悬吊训练激活弱链肌群对腰椎间盘突出症的疗效

目的:探讨悬吊训练(SET)激活弱链肌群对腰椎间盘突出症(LDH)的疗效.方法:58例腰椎间盘突出(LDH)患者随机分为对照组和训练组,每组29例.对照组只接受常规药物对症治疗、腰椎牵引、低周波等基础治疗;训练组则增加针对弱链肌群的悬吊训练.两组患者于治疗前、治疗4周后分别进行Oswestry功能障碍指数评分(ODI),疼痛视觉模拟评分(VAS)以及腰部多裂肌表面肌电图(s EMG)检测.结果:治疗4周后,两组的ODI、VAS评分下降,弱链侧肌群的平均振幅值(AEMG)上升,具有统计学差异(P0.05);与对照组治疗后比较,训练组的ODI、VAS评分下降显著,弱链侧的AEMG明显上升,均具有统计学差异(P0.01).结论:悬吊训练可能通过改善腰椎间盘突出症患者弱链侧多裂肌的收缩能力,改善其失能状况,缓解疼痛.     

前交叉韧带重建术后步行过程中的生物力学特征

 为明确前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）重建术后动作模式的改变情况,应用三维运动捕捉系统和表面肌电系统同步采集ACL重建术后患者在步行过程中的运动学、动力学和肌电数据。结果发现,与健侧相比,术侧膝关节屈曲角度峰值和屈伸活动范围均显著减小,但承重反应期的外旋幅度显著增加;术侧承重反应期膝关节伸直力矩峰值、支撑相末期膝关节屈曲力矩峰值和外旋力矩峰值均小于健侧;术侧股直肌在承重反应期的激活程度、股二头肌和半腱肌在摆动前期的激活程度均大于健侧。结果表明：ACL重建术后6~12个月（7.4±1.3月）步态呈僵硬特征,大腿肌群激活程度增加。建议ACL重建术后针对肌肉功能特征及步态特征的改变进行精准康复干预,改善术后效果。     

球头铣刀倾角对硬铝合金工件表面形貌的影响

基于运动齐次坐标的变换矩阵和矢量运算法则,结合多轴铣削的特点,在充分考虑刀具倾角变化的基础上,建立球头铣刀铣削过程中刀齿的运动轨迹方程,给出了加工表面形貌的仿真思路,并对仿真方法进行了优化.仿真分析了侧倾角和前倾角对表面形貌的影响规律,结果表明:刀具倾斜有利于提高表面质量,但是侧倾和前倾对表面形貌的影响规律不同,正向侧倾加工效果最好,负向侧倾加工效果最差;而正向前倾和负向前倾的加工效果基本一致,并且介于正向侧倾和负向侧倾之间;当侧倾角为10°~20°时或前倾角为±10°时加工表面粗糙度最小.分析结果对多轴铣削加工时刀具倾角的选择和调整具有较好的指导意义.     

基于肌电信号的下肢关节连续运动预测

为研究不同运动模式下基于肌电信号的下肢多关节连续运动预测,通过支持向量机对肌电-运动的映射关系进行训练,实现对下肢髋、膝和踝3个关节矢状面内的连续运动预测.由10位健康受试者的运动预测和统计分析可知:在适速行走过程中,髋、膝和踝关节的关节角度预测均方根误差分别9.36°,10.82°和6.87°;在不同运动模式下,关节的运动预测值与测量值之间均表现出一定的相关性,其中,膝和髋关节的预测值与测量值之间相关系数均大于0.72,表现出比较明显的相关性.实验结果表明:基于肌电信号进行下肢多关节连续运动预测,尤其是在适速行走时对膝和髋关节的运动预测是可行的.     

