不同性别排球运动员扣球着地下肢技术分析

目的:排球运动中完成扣球动作时女性比男性会呈现更高的前十字韧带受伤的风险,通过对扣球技术动作的分析,比较男性与女性排球运动员实际扣球着地动作的差异,找出女性运动员容易受伤的技术原因.方法:实验参与者为8名男性、8名女性排球运动员,进行排球扣球动作,以高速摄影机及测力板收集扣球着地运动学及动力学的数据,以独立样本t-test检验进行分析.结果:男性与女性在地面反作用力并没有差异.在矢状面下肢关节的活动中,着地瞬间男性呈现较大的髋关节屈曲角度,在着地期男性也呈现较大的最大髋关节屈曲角度及髋关节的活动范围,女性则呈现较大的最大踝关节背屈角度及踝关节的活动范围.而在最大垂直地面反作用力产生瞬间,男性呈现较大的髋关节屈曲角度.在额状面下肢关节的活动中,着地瞬间和最大垂直地面反作用力产生瞬间,女性呈现较大的膝关节外翻角度,在着地期女性也产生较大的最大膝关节外翻角度.结论:男性与女性以不同方式着地,男性利用髋关节进行着地缓冲,能减少更多着地后产生的冲击;女性利用踝关节进行着地缓冲且呈现较大的膝关节外翻角度,可能会有较高的受伤风险.     

不同减小运动学和动力学数据误差的方法对下蹲跳运动仿真结果的影响

探究不同方法处理运动学和动力学数据对运动仿真计算结果的影响,进而减小数据误差以提高运动仿真计算结果的准确性。采集1名普通男性在校大学生的一次下蹲跳(CMJ)测试的运动学和地面反作用力(GRF)数据,分别使用直接计算方法(DK)和逆向运动学方法(IK)计算关节运动学数据;对原始GRF数据(RF)分别进行10 Hz(SF)和50 Hz(HF)的Butterworth 4阶低通滤波处理。应用Open Sim 3. 3软件结合不同方式处理的运动学和GRF数据进行CMJ运动仿真,计算CMJ过程中下肢肌肉-肌腱长度变化和下肢各关节力矩。采用复相关系数(CMC)和平均绝对变化值(MAV)来评价结果的相似性。结果显示:(1)DK和IK计算的CMJ过程的关节角度曲线相似度高,CMC值为0. 93～1. 00,但两种方法计算的髋关节内收外展角及旋转角结果间差异较大,MAV值分别为4. 40°和4. 81°;(2)DK计算的下肢环节长度最大变化量达48 mm,IK计算的下肢环节长度在CMJ过程中保持不变;(3)两种方法计算的肌肉-肌腱长度相似度与各关节角度结果相关;(4)RF、SF和HF计算所得的下肢关节力矩结果相似,但落地缓冲阶段结果差异较大。所得结论如下:(1)使用IK方法处理运动学数据更有利于减小运动学数据误差,提高运动仿真结果的准确性;(2)不同截断频率低通滤波GRF数据对关节力矩计算结果的准确性有影响。建议根据运动特征,选择不同的截断频率处理GRF数据。     

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。     

不同足地界面对人体三维步态的影响

为了解足地界面对人体下肢运动学、动力学的影响,从实验的角度对受试者在光足、穿球鞋和穿7 cm高跟鞋时的三维步态进行了测试。结果表明在运动学方面:足地界面对踝、膝和髋关节运动均有影响,而且在冠状面内的影响程度远大于矢状面。在动力学方面:穿高跟鞋后,膝关节和踝关节内收力矩峰值增大,踝关节和髋关节弯曲伸展力矩均有变化;沿股骨和胫骨轴向,分别作用于膝关节和踝关节的力增加,沿步行前后方向膝关节和髋关节的力增加。这些变化加剧了关节的磨损,长期积累会造成关节损伤和病变。     

穿戴髌腱加压带对跳跃动作影响的生物力学研究

为探讨髌腱加压带对股四头肌肌力、活化程度和跳跃力学的影响,招募16位自愿参与本实验的健康受试者,运用等速肌力仪及表面肌电测试系统,监测穿戴髌腱加压带前后股四头肌肌力及肌肉活化程度,并利用三维测力台分析3种不同跳模式的地面反作用力.结果显示:①穿戴髌腱加压带对股四头肌肌力及肌肉活化程度无显著影响,但可有效提升股内侧肌活化程度并可降低股外侧肌活化程度;②穿戴髌腱加压带可显著增加蹲踞跳起跳时地面反作用力,但对下蹲跳和着地反弹跳起跳时的地面反作用力无影响作用;③穿戴髌腱加压带虽不影响下蹲跳及着地反弹跳的地面反作用力,但却在负荷率及着地反弹跳第1次及第2次着地时地面反作用力方面存在下降趋势.认为穿戴髌腱加压带对于股四头肌肌力输出与肌肉活化程度没有负面效益,不会影响股四头肌在运动过程中的伸张-收缩循环机制,能降低着地时的冲击负荷.     

