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INBONEⅡ和INFINITY型人工踝关节的生物力学特征分析

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医用生物力学 2024年第5期39卷 873-880页

作者：王闯张小刚张延伟靳忠民西南交通大学机械工程学院成都610031 山东大学齐鲁医院骨科济南250012 山东大学医学融合与实践中心济南250012

目的评估人工踝关节INBONEⅡ和INFINITY全踝关节置换术(total ankle arthroplasty,TAA)后生物力学特征差异,为患者提供更加科学和个体化的治疗选择。方法基于骨肌(musculoskeletal,MSK)多体动力学(multibody dynamics,MBD)软件AnyBody,建立患者个体化TAA下肢MSK MBD模型。预测踝关节接触力、踝关节运动和人工踝关节关节面接触特征。结果人工踝关节关节面几何形状对踝关节接触力没有显著影响,但会对活动度和关节面接触特征造成影响。相比于INBONEⅡ,INFINITY冠状面关节面弧高较低,内翻-外翻和外旋-内旋运动分别增加7.91%和2.61%;矢状面匹配度较低,后移-前移和下移-上移运动分别减小21.75%和21.23%,内移-外移运动增加49.26%;INFINITY匹配度较低,内侧、外侧和总关节面接触面积分别减少18.48%、30.42%和26.36%,但接触压力中心运动轨迹集中在距骨组件边缘内侧,避免边缘接触应力集中,降低关节脱位和胫骨衬垫过早磨损的风险。结论INFINITY型人工踝关节更小的几何限制,表现出更好的生物力学性能,更有利于恢复术后踝关节运动功能。

关键词：人工踝关节全踝关节置换骨肌多体动力学生物力学特征

肌内效贴对下肢侧切运动中生物力学特征的影响

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中国组织工程研究 2024年第27期28卷 4383-4389页

作者：尤婧黄文琪郑尉芦劼明郭彦桦高原熊哲宇天津体育学院天津市301617

背景:肌内效贴扎作为一种运动防护手段已被广泛应用,但作为纠正侧切动作时下肢生物力学异常变化手段的研究,其作用尚不明确。目的:对比受试者膝关节在肌内效贴扎、安慰剂贴扎及空白对照情况下,完成侧切动作时下肢运动学、动力学特征的... 详细信息

背景:肌内效贴扎作为一种运动防护手段已被广泛应用,但作为纠正侧切动作时下肢生物力学异常变化手段的研究,其作用尚不明确。目的:对比受试者膝关节在肌内效贴扎、安慰剂贴扎及空白对照情况下,完成侧切动作时下肢运动学、动力学特征的变化。方法:招募39名篮球专项男性大学生为受试者,每位受试者分别在肌内效贴扎、安慰剂贴扎以及不进行任何贴扎情况下进行测试。采取力学矫正的贴扎方式对受试者优势侧膝关节进行贴扎干预。选取4.5-5.5 m/s的助跑速度完成45°侧切动作,并运用三维动态捕捉系统及测力台同步采集运动学及动力学数据。选取初始触地时刻、地面反作用力峰值时刻的运动学及动力学参数进行数据分析。采用SPSS 27.0软件对测试数据进行统计学分析。结果与结论:①运动学指标:肌内效贴条件下与无贴扎及安慰剂贴扎相比,初始触地时刻髋关节外展、膝关节外翻角度显著减小(P力学指标:与无贴扎相比,肌内效贴扎及安慰剂贴扎条件下均可显著减小初始触地时刻髋关节外展、外旋力矩及膝关节外翻、外旋力矩(P力学指标,可能对预防侧切过程中损伤的发生有一定积极作用;此外,膝关节安慰剂贴扎与肌内效贴扎在部分指标变化方面的作用趋势较为一致,提示肌内效贴扎的作用机制可能存在安慰剂效应。

关键词：肌内效贴扎侧切生物力学特征篮球运动学动力学

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幼儿不同跑步着地方式的生物力学特征

中国组织工程研究 2020年第20期24卷 3209-3216页

作者：赵盼超文蕊香李嘉慧纪仲秋姜桂萍北京师范大学体育与运动学院

背景:成年人跑步着地方式一直是国内外学者研究的重点,而幼儿跑步的着地方式也是不容忽视的内容。目的:运用生物力学方法探究幼儿在跑步过程中,不同着地方式下的运动学和动力学指标的差异,为幼儿正确的跑步着地方式提供科学依据。方法:... 详细信息

