经颅直流电刺激对人体单腿落地稳定性的影响

背景:经颅直流电刺激作为一种非侵入脑刺激技术可即时提高人体肌肉力量,或可即时提升人体单腿落地稳定性,但尚未有相关研究进行论证。目的:验证经颅直流电刺激对人体单腿落地稳定性的影响。方法:选择武汉体育学院男性大学生为受试者,按随机数字表法分为A组(n=6)和B组(n=5),A组受试者先接受假刺激,随后经过3 d的清洗期,再接受经颅直流电刺激;B组受试者先接受经颅直流电刺激,随后经过3 d的清洗期,再接受假刺激,刺激后即刻进行单腿落地测试,采集并分析受试者单腿落地时的生物力学参数。将经颅直流电刺激干预的数据汇总为试验组数据,假刺激干预的数据汇总为对照组数据。结果与结论:①核心稳定性:经颅直流电刺激干预与落地高度对躯干最大屈曲角具有交互效应(P<0.05),在30 cm落地高度条件下,相较于假刺激,经颅直流电刺激后受试者躯干最大屈曲角显著降低;经颅直流电刺激干预对躯干最大侧屈角、躯干侧屈角速度具有主效应(P<0.05),相较于假刺激,经颅直流电刺激后受试者躯干最大侧屈角、躯干侧屈角速度显著降低;②下肢关节稳定性:经颅直流电刺激干预对踝关节最大外翻角具有主效应(P<0.05),相较于假刺激,经颅直流电刺激后受试者踝关节最大外翻角显著降低;经颅直流电刺激干预对腓肠肌外侧头的峰值激活水平具有主效应(P<0.05),相较于假刺激,真刺激后腓肠肌外侧头的峰值激活水平显著提升;经颅直流电刺激干预与落地高度对胫骨前肌的峰值激活水平具有交互效应(P<0.05),在60 cm落地高度条件下,相较于假刺激,经颅直流电刺激后受试者胫骨前肌峰值激活水平显著升高;③压力中心稳定性:经颅直流电刺激干预与落地高度对压力中心横向平均位移距离、压力中心横向平均位移速度、压力中心纵向平均位移距离、压力中心纵向平均位移速度等指标均无交互作用(P>0.05),经颅直流电刺激干预对各压力中心指标均无主效应(P>0.05);④结果表明:经颅直流电刺激可即刻改善人体单腿落地时的核心稳定性与下肢关节稳定性,可将其作为运动前的重要热身手段,提高人体单腿落地稳定性、降低下肢损伤风险。

腰椎运动链训练系统对腰椎间盘突出症患者术后腰椎功能与生物力学的影响

探讨腰椎运动链训练系统对腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation, LDH)术后腰椎功能与生物力学的影响。通过选取河南省信阳市中心医院收治的122例LDH患者,随机数字表法分组,各61例。两组均行手术治疗,对照组采取常规训练,观察组基于对照组采取腰椎运动链训练系统。比较2组干预效果。干预12周后、24周后观察组健侧、弱链侧平均振幅值、步幅、步频、腰背伸展状态平均功率(AP)、腰背伸展状态平均功率(PT)高于对照组,VAS评分及腰背屈/伸比(F/E)低于对照组(P<0.05);干预24周后观察组SF-36、BI评分高于对照组(P<0.05)。腰椎运动链训练系统可缓解LDH术后疼痛,改善下肢步态,恢复腰椎功能及生物力学,提高生活质量。

OpenSim对跳跃动作上下肢肌肉协调性的仿真分析

本文基于OpenSim建立了一个包括上下肢在内的人体整体骨骼肌肉仿真模型,通过Vicon红外摄像系统、Kistler三维测力平台以及遥测肌电对摆臂与背手两种原地纵跳动作进行同步测试,并结合逆运动学、逆动力学等仿真工具寻求上下肢肌肉协调工作提升原地纵跳动作效果的实证。结果表明:本文所建立的人体整体肌肉骨骼仿真模型具有高度可靠性,分析得出摆臂原地纵跳动作中三角肌前束对重心的提高贡献最大。研究结果可为将来上下肢助力外骨骼的设计与研究提供帮助。