急性脑梗死偏瘫患者踝关节运动功能障碍的fMRI研究

目的:利用功能磁共振成像(fMRI)技术,观察急性脑梗死患者的运动相关皮层的激活图,探讨卒中后踝功能障碍及恢复的脑功能相关性改变.方法:采用1.5T磁共振成像系统对10例急性脑梗死患者和5例正常志愿者进行BOLD-fMRI检查,采用健侧、患侧踝关节背伸、趾屈运动作为刺激任务,比较正常志愿者与急性脑梗死患者踝关节运动时脑部激活情况的异同,并采用LI为指标,观察急性脑梗死患者健侧、患侧踝关节运动时脑部激活的差异.结果:正常对照组踝关节运动主要激活对侧SM1区,激活区形态呈斑片状或者不规则状,此外对侧PM区、SMA区也有不同程度的激活.急性脑梗死患者健侧踝关节运动主要激活对侧SM1区,此外对侧PM区、SMA区、颞叶、枕叶、小脑半球、额叶等也有不同程度的激活,与正常对照组激活区相似;患侧踝关节运动(主观运动)时除了对侧半球SM1区激活之外,同侧SM1区、PM区也可见不同程度的激活,对侧半球的激活体积大部分大于同侧.根据公式计算出LI值,结果显示健侧、患侧踝关节运动LI值之间存在显著性差异(P<0.05).结论:fMRI可以客观的显示急性脑梗死后患者大脑运动皮层的激活情况,提示存在脑功能代偿与重组,fMRI作为监测和研究急性脑梗死后运动功能恢复的有用工具,在临床治疗中具有重要的指导意义.     

前交叉韧带重建术后12个月大腿肌肉等速肌力特征

为了分析前交叉韧带(ACL)重建术后12个月患者的大腿肌肉在不同屈膝角度时的等速肌力特征,对16名ACL重建术后12个月的患者和14名健康对照者在60°/s的角速度下进行股四头肌和腘绳肌的等速向心和离心开链肌力测试,分析不同等速收缩模式下的肌力峰值及不同屈膝角度时的肌力,并计算腘绳肌与股四头肌等速向心肌力比值(Hc/Qc)、离心肌力比值(He/Qe)、腘绳肌离心与股四头肌向心肌力比值(He/Qc)和腘绳肌向心肌力与股四头肌离心肌力比值(Hc/Qe)。应用混合设计双因素方差分析方法,检验不同人群和不同侧别对大腿等速肌力特征的影响。结果表明,腘绳肌等速肌力在不同屈膝角度时的特征相似,ACL重建侧显著小于对侧,与健康对照者无显著差异。股四头肌等速肌力呈现角度特异性,屈膝40°和50°时重建侧的股四头肌等速向心肌力不仅与对侧存在差异,也与健康人群不同,是更具特异性的评估肌力特征指标。在康复过程中,不仅要关注双侧对称性,而且要关注其是否恢复到健康者的水平,强调特定角度下肌肉功能的恢复。较小屈膝角度下,双侧下肢的功能性屈伸肌力比值与健康人群均呈现差异,提示术后康复不仅要加强重建侧屈膝动作的控制训练...     

基于肌电信号和加速度信号的腰部振动实验研究

实验研究振动时汽车座椅对人体腰部肌肉组织的影响.通过计算腰部肌电信号的均方根值来分析腰部肌肉的响应特征,通过分析振动传递比来研究人体腰部组织的振动能量传递特征,最后对振动传递比和肌电信号的均方根值进行统计分析.实验结果表明,在座椅腰部支撑参数为d₂(适当支撑)时,人体腰部的振动传递比和肌电信号均方根值都最小,而另外两种座椅腰部支撑参数d₁(无支撑)和d₃(过度支撑)对腰部的振动传递和肌电信号均方根值有放大作用.实验证实了适当的座椅腰部支撑能够减轻振动对人体腰部的影响程度.     

汽车椅面倾角对驾驶员乘坐舒适性的影响分析

考虑到车用座椅椅面倾角变化对驾驶员乘坐舒适性的影响,开展了不同身材驾驶员在不同椅面倾角下的人体骨肌力学特性的仿真分析与实验测试.首先基于人体骨肌力学软件分别建立了第5,50,95百分位中国男性驾驶员在驾驶姿态下的骨肌力学模型;然后通过椅面倾角参数动态调整并结合相关性分析方法,描述了驾驶员下肢腿部不同肌肉的受力情况和激活程度;最后开展了真实驾驶员下肢肌肉肌电测试.结果表明,当座椅椅面倾角增大时,驾驶员的臀大肌、髂腰肌、半腱肌、股直肌、缝匠肌、腓肠肌、胫骨前肌肌肉激活程度较大,10°~16°为椅面倾角的理想变化区间.     

