姿势稳定性下降,髋、踝关节冠状面稳定性下降,可能增加关节损伤风险。不同性别人群的姿势调控策略存在差异,提示下肢关节损伤机制的性别差异值得进一步探究。     

搂膝拗步膝踝关节预激活与共收缩的表面肌电分析

目的 分析长期太极拳练习者进行搂膝拗步和正常行走时下肢膝、踝关节肌群预激活与共收缩的表面肌电（surface electromyography, sEMG）特征,探讨太极预防跌倒的神经肌肉控制策略。方法 采用Vicon运动捕捉系统、Kistler测力板和Noraxon表面肌电图系统同步采集搂膝拗步和正常行走时股直肌、股二头肌、胫骨前肌、外侧腓肠肌的sEMG信号和体位信息。通过股直肌和股二头肌、胫骨前肌和外侧腓肠肌两对肌肉的积分肌电分别计算膝、踝关节预激活和共收缩。结果 与正常行走相比,搂膝拗步在4个阶段的平均用时显著增加;搂膝拗步在4个阶段内时间百分比存在显著性差异;搂膝拗步膝关节共收缩水平和预激活水平降低,踝关节共收缩水平和预激活水平升高。结论 长期的太极拳练习可能使膝关节周围肌肉的激活水平提高,增强肌肉群之间的协同作用,以帮助稳定关节。研究结果为神经肌肉控制障碍疾病的康复评估和训练提供参考。     

老年人手提重物时不同停止方式对步态稳定性的影响

目的 分析老年人手提重物及不同步态停止方式时下肢肌肉活动特性及相应关节运动参数的变化,探究手部负重及步态停止方式对老年人步态稳定性以及身体平衡的影响。方法 以0 kg、双手各2.5 kg和右手5 kg的负重方式,分别在急停和有计划停止条件下,采集双侧下肢踝、膝、髋关节角度以及表面肌电信号。结果 在不同的负重方式下,双侧下肢踝、髋关节角度均有显著差异（P<0.05）,而膝关节角度无显著变化,不同停止方式显著影响各关节角度的变化（P＜0.001）;制动腿胫骨前肌、股外侧肌、股二头肌平均肌电均表现为急停时肌肉活动水平更高。结论 老年人为应对负重和急停带来的不稳定性,下肢会产生相应的平衡机制。急停时,制动腿胫骨前肌需要更高的肌肉活动水平来控制踝关节的跖屈角度,从而减小踝关节波动幅度。而单手负重会增大制动腿和尾随腿肌肉做功的差异,导致侧向的不稳定性。     

基于AnyBody仿真的太极拳不同步型特征

目的 对比太极拳初学者和专业者不同步型的下肢运动学、动力学、肌肉力参数差异,为太极拳科学化及制定运动处方提供依据。方法 以练习时长超过3年的30名太极拳练习者为专业组,30名无太极拳经历初学者作为对照组。用BTS红外捕捉系统、Kistler三维测力台采集太极拳动作数据,以AnyBody 7.0建模仿真系统计算运动学、动力学、肌力参数。结果 专业组独立步膝关节屈伸角度、膝关节X轴受力明显大于对照组（P＜0.01）。弓步、虚步、开立步、马步、仆步、独立步中,专业组下肢肌力均为大于对照组。专业组马步半膜肌、半腱肌、股二头肌肌力大于对照组（P＜0.05）,专业组仆步臀大肌、臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌、股外侧肌、股二头肌肌力大于对照组（P＜0.05）,独立步股外侧肌、股内侧肌、股二头肌、胫骨前肌肌力大于对照组（P＜0.05）。结论 太极拳练习时,膝关节为主要发力关节,专业者下肢用力明显大于初学者。独立步对髋关节影响较大,弓步、仆步对膝关节影响较大。不同水平太极拳练习者对下肢肌肉的激活程度不同,初学者练习时要针对不同动作影响刺激的肌肉,有针对性地区分练习,进而促进下肢肌肉协同用力。     