肌肉电刺激结合肌力训练对髌股疼痛综合征人群单腿下蹲动作生物力学特征的影响

目的:髌股疼痛综合征(patellofemoral pain syndrome,PFPS)是一种常见的膝关节疼痛,运动疗法以及肌肉电刺激已被证明可以改善PFPS人群的疼痛及功能,但关于其是否能够改善下肢异常的生物力学特征仍存在争议。因此,研究旨在探讨6周的肌肉电刺激结合肌力训练以及单纯肌力训练对PFPS人群单腿下蹲动作生物力学和肌肉激活特征的影响。方法:招募46名PFPS受试者,随机分为肌肉电刺激训练(electric muscle stimulation,EMS)组和单纯肌力训练(muscle strength training,MST)组。通过疼痛视觉模拟评分表(visual analog scale,VAS)、膝前痛量表(anterior knee pain scale,AKPS)、红外动作捕捉系统、测力台以及表面肌电测试仪采集受试者干预前后单腿下蹲时的运动学、动力学以及表面肌电数据。采用双因素重复测量方差分析确定组别与时间对单腿下蹲时下肢生物力学特征的影响。结果:6周干预训练后,两组单腿下蹲时的VAS评分、髋关节最大内旋角、髋关节最大外展力矩、膝关节最大外展角、膝关节三维峰值力矩、髌股关节反作用力峰值显著降低,髋关节最大屈曲角、髋关节最大外旋力矩、臀肌及股内侧肌表面肌电活动显著提高。与MST组相比,EMS组在提高AKPS评分,降低髋关节最大内收角、膝关节最大屈曲角、膝关节最大外旋角、髌股关节应力峰值上更具优势。结论:EMS结合肌力训练有助于更好地纠正单腿下蹲时异常的髋膝运动模式,降低髌股关节负荷,进而改善PFPS人群疼痛及下肢功能。

骨质疏松鼠骨的力学性能实验与仿真研究

基于去势法建立小鼠胫骨的骨质疏松模型,探究骨质疏松对胫骨力学性能的影响规律。用Micro-CT扫描小鼠胫骨得到二维切片,重构胫骨三维数字模型,分析骨小梁形状与密度。通过对胫骨进行力学性能测试及有限元仿真,研究骨质疏松对胫骨力学性能的影响。结果表明,骨质疏松造成骨小梁结构破坏和胫骨力学性能下降。相对于健康的胫骨,骨质疏松导致小鼠胫骨最大载荷减小20%,刚度与弹性模量分别减小30%和25%,力学性能仿真与实验结果具有较好的一致性。本研究可为骨质疏松的临床诊断和康复治疗提供重要依据。

跆拳道训练对4-6岁儿童动静态平衡能力的影响

目的:探讨跆拳道训练对4-6岁儿童动静态平衡能力的影响,为学龄前儿童预防运动损伤及提升平衡能力提供理论依据。方法:通过年龄分层抽样从杭州市某幼儿园与跆拳道俱乐部随机挑选80名4-6岁儿童,采用走平衡木与Y型平衡测试评估动态平衡能力;采用Wii-Fit平衡板测试睁/闭眼状态下并足站立与右足单足站立时的各项静态平衡能力指标。使用独立样本t检验分析训练因素对动态平衡能力的影响,使用双因素方差分析检验训练与视觉因素(睁闭眼)对静态平衡能力的影响。结果:训练组在走平衡木与Y型平衡测试中表现出比对照组更好的动态平衡能力(t_(平衡木)=6.455,P<0.01;t_(Y型平衡测试)=-2.700,P<0.01);在并足站立条件下,训练组cop轨迹长及面积均小于对照组(F_(Area)=20.44,ηP~2=0.12,P<0.01;F_(Length)=174.16,ηP~2=0.54,P<0.01);当右足单足站立时,训练组在有无视觉信息的两种情况下均优于对照组(t_睁=-5.93,P<0.01;t_闭=-11.53,P<0.01)。结论:有跆拳道训练经验的4~6岁儿童在不同站姿任务及视觉条件下,均表现出更强的动静态平衡能力。

