基于反向动力学的人体肌肉力预测平台

背景：目前,国外的商业化软件主要有SIMM、Visual 3-D(C-Motion公司)、Anybody(Anybody Technology)以及Adams(MSC 软件公司),开源软件主要有OpenSim,而国内此类软件的开发比较缓慢。肌肉力预测对于研究神经肌肉协调以及分析运动项目起着非常重要的作用,同时也可以发现病态运动的来源,为康复计划提供科学依据。 目的：从全新的角度,完整架构基于反向动力学的人体肌肉力预测平台。 方法：详细阐述了基于优化算法的反向动力学人体肌肉力预测平台(MFE-2)的架构过程。该平台可以分析各种运动状态下肌肉力大小,以正常步态为例,分析了该运动过程中上肢主要肌肉的受力情况。 结果与结论：通过对一健康人体的正常步态上肢两块典型肌肉(肱三头肌侧头和肱二头肌短头)进行分析,计算结果与相关参考文献基本一致。     

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。     

Maverick型人工椎间盘的生物力学研究

在＂中国力学虚拟人＂模型库中选择L4-L5基本功能单元,对新型的Maverick型人工椎间盘假体进行了生物力学研究。在相同的边界条件和加载作用下比较正常组和假体植入后椎体皮质骨、松质骨上的应力变化,比较L4和L5两椎体间的相对运动范围和小关节上受力变化。其结果从生物力学角度证实了Maverick型假体可以重建椎间盘高度,满足椎体间相对运动的要求。但由于假体材料属性与椎体骨组织的属性相差很大,假体植入后会引起椎体骨应力的改变,增加小关节的受力,因此其远期的疗效还需要通过随访进一步研究。     

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。     

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。     

针灸麻醉之临床应用

针刺不仅具有兴奋作用,而且具有显著的抑制作用。针灸麻醉是利用针刺的机械性或电流的综合性给以神经柔和的强刺激,可使一定部位感觉麻痺,借机施行手术不痛。针灸麻醉是中西合流的产物。我院在响应党的西医学习中医的号召下,我们积极施行展开了学习针灸。最初利用针灸治疗急性阑尾炎、急性扁桃腺炎等取得了一定的成绩。后来我们     

建立基于广义Hamilton及Lie群理论的人体骨肌系统动力学方程

目的　建立一种基于广义Arial及Arial群理论的人体骨肌系统动力学建模方法。方法　首先,定义了人体骨肌系统的广义坐标,建立了人体骨肌系统Arial群位形流形;其次,在广义Arial动力学体系下建立了人体骨肌系统的动力学模型;最后,研究了该动力学模型的计算方法。结果　给出了基于广义Arial及其群理论的人体骨肌系统动力学方程,并以一个举重动作为例进行了骨肌系统动力学算法分析。结论　所提出的人体骨肌系统动力学方程能够有效真实地对人体骨肌系统进行动力学描述,为人体骨肌系统动力学分析提供了一种新方法。     

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。     

一种基于刚体的虚拟Marker人体步态测量

高精度、快速地采集人体运动数据是人体步态测量的关键技术。试验根据人体解剖特征和正常人体步态特性,将人体划分为12块刚体（左右上臂、前臂、大腿、小腿、脚和上躯干、骨盆）,总结人体运动捕捉测量中Marker点贴附的技术难点,并针对每个难点制定出相应的Marker点贴附及刚体的设计方案,同时制作与人体各部位形态匹配的12块刚体;使用NDI Optotrak Certus运动捕捉系统对3名志愿者进行步态试验,然后将三维捕捉系统所测数据导入Visual3D软件进行人体运动学仿真分析。结果表明使用基于人体多刚体的虚拟Marker方法后,步态测量试验的工作量大大减少（试验工作量减少了25%左右）,试验的稳定性能也较全部贴实体Marker时有所提高。     

俯卧撑中前臂旋转对上肢肌肉电活动的影响

目的 分析俯卧撑中前臂旋转对上肢肌肉电活动的影响。方法 采集十个对象在前臂内旋90°（IR90）,中立位（NEU）和外旋90°（ER90）三个支撑位下肱三头肌长头和侧头、三角肌前部和中部、胸大肌和肱二头肌的肌电信号,计算肌电信号的均方根值,并作归一化处理,运用单因素方差分析法比较不同支撑位下肌电信号的差异。同时对一个周期内肌电信号进行包络线分析。结果 从IR90到ER90,肱三头肌长头信号无显著变化,肱三头肌侧头和三角肌中部信号逐渐减小,而三角肌前部、胸大肌和肱二头肌则逐渐增大。另外,包络分析结果显示了三种不同类型的肌电信号曲线。结论 不同前臂转动支撑位对肌肉活性产生影响,而对各肌肉的影响程度和方式并不相同。