坡面步行中青年女性下肢关节角及肌肉激活度

目的通过定量分析关节角及主要肌肉激活度的变化来说明步行速度和路面坡度对下肢运动的影响。方法首先按由慢到快选择了共5种步行速度,由低到高选择3种坡度,并利用运动捕捉系统对15各青年女性的步态进行测量,同时对影响下肢运动的8块主要肌肉的肌电信号进行了采集。然后通过计算分析获得她们在不同步行速度和路面坡度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度变化的均值,从测量数据中寻找出一个最接近这个均值曲线的研究对象。结果计算获得了该研究对象不同步行速度和路面坡度下踝关节、膝关节及髋关节在一个步态周期内的矢状面关节角的变化曲线以及主要肌肉的激活度变化曲线。结论每个步态周期内,关节角及肌肉激活度在5种不同速度下的变化很小;而在3种不同路面坡度下的变化仅趋势基本一致,峰值的差异却非常明显。     

全髋关节置换术后脱位的风险分析

目的探讨分析全髋关节置换术后常见的脱位失效的风险。方法利用光学运动捕捉系统对正常人群进行日常行为的下肢运动学测量,设计并开发可视化髋关节假体运动分析软件。利用该软件测量不同设计参数的髋关节假体的最大安全活动范围,分析臼杯假体和股骨柄假体的相对运动关系,判断假体的活动安全性。结果利用测量得到的人体行为运动学数据,通过软件对比天然髋关节的活动度与全髋关节置换术后的活动范围,获得了髋关节假体脱位与人体行为运动的关系,并检测了植入假体的脱位风险。结论全髋关节置换术后的高屈曲动作脱位风险较大,尤其是下蹲、下跪动作。     

头颈直径比与假体安装参数对髋关节活动度影响的计算机模拟研究

观察不同头颈直径比股骨假体全髋置换中,髋关节假体安装参数对髋关节活动度的影响,并探讨杯与颈前倾角优化组合。建立全髋关节假体三维可视化计算机模型,计算满足两组不同髋关节活动度下,髋臼外展角每变化5°时相应的髋臼前倾角安装角度,并在以髋臼外展角为横坐标,髋臼前倾角为纵坐标的坐标系上描点、连线画图,并对数据进行分析。实验显示,颈干角135°,髋关节一般标准和严格标准活动度,髋臼杯前倾角(Y)与股骨颈假体前倾角(X)的关系分别为Y1=-0.728X1+40.916,Y2=-0.7384 X2+46.456;允许的最小髋臼外展角(OImin)和头颈直径比(GR)的关系分别为OImin’1=254.27GR 1-3.172,OImin’2=230.58GR 2-2.519。髋关节活动度和髋臼安装角度安全范围随着头颈直径比增大而增大;髋关节活动度要求越高,髋臼安装角度安全范围越小。可允许的最小髋臼外展角随着头颈直径比的增大而变小。髋臼前倾角与股骨颈前倾角呈负相关。     

男子下蹲式抓举技术动作的生物力学特征分析

目的研究不同抓举重量下男子抓举技术动作的生物力学特征。方法利用8通道EMG测量系统、三维测力平衡系统和数码摄像机,对上海市举重队现役男子举重运动员在不同重量下抓举过程中的8块具有代表性的浅层骨骼肌的表面肌电、足底反力和抓举视频做同步采集。结果不同抓举重量下举重运动员的足底反力变化曲线趋势一致,基于足底反力曲线中的特征点对抓举技术动作阶段可划分为7个阶段,预备阶段、伸膝提铃阶段、引膝提铃阶段、发力阶段、惯性上升阶段、下降定铃阶段和起立阶段。抓举过程中肌群活动的时间顺序为:背阔肌、竖脊肌、肌直肌、三角肌、肱三头肌、胫骨前肌、肱二头肌和斜方肌。其中,斜方肌的积分肌电值最大,背阔肌的积分肌电值最小。随着抓举重量的增加,肱三头肌和三角肌的积分肌电值增加最大。结论为提高举重运动员抓举项目的比赛成绩,运动员应该重视斜方肌、肱三头肌和三角肌的训练。     

基于关节坐标系的肌肉骨骼间附着点坐标转换方法

目的运动状态下对人体骨肌系统进行运动学及动力学分析时,应避免对人体造成伤害。本研究通过尸体切片、CT或者MRI图像重建等方法构建静态骨肌模型,并将其应用于活体进行分析。方法采用尸体切片数据重建下肢的三维骨肌模型,并对此骨肌模型及活体下肢建立统一规则的关节坐标系,详细描述人体骨肌系统模型和活体上相关肌肉骨骼间附着点空间坐标值转换。结果对研究对象膝关节屈曲运动中股二头肌短头力臂及长度进行计算和分析。结论该方法对提高人体运动学和动力学仿真及肌肉力预测具有重要意义。     

