等速离心训练对肩关节内外旋肌的肌力平衡及神经肌肉控制能力的影响

背景 肩关节内外旋肌肌力失衡会增加肩部运动损伤的风险,研究等速离心训练(IET)能否提高肌力平衡并改善神经肌肉控制能力具有重要的损伤预防意义。目的 探讨IET对健康青年人肩关节内外旋肌的肌力平衡及神经肌肉控制能力的影响。方法 2020年12月至2021年11月在复旦大学附属中山医院招募32例健康青年志愿者为研究对象,随机将其分为试验组(n=16)和对照组(n=16)。试验组接受4周IET,对照组接受4周连续被动运动训练(2次/周)。采用Biodex System 4 Pro多关节等速肌力测试与训练系统(美国Biodex公司)对两组研究对象的优势侧肩关节内、外旋肌群进行训练干预,分别在60(°)/s、120(°)/s速度下进行,干预前1周、干预结束后1周对两组肩关节内外旋肌的功能性比率(FR)、加速时间(AT)和达峰力矩时间(TPT)进行评估并比较。结果 试验组全部完成了4周的训练干预和评估,对照组2例中途退出。最终共30例研究对象数据纳入统计学分析。在60(°)/s和120(°)/s速度下,试验组干预后FR高于对照组(P<0.001),试验组干预后FR高于干预前(配对t检验：t<...     

椎弓根螺钉在骨矿量下降椎体中应用的生物力学研究

目的通过对5种不同型号椎弓根螺钉(U1、U2、SF1、SF2、RF)在脊柱标本中内固定稳定性的生物力学测试,探讨螺钉设计参数、拧紧力矩同骨密度之间的关系,为临床骨质疏松患者应用椎弓根螺钉提供理论依据。方法采集腰椎标本6具,按骨密度ρ分正常组(ρ>1.00g/cm2)、骨矿量下降组(0.90g/cm2<ρ<1.00g/cm2)和骨质疏松组(ρ<0.90g/cm2),应用WD鄄10A万能实验机,测定不同骨密度下螺钉设计参数、拧紧力矩等对椎弓根螺钉内固定稳定性的影响。结果5种不同型号椎弓根螺钉(U1、U2、SF1、SF2、RF)固定的脊柱标本,其拔出力之间存在显著性差异(P<0.05)。骨密度的大小直接影响螺钉内固定的强度(以拔出力的大小衡量),正常组、骨矿量下降组与骨质疏松组之间存在着显著性差异(P<0.05)。椎弓根螺钉内固定的强度与拧紧力矩大小存在正相关关系,与骨密度也存在正相关(r=0.936)。在骨矿量相对下降的标本中,5种螺钉中U2的拔出力最大。结论螺钉的类型、被固定标本的骨密度同固定的稳定性密切相关。骨密度与最大拔出力、拧紧力矩具有正相关性.“U”型钉在对骨矿量下降标本的固定中具有一定优势。     

深蹲动作下三连杆模型的对比分析

目的 探讨三连杆模型用于深蹲动作互动动力学分析的合理性，明确三连杆模型与Visual 3D计算关节力矩的差异来源。方法 选取8名受试者，通过Vicon获取深蹲动作运动学数据，采用拉格朗日第二类方程建立三连杆动力学方程，基于Mathematica编程计算获取关节力矩，与Visual 3D下肢链节段模型计算结果进行对比分析，并采用复相关系数（coefficient of multiple correlation, CMC）评价两者的相似程度。结果 8名受试者髋、膝关节CMC均大于0.85，踝关节CMC在0.50～0.85之间，三连杆动力学方程和Visual 3D计算的关节力矩在髋、膝关节处高度相似，在踝关节处仅呈现中度相似性。结论 三连杆模型可用于深蹲动作的关节力矩分析以及进一步的环节互动动力学分析，但应当考虑由地面反作用力引起的互动力矩（外力矩）对踝关节力矩的影响。     