冲击载荷作用下运动员下肢动态响应的逆向动力学仿真

目的分析冲击载荷作用下羽毛球运动员下肢关节肌肉的动态响应变化。方法基于Any Body Modeling System软件建立人体肌骨模型,采用实测表面肌电信号进行验证,以运动捕捉系统和测力台测量数据进行模型驱动,对羽毛球右前场蹬跨步上网过程中下肢肌肉肌力、关节力和关节力矩进行逆向动力学仿真与分析。结果所建人体下肢肌骨模型经肌电信号验证有效。羽毛球蹬跨步上网过程中,髋、踝关节Z方向内力峰值显著高于X和Y方向内力峰值,而膝关节X方向内力峰值显著高于Y和Z方向内力峰值;缓冲期,髋关节X、Y、Z方向依次表现为内收力矩、伸髋力矩和内旋力矩,膝关节X、Y、Z方向依次表现为外展力矩、屈膝力矩、外旋力矩,踝关节X、Y方向依次表现为内翻力矩、跖屈力矩,且髋、膝、踝关节X方向力矩峰值显著高于Y和Z方向;股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧在对抗地面冲击载荷时的肌力发挥较大,股直肌、半膜肌、比目鱼肌发挥的作用相对较小。结论建立的下肢肌骨模型可为冲击载荷作用下运动员下肢生物力学特性分析提供技术平台。为避免运动损伤,类似羽毛球前场蹬跨步上网冲击动作中尤其要重视触地瞬间地面反作用力载荷对髋、膝、踝关节前后及内外侧方向生物力学性质的影响,同时在对羽毛球运动员进行专项训练时切勿忽视对股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌的专项力量发展。     

自然行走对人体足底压力与下肢表面肌电信号影响的研究

目的 探究自然行走对正常人足底压力与下肢肌肉表面肌电信号(sEMG)的影响.方法 分别测量28例健康青年男性受试者在30 min平地自然行走前后足底压力与下肢肌肉的sEMG,得到行走前后峰值压强、冲量等足底压力参数及胫骨前肌、腓肠肌、股直肌与股二头肌的表面肌电时域参数积分肌电(iEMG)和频域参数平均功率频率(MPF),并检验峰值压强与身高、体质量的相关性.结果 平地自然行走开始时和30 min后,其左、右侧的峰值压强、冲量等各特征参数的差异均有统计学意义(均P＜0.05),不同参数的左、右侧差异分别体现在足底不同区域,而在跖骨区M3、M4、M5处各参数均表现出左侧大于右侧;行走前后左侧胫骨前肌、腓肠肌、骨直肌与股二头肌sEMG的iEMG均大于右侧;行走前后左侧胫骨前肌、腓肠肌的MPF大于右侧,其差异具有统计学意义(P＜0.05).30 min行走后右足脚趾区Toe2-5的峰值压强降低,其差异具有统计学意义(P＜0.05);各肌肉表面肌电iEMG无显著性变化,左侧股直肌的表面肌电信号的MPF显著性下降;峰值压强与身高、体质量均呈弱相关.结论 正常人自然行走中,足底压力和下肢表面肌电均具有左右侧的差异;30 min自然行走尚未导致足底压力出现明显疲劳状态的相应结果,因此自然行走30 min可维持步态的稳定性;30 min行走将导致左侧股直肌出现疲劳.     

士兵负重单脚落地时膝关节生物力学特征以及与等速肌力的关系

目的 分析士兵负重单脚落地对膝关节产生的影响,并探讨与肌力的关系,为日常负重训练提供依据。方法 采用Vicon动作捕捉系统和AMTI测力台分别采集12名士兵学员不负重和负重15 kg从30 cm高度单脚落地时膝关节的运动学和动力学数据,同步采集大腿前后侧肌群表面肌电（surface electromyography,sEMG）,并进行膝关节屈伸等速肌力测试。结果 与无负重相比,负重15 kg落地时膝关节屈曲角度和胫骨反作用力显著增加（P<0.05）,股直肌、股内外侧肌和股二头肌sEMG最大值均显著增加（P<0.05）,其余指标负重前后无显著差异（P>0.05）。伸膝峰值力矩与无负重单脚落地垂直地面反作用力呈显著负相关（P<0.05）,其余指标无显著相关关系（P>0.05）。结论 负重15 kg单脚落地增加了膝关节屈曲角度和胫骨反作用力,大腿前后侧肌群的激活可缓解落地时的地面反作用力,肌力对于预防落地损伤具有一定作用。     

