人体肘关节复合运动的建模及协调控制

为探讨人体上肢生物力学建模的基础性问题,建立了包括肌肉肌腱动力特性和神经兴奋肌肉收缩动力学方程的肘关节系统生物力学模型,并针对该关节快速屈曲和旋前复合运动过程,采用最优控制方法进行分析计算。计算结果与实验测量结果在肌肉力矩、肌电信号和肌肉活性参数等方面均很好符合;同时利用模型分析了肌肉协调运动模式。结果表明:在复合运动过程中,神经系统会将肌肉结成不同的协同肌群,并控制3组不同的协调肌群按照特定的时序结构去执行运动的加速、制动和姿态控制。     

基于AnyBody仿真及有限元建模下的八段锦运动生物力学研究

以AnyBody仿真骨骼肌多体逆向动力学三元素肌肉收缩力模型及有限元法构建八段锦动作的三维胫骨模型,全面、客观地计算不同动作最大肌力峰值时刻的积分肌电、力矩、肌肉收缩等生物力学特性. 将10例健康青年八段锦志愿者的身高、体质量、髋宽、髋深、膝宽、踝宽等形态学数据作为约束条件,用AnyBody7.1.2软件导出八段锦8个动作下肢最大肌力指标,依据胫骨最大应力约束条件,用Minics 10.01、Geomagic studio 2013、ANSYS 19.2软件建构三维数据,添加AnyBody中的3个方向数据,分析并计算不同动作最大力的应力传导大小、分布规律. 研究结果表明:八段锦是左右对称性运动,双侧同块肌肉积分肌电值、肌肉力值无显著性差异,有利于锻炼双下肢稳定性及协调性,运动中人体需要通过移动来保持平衡,膝关节在垂直轴方向力最大,伸展力矩值最大;做八段锦运动过程中,髋关节主导发力肌肉为臀中肌,膝关节主导发力肌肉为比目鱼肌、股外侧肌、腓肠肌,踝关节主导发力肌肉为拇长屈肌;表面肌电验证是评价人体肌肉激活程度的主要方式,八段锦运动中胫骨前肌、腓肠肌、股直肌、股二头肌的肌肉活性仿真结果与积分肌电值具有较高的一致性.以AnyBody软件分析下肢动作特征和有限元软件建构的胫骨模型,适用于八段锦动作的动态研究,可为计算八段锦运动时动力学变化提供新思路与实践价值参考.      

男子水球守门员膝、踝关节屈伸肌群等速肌力实验测量

通过对国家男子水球守门员进行膝和踝关节屈伸等速测试,探讨我国优秀水球守门员膝踝关节屈伸肌群等速肌力水平,诊断膝和踝关节屈伸肌群肌力均衡性,预防因屈伸肌群肌力比值失衡而导致关节肌群运动损伤的发生。研究结果表明,膝和踝关节屈伸肌群测试模式均为等速向心和离心。在测试速度为60°/s和240°/s下,膝关节屈伸肌群向心收缩峰力矩比值的平均值分别为0.5,0.6;在测试速度为60°/s和180°/s时,踝关节屈伸肌群向心收缩峰力矩比值的平均值均为0.3;仅有1名队员两侧踝关节屈肌群离心收缩峰力矩(60°/s)/伸肌群向心收缩峰力矩(240°/s)小于1,其余队员膝踝关节屈伸等速测试时,拮抗肌群离心收缩峰力矩/原动肌群向心收缩峰力矩均大于1.进一步得出国家男子水球守门员膝和踝关节屈肌群向心收缩肌力较弱;膝和踝关节屈伸等速测试时拮抗肌群离心收缩肌力与原动肌群向心收缩肌力均衡。     

短跑摆动技术分析与力量训练

通过对短跑技术摆动动作的分析，特别是对短跑过程中髋部动作一以髋为轴的高速摆动一平动运动的特征分析，认为短跑力量训练应以发展专项摆动力量为主，一般力量训练为辅，紧紧围绕摆动动作的肌群力量着手，在优先发展髋部屈肌肌群力量与上下肢力量均衡协调的基础上，改进短跑技术，并提供了短跑摆动专项力量训练的相应手段．     