膝骨关节炎与膝关节伸、屈肌群肌力的相关性研究

目的通过研究膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)症状及病变阶段与膝关节伸、屈肌群肌力的相关性,探讨KOA患者肌力训练的关键肌群。方法社区募集健康老年人、单膝KOA患者、双膝KOA患者共99位志愿者,应用膝关节等速肌力测试、WOMAC评分、6 min步行测试、CS-30测试,分析志愿者膝关节伸、屈肌群峰力矩与KOA症状、全身有氧运动能力、关节功能等的相关性。结果单膝KOA组患者患侧膝关节伸肌群等速峰力矩显著低于健侧。双膝KOA组患者症状严重侧和症状较轻侧膝关节伸、屈肌群等速峰力矩差异均有统计学意义。双膝KOA组患者膝关节伸肌群等速峰力矩显著低于健康组。KOA患者膝关节伸、屈肌群等速峰力矩与CS-30测试、6 min步行测试均呈正相关,均与年龄呈负相关;膝关节伸肌群等速峰力矩与WOMAC评分的疼痛和功能障碍项呈负相关。结论膝关节伸、屈肌群均与KOA相关,KOA康复过程中不仅需重视股四头肌等伸肌群的训练,而且要兼顾腘绳肌、腓肠肌等屈肌群的训练。     

基于CT和MRI膝关节有限元模型建立与不同载荷下生物力学特性分析

基于CT和MRI图像数据建立膝关节有限元模型,采用六面体网格对不同载荷系统下人体膝关节生物力学特性进行研究,并进行有效性验证。建立膝关节有限元模型包括:股骨、胫骨、髌骨、腓骨、股骨软骨、胫骨软骨、腓骨软骨、半月板、前后交叉韧带、内外侧副韧带、髌韧带和股四头肌腱等。对膝关节施加1 kN轴向压缩载荷、134 N后向抽屉力和5、10、15 N[?m内翻力矩和外翻力矩,分析膝关节内软骨和半月板的接触应力和接触面积,股骨内外翻倾角以及位移变化情况。在1 kN压缩载荷和134 N抽屉力作用下,股骨软骨、内外侧半月板和内外侧胫骨软骨的接触应力峰值分别为4.47、3.25、2.83、2.70、2.53 MPa,Von Mises应力峰值分别为2.22、2.44、2.25、2.07、1.64 MPa。股骨相对胫骨前向位移为4.19 mm。施加5、10、15 N[?m内翻和外翻力矩时,股骨内翻和外翻倾角分别为3.49°、4.48°、4.91°和3.22°、3.62°、4.01°。随着力矩的线性增大,膝关节各组成部分的应力呈非线性变化趋势。膝关节软骨、半月板和韧带的研究结果符合其生物力学特性,与前人数值分析和实验研究结果相一致,可为临床膝关节生理病理分析和治疗提供一定的理论依据。     

着鞋类型和步速对膝关节载荷的影响

目的探讨着鞋类型(裸足、普通鞋、极简鞋)与步行速度(快步走、常速行走)对膝关节生物力学指标的影响,为科学健身提供理论参考。方法采用Vicon三维运动捕捉系统、Kisler三维测力台同步采集10名男性在裸足、穿着不同鞋常速行走与快步走时下肢运动生物力学指标。采用双因素(2种行走方式×3种着鞋类型)重复测量方差分析对各指标进行统计分析。结果相对于快步走,常速行走时足底压力中心(center of pressure,COP)向外偏移较大,额状面膝关节力臂、膝关节内收外力矩和第1峰值负载率均较小,但额状面膝关节冲量矩较大;相对于穿着普通跑鞋,裸足或穿着极简鞋时,步幅变小,COP向外偏移较大,额状面膝关节力臂、膝关节内收外力矩、第1峰值负载率和额状面膝关节冲量矩较小。结论为降低额状面膝关节冲量矩以及峰值负载率,建议着极简鞋采用小步幅进行快步走锻炼。     

健康青年人群踝关节屈伸等速肌力测试研究

目的 通过测试健康青年人群踝关节屈伸等速肌力为踝关节的临床康复评估及训练提供依据;探讨不同运动参与水平的的健康青年踝关节屈伸肌肉力量的差异。方法 利用BIODEX-S4 Pro多关节等速力量测试与训练系统对192名20～29岁健康青年进行踝关节屈伸肌群等速向心肌力测试。结果 男女比较,踝关节屈伸肌群峰值力矩(peak torque, PT)以及峰值力矩/体重(peak torque/body weight, PT/BW)差异显著(P<0.05);不同性别、不同角速度测试下踝关节主动肌拮抗肌比率(peak torque ratio, PTR)相比较无显著性差异(P<0.05);不规律运动人群和不运动人群的PT以及PT/BW相比无显著性差异(P>0.05),规律运动人群踝关节屈伸肌力明显高于不运动以及不规律运动人群(P<0.05)。结论 男性踝关节屈伸肌力量明显大于女性,但是主动肌拮抗肌比率基本相同;规律的有氧运动对提升踝关节屈伸肌群力量有显著作用。     