背景:成年人跑步着地方式一直是国内外学者研究的重点,而幼儿跑步的着地方式也是不容忽视的内容。目的:运用生物力学方法探究幼儿在跑步过程中,不同着地方式下的运动学和动力学指标的差异,为幼儿正确的跑步着地方式提供科学依据。方法:在北京市海淀区某公立幼儿园中随机抽取幼儿74名,按年龄分为3岁组、4岁组、5岁组,采用BTS红外动作捕捉系统、Kistler三维测力台和VIXTA录像解析系统同步采集幼儿跑步过程中不同着地方式下的运动学、动力学数据;运用Anybody 5.2仿真建模软件计算下肢肌肉力量指标。试验前向受试者父母详细解释并签署知情同意书,试验方案符合北京师范大学的相关伦理要求。结果与结论:①3岁组全足着地的比例最高,足跟着地的比例最低,5岁组全足着地的比例最低,足跟着地的比例最高;前足着地者的蹬伸时间大于足跟着地(P<0.01)和全足着地(P<0.05);②着地时刻,踝屈曲角度足跟着地者大于前足着地(P<0.01)和全足着地者(P<0.05),全足着地者大于前足着地(P<0.05);前足着地者髋内收-外展角度、最大髋内收-外展角、髋内-收外展的关节变化量及最大膝内收-外展角速度大于足跟着地(P<0.01)和全足着地者(P<0.05);前足着地者的踝屈伸最小值大于足跟着地者(P<0.05),而最大髋内收-外展角速度小于足跟着地者(P<0.05);③足跟着地和全足着地者的腓骨短肌、腓骨长肌、第三腓骨肌的肌力大于前足着地者(P<0.05),前足着地者的股中间肌、股外侧肌下束、股外侧肌上束、股内侧肌下束、股内侧肌上束、股内侧肌中束肌力均大于足跟着地(P<0.01)和全足着地者(P<0.05);④结果提示:在3-6岁阶段,幼儿多采用足跟或全足着地模式进行奔跑,以满足自己在跑步过程的稳定性,随着年龄的增长,逐渐出现前足着地方式的跑步模式;前足着地能够动用更多髋关节和膝关节额状面的运动来维持人体运动中的稳定,足跟着地和全足着地能够动用更多的小腿前侧和后侧的肌力,而前足着地动用更多的大腿前侧肌力。

关键词：幼儿跑着地方式下肢肌肉力量生物力学特征

乒乓球正手中远台拉冲技术的生物力学特征分析

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天津体育学院学报 2016年第6期31卷 506-514页

作者：蒋津君姚家新孟庆华天津体育学院体育教育训练三系天津300381 天津体育学院竞技运动心理实验室天津300381 天津体育学院体育文化传媒系天津300381

同步运用Qualisys三维运动采集与分析系统、表面肌电测试系统、Kistler测力台对11名优秀男乒乓球运动员的正手中远台拉冲技术动作进行测试,对比分析所测相应指标后发现:挥拍击球时肩部的转动是先快速向上后快速向前,在触球时肩部的转动... 详细信息

同步运用Qualisys三维运动采集与分析系统、表面肌电测试系统、Kistler测力台对11名优秀男乒乓球运动员的正手中远台拉冲技术动作进行测试,对比分析所测相应指标后发现:挥拍击球时肩部的转动是先快速向上后快速向前,在触球时肩部的转动主要是向前为主,向上的转动速度已较低;球拍顶点向前的最大速度几乎出现在击球瞬间,而向上的最大速度则出现在触球稍后;腰部以下的髋、腿等部位主要起到调整击球空间位置、辅助起动、为腰部及以上部位的转动提供支撑反作用力等作用,转腰、挥大臂、收前臂才是有效提升挥拍速度的核心环节;挥拍至还原时身体随势成"抱团"趋势,以减小转动惯量使身体能快速还原;持拍手侧主要发力肌肉出现最大放电时刻的时序有一定规律性;大腿部肌肉出现最大放电最早,紧随其后腰腹部肌肉出现最大放电;胸大肌、肱二头肌、三角肌前束的最大放电时刻几乎相当,都在即将向前挥拍时刻附近;持拍手侧地面支反力向上最大值的出现时刻明显早于向前最大值的出现时刻。

关键词：乒乓球正手中远台拉球生物力学特征

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吊环悬垂后摆类动作的生物力学特征

体育科学 1997年第1期17卷 69-74页

作者：牛健壮西安电子科技大学体育部西安710071

高速摄影机、拉力传感器、遥测肌电仪等3种仪器同步测试,探讨吊环后摆类动作的一些运动学及动力学特征。研究结果表明,后摆类动作在肌群收缩的顺序、始动点、结束点、用力程度及测力曲线等方面都有其各自的规律和特点。同时通过研究,论... 详细信息

高速摄影机、拉力传感器、遥测肌电仪等3种仪器同步测试,探讨吊环后摆类动作的一些运动学及动力学特征。研究结果表明,后摆类动作在肌群收缩的顺序、始动点、结束点、用力程度及测力曲线等方面都有其各自的规律和特点。同时通过研究,论证了统编教材中的不足和缺陷,为吊环悬垂后摆类动作的教学和训练提供了新的素材。

关键词：悬垂后摆类动作基本规律生物力学特征同步测试

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棒球投手投掷臂动作的生物力学特征

天津体育学院学报 2000年第3期15卷 38-40页

作者：和平孟繁林孙晓菊张健刘松波天津体育学院棒球部天津300381 广东汕头培英学校中学部广东515078

对近年来国外学者采用三维高速摄影的方法研究棒球投手投掷臂及球出手瞬时上肢动作生物力学特征的科研成果进行了综述。

关键词：棒球投手投掷臂动作生物力学特征

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杨式大架太极拳主要动作的生物力学特征分析

北京体育大学学报 2001年第1期24卷 41-44页

作者：武冬刘卉北京体育大学北京100084

从生物力学角度揭示杨式大架太极拳的技术特征 ,从关节角度定义杨式太极拳大架概念 ,对杨式大架太极拳身型技术要求 ,下肢步型的膝角等关节角度进行研究分析 ,发现下肢的关节角度具有良好的发力、稳定特性 ,揭示出太极拳的诸多特点 ,并... 详细信息