运动生物力学在散打运动研究中的应用现状与展望

运用文献资料、专家访谈、逻辑分析等方法对运动生物力学在散打运动研究中的应用现状进行研究．研究手段主要包括等速测力、三维测力台、三维动作分析系统、肌电等;研究内容涉及关节肌力特征分析、动作技术分析与评价、打击效果的评价、支撑腿以及身体重心的运动特征、肌肉活动状态及肌群间的协调关系等．加强肌电指标与肌肉活动中各种现象之间内在联系和因果关系的研究;加强对三维测力台测试指标的分析和对各指标之间内在相关性研究;加强击打效果、三维测力台、三维动作分析、肌电的同步研究     

浅析网球运动员肌肉力量素质训练

肌肉力量是人体进行各项运动的基础,因为骨骼肌收缩产生的力量是人体运动的动力来源,肌肉力量的大小与肌肉的体积、初长度、肌肉类型、收缩方式、收缩速度、神经控制等多种因素有关。肌肉力量训练可以有效地刺激肌肉增加其力量或改变其特性,达到提高运动素质的目的。良好的肌肉力量可增加关节的稳定性,提高动作的平衡能力,使神经肌肉系统、骨骼、关节和韧带能够承受大负荷、高强度的运动和训练,能够有效降低和防止运动损伤。     

拮抗肌对的协同控制与EMG信号的中值频率关系

探讨在持续恒力收缩时,正常人体肘关节主动肌和桔抗肌的协同作用原理与它们的表面EMG信号中值频率(Median Frequency,MF)的变化趋势,研究它们的疲劳行为。十五个正常受试者的实验数据统计结果表明,拮抗肌的SEMG/MF高于主动肌;随着收缩时间的增加,主动肌和拮抗肌的MF几乎以相同的速率下降;收缩力越大,它们的两条拟合直线之间的距离、互相关系数、下降速率也越大;关节的角度的变化对上述结论似乎没有明显的影响。这些结论对屈曲和伸展模式都成立。利用人体组织的幅度衰减特性和频率衰减特性,神经肌肉系统的“共驱动”概念对上述结果进行了讨论。     

关节水平的“共驱动”研究

本文以主动肌和拮抗肌的协同作用机理为依据,从表面肌电(EMG)信号的频率参数和肌肉平均传导速度两个方面,对近年来提出的正常人体神经肌肉系统控制的新理论——“共驱动”概念,在关节水平上进行了探讨和研究,实验结果表明:膝关节的主动肌和拮抗肌在持续恒力收缩下,其表面EMG信号功率谱的归一化中值频率随着时间的增加而同时下降;两路EMG信号的归一化中值频率之间的互相关系数随着收缩力的减小而减小,肘关节的肱二头肌不论是作为主动肌还是拮抗肌,在持续恒力收缩下,由表面EMG信号估计得到的肌肉的平均传导速度均随着收缩时间的增加而下降;肱二头肌作为拮抗肌时,平均传导速度明显高于其作为主动肌时的平均传导速度。     

短跑运动员膝关节肌群生物力学特征分析

目的:研究短跑运动员膝关节肌群向心收缩时的生物力学特征。方法:采用德国ISOMED2000等速测试仪,测试一、二级短跑运动员膝关节肌群在等速向心收缩时的生物力学特征。结果:短跑运动员膝关节峰力矩,除屈膝肌群在最大力量方面存在显著性差异(P<0.05),其他指标都不存在差异性。结论:运动技术和先天遗传因素是保有高水准运动成绩的重要因素;短跑运动员膝关节屈肌群的最大力量水平是造成不同等级运动员动作速率和技术差异的重要因素。     