基于JACK的驾驶姿势的下肢关节受力及舒适度分析

目的 研究驾驶姿势下外力施加给人体下肢时,关节角度及外力大小对关节力矩大小的影响特征;根据力矩计算单关节舒适度并验证。方法 采集人体测量参数,在Jack中建立了10名志愿者对应的个性化数字人模型。模拟人的驾驶姿势,计算下肢各关节处的力矩大小。结果 Jack计算出关节力矩与角度和外力的相关性明显,变化趋势与实测结果一致。舒适度评价方法反映出真实关节感受。结论 各关节力矩与踝关节角度呈负相关,与外力呈正相关;驾驶员的膝关节角度取108°到113°度为宜;对于髋关节和踝关节力矩,外力的影响最大;对于膝关节力矩,膝关节角度的影响最大;关节力矩受踝关节角度的影响最小,与之负相关;基于力矩的舒适度概念定量地反映出关节舒适感,可以为驾驶环境设计提供参考。     

不同视觉方式引导下的运动想象脑电信号特征对比分析研究

目的 研究人服匹配因素（包括肘关节旋转中心位置、人服几何匹配度）对人服典型关节耦合运动的影响,了解人服耦合力学特性。方法 采用内置式测量方法进行试验,受试者穿戴航天服上肢组件在负压舱内指定位置完成肘关节屈曲运动,使用惯性运动捕捉系统与压力测量系统,分别采集人体运动数据与人服接触力的数据,并对测量结果进行分析。结果 人服耦合运动受到人服匹配因素的影响,受试者在4个位置肘关节屈曲40°时的平均力矩分别为3.7565Nm、2.8561Nm、2.9113Nm和4.0129Nm,屈曲过程消耗的能量平均为1.769J、1.565J、1.176J和1.982J;航天服关节阻尼力矩与围度比线性相关,相关系数r=0.7315。结论 航天服关节中间位置与人体肘关节旋转中心匹配时活动性能较好,较小的前臂围着服工况运动时受到的关节阻尼力矩较小,人服耦合力学特性与人服匹配因素密切相关。     

直线前进变换为侧向跨步切入动作时的下肢生物力学变化

背景:侧向跨步切入动作是运动领域最常见的进攻技术,这显著增加了运动员膝关节受伤的风险,但目前相关侧向跨步动作的生物力学表现策略及下肢关节负荷特征并不十分清楚。目的:选择大学女子甲组篮球、足球运动员进行侧向跨步切入下肢动作策略,进行生物力学测试,并分析下肢关节的运动学及动力学参数,从而为运动员及教练员预防下肢伤害,尤其是膝关节十字韧带损伤提供重要参考。方法:选择某高校女子甲组足球及篮球各12名运动员作为研究对象,利用三维测力台及运动图像拍摄系统同步获取其侧向跨步切入动作的相关运动学及动力学参数,并运用SPSS 21.0分析软件对相关数据进行处理分析。该试验方案经天津体育学院伦理委员会批准。结果与结论:①足球运动员有较大的着地瞬间踝关节跖屈角度及髋关节外展角度、最大踝关节外翻角度、膝关节屈曲及内旋角度、膝关节屈曲及内旋角度变化量;②足球运动员有较大的踝关节外旋与髋关节内收力矩峰值,篮球运动员则有较大的踝关节跖屈力矩峰值;③篮球运动员有较小的前后分力制动第一及第二峰值、垂直分力第一峰值及较大的前后分力推蹬力峰值;④结果表明,跨步切入动作过程中,足球运动员习惯于前足着地方式进行急停,进而产生较高的地面反作用力,并增加膝关节屈曲角度进行缓冲,同时有较大的踝关节外翻角度及膝关节内旋角度,而篮球运动员在切入过程中膝关节屈曲角度较少,不利于下肢关节对地面反作用力的缓冲,并进而增加前十字韧带损伤风险。