躯干位置对于跳深运动影响的实验研究

目的:不同躯干位置对于着地缓冲有着明显的影响,但是躯干体位对于跳深运动的影响效果目前尚不清楚,所以本实验对不同躯干位置对跳深的影响进行运动学和动力学的研究,以探求躯干位置对于跳深运动的影响。方法:苏州大学体育学院体育教育学生20名为实验对象,受试者从30cm高处做两种方式无初速度跳深运动:(1)躯干故意向前弯曲下落尽力起跳;(2)躯干故意挺直下落尽力起跳。每种姿势重复三次,取动作最好的一次进行分析,每个动作之间休息两分钟。采用vicon红外运动捕捉系统和kistler三维测力系统同步记录运动学和动力学参数。结果:躯干前倾髋关节,膝关节关节范围变化大,角速度小,踝关节无明显变化,地面反作用力峰值变小,缓冲距离加大,有助于下落的缓冲和起跳成绩的提高。躯干前倾的跳深,髋膝关节的角速度明显减小,膝关节的外展角度减小,这降低了十字韧带损伤的危险。结论:躯干体位对于跳深运动能力和损伤具有明显的影响。     

递增负重下人体膝关节控制肌群肌电变化特征的个案研究

为研究不同负重对膝关节主要控制肌群产生的影响,本文运用表面肌电测试仪,对1名体育专业大学生进行了递增负荷的蹲起测试并对测得的表面肌电信号进行AEMG分析,结果显示：负重蹲起时随着负荷量的增加各肌肉平均肌电有逐步增大的趋势;无论在下蹲过程还是在起立过程中股四头肌均起主要作用,且当负重达到75％ RM及以上时股四头肌肌电信号的增长尤为明显;负重蹲起是锻炼股四头肌最有效的手段之一.     

双曲线冷却塔爆破拆除数值模拟研究

利用LS-DYNA对北京京丰热电厂95 m高钢筋混凝土双曲线冷却塔爆破拆除进行模拟分析,建立3种不同爆破切口角的有限元模型,研究切口角度对冷却塔影响,分析了正常的切口角度（234°）下冷却塔倒塌机理. 研究结果表明,较小的切口角度（210°）会造成冷却塔在倒塌过程中屈曲失稳,而较大切口角度（250°）时会造成支撑部位提前破坏,易出现后坐现象,两者均不利于倒塌的控制.      

多段连续结构的外骨骼手指功能康复机器人

针对现在手部功能康复机器人存在的不足,如刚性结构带来的机构复杂、质量大,运动过程中难以保证刚性连杆的转动中心与关节中心时刻对准而带来的安全问题,以及软体气动-液压结构存在的气压源-液压源体积质量大导致的便携性差等问题,提出了一种新型的由单层弹簧片驱动的多段连续结构的外骨骼手指功能康复机器人,以协助患者进行双向的屈曲、伸展运动。该结构具有良好的柔顺性,使得人手与外骨骼机器人之间的相互作用更加安全,设计的机构可以将线性运动转化为手指关节的旋转运动,通过单个电机输入即可协助患者在足够大的运动范围内进行康复训练。对该外骨骼机器人的特性测量实验表明,该外骨骼可以协助患者在一定角度范围内进行手指的屈曲和伸展运动,并能够在指尖产生足够的指尖力。提出的设计对其他的康复机器人有一定的参考作用,具备工程使用价值。     

爆炸荷载下致密砂岩天然裂缝方位角对裂纹扩展规律研究

为研究在爆炸荷载作用下致密砂岩层内天然裂缝方位角对裂缝起裂扩展并形成一定范围裂缝网络的影响规律,利用致密砂岩板和乳化炸药及声发射仪进行了层内爆炸室内模拟试验,探讨了储层缝内爆炸下水力裂缝两侧附近的多条平行、共线致密砂岩层内天然裂缝在不同方位角下裂缝的起裂扩展规律.结果表明:当方位角较小时,多裂缝均能起裂扩展并能相互贯通,且方位角在45°～60°范围时有利于最大程度形成裂缝网络.     

