着陆冲击对人体影响及医学评价问题评述

载人飞船完成飞行任务后，着陆冲击是必然要遇到的动力学因素，而冲击力的作用可能引起人体组织或器官的损伤甚至死亡。本文简要地介绍了不同冲击作用下，人体产生病理损伤的特点及人体对冲击的动态响应，并对着陆冲击条件下可能影响人体反应的因素，如着陆角度和姿态、束缚系统、椅垫及地形地貌等进行了分析，对 Gx、 Gz、 Gy冲击环境的医学评价做了归纳和总结。     

穿盖弹射对人体头、肩、膝部的损伤程度

目的 探讨穿盖弹射对人体头、肩、膝部的损伤程度,以提出适宜的生理参数,供工程部门使用。方法 用17具颅骨在摆锤式冲击台上进行动态冲击实验,在材料实验机上进行准静态压力实验,观察颅骨骨折情况。用假人进行地面弹射、火箭滑车实验,测试假人与舱盖碰撞的外力值。结果 外力峰值不超过3.5 kN或作用时间不超过30 ms时颅骨没有发生骨折。颅盖骨可承受6.9 kN以下的缓慢均匀加压,颅底骨只可承受1.5 kN。膝部承受8.0 kN冲击力时无损伤发生。结论 穿盖弹射时对人体主要的威胁是头部碰撞伤,损伤程度不仅取决于作用力的大小,而且与作用时间有关。颅盖骨承受的破坏力值比颅底骨大得多。破盖器工作时人体与舱盖碰撞的机率很小,且不易发生损伤,膝部承受较大的穿盖力也不致发生损伤。     

不同束缚系统对人体耐受垂直位冲击力＋Gz影响的研究

航天员在宇宙飞行上升、返回和着陆过程中,都会受到冲击力的作用。为了弄清不同束缚系统对人体耐力的影响,我们在垂直冲击塔上进行了人体实验(10G、120ms、等腰三角波)。实验记录的生理指标有心电、心率和体感诱发电位等。对测得的物理信号在美国HP5427信号处理机上进行冲击响应谱分析。结果表明,不同型号背带系统对人体耐受垂直位冲击力的作用是不一样的。     

穿盖弹射时人体头、膝部的冲击限值

目的探讨穿盖弹射对人体头部、膝部的损伤程度，以提出适宜的生理参数，供工程部门使用。方法用１７具头颅骨在摆锤式冲击台上进行动态冲击试验，在材料试验机上进行准静态压力试验，观察试验后颅骨骨折情况。在落锤式冲击台上进行８具膝部冲击实验。用假人进行地面弹射、火箭滑车实验，测试假人与舱盖碰撞的外力值。结果外力峰值不超过３．５ｋＮ或作用时间不超过３０ｍｓ时颅骨没有发生骨折。颅盖骨可承受６．９ｋＮ以下的缓慢均匀加压，颅底骨只可承受１．５ｋＮ。膝部承受８．０ｋＮ冲击力时无损伤发生。结论穿盖弹射时对人体主要的威胁是头部碰撞伤，颅盖骨承受的破坏力值比颅底骨大得多。破盖器工作时人体与舱盖碰撞的机率很小，且不易发生损伤。膝部可承受较大的穿盖力，不致发生损伤     

人体冲击动力学模型研究中的若干问题

在载人航天中，人体会受到一系列动力因素（冲击，振动等）的影响，其中冲击力的作用可能引起人体组织或器官的损伤，因此对冲击问题的研究受到医学和工程部门的关注。本文讨论了有关人体冲击动力学模型的类型，自由度数选择，模型的结构特点，模型物理参数选择，非线性问题，模型检验和应用等，模型的建立应以合理的假设为前提，可靠的实验数据为依据；其关键在于确定模型中物理参数，经过实验检验正确的模型在航空航天中有着广泛的     

应用冲击法进行人体坐姿模态参数识别的探讨

本文应用模态分析技术,研究人体动力学性特性。对5名被试者进行了着陆冲击试验。将座椅冲击力作为输入信号,将人体骼、腰、肩和头的加速度响应作为输出信号。用HP-5423A 结构动态分析仪进行人体模态参数识别,并绘制大量人体振型图。结果表明躯干自振频率为11～13Hz,阻尼比为21%。并获得第一阶,二阶模态质量,模态刚度,模态阻尼和固有振型。此结果在建模及分析冲击人体动力学特性与损伤是有价值的。     

垂向冲击膝部的试验研究

目的 通过生物力学试验,验证穿盖弹射过程中人体膝部受到舱盖玻璃及其碎片撞击时的损伤程度,为穿盖弹射救生装置的设计、研制、鉴定验收提供生理学依据. 方法 在落锤式冲击台上模拟穿盖弹射时舱盖对膝部的冲击力.根据之前试验设计的预值,打击7具下肢标本的膝部.用弹射力载荷测量系统记录打击力的值及作用时间,并计算冲力和冲量.用X线影像判断损伤程度. 结果 7次打击的峰值力为5.214～9.526 kN,最长作用时间为33.0 ms,最大冲量为91.8 N·s,最大平均冲力为4.478 kN.X线影像学诊断显示标本均未发生骨折. 结论 本次落锤冲击试验中,坐姿人体膝部（股骨远端）可承受小于9.5 kN且作用时间不超过20 ms,或小于91N·s的垂直于股骨的冲击载荷.本试验结果对确定穿盖弹射时的冲击力限值具有参考价值.     

