鲤鱼墩遗址史前人类行为模式的骨骼生物力学分析

近年来,许多研究都发现人类活动水平与其长骨截面有显著的相关性。地处雷州半岛的鲤鱼墩遗址史前人类被认为营以捕捞采集为主,辅以狩猎的综合经济。基于骨骼生物力学的方法,本文对鲤鱼墩遗址史前人类长骨中部总横截面形态、骨骼的抗压、抗扭转、抗弯曲能力以及左右侧对称性进行了比较和分析,在此基础上与其他不同时期人群进行对比,进而对该人群的行为模式和生业方式进行了探讨。研究结果表明,鲤鱼墩遗址史前人类在骨骼生物力学参数分布上与石器时代晚期南非人和原史安达曼岛人等已知的渔猎-采集型人群相类似。本研究结果支持目前考古学研究所认为的其社会经济是渔猎-采集型的结论。

骨骼肌生物力学研究现状及其在不同运动状态下的特征

运动生物力学作为生物力学的分支学科,它首先研究人体内部运动系统和外部人体整体运动的力学特性;其次研究人体内部运动系统和外部人体整体运动间的力学关系,从而构成对人体运动行为生物力学规律的本质把握。肌肉功能和力学特性是人体运动的基础,肌肉力学是运动生物力学研究和运动训练的基础。

虚拟中国人足底韧带结构失效后的足弓负荷机制研究

目的建立虚拟中国人的足内侧纵弓与外侧纵弓的有限元模型,研究跖腱膜松解术或足底韧带损伤后足骨与内在肌群的生物力学特性,探讨骨性结构、足底韧带、足底腱膜、足底固有肌群之间的协调作用机制。方法采用虚拟中国人"女性1号"CT图像和MRI图像;采用非线性有限元方法进行足弓术后或韧带损伤后的平衡直立负荷状态仿真;并应用足底固有肌群的3种被动张力(微弱、适度、强烈)模拟术后或韧带损伤后的肌肉状态。结果建立了虚拟中国人"女性1号"足内侧纵弓第2跖列与外侧纵弓第5跖列的生物力学有限元模型,计算得到内侧纵弓和外侧纵弓在平衡直立时,韧带损伤时,固有肌群活动时的张应力矢量图、压应力矢量图和vonMises应力整体分布数据。结论跖腱膜松解术和足底韧带损伤等增加了足纵弓vonMises应力峰值,改变了张应力与压应力的流向;而足底固有肌活动的被动张力能降低足纵弓vonMises应力集中程度,调节张应力、压应力矢量接近平衡状态,减小了并发骨折和腱炎的危险性。骨性结构、韧带、腱膜、固有肌群的内在应力具有定量的相互调节功能。

一种应力性骨折动物模型构建新装置的研制

目的:设计一种载荷定量、精确、可控的应力性骨折动物模型构建新装置。方法:采用轴向周期性压缩加载的方法设计,整个装置由应力加载装置、线性促动器控制模块和数据实时采集与处理模块组成,其中应力加载装置主要由线性促动器、应力传感器、线性导轨、组织固定模块(包括动夹头和定夹头)和位移传感器组成。采用峰值压力为50 N的周期性压缩加载实验来检验该装置工作的可靠性,并使用该装置和Electro Force 3220万能材料试验机测量超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)小圆柱体标准材料的杨氏模量,通过对比来进行标定。结果:该装置可施加强度可控、时间可控、模式一致的周期性载荷,能够建立大鼠尺骨和胫骨2种应力性骨折动物模型,且工作准确性高。结论:该装置具有精确、科学和可靠的特点,所构建模型接近真实应力性骨折发生的情况,可为研究应力性骨折的发病机制、探索有价值的预防和治疗方法提供重要的动物模型平台支持。

腰靠支撑对驾驶人腰部负载影响的研究

为提高驾驶人的乘坐舒适性,本文中对汽车座椅腰靠进行研究。基于驾驶人肌肉骨骼生物力学模型,对坐姿驾驶人在第三腰椎部位处3种不同凸出量(0,2和4cm)的腰靠支撑条件下,仿真求解了腰部椎间关节力和肌肉负载。结果表明,4cm凸出量的腰靠支撑下,驾驶人腰部的椎间关节力平均下降8%、肌肉负载平均下降15%,而2cm凸出量的腰靠支撑却使腰部椎间关节力和肌肉负载均略有升高。本文从腰部载荷的角度解释了腰靠凸出量对改善乘坐舒适性影响的内在机理,所提出的仿真方法可实现不同腰靠支撑下腰部载荷的定量评估,为座椅腰靠的舒适性设计提供指导。