踝关节外侧韧带模糊随机损伤数学模型研究

踝关节是人体重要的负重关节,踝关节外侧韧带损伤是常见的运动损伤之一,严重影响人们日常生活质量,早期预防具有重要意义.踝关节外侧韧带损伤的概念和存在的描述是不确定的,这种不确定性一表现在损伤概念与定义中被忽略的模糊性,二表现在描述损伤存在与发生时被忽略的随机性.分析了损伤变量的模糊性和随机性二者在[0,1]区间上的一致性,基于损伤变量的广义非确定性提出了模糊随机损伤模型.     

人体膝关节有限元模型建立及其有效性验证

建立了人体膝关节三维数字化模型,为膝关节损伤的数字化研究奠定基础;并基于有限元理论探讨、研究了膝关节损伤发生的力学机制。利用膝关节的核磁共振图像,采用专业的医学建模软件,基于3D插补法,重建膝关节三维数字化模型。建立的完整的人体膝关节三维有限元模型包括骨骼、韧带、软骨等14个主要力学承载部件,结构完整、形态逼真。本文所建的模型高度模拟了膝关节的结构与材料特性,具有空间结构测量准确性高、单元划分精细等特点。通过应力和应变测试验证了模型的有效性,模型可以重复使用,可以用此模型来研究膝关节损伤的力学机制。     

羽毛球运动员踝关节生物力学特征对机械不稳的影响研究

分析羽毛球运动员蹬转(一步)起跳动作中踝关节落地瞬间到缓冲结束阶段的运动生物力学特征对机械不稳的影响，为避免初学者发生运动损伤提供理论支持。采用瑞典生产QUALISYS-MCU 500光学运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步获取受试者踝关节的运动生物力学参数。结果：(1)运动学方面，初学者踝关节跖屈和背屈角度均显著小于高水平运动员(P<0.05),初学者内翻和内旋角度均显著大于高水平运动员(P<0.001),两组外翻和外旋角度不存在显著差异(P>0.05);(2)动力学方面，初学者外翻力矩和外旋力矩均显著大于对照组(P<0.05),内旋力矩显著小于高水平运动员(P<0.05),两组跖屈力矩之间差异不存在显著性(P>0.05)。得到以下结论：相对于高水平运动员，初学者表现出过度的踝关节内翻、落地时背屈相对受限、受力不稳等特点，这可能使运动员更容易发生运动损伤，建议重视小腿腓侧肌群训练，加强踝关节外侧韧带的专项练习，以控制踝关节额状面运动，从而预防踝关节发生运动损伤，加强对关节的保护，以适应后期高强度训练和比赛。     

青少年坐姿时腰部受力数值模拟

为了定量研究青少年坐姿时腰部受力情况,根据静力学原理,结合人体测量学对青少年坐姿时腰椎各节段所承受的重力矩进行分析,探讨腰椎各节段竖脊肌的肌力大小以及腰椎各椎体所承受的剪切力和挤压力.对腰椎部位进行CT扫描,应用Mimics和Ansys软件对数据进行三维重建并分析.通过分析发现腰椎各节段承载的负荷与躯干前倾角度密切相关,在脊柱前曲逐渐增大时,上位体重对腰椎的压力在竖直方向的分量减小而在水平方向的分量增大,从而引起周围软组织水平方向负荷的增加.躯干前倾角度为30°时,各椎体最大应力自上而下依次分别为:4.01MPa、7.26 MPa、7.29 MPa、11.07 MPa、15.64 MPa,各椎间盘的最大应力自上而下依次分别为:1.3 MPa、1.81 MPa、1.83 MPa、2.19 MPa.有限元法分析结果表明:椎体是承载应力的主要结构,椎间盘起到传递载荷的作用,坐姿时椎体的前下方出现应力集中现象;在坐姿时应尽量减少脊柱的前倾角度,将脊柱的前倾角度控制在30°范围之内,以降低椎体及椎间盘所承受的负荷,从而减少腰椎及其椎间盘损伤的风险.     

人体下肢系统着陆瞬间数学模型的建立与解析

人体的肢体运动是多关节复杂运动,呈现多环节链状系统特性,人体着陆瞬间冲击是复杂物理作用过程,而人体又是一粘弹性体,对着陆瞬间冲击存在一系列动态响应;针对系统非线性特征,利用主导关节分解理论,分别建立人体下肢多关节运动状态的联合数学模型;基于哈密顿体系对人体下肢运动耦合问题数学模型进行解析;运用ANSYS软件对人体着陆瞬间下肢系统进行仿真求解,以期为剖析下肢复合运动机理提供理论依据.     

随机模拟算法在体育教学评价中应用

针对传统体育教学评价中优劣判别的绝对性,以及多评价结论非一致性问题,构建一种凸显自身优势的自主优势评价方法,评价中运用一种基于概率型随机模拟算法,通过计算各评价对象之间的优胜度,来评判评价对象的优势.经过算例验证方法的有效性,得到带有概率信息的评价结论.     

踝关节外侧韧带损伤程度的模糊随机预测研究

踝关节是人体重要的负重关节,踝关节外侧韧带损伤是最常见的运动损伤之一.踝关节外侧韧带损伤程度的概念是不确定的,一般认为损伤程度可分为几个等级,是离散论域,然而损伤程度的论域本质上应该是连续的,因为损伤程度的综合度量只能是渐变的,不应该是严格划分或跳跃式间断的离散点列.提出损伤程度变量的模糊随机预测模型,可较准确的计算出人体长时间运动状态下踝关节外侧韧带损伤可能发生的最大程度的预估区间,为研究踝关节外侧韧带损伤机制提供理论依据.