足弓刚度对纵跳动作的下肢生物力学影响

目的:通过对比跳高运动员足弓刚度对单腿纵跳成绩的影响,为跳高运动员选材及专项训练提供理论依据。方法:招募15名男性国家二级跳高运动员,对受试者足部形态进行红外光学扫描,采用红外运动捕捉系统和测力台同步采集受试者纵跳动作的下肢运动学和动力学数据。结果:在纵跳表现中,足弓刚度与地面反作用力峰值间存在线性关系,高刚度足弓受试者的峰值vGRF显著大于低刚度足弓的受试者(P<0.05),高刚度足弓组冲击加载率为15.2BW/s±1.8BW/s,低刚度足弓组地面反作用力加载率为12.3BW/s±0.9BW/s,且存在显著差异(P<0.05)。同时,高刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(21.24°±4.4°)显著性高于低刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(24.43°±3.6°),P<0.05。结论:在优秀跳高运动员中,足弓刚度与纵跳过程中的踝膝关节屈伸角度、地面反作用力及加载率有显著影响,且与地面反作用力峰值间存在显著正向线性关系。因此,在跳跃类项目我们应该关注运动员足底肌肉力量训练。在描述跳跃过程中的足部及其生物力学特征时,使用静态足部分类值得纳入考量。

不同跳绳方式对青少年下肢生物力学特征的影响研究

本研究旨在比较青少年并腿跳和交替跳的下肢生物力学差异,以提高对于青少年跳绳运动生物力学适应规律的认识.选取20名具备至少一年跳绳训练经验,同时能够熟练掌握并腿跳和交替跳技巧的男性青少年作为受试者(年龄(12.50±0.81)岁,身高(169.30±2.49)cm,体重(49.70±2.72)kg),并采用Vicon三维红外运动捕捉系统记录运动轨迹和地面反作用力,使用Delsys EMG测试系统采集肌电信号,受试者进行两种跳绳动作的顺序是随机的.使用配对样本t检验,对并腿跳和交替跳的下肢运动生物力学差异进行了分析(包括关节角度、关节力矩、地面反作用力以及肌肉信号).结果表明,在并腿跳和交替跳过程中,所选指标都服从正态分布且存在显著差异.具体而言,进行交替跳的受试者踝关节背屈角度(P<0.05)、膝关节屈曲角度和内收角度显著大于并腿跳(P<0.05),而并腿跳的髋关节外展角度显著大于交替跳(P<0.05).此外,交替跳的下肢力矩和峰值反作用力显著高于并腿跳(P<0.05),并腿跳的胫骨前肌和腓肠肌外侧头的肌肉活动度显著高于交替跳(P<0.05),而髂腰肌和半腱肌的肌肉活动度显著低于交替跳(P<0.05).相较于交替跳,并腿跳表现出更好的下肢缓冲策略,因此对于关节稳定能力较弱的青少年而言,使用并腿跳可能有助于降低下肢着地负荷和冲击损伤风险.此外,研究显示并腿跳主要调动小腿三头肌,而交替跳则主要调动膝关节屈伸肌群和屈髋肌群,这一发现为青少年跳绳训练提供了量化的指导依据.

不同蹬地角立定跳远的运动学和动力学对比研究

通过录像和测力台同步的方法,对5名受试者进行不同蹬地角形式的立定跳远测试,运用录像解析系统和三维测力平台的软件(V5.2)获得运动学和动力学数据,并对所得数据进行灰理论分析。结果显示:(1)起跳时的水平速度和垂直速度随着蹬地角的增大而减小。(2)在LPA下,髋、膝、踝3关节的角度相比其他两种方式(PA、HPA)较小,使得人体蹬离地面向前摆动总体的转动惯量减小,从而增大了向前的转动角速度。(3)无论是蹬伸冲量还是踏跳冲量在立定跳远中都可以评价踏跳效果,由于LPA下蹬伸阶段的平均力值比较小,肌肉收缩速度比较快,机械效率比较高,再加上蹬伸冲量比较大,因此踏跳效果好。(4)影响立定跳远成绩的关联度为蹬伸阶段的平均力值>蹬伸时间>蹬地角>起跳垂直速度>蹬伸冲量>起跳水平速度。