恒河猴坐姿着陆冲击内耳损伤的观察

为研究机体及各组织器官对冲击力的耐受限值，探讨致伤原因及提出防护措施，利用着陆冲击塔，使实验动物恒河猴的坐姿状态下，进行冲击试验，试验后１ｈ左右处死，作大体解剖观察并取心，肝，脾，肺，颞骨等组织，固定，切片，镜检。同时重点观察了内耳的损伤。结果表明，冲击载荷不大（平台过载值为≤２５Ｇ）时内脏虽然有轻度损伤，但内耳可避免受员，当冲击力加大到一定程度（平台过载值为３０～３５Ｇ）导致内脏中等损伤时，内耳     

冲击力、软组织振动及其与运动损伤关系研究进展

跑跳过程中下肢所承受的反复冲击力可以对人体肌骨骼系统造成影响,但这并不意味着冲击力就是造成运动损伤的根本原因。近期的研究显示,冲击力的频率(10～20 Hz)与人体软组织固有频率(5～65 Hz)的重叠而引起的共振是导致软组织损伤的另一重要因素。本文从冲击力的力学特点着手,探讨了人体对于该冲击在运动学、软组织振动以及肌肉活化方面的反馈,并结合有关"肌肉调谐"理论的最新研究进展,总结了冲击力与运动损伤之间近半个多世纪以来的发展关系,为更全面地认识冲击力、了解软组织功能、理解运动损伤开辟新的思路。     

肝脏急性放射性损伤超顺磁性氧化铁增强MRI实验研究

目的应用家兔模型，探讨肝脏急性放射性损伤超顺磁性氧化铁（SPIO）增强MRI方法与影像表现。方法12只成年家兔，单次40Gyx线半肝照射后第10天，行肝脏SPIO增强前后MRI和病理学研究。结果12只家兔增强前快速自旋回波（TSE）T2WI，2只肝脏照射区呈稍高信号，1只呈稍低信号。SPIO增强多序列MRI共检出9只阳性家兔，肝脏照射区表现为相对高、较高信号，以快速场回波（TFE）T，WI检出率最高。200倍光学显微镜下，家兔肝脏照射区均出现不同程度小叶中央静脉血管闭塞性损伤；肝脏透射电子显微镜检查发现照射区肝脏细胞水肿、胶原纤维沉积、胞质内空泡化和Disse间隙水肿等异常。结论肝脏受单次大剂量照射后早期病理以小叶中央静脉血管闭塞性损伤为主要特征，SPIO增强MRI是评价肝脏急性放射性损伤的有效手段。     

猕猴颈肌力学特性的实验研究

本文介绍了4只活猕猴头颈肌损伤的一系列生物力学冲击性能实验结果,它包括颈肌拉伸强度、应力与应变,旋转加速度等,并建立了颈肌的生物力学模型。头颈肌损伤的生物力学特性是设计头颈部的保护装备的依据,同时这些知识对了解头颈肌损伤机制及临床损伤处理也是十分有益的。     

下颌骨在撞击作用下的力学响应特点

目的 研究下颌骨在撞击载荷作用下的应力分布规律,探讨不同撞击参数与下颌骨应力水平间的数量关系。方法 建立下颌骨三维有限元模型,在人尸体下颌骨撞击实验的基础上,分析下颌骨不同结构的应力分布规律,并对影响应力分布的三种撞击参数进行多元回归统计分析。     

大鼠肝脏撞击伤动物模型的制备及评价

目的建立一种新型大鼠肝脏钝性撞击伤模型,并进行评价。方法健康SD大鼠42只,随机分为3组(n=14)。通过增加了T型二次打击头的改良型生物撞击机,用轻、中、重3种质量的钢球分别撞击1组大鼠,复制出3组损伤程度不同的大鼠肝脏钝性撞击伤模型,即轻度致伤组、中度致伤组、重度致伤组。各组再按观察指标不同,随机平分为A组和B组。测定大鼠A组致伤前后生命体征变化及自然存活数,B组致伤前后血清中谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)含量及致伤后腹腔内出血量。所有大鼠死亡后均进行损伤分级并进行评分。结果各组平均股动脉压致伤后均低于致伤前(P0.01),且致伤后平均股动脉压随损伤程度的增加而降低(P0.01或P0.05);各组AST、ALT含量致伤后均明显高于致伤前(P0.01或P0.05),致伤后各组AST、ALT含量均随损伤程度的增加而增高(P0.01或P0.05);各组腹腔出血量随损伤程度的增加而增多(P0.01或P0.05);各组肝脏损伤评分随损伤程度的增加而增高(P0.01)。结论各组大鼠肝脏损伤程度随钢球质量的增加而加重,分级明显。该大鼠肝脏创伤模型建模过程简单,具有稳定的肝脏损伤的伤情特点,可重复性好,损伤程度均一并可分级调节,费效比低,是一种比较理想的动物实验模型。     