陕西省优秀跆拳道运动员膝关节屈伸肌群等速测试与研究

采用ISOMED2000获得陕西省优秀跆拳道运动员膝关节等速收缩的生物力学特征。右膝关节屈肌群等速离心收缩峰值力矩出现时的关节角度在152.81-159.33°之间,伸肌群等速离心收缩峰值力矩出现时的关节角度在113.01-108.61°之间。膝关节屈肌伸群向心收缩,速度在240°/s时相对力矩梯度达到最大,右膝屈肌群最大值29.62 N.m/s.kg,伸肌群最大值为51.42 N.m/s.kg。     

速滑中腿部肌肉协调性同步肌电分析

为研究人体运动中腿部肌肉间的运动协调关系,提出了一种基于多肌电模型的同步肌电研究方法。该文以滑冰运动为例,采集了5名速滑运动员滑冰过程中腿部9块表层肌肉的肌电信号,分别建立每位运动员直道和弯道滑跑多肌电模型,并进行了多路肌电的同步相关性分析。分析结果表明:同一运动员完成相同动作时肌肉协调关系一致性好;而完成不同动作时的肌肉协调关系差异明显;不同运动员完成同一动作时,肌肉协调关系有较大差别。实验结果显示了同步肌电分析方法可以作为一种有效的量化评估肌肉间协调性的方法。     

浅谈跖趾关节的运动作用

<正> 长期以来,我们的运动解剖学教学,教科书以及一些国外资料,在叙述下肢运动时,一般都只描述髋、膝、踝三个关节产生各种运动的原动肌,对于足的运动、也只谈距上(踝)关节和距下关节的运动,而且多以足跖屈为主。笔者认为,在下肢运动中,尤其是走、跑、跳运动的蹬离地面的动作中,由于各运动环节是被原动肌在运固定条件下牵拉而运动的,这样足也必须作为一个运动环节参与下肢运动。所以光谈踝关节的运动是不够的。跖趾关节的作用是不容忽视的。特别是跖趾关节的背屈及其背屈肌的作用很有必要引起足够的重视。     

卧姿下肢康复训练运动生物力学特性

现有的卧姿康复机器人功能单一、使用率低。该文设计了仰卧踏车、仰卧抬腿、侧卧抬腿等典型卧姿训练动作测量实验，并基于OpenSim建立了卧姿肌肉骨骼模型，计算分析关节角度、肌肉激活度及其耦合关系，研究了卧姿康复训练时髋、膝、踝关节及其主要驱动肌群的变化规律，探讨卧床患者运动训练的康复机制，为相关康复机器人的运动功能设计提供了理论依据。结果表明：仰卧踏车具有更高的膝关节与踝关节活动度，但整体肌肉激活度表现较另2种动作偏低；其关节运动幅度越大，肌肉激活度越高。仰卧抬腿与侧卧抬腿分别对髋关节屈曲与外展活动度以及相关肌群有明显激活；抬腿速度越快，肌肉激活度越高，但相对于地面的水平位移量越大；抬腿角度变大时，肌肉激活度均值整体降低，相对于地面的水平位移量变大。该研究发现仰卧抬腿、侧卧抬腿、仰卧踏车运动对人体关节与肌肉的作用各有侧重，在临床上采用侧卧、仰卧等多种动作组合训练可以提高康复效果，康复机器人最好能提供更多的矢状面和冠状面康复训练功能。     

体操摆动动作系统的结构分析

本文从运动生物力学的角度,对摆动动作结构的传统理论进行深入研究,提出了新的观点,可供体操教学训练参考。(1) 摆动动作系统由准备阶段和完成阶段组成。(2) 准备阶段的任务是储备足够的机械能和肌肉能。主要技术特点:一是把身体抛高,增加重力位能,并远离下摆,增加转动动能;二是身体有关关节或做爆发式的振浪,或做渐进式的折屈动作,提高原动肌群的张力。(3) 完成阶段的任务是合理利用能量准确完成动作。主要技术特点:一是身体有关关节“弯屈--伸展”,使重心靠近转轴;二是身体的“伸展--(弯屈)”,使能量重新分配,巧妙地完成动作。     