DLT算法中象平面误差对三维重构的影响

DLT算法是利用平面图象进行三维重构的广泛采用的基本算法。本文针对平面图象处理中难以避免的象坐标误差 ,讨论了各坐标误差对三维重构坐标的影响 ,由此分析了三维重构坐标对各象坐标误差的敏感程度 ,并进行了数值模拟实验。结果表明三维重构的各分坐标对象坐标误差具有不同的敏感度 ,而且与相机的空间位置有密切的联系。这说明DLT算法中虽然在理论上对相机的空间配置无特别要求 。

测力系统在竞技体操吊环5个动作中的应用

通过拉力传感器的测试 ,并配合高速摄影机、遥测肌电仪的同步测试和研究 ,探讨吊环项目中 5个动作在后摆振浪过程中测力曲线变化的趋势。测试结果表明 ,虽然 5个动作在各个特征区域瞬时拉力变化各有不同 ,但仍存在着技术结构和拉力瞬时变化方面的共性和规律 。

膝关节屈曲角度对主动肌和拮抗肌共同收缩和力矩的影响

目的测试股四头肌进行最大等长收缩时,不同膝关节屈曲角度对股四头肌和腘绳肌收缩时肌电活动和力矩产生的影响。方法10名健康成人在3个不同膝关节角度(分别为30°、60°、90°)下进行膝伸展的最大等长收缩,利用Cybex等速测试系统测试下肢股四头肌产生的力矩,并应用表面肌电仪测试股四头肌和腘绳肌的神经肌电活动。结果在膝关节屈曲60°时,股四头肌的力矩值比其他角度明显增大(P<0.01),但股四头肌在3个屈曲角度时的神经肌电活动差异无统计学意义;而腘绳肌的神经肌电活动在膝关节屈曲90°时最大。结论在特定膝关节角度进行股四头肌和腘绳肌最大等长收缩训练可帮助维持膝关节的稳定性。

基于桨力测量分析的皮艇专项竞技能力评价指标体系构建

在总结国内外研究工作的基础上提出了基于实测桨力和船体加速度信息的皮艇专项竞技能力评价指标体系的建立方法,采用因子分析法提取出了桨频、绝对船速差、船体颠簸和摇晃加速度、拉桨平均桨力、最大桨力衰减、桨力平坦度和拉桨节奏等11项代表性指标构成静水皮艇专项竞技能力评价指标体系,简明有效地反映了运动员的身体素质、专项力量素质、动力保护和拉桨控船技术等专项竞技能力。

女子单人蹦床着网技术的生物力学分析

对 2 0 0 0年全国蹦床冠军赛女子单人决赛前 3名运动员完成自选动作的着网技术进行了详尽的分析。结果表明冠军运动员每次跳着网前身体姿势较好、着网缓冲与蹬伸压网时间比例较合理、对“最佳蹬伸瞬刻”的把握较恰当 ,且其压网深度曲线呈现高、低、高的总体变化趋势 ,这与蹦床女子网上单人世界水平相一致 ;与冠军相比 ,亚、季军蹬伸压网与着网缓冲时间曲线存有较大波动 ,说明其着网技术有待于进一步改进 ;入网缓冲阶段 3名运动员普遍存有蹬伸压网过早的毛病。

人体在向后滑倒时平衡调节能力的生物力学研究

通过分析从坐到站及行走过程中多次平衡干扰对滑倒的调节效果,从运动生物力学的角度,探究在有外部干扰及疲劳滑动状态下对人体平衡能力的影响以及差异性.利用动态滑轨在受试者完成坐起动作和正常向前行走时产生突然的向前运动,使受试者产生向后跌倒的趋势.运用Noraxon表面肌电测试系统、Kistler三维测力台、BTS三维红外动作捕捉系统,以及Ariel录像分析系统,同步记录受试者在正常坐起及向后滑倒过程中的运动学、动力学和肌电参数.运用Biodex多关节等速肌力测试系统实现下肢关节肌肉的疲劳.结果表明:有效的质心调节可以使人体在遇到突然的向后滑动时保持相对稳定状态,使身体不至于产生较大的波动,充分的下肢支撑以及有效的上肢关节的调节是避免滑倒的关键.在从坐到站及人体行走过程中,地面反作用力、压力中心移动范围的值相比无干扰状态下显著增加.在从坐到站过程中突然滑动测力台,腓肠肌内侧、股二头肌,胫骨前肌和股直肌的积分肌电值较无干扰状态有了显著的增加.人体在疲劳状态下,腓肠肌内侧和股直肌肌电值明显增加.在滑台上多次的滑动训练可以提高人体平衡能力.模拟跌倒的测试可以评估人体的跌倒风险,对于老年人跌倒风险的评估也有一定的意义.