对途中跑着地缓冲技术的再分析

通过途中跑着地缓冲技术的分析．得出：着地缓冲时，不管支撑腿的脚着地变化情况，人体作加速运动的动力来源于髋关节、摆动腿、骨盆、摆臂等肌肉进行收缩时，对相向运动的施力部位产生向后的作用力，通过支撑作用于地面．取得向后方的水平力，从而使人体克服水平制动．取得向前的动力。     

跑跳中下肢关节肌肉生物力学特性测试方法的研究

通过直接测量下肢环节的加速度后换算成角加速度,并利用积分平滑的方法处理下肢坐标数据,利用人体简化模型进行逆向动力学的研究,得到了跑动中下肢关节力矩的变化规律。本方法可用于跑跳中下肢关节肌肉力矩生物力学特性的研究。     

举重运动员下肢三关节等速肌力测试分析*

【目的】通过对广西举重运动员下肢髋、膝、踝关节屈伸肌群进行等速向心测试,研究其在不同角速度下相对峰值力矩和峰值力矩比值,找出薄弱肌群,为运动员的力量训练提供科学依据。【方法】使用美国Biodex System 3Pro多关节等速肌力测试与训练系统,测定广西举重队16名重点运动员在60°/s、180°/s、240°/s速度下两侧下肢髋、膝、踝关节屈伸肌群的等速向心峰值力距。【结果】(1)举重运动员髋、膝、踝关节屈伸肌群等速向心收缩的相对峰值力矩男子明显大于女子,并且男女运动员都随运动速度的增加(60~240°/s)而减小;男子左髋屈肌群相对峰值力矩在中速(180°/s)和高速(240°/s)时明显低于右髋,男子右膝伸肌峰值力矩在低速(60°/s)时明显低于左膝。(2)当运动速度从低速(60°/s)增加到高速(240°/s)时,女子举重运动员右髋屈伸肌峰值力矩比值降低的幅度明显大于男子运动员;男子举重运动员在慢速(60°/s)时左膝和右膝屈伸肌峰值力矩比值差别较大,女子举重运动员在慢速(60°/s)和快速(240°/s)时左膝和右膝屈伸肌峰值力矩比值差别较大;举重运动员踝关节背屈跖屈峰值力矩比值在中速(180°/s)时最大,男子举重运动员在快速(240°/s)时最小,女子举重运动员在慢速(60°/s)时最小。【结论】广西举重运动员下肢三关节屈伸肌群等速肌力两侧不平衡,男运动员表现更明显;女子举重运动员的薄弱肌群为右髋屈肌群和左踝背屈肌群;男子举重运动员的薄弱肌群为左髋屈肌群和右膝伸肌群。     

快速伸缩复合训练对下肢关节、踝关节刚度的影响

选择某体育学院运动人体科学学院普通学生80名作为受试者,采集受试者运动的数据集,根据数据对受试者动作进行三维合成,求出下肢刚度,然后分析小腿三头肌肌腱刚度、下肢关节刚度、下肢刚度力学指标和髋关节刚度的变化情况.测试结果表明,快速伸缩复合训练能够增加下肢关节、踝关节刚度,加快运动速度,更好的发挥肌肉伸缩循环的功能.     

不同负重增强式训练对五人制足球运动员下肢运动表现的影响

测试经过8周不同负重增强式训练对腿部肌肉量、跳跃表现、下肢肌力及速度的影响.以30名参加全国大学生五人制足球比赛的运动员为研究对象,随机分为高负重增强式训练组(PHL,体质量的20%)、低负重增强式训练组(PLL,体质量的10%)及控制组(CON),进行8周训练,每周3次,每次40~60min,以负重背心增加其负荷,于训练前、后进行各项生理检测.所得数据以混合设计双因子变异数分析,比较不同负重增强式训练介入对腿部肌肉量、跳跃表现、肌力表现及冲刺时间的差异情况.结果显示,PHL组的腿部肌肉量显著增加;各组肌酸激酶(CK)变化无统计学意义;在20m冲刺表现各组皆有显著进步;等速肌力表现中,PHL组在60°/s及180°/s力矩峰值皆有显著进步,PLL组只在180°/s有显著进步,且显著优于CON组.另外,达到力矩峰值时间只有PHL组在60°/s有显著增进;原地摆臂垂直跳、跨步摆臂垂直跳及落地垂直跳的跳跃高度在PHL组及PLL组皆有显著进步.得出PHL组及PLL组在跳跃表现、等速肌力及20m冲刺皆有显著进步,而腿部肌肉量只有PHL组有显著进步.     