张保系咏春拳专家选手日字冲拳主要肌群激活特征分析

通过三维运动学和表面肌电遥测仪器对咏春拳专家选手日字冲拳进行分析,为咏春拳劲力特征分析和科学化训练提供数据支撑．发现上肢远端肌肉先激活,近端肌肉随后激活的肌肉激活方式,并在冲拳最后阶段多处肌肉处于共激活状态．上肢远端肌肉最先激活,体现传统武术理论中“稍节领劲”的发力特点;冲拳过程中上肢对侧肌肉适度参与协调,为咏春拳高级阶段左右两侧进行不同动作的技术打好基础;冲拳末期（肘关节接近伸直）身体下肢、躯干、上肢多处肌肉共激活,有利于提高击打目标瞬间有效质量,增强日字冲拳技击效果．     

拮抗肌对的自回归滑动平均模型的参数分析

将自回归滑动平均模型运用于肘关节桔抗肌对的肌电信号分析中，利用该模型所提供的丰富的参数，来研究在同一关节上的拮抗肌对的疲劳关系．模型中的一些自回归系数和肌疲劳程度具有相似的变化趋势．而且，对于同一伸展或屈曲过程，关节上的拮抗肌的疲劳参数要大于主动肌的参数．     

脊髓微激励信号幅值对大鼠后肢运动的调控研究

脊髓功能电刺激能诱发因损伤或病理引起的运动功能缺损患者的肢体运动。然而,当前脊髓微激励信号参数对啮齿类动物后肢运动的调节机制尚未明确。为此,通过调节脊髓微激励信号的幅值,对大鼠后肢关节产生伸展响应和屈曲响应时各关节角度的变化值进行定量分析。实验分析表明:大鼠后肢产生伸展响应时,髋关节、膝关节与踝关节的角度变化值与刺激信号幅值的决定系数R~2分别为0.58、0.87、0.74;产生屈曲响应时各关节的角度变化值与刺激信号幅值的决定系数R~2分别为0.81、0.69、0.47。研究结果表明:大鼠后肢运动的各关节角度变化值与刺激幅值具有高度相关性。大鼠后肢产生伸展响应的最佳刺激信号的幅值范围为(40±5)μA;产生屈曲响应的最佳刺激信号的幅值范围为(80±10)μA。研究结果可为进一步研制后肢步态调控用脊髓刺激器提供参考。     

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。     

双足负重行走中扁担参数对腰部力矩影响的仿真研究

扁担通过将重物分配在躯干前后来改变负重的传递路径,从而降低维持躯干竖直所需的腰部力矩。传统针对负重行走的建模研究主要集中在竖直方向而忽略了行走过程中腰部力矩维持躯干竖直所产生的能量消耗。该文建立了具有躯干的扁担负重模型。通过仿真计算获得了行走速度、扁担长度与扁担悬绳长度对负重行走时腰部力矩的影响。研究结果表明:腰部力矩的影响不可忽略,延长扁担、减少重物摆动、恰当的重物合质心位置均有利于降低腰部力矩。实际扁担挑运过程中挑运者对扁担长度、悬绳长度的选择,及扁担挑运过程中挑担者用手控制重物摆动都是为了降低行走中最大腰部力矩及腰部力矩能耗。     

冲击荷载下含裂纹缺口三点弯动态断裂实验

为研究缺口大小对含裂纹缺口构件动态断裂的影响,采用动态光弹性实验方法,对含裂纹缺口试件进行了冲击实验.基于冲击断裂过程中试件的等差条纹变化图片和动态应变仪采集的应变数据,分析了冲击荷载下裂纹尖端的动态应力强度因子、裂纹扩展速度和锤头应变的变化规律.结果表明:不同缺口角度试件受到冲击荷载后,应力强度因子的变化随时间变化的趋势基本一致,应力强度因子的峰值随角度增大而增大,应力强度因子的峰值在缺口角度大于90°后增大更显著;锤头应变都表现出先压缩后拉伸然后逐渐震荡趋于平缓的变化规律,当缺口角度大于90°时,锤头的最大压应变增长趋势显著增加;不同缺口角度试件的裂纹扩展速度随时间变化规律基本一致,但当缺口角度大于90°之后,试件的起裂时间显著延长.由此得出结论:当缺口角度对含裂纹缺口构件的动态断裂有一定影响,当缺口角度小于90°时影响不显著,当缺口角度大于90°时起裂难度显著增加.     

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.