从生物力学角度揭示杨式大架太极拳的技术特征 ,从关节角度定义杨式太极拳大架概念 ,对杨式大架太极拳身型技术要求 ,下肢步型的膝角等关节角度进行研究分析 ,发现下肢的关节角度具有良好的发力、稳定特性 ,揭示出太极拳的诸多特点 ,并且认为 ,决定太极拳动作间架的第一成因是它的技击性 ,充分说明太极拳动作的技击特点。

关键词：杨式大架太极拳动作生物力学特征分析

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人体前臂肌腱生物力学特征实验研究

体育科学 2010年第3期30卷 42-45页

作者：沙川华陈孟诗吴佳毛霜霜李雪成都体育学院运动医学系四川成都610041 四川大学力学系四川成都610065 上海大学固体力学系上海200444

目的：研究人体前臂肌腱的生物力学特征,可为其损伤的防治、修复、人工材料替换等提供理论依据。方法：用专门仪器完成58例成人新鲜前臂肌腱＂一维拉伸破坏试验＂,并对实验数据进行统计学处理;结果：1）前臂多数肌腱在0%-5%应变内,拉伸... 详细信息

目的：研究人体前臂肌腱的生物力学特征,可为其损伤的防治、修复、人工材料替换等提供理论依据。方法：用专门仪器完成58例成人新鲜前臂肌腱＂一维拉伸破坏试验＂,并对实验数据进行统计学处理;结果：1）前臂多数肌腱在0%-5%应变内,拉伸应力随应变缓慢增加,曲线平坦,属于曲线的＂坡脚区＂,在8%-16%应变段,拉伸应力随应变增大而增大,变形达到20%左右,拉伸应力不再随应变增长,并且各肌腱之间极限应力与极限应变没有显著性差异;2）前臂肌腱中有部分肌腱的拉伸刚度与弹性响应两项指标,相互之间有显著性差异。结论：前臂多数肌腱在承受拉伸负荷时,应力变化特点相似,最大载荷的能力差异不大,但是抵抗变形的能力与变形的难易程度等方面有一定的差异。

关键词：前臂肌腱拉伸实验生物力学特征

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下胫腓钩板固定器的生物力学特征(英文)

中国临床康复 2006年第1期10卷 188-190页

作者：王静成陶玉平王强王以进蒋百川冯新民虞堂云顾德毅扬州大学医学院附属医院骨科江苏省扬州市225001 上海大学生物力学研究所上海市201800

背景:以往治疗下胫腓联合分离伴腓骨骨折患者采用石膏或夹板等外固定及螺钉、骨栓及钢板螺钉等内固定术式,但存在固定不牢靠、对合不良等弊端。目的:通过采用自行研制的新型内固定器--下胫腓钩板固定器治疗下胫腓联合分离伴腓骨骨折患... 详细信息

背景:以往治疗下胫腓联合分离伴腓骨骨折患者采用石膏或夹板等外固定及螺钉、骨栓及钢板螺钉等内固定术式,但存在固定不牢靠、对合不良等弊端。目的:通过采用自行研制的新型内固定器--下胫腓钩板固定器治疗下胫腓联合分离伴腓骨骨折患者的初步临床疗效,观察下胫腓钩板固定器的生物力学特征。设计:自身前后对照观察。对象:选者2001-10/2004-03扬州大学临床医学院附属医院骨科就诊的下胫腓联合分离伴腓骨骨折的患者23例,根据Lauge-Hansen分类,旋后外旋型11例,旋前外旋型7例,旋前外展型5例。其中双踝骨折14例,三踝骨折9例。方法:采用下胫腓钩板固定器治疗23例下胫腓联合分离伴腓骨骨折。术后常规摄X射线片。1周即可进行距小腿关节功能锻炼,2个月左右即可部分负重行走。功能测评根据改良Mazur标准进行评价(分为优,良,可,差)。主要观察指标:①胫腓联合分离伴腓骨骨折患者术后愈合时间及功能测评。②不良事件及副反应。结果:23例患者平均随访11个月,均进入结果分析。①患者胫腓联合分离伴腓骨骨折术后愈合时间及功能测评结果:骨折愈合的时间为12～18周;优16例,良5例,可2例。②不良事件及副反应:患者下胫腓间隙无分离,内、外踝与距骨之间的距离对称,术后内固定无松动、断裂现象。结论:应用下胫腓钩板固定器治疗胫腓联合分离伴腓骨骨折患者,术后无并发症,并能恢复距小腿关节(踝关节)功能,其内固定稳定,生物力学性能较好。

关键词：踝损伤胫骨损伤腓骨损伤内固定器生物力学特征下胫腓钩板固定器