对线对小腿截肢患者残侧下肢生物力学特性的影响

为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到了膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力矩和步态时相对称性,对残端压力影响较小;腿管近端适配器的调整在对线设置中的作用较远端适配器明显;因为患者的自身调节作用,假肢正常对线要实现患者下肢生物力学性能的总体最优而非单项最优。     

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.      

对线对小腿截肢患者残侧下肢生物力学特性的影响

为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力矩和步态时相对称性,对残端压力影响较小;腿管近端适配器的调整在对线设置中的作用较远端适配器明显;由于患者的自身调节作用,假肢正常对线要实现患者下肢生物力学性能的总体最优而非单项最优。     

优秀男子撑杆跳高运动员下肢力量平衡的对比研究

通过对一、二级男子撑杆跳高运动员下肢力量的测试分析得出：一级运动员髋关节、膝关节的肌肉力量平衡特征与撑杆跳高起跳技术用力特点相一致,膝、踝关节同名肌的平衡状况良好,二级运动员髋关节肌力平衡性较好,而膝、踝关节同名肌的平衡性较差,二级运动员应加强两腿膝、踝关节同名肌的协调发展。     

不同路况下正常步态特征研究

为系统研究人体步态随路况的变化 ,利用人体运动分析系统采集了多个健康人在上下坡、上下楼梯、平地等路况下行走时的位移 -时间和地面受力数据 ,并利用人体下肢刚体动力学模型 ,计算了各路况下髋、膝、踝关节所需力矩。分析结果表明 ,各路况下人体步态差异很大 ,各关节所提供的力矩各不相同。支撑期上楼梯时所需膝力矩最大 ,摆动期上楼梯和上坡时所需膝力矩均较大。各种情况下不仅力矩的数值不同 ,而且力矩的模式也有很大差异。这些数值结果为了解人体运动规律 ,分析异常步态以及康复方法提供了依据     

飞机起落架动力学建模及地面运动仿真

为足够真实地仿真飞机的地面运动,在不简化起落架结构形式和受力方式的基础上提出了一种适用于高时效性、高逼真度的起落架动力学建模方法.本文模型通过计算每个起落架的机轮触地点、缓冲器压缩行程和压缩速率、缓冲器受力及地面摩擦力,能得到所有起落架相对于飞机的力和力矩.将其与气动、发动机集成后,可模拟飞机任意状态下的地面运动.仿真结果表明:该起落架动力学模型可实现落震、转向、刹车等起落架基本功能,能有效反映飞机地面运动的真实特性.本文模型加载到带运动平台的飞行模拟器后,飞行模拟器可提供给飞行员逼真的起降感受.     

“Z”形手术治疗臀肌筋膜挛缩症

臀部纤维束带和臀中肌瘢痕化是妨碍髋关节内收、内旋的主要原因,彻底松解这些组织是手术成功的关键。应用“Z”形手术治疗臀肌筋膜挛缩症45例,术后10天均能步行,其中43例能双腿并拢完全下蹲;2例只能屈髋90°。31例随访1～26个月,30例步态正常,并腿下蹲试验阴性,髋关节内收大于20°,臀肌肌力正常,1例步态正常,并腿下蹲屈髋90～130°,髋关节内收0～20°,臀肌肌力正常。其中29例手术切口出现明显增生性瘢痕。     

双驱动型单向弯曲柔性关节弯曲特性

针对气动柔性关节在低气压下弯曲角度受限的问题,采用两个人工肌肉作为动力源进行驱动,设计了一种新型气动柔性关节.该关节由两个人工肌肉并联而成,具有1个自由度,能实现较大的弯曲变形.给出了关节的结构功能和工作原理,基于力/力矩平衡原理分析关节的弯曲特性,搭建试验系统研究关节的弯曲角度.理论分析和试验结果表明:双驱动型单向弯曲关节在低气压下也能实现较大的弯曲角度,关节的弯曲角度与气压呈非线性关系,且随关节结构参数的改变而改变.