测量并分析上楼梯过程中下肢关节角变化

目的获取上楼梯运动过程中国人下肢关节活动范围的统计学数据,从而为大屈曲度人工关节设计提供依据。方法设计常规楼梯实验装置,利用运动捕捉系统(Optotrak Certus,NDI)和三维测力台(AMTI,Bertec),建立系统地测量上楼梯过程中下肢运动的方法,并应用此方法对40例样本进行测量。结果计算获得了40例样本在上楼梯过程中,髋关节、膝关节及踝关节在1个运动周期内沿各方向上关节角的变化规律及活动范围,其中髋、膝、踝关节在矢状面上活动范围分别是-1.6°～66.7°,0°～91.4°,-20.8°～22.4°。结论上楼梯运动过程中,髋、膝、踝关节在矢状面上活动度最大,且髋关节和膝关节屈曲度最大。与水平路面上正常行走和慢跑运动中关节运动范围比较,上楼梯运动中,髋关节和膝关节在矢状面上运动范围均较大。     

髋关节假体脱位分析软件的设计与开发

目的:研发了髋关节假体脱位分析软件.软件基于ADAMS/VIEW软件进行二次开发,能够可视化的构建三维参数化的髋关节假体模型,模型能够模拟假体的六种运动.应用此软件可以为病人更好的选择和植入假体,评估各种髋关节假体的安全活动范围,用来设计新的关节假体.     

慢跑的速度对青年女性下肢关节及肌肉的影响

目的 探讨合理的慢跑速度对体形和步姿的影响,使人在慢跑健身的同时兼得柔美的体态。方法 根据相关测量选择5种慢跑速度。利用运动捕捉系统采集研究对象(15位青年女性志愿者)在慢跑速度下的运动学数据,同时对下肢8块主要肌肉的肌电信号进行采集。计算获得在不同慢跑速度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度变化的均值。选择数据最接近均值的对象作为研究对象并进行运动学分析。结果 计算获得了该研究对象在不同慢跑速度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度以及下肢8块主要肌肉的激活度曲线。运用打分的方法,本文给出了研究对象慢跑速度、慢跑阶段、肌肉激活度与关节角度之间的关系。结论 各关节角的变化范围和各肌肉最大激活度并不随慢跑速度的变化而单调变化。本文为青年女性健身时选择适合自己的慢跑速度提供了参考。     

三维运动学仿真男子举重运动员抓举技术及膝关节运动分析****☆

为了更好地分析抓举技术的运动学特征,并且探讨抓举运动损伤机制以及损伤预防的方法。首先,采用Optotrak Certus运动捕捉系统采集运动员抓举技术的运动学参数;其次,通过人体测量学参数和测量的各关节中心,对运动员骨骼系统进行建模;最后,将测量的Marker点坐标原始数据导入Visual 3D与骨骼系统模型进行关联,实现对抓举技术的三维运动学仿真。通过抓举技术三维运动学仿真结果进行分析,获取膝关节三维运动学参数与杠铃运动学参数,并对抓举技术进行了阶段划分。抓举比赛、训练时,髌股关节反复大强度的挤压牵拉,是导致膝关节慢性损伤的主要原因。伸膝提铃,容易发生半月板急性损伤;发力阶段,容易发生半月板、外侧副韧带和十字韧带急性损伤;惯性上升阶段,容易发生半月板、内侧副韧带和十字韧带急性损伤。结果提示,抓举技术三维运动学仿真的实现,可以作为分析抓举技术运动学、动力学以及应力学的基础,在研究抓举技术动作、发力机制、运动损伤机制和运动损伤预防等方面具有重要的意义。膝关节运动慢性损伤的预防主要应合理科学的编排训练,交替进行不同屈曲度的训练,避免过于集中的腿力训练结构。膝关节运动急性损伤的预防,主要是加强膝关节和周围的肌肉力量的训练,以及膝关节中的侧副韧带、十字韧带的功能锻炼,大强度的训练和比赛时,膝关节使用保护支持带。     

髋关节假体安装参数的计算机模拟研究

目的 研究不同颈干角股骨假体在前倾角变化时获得理想髋关节活动度所需要的髋臼安装参数.方法 建立人工全髋关节三维计算机模型,髋臼杯假体采用半球形,臼杯直径480mm,颈干角分别为127°、131°和135°.股骨假体前倾角变化范围为0°~30°,臼杯假体俯倾角变化范围为30°~60°、前倾角变化范围为0°~40°.每变化5°重复一次髋关节在6个方向(屈曲、后伸、内收、外展、内旋、外旋)的活动,选出符合最佳髋关节活动度的假体安装参数.采用SAS 6.12统计学软件对数据进行分析.结果 颈干角分别为127°、131°和135°的假体,其最佳的臼杯俯倾角安装位置分别为45°、40°和35°;在活动满足后伸>40°、内收>50°、外展>50°、内旋>80°、外旋>40°的条件下,髋关节最大屈曲度分别为135.64°±3.45°、126.00°±3.57°和118.29°±3.29°;臼杯假体前倾角(Y)和股骨假体前倾角(X)的关系分别为Y+0.69×X=36.93°,Y+0.71×X=37.10°和Y+0.64×X=36.79°.结论 臼杯俯倾角最佳安装位置随着假体颈干角的变大而逐渐变小,髋关节在安全范围可以达到的最大屈髋度数随假体颈干角变大而逐渐减小,股骨假体前倾角度和臼杯前倾角度呈负相关.