三维有限元法分析前纵韧带对腰椎生物力学影响

该文基于人体 DICOM 图像建立了更符合人体解剖结构的 L4/5 节段腰椎三维有限元模型,模拟腰椎前屈、后伸、 侧弯及扭转 4 种运动状态下的生物力学响应。前纵韧带（ALL）受损后腰椎的关节活动度（ROM）增大,后伸时增大最显著。ALL 受损后应力减小且分布发生改变,后伸时应力最大位置由韧带上部转移至韧带下部,侧弯时应力作用范围明显缩小。ALL 受损后应变分布发生不同程度的改变,产生明显的纵向形变。除扭转外,其他运动状态下 ALL 应变增大,后伸和侧弯应变增加量最大。ALL 主要限制后伸运动,ALL 受损后腰椎稳定性下降。ALL 受损后进行后伸和侧弯运动时可能会加重已有的损伤,因此 ALL 受损患者应尽量减少过度后伸和侧弯运动。该文的仿真实验可对韧带损伤疾病的诊断治疗提供支持和参考。     

不同运动模式下健康男性足底受力特征分析

目的 探索不同运动模式下足底压力的受力特征,为步态识别和运动康复提供理论支持。 方法 采用F-scan鞋垫式足底压力测量系统采集10例健康男性裸足状态下不同运动模式（慢走、正常行走、奔跑、双脚跳跃、单脚跳跃）的足底受力数据,本研究均使用受试者的右足数据作为研究对象。采用Python和Excel 2010版数据分析软件处理本研究所得数据,分析足底受到的垂直压力、足底压强峰值、足底压力分布区域以及压力中心轨迹等。 结果 对比不同运动模式,慢走、正常行走、奔跑时,运动速率越快则压力中心轨迹变化越快,正常行走和慢走所受垂直力为体重的1.6倍,而奔跑则达到了体重的6倍;双脚跳跃时压力中心轨迹变化剧烈,单脚跳跃时的足底压强峰值最大。所有运动受力区域几乎都集中在足跟与前脚掌,脚趾中仅拇趾有明显受力。 结论 不同运动模式下,足底受力的各项指标均有各自的特征。奔跑运动时,足底所受垂直地面反作用力的差异最为显著,足内侧至足外侧的COP轨迹变化较为平稳;单脚跳跃和双脚跳跃时,垂直地面反作用力波形均有一定的起伏,呈现出“M”型双峰,双脚跳跃时,足跟侧至足趾侧的COP轨迹变化剧烈,单脚跳跃足底压强峰值的平均值最大,这些特征可为步态识别和运动康复等研究提供参考。     

腰椎全韧带叠加损伤对腰椎生物力学特性的影响

背景：韧带是稳定腰椎的重要结构,随着年龄的增长韧带容易发生退行性变化,目前关于腰椎韧带的研究较少。目的：探究在一定的韧带损伤顺序下,前屈、后伸、侧弯、扭转4种运动状态时,不同韧带叠加损伤的组合对腰椎生物力学特性的影响。方法：建立L₄-L₅节段腰椎有限元模型,施加相应的力矩模拟前屈、后伸、侧弯、扭转4种运动状态,按顺序进行韧带的组合损伤,得到腰椎的活动度及各个韧带的应力。结果与结论：(1)每去除一根韧带,剩余韧带应力会增加,4种工况下都是关节囊韧带所受应力最大,尤其是前屈时;随着韧带的去除,腰椎活动度也在不断增加;(2)前屈时,去除第一根韧带关节囊韧带后,剩余韧带应力变化平均值最大,其次是去除棘上韧带后;去除关节囊韧带后,腰椎活动度变化率最大,去除后纵韧带后,腰椎活动度变化率最小;(3)后伸时,所有韧带都是在去除关节囊韧带后应力变化率最大,去除关节囊韧带后,腰椎活动度变化率最大,去除后纵韧带后,腰椎活动度变化率最小;(4)侧弯时,棘间韧带的应力变化率在去除横突韧带后减小,棘上韧带此时增加较多,去除关节囊韧带和去除横突韧带后,活动度变化率有较大的...     

不同腰椎退变程度下两种腰椎推拿斜扳法作用效果的比较研究

目的 比较研究腰椎不同退变程度下传统和改良腰椎推拿斜扳法的作用效果。方法 建立质量-弹簧-阻尼系统腰椎生物力学模型,采集专业推拿医生的推拿作用力,将作用力作为模型的输入力,通过增大弹簧的弹性系数和阻尼的阻尼系数模拟腰椎退变。运用MATLAB/Simulink仿真技术,得到不同腰椎退变程度下推拿斜扳法的作用效果(最大相对位移和最大加速度),并进行比较分析。结果 当腰椎未退变时,得到两种手法下各节段的最大相对位移和最大加速度。随着腰椎退变程度的增大,两种手法下各节段的最大相对位移和最大加速度均呈下降趋势,并得到两种手法下腰椎各节段最大相对位移和最大加速度的衰减速率。结论 当腰椎未退变时,传统斜扳法的有效性略优于改良斜扳法,但改良斜扳法的安全性明显优于传统斜扳法,宜采用改良斜扳法。随着腰椎退变程度加剧,两种手法的作用效果均呈幂函数式衰减,改良斜扳法有效性的衰减速率明显快于传统斜扳法,说明在腰椎退变的情况下不宜采用改良斜扳法。     

基于足底压力对人体平衡能力的定量评估研究进展

目的 探索足底压力对人体平衡能力的定量评估研究,寻求行之有效、简单易行、可靠性高的描述人体平衡能力的参数指标。方法 基于疾病平衡障碍患者的康复与评估、不同生理状态、不同体育运动,对平衡能力的定量评估研究进行综述。结果 梳理得出基于足底压力对人体平衡能力的定量评估研究中参数指标的不同情形,总结并提出了两组参数指标,一是动力学参数指标,二是运动学参数指标,用以定量评估平衡能力。结论 基于足底压力的定量评估参数指标在大多数情况下能对人体平衡能力的评价提供依据,从而通过锻炼、治疗等手段进一步改善人体平衡能力,减少人体跌倒损伤风险,并有望为足底压力平衡量化分析和相关医疗器械研制提供一定帮助。