我国优秀女子竞走运动员身体重心运动轨迹的生物力学研究

以计算机输出的大量运动学参数与图表为依据从运动生物力学角度分别对第8届、第9届全运会10名女子竞走运动员一个单步的身体重心运动轨迹进行定量和定性分析,并进一步分析了身体重心起伏程度与腾空时间、支撑腿踝角的关系。分析结果为,10名运动员均采用“足踵触地,踝关节背屈”滚动式的着地技术,以及后蹬腿“脚尖离地”技术,身体重心在支撑腿离地瞬时达到最大高度在垂直支撑瞬时最低身体重心腾空阶段的运动轨迹呈现平抛曲线而非斜上抛曲线;腾空阶段的身体重心高度差而非身体重心总的高度差是决定腾空时间的主要因素。

我国优秀女子举重运动员抓举技术的运动生物力学分析

借助三维摄像和直接线性变换(DLT)方法,获取我国优秀女子举重运动员抓举技术的运动学参数,揭示这一技术的运动学特征及原理,并对运动员动作技术的合理性作出诊断与评价。

原地连续纵跳的运动生物力学特征研究

为研究原地连续纵跳的运动生物力学特征,运用录像拍摄与三维测力同步测试的方法对其研究发现,不同频率作用下的时间参数存在一定差异,随着纵跳频率的增加,时间参数都表现出逐渐减小的趋势。同一频率作用下随着运动时间的延长,支撑时间逐渐增大。蹬伸力峰值随着连续纵跳运动时间的延长呈现明显逐渐减小的趋势,不同频率原地连续纵跳蹬伸力峰值对起跳效果的影响程度是不同的;缓冲冲量和蹬伸冲量随运动时间的延长,也都呈现出明显的逐渐减小的趋势,并且运动前期的恢复系数大于1。

人类髌股关节三维运动规律的研究

本实验通过精密机械式三维位移测量方法，采用１０条新鲜离体人膝关节标本定标加载，分析研究了屈膝过程中的髌股关切运动学及Ｑ角变化对髌股关节运动的影响。结果发现，人类髌股关切具有复杂而有规律性的三维运动特点，对传统认为“髌骨具二维运动”的观点提出了修正。同时发现，Ｑ角异常增大或减小，虽然对髌股运动趋势无显著影响，但可影响髌股运动幅度从而影响髌股稳定性。髌骨的许多特征运动均发生在屈膝３０°之前，髌骨此时也最不稳定，容易受到伤害提示临床手术治疗、护具设计及运动员选材时应予重视。

太极拳运动对老年人足底压力的影响

目的认识太极拳运动对老年人足底压力的影响。方法以邯郸市自愿参加本测试的练习3年以上太极拳和无专门运动的老年男性33人为研究对象。分为2组:练习太极拳组16人,无专门运动组17人,运用比利时Footscan足底压力分布测试系统对研究对象进行自然行走状态下足底压力测试。结果无专门运动组老年人,其着地时刻与蹬地时刻的压力峰值均小于练习太极拳组老年人;练习太极拳组与无专门运动组老年人相比,左足在第2跖骨、第3跖骨、第4跖骨、足弓、足跟内侧、足跟外侧6个区域的足底压力统计学差异具有显著性(P<0.05);右足在第2～5趾骨、第2跖骨、第3跖骨、第4跖骨、第5跖骨、足弓、足跟内侧、足跟外侧8个区域的足底压力统计学差异具有显著性(P<0.05);练习太极拳组的老年人足底压力峰值普遍高于无专门运动组老年人;练习太极拳组老年人左、右足足底压力中心轨迹具有较好的一致性。无专门运动组老年人行走时压力中心轨迹左、右足表现出不对称性。结论太极拳练习可以有效发展老年人的力量素质,提升老年人的平衡能力,能够很好防止老年人在行走过程中跌倒事故的发生。