谈谈运动中肌肉痉挛的原因以及处理与预防

体育运动可以强身健体,但是锻炼或训练方法不当也可以带来许多运动性疾病。运动性疾病是指运动员训练不当造成体内各系统和器官的疾病或异常。肌肉痉挛是运动性疾病其中的一种,俗名抽筋,是肌肉不由自主的强直收缩。高校体育活动比较多,同学们在参加大强度的体育锻炼或体育比赛时,由于各种原因造成肌肉痉挛,如游泳、长跑、篮球、足球等。在运动中最易发生痉挛的肌肉为小腿腓肠肌,其次是足底的屈拇肌和屈趾肌。本文对肌肉痉挛的原因、发病原理、症状和特点、处理方法进行了分析和阐述,使同学们了解肌肉痉挛的原因,并且掌握如何预防肌肉痉挛的发生。     

我国蹦床运动员下肢肌肉力量等动测试研究

运用等动肌肉力量测试的方法,对六名国家健将级蹦床网上运动员下肢肌群力量进行测定,根据髋、膝、踝三关节力矩值的屈伸比得到以下结论:髋关节伸肌群为蹦床运动员下肢三大关节中量最重要的运动肌群;目前国内对蹦床网上运动员髋关节肌群的力量训练符合蹦床运动技术要求;蹦床运动员完成空中直体难度动作时屈髋是运动员在空中对肢体的控制意识不够所致;蹦床运动员完成空中屈体或团身动作时不能在垂直位开腿是运动员对开腿时机掌握不好所致。     

跳深等的下肢肌电图分析及体操运动员下肢落地力量训练的探讨

通过电影摄影与肌电记录同步法,对跳深等动作进行了分析,结果表明:下肢抗拒落地冲击负荷的主要肌群为足底屈肌、踝关节跖屈肌群和伸膝肌群,其次为伸髋肌群。上述肌群作离心收缩来承担冲击负荷。因此,体操运动员应重视下肢有关肌群离心收缩力量的训练,训练的手段应采用动力性练习为主。     

试论拳击运动力量训练原则

拳击运动是再现人体力量与勇猛顽强的一项身体互相接触的对抗性运动。拳击技术的发挥,在于运动员的力量与速度状况,力量是基础,速度是关键,没有力量作保证,就没有快捷的速度,因此,拳击技能的本身就是力量的表现,是指在准确的时间里,正确地运用肌肉的能力,使各部分肌肉按一定的顺序和时间,快速收缩和协调配合的结果。     

用人体三维转动的方法提高自由泳划水效果

自由泳是竞技游泳中速度最快的一种 ,其前进的主要动力是手臂划水 .因此 ,掌握好自由泳手臂划水环节 ,对提高自由泳游进速度至关重要 .本文作者于 2 0 0 0年夏采用人体三维转动的方法对 12 1名 98级女生进行自由泳划水教学实验 ,取得了较好的教学效果 .1　人体三维转动1.1　肩、髋的三维转动人体肩、髋是典型的球窝关节 ,有 3个相互垂直的转动轴 .它使人体能绕额状轴作屈伸运动 ,绕矢状轴内收外展 ,绕垂直轴旋内旋外 ,还可绕中间轴做环转运动 .肩、髋关节的每个轴在转动时都有一组肌肉在关节周围拉引关节及骨胳转动 .在完成一个动作时 ,如果…     

淡中长跑运动员大腿后肌群、足背屈肌及蹬地动作原理

竞技体育是一项系统工程,如何提高运动员的竞技能力,必须要深入了解人体结构、机能,掌握人体在动态中的不同规律,观察和摸索人体运动轨迹.本文对中长跑运动员大腿后肌群、足背屈肌的蹬地动作原理加以分析,以挖掘运动员潜在的能力,使运动员人体各运动环节得到最有效的发挥.