兔颌面部撞击伤致颅脑损伤后内皮素含量和脑水肿的变化

了解颌面部撞击伤与颅脑损伤的关系,内皮素（ＥＴ）与在颅脑损伤发展过程中的作用。实验兔２５只,分别以平均速度８ｍ／ｓ和３ｍ／ｓ的撞击头致颌面部２,伤后早期观察颌面部和颅脑伤情,分析脑损伤发生条件。取脑组织标本光镜及电镜观察,研究颅脑损伤特点,测定血浆和脑组织中ＥＴ含量及脑含水量。颌面部撞击作国后脑组织病理改变明显,伤后血浆和脑组织匀浆中ＥＴ含量显著提高,出现脑水肿,高速组变化更显著。内皮素含量变化与     

肝脏撞击伤致心脏间接损伤后左心室功能变化的实验研究

目的 探讨肝脏撞击伤对猪左心室功能的影响.方法 14只健康家猪随机分为撞击组(10只)和对照组(4只).采用自制小型撞击器撞击组猪肝区,建立急性肝撞击伤动物模型.撞击前、撞击后即刻采用超声心动图评估左心室功能.剖杀实验动物,观察心脏大体损伤情况,取样浸泡,进行光镜和电镜检查.结果 撞击后即刻,8例左心室整体舒张和收缩功能较撞击前下降.对照组左心室功能无明显变化.大体标本显示撞击组8例发生不同程度的左心室心内膜下呈片状、点状出血,2例未见明显损伤.光镜下和电镜下可见心肌细胞发生不同程度的损伤.对照组未见明显异常改变.结论 肝脏撞击伤后导致心脏发生间接损伤,左心室收缩和舒张功能均下降,超声心动图检查能快速、准确评估心功能的变化,为临床救治提供有价值的信息.     

人体坐姿着陆冲击（＋Gz）耐限区间的研究

研究证明了选择猕猴群中部分成龄猴模拟健康成年人进行坐姿冲击试验是可行的。对试验所得数据进行统计处理和数学推导求出了猴与人之间的修正值，结合医学指标改变，得出了人对坐姿着陆冲击的耐受曲线，并求出了人的安全、轻伤、中伤和重伤不同区间的耐受值。这一结果可作为制订人体对坐姿着陆冲击耐限标准的科学依据。     

Injuries observed in a prospective transition from traditional to minimalist footwear: correlation of high impact transient forces and lower injury severity

Objectives: Minimalist running is increasing in popularity based upon a concept that it can reduce impact forces and decrease injury rates. The purpose of this investigation is to identify the rate and severity of injuries in runners transitioning from traditional to minimalist footwear. The secondary aims were to identify factors correlated with injuries.

Methods: Fourteen habitually shod (traditional running shoes) participants were enrolled for this prospective study investigating injury prevalence during transition from traditional running shoes to 5-toed minimalist shoes. Participants were uninjured, aged between 22-41 years, and ran at least twenty kilometers per week in traditional running shoes. Participants were given industry recommended guidelines for transition to minimalist footwear and fit with a 5-toed minimalist running shoe. They completed weekly logs for identification of injury, pain using Visual Analogue Scale (VAS), injury location, and severity. Foot strike pattern and impact forces were collected using 3D motion analysis at baseline, 4 weeks, and 12 weeks. Injuries were scored according to a modified Running Injury Severity Score (RISS).

Results: Fourteen runners completed weekly training and injury logs over an average of 30 weeks. Twelve of 14 (86%) runners sustained injuries. Average injury onset was 6 weeks (range 1–27 weeks). Average weekly mileage of 23.9 miles/week prior to transition declined to 18.3 miles/week after the transition. The magnitude of the baseline impact transient peak in traditional shoes and in minimalist shoes negatively correlated with RISS scores (r = ?0.45, p = 0.055 and r = ?0.53, p = 0.026, respectively).

Conclusion: High injury rates occurred during the transition from traditional to minimalist footwear. Non-compliance to transition guidelines and high injury rates suggest the need for improved education. High impact transient forces unexpectedly predicted lower modified RISS scores in this population.     

＋Gx着陆冲击人体胸部动力学响应的模型及实验研究

着陆冲击是载人飞船返回着陆必须要遇到的动力学因素，而胸部是人体对＋Ｇｘ着陆冲击的主要反应之一。为了研究胸部在＋Ｇｘ着陆冲击下的动态响应情况，做了３６人次的＋Ｇｘ冲击实验，实验中同时测量了冲击加速度和人体胸部的响应加速度。