太极拳转体动作中下肢关节活动顺序性和肌肉力表现及肌肉激活特征

目的 分析太极拳转体与弓步动作中下肢关节活动顺序性、肌肉力表现和肌肉激活程度的差异,揭示太极拳转体动作的特征。 方法 募集 20 名练习时长超过 3 年的健康太极拳练习者,采用三维运动捕捉系统、测力台和表面肌电同步采集转体与弓步两种动作运动学、动力学和肌肉激活信息,并通过 OpenSim 仿真软件获取下肢肌力。结果 与弓步相比,转体动作髋、踝关节外旋幅度显著增大;膝关节外展和外旋力矩显著增大,股二头肌、半腱肌和内外侧腓肠肌峰值肌力显著增强,股二头肌、内外侧腓肠肌峰值肌力时刻显著提前,而股内外侧肌和胫骨前肌峰值肌力显著减小,胫骨前肌肌力最早达到峰值;股二头肌、股内外侧肌和内侧腓肠肌的平均激活水平和激活时间显著增加。 结论 太极拳转体动作由踝、髋关节依次转动组成,肌肉力表现的独特性在于重心两次转移致使支撑腿内外侧肌力曲线呈双峰型,因为全足着地延迟方式引发了腓肠肌与股四头肌激活顺序和肌肉平均激活水平改变。研究结果提示全足着地延迟方式具有调节肌肉激活顺序的作用,合理利用有助于提升临床康复效果。     

新式屈髋肌力训练机在轻重阻力下对下肢肌电与运动范围的影响

目的探讨新式屈髋肌力训练机在轻、重阻力情况下对下肢肌肉兴奋程度与运动范围的影响。方法 6位志愿者在屈髋肌力训练机台上,随机在轻或重阻力条件下进行连续30次的上提与下摆动作,并同时采集运动过程中的肌肉兴奋程度与下肢运动范围。结果肌肉兴奋程度方面,在连续30次动作过程中,重阻力在腹直肌、屈髋肌、臀大肌、股直肌和股二头肌的兴奋程度皆显著高于轻阻力(P<0.05);重阻力在腹直肌、屈髋肌和股直肌后3次的兴奋程度皆显著高于前3次(P<0.05);轻阻力情况下,只有竖脊肌以及股直肌最后3次的兴奋程度显著高于前3次(P<0.05)。运动范围方面,重阻力情况下的动作范围与下摆角度显著小于轻阻力(P<0.05)。结论新式屈髋肌力训练机无论是在轻或重阻力条件下,都能在髋关节合理的活动范围内刺激屈与伸髋主动肌群以及周边协同肌群来完成动作,特别是相对较重阻力的条件下。     

基于肌肉机械功的异常步态分析

目的通过量化背屈肌和跖屈肌之间的协同作用分析不同行走速度下偏瘫受试者踝关节角度的异常,以深层次地分析患者的运动功能。方法将从肌电(electromyograph,EMG)驱动的人体肌肉骨骼模型中获得的肌力、力臂和关节角度参数进行预处理,利用肌力和力臂差计算患侧跖屈肌群和背屈肌群做功情况,以此分析由踝关节角度曲线反映出的步态异常。结果跖屈肌群(主要是比目鱼肌和腓肠肌)过度活跃做正功,保持高强度向心收缩,背屈肌群(主要是胫骨前肌)无力几乎不做功导致肌肉协同失衡,从而引起步态异常。结论本文提出的量化肌肉机械功方法可以深层次地分析肌肉之间的协同作用,对于偏瘫患者异常步态的分析具有重要的意义。