递增负重下人体膝关节控制肌群肌电变化特征的个案研究

为研究不同负重对膝关节主要控制肌群产生的影响,本文运用表面肌电测试仪,对1名体育专业大学生进行了递增负荷的蹲起测试并对测得的表面肌电信号进行AEMG分析,结果显示：负重蹲起时随着负荷量的增加各肌肉平均肌电有逐步增大的趋势;无论在下蹲过程还是在起立过程中股四头肌均起主要作用,且当负重达到75％ RM及以上时股四头肌肌电信号的增长尤为明显;负重蹲起是锻炼股四头肌最有效的手段之一.     

利用选择性肌电信号控制踝关节神经运动康复装置

研究了利用表面肌电信号来实时控制踝关节康复装置的运动.采集人体踝关节在一个自由度上做屈伸运动时的胫骨前肌和腓肠肌的表面肌电（sEMG）信号,对sEMