人体下肢活动的生物力学研究

本文研究的目的是通过下肢数理模型,不同姿势起跳人体重心轨迹变化,下肢主要肌肉肌电活动以原地纵跳为例进行综合性研究,揭示其内在规律,为体育教育,运动训练,选才提供生物力学基础。研究对象为１０名男性运动员,年龄为２０岁,用ＪＴＩ－肌电仪测定下肢肌肉的肌电,用Ｂｏｌｅｘ摄影机以每秒６４幅频率拍摄原地起跳动作。     

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。     

简化太极拳对下肢关节的生物力学影响

通过对30例健康成年人在简化太极拳练习过程中下肢关节角度的测量及分析，发现在整个练拳过程中，受试者下肢关节角度均值的减小具有非常显著性差异。左右下肢关节平均屈曲30～40度即处于功能位，可以有效地提高下肢不同关节周围肌群的各种工作能力，有利于加强人体的行走和跑跳功能。另外，下肢动作弧度基本不受大腿长和小腿长的影响，正说明简化太极拳是适合于不同身高、男女老少皆宜的一项健身运动项目．     

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。     

不同运动能力篮球爱好者下肢生物力学信号分析

目前,篮球比赛在世界范围内越来越受欢迎;但对于如何评价一个运动员的能力还没有一个统一的标准。通过惯性测量单元采集校篮球队、院篮球队以及普通篮球爱好者三个不同能力组别运动员在完成预先设计动作时的下肢运动数据,对数据进行处理,初步排除一些弱相关特征参数和得出一些强相关特征参数;从而提出能区别不同能力运动员的特征参数。再通过模式识别以及交叉验证思想,对上述特征值参数进行检验。通过对数据的分析处理,提出部分能够区别不同能力组别的特征参数,并通过检验得出特征参数对运动员区分时的正确率在60%至90%之间,初步确定相关特征参数的有效性。     

不同鞋底硬度对跑步时下肢生物力学特征的影响

运动鞋鞋底硬度会影响缓冲性能和保护作用,进而影响穿着者的运动表现。通过分析9名跑者分别穿着7种不同鞋底硬度运动鞋跑步时下肢运动学和动力学指标的变化,探析鞋底硬度对鞋缓冲性能和防损伤性能的影响,为运动鞋的设计与制作提供理论依据。结果表明:随着鞋底硬度的增加,跑步着地时足外翻和外旋的程度增大,进而增加损伤几率。足着地时的垂直地面反作用力第一峰值力不受鞋底硬度的影响。30°和40°是较理想的鞋底硬度,缓冲效果较好,同时可以降低足部过度运动的风险。     

足球高踢技术动作下肢环节链的生物力学特征分析

目的:探讨大学足球校队足球运动员与一般健身者在执行足球高踢动作时,整个动作下肢各肢段及关节活动范围,为足球教学人员及教练员的课堂教学提供参考.方法:采用Qualisys运动图像拍摄及解析系统(瑞典)获取足球高踢动作摆动腿各肢段运动学参数.拍摄频率100帧/s,数字摄像机将撷取到反光球反射的模拟讯号,透过视讯与模拟讯号处理器,将模拟讯号转换成数字信号,进而获得相应运动学参数.结果:(1)在相近的时相阶段,足球运动员大腿肢段后摆最大角度、小腿肢段后摆最大角度、足肢段后摆最大角度均显著大于一般健身者;(2)高踢过程中,足球运动员膝关节总活动范围与一般健身者并无差异,前者踝关节活动度范围显著大于一般健身者;(3)足球运动员与一般健身者执行高踢动作的总时间、足踢最大高度、下肢各肢段达到最大后摆时间、最大角度峰值、最大后摆角速度及最大前摆角速度等参数发生的时间与一般健身者无差异.结论:与一般健身者相比,足球运动员是通过增加下肢肢段的后摆角度,从而获得较快的肢段速度.     

不同动态蹲模式对被试下肢生物力学特征的影响

为探讨全蹲、踮脚蹲、座椅蹲与半蹲等不同蹲型态所产生的运动学及动力学参数的变化,采用运动学及动力学同步测试手段获取15名健康大学生男子篮球爱好者从事4种蹲动作的相关生物力学参数.结果显示:①前倾角度表现为全蹲最大、半蹲次之、踮脚蹲最小,而前倾角速度则一致表现为座椅蹲最快、全蹲次之、踮脚蹲最小;②不同动态蹲模式下座椅蹲水平位移最大、踮脚蹲次之、全蹲与半蹲最小,垂直位移则以座椅蹲与全蹲最大,踮脚蹲次之,半蹲最小;③压力中心的前后移动以踮脚蹲最大,座椅蹲次之,半蹲最小,而左右移动则以踮脚蹲与全蹲最大,座椅蹲次之,半蹲最小;④下蹲阶段的垂直力峰值与动态蹲类型无关,且起身期垂直力峰值出现的时刻明显晚于下蹲期.认为以动态蹲作为健身运动或肌力训练时,应从下肢关节负荷较小且动作相对较稳定的半蹲动作开始,随肌力的增强而减轻了运动时关节的负荷后,再进行全蹲动作以降低下肢伤害的风险.     

半骨盆截肢后自体下肢长骨重建坐姿的生物力学研究

利用截肢后废弃的自体长骨重建半骨盆环是一种有效的生物学重建方法,其生物力学性质从未被研究过。本文旨在应用有限元分析方法研究半骨盆截肢后自体骨重建坐骨结节和骨盆环的可行性,对重建骨盆应力分布进行研究。评价了分别使用股骨髁和胫骨平台替代坐骨结节的重建方案,连同完整模型共建立3个有限元模型。对3个模型模拟坐姿进行计算,对vonMises应力比较分析。模型可靠性经过尸体标本应变与位移测试验证。重建骨盆的应力分布与完整骨盆明显不同,股骨髁重建模型应力主要集中在股骨与骶骨左侧耳状面接触处、右骶髂关节和接骨长钉左侧。与重建股骨不同,重建用胫骨最大应力位于胫骨干部,分布面积较大。从生物力学角度看,使用自体下肢骨重建半骨盆环应该优先考虑股骨重建方案。在实际手术设计中也要注意适当增加长钉的直径,并在保证强度的条件下适当降低其刚度。     

下肢静脉曲张治疗的探讨

患下肢静脉曲张者临床不太多见，发病轻者下肢内侧及背侧呈炎性红肿，严重者可引起营养不良性溃疡，经久不愈。药物治疗效果甚微，行外科手术患者痛苦较大。笔者近几年用大剂量抗生素、皮质激素、维生素C类等药物治疗疗效比较满意。一、治疗期应适当增加营养。如高蛋白饮食。二、防止受潮受凉。三、晚间休息足部抬高以改善局部血液循环四、抗生素：青霉素钠、剂量每日1000万以上五、皮质激素：氯化可地松100H00M或地塞米松10HOM六、维生素C：5．os、剂量可再大些。以上青霉素、氢化可地松、维生素C加入5％糖内静脉滴注。半月为一疗程，…     

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。     

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。     

运用生物力学知识实施体操教学的探讨

运用生物力学知识对体操动作技术进行分析,可起到“知其然”,又“知其所以然”的作用。对激发学生积极思维、勇于探索和提高教学质量有明显效果。     

体操单杠运动中的生物力学原理探讨

根据以往研究,特别是笔者多年来从事体操项目生物力学研究的成果,成功解决了大量单杠训练中实际问题,系统地分析了体操单杠项目特点,把单杠动作分成摆动、回环、振浪、飞行等几大类,结合相关运动生物力学知识和理论,对单杠的这几类特征动作进行研究分析,提出一整套单杠运动中的运动生物力学原理,为单杠项目的训练科学化提供理论依据.     

下肢某些肌肉活动、膝角和纵跳效果的生物力学分析

起跳是体育项目中普遍动作之一,而原地纵跳是各种其他起跳的基础。人体起跳又是在神经系统指挥下主要由肢体协调配合,依靠肌肉收缩曳引骨杠杆,通过足对地面的作用,从而地面给人体以反作用外力,以实现人体跳起一定高度的效应。研究肌肉活动以及人体受力的时空关系对正确理解基本动作的内、外因素关系,以及对教学与训练有着理论和实际的意义。     

人体下肢肌肉力量训练方法的探讨

本文应用文献资料法结合教学训练的实践,具体的阐述了发展下肢力量特别是爆发力的方法以及各种力量训练方法的优缺点、应注意的问题。作者从静力、动力、超等长、等动、电刺激力量训练方面探讨,意在为下肢力量的发展提供科学的依据和方法,提高训练的科学性及训练质量。     

软组织的生物力学特性

生物软组织的力学特性, 主要指的是黏弹性特性. 这种黏弹性特性已广泛应用于生物体的基础研究, 如眼角膜、肺、心瓣膜和血管等. 随着组织工程的研究进展, 组织工程产生的软组织黏弹性的确定是评定组织工程成败的关键所在. 对生物软组织黏弹性的特性进行了研究, 从归一化松弛函数G(t)和归一化蠕变函数J(t)中分别解出参数τ₁, τ₂和c, 在求解J(t)中, 借助Whittaker函数给出指数积分函数E₁ (x)近似幂级数展开式. 最后以扩张皮肤为例, 分别研究其蠕变、松弛和大变形的应力-应变关系.     

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。     

对膝关节夹角与下肢损伤关系的探讨

通过大量资料统计和解剖，生理，力学分析，得出了运动损伤规律经验公式，为预防运动损伤提供了有效措施。     

大曲经圆弧形工件放样的探讨

针对目前工程中存在的大曲率圆弧形工件放样难这一问题，作通过分析弧之间的关系，探索出了一种画大曲率圆弧形工件放样的方法，在工程实践中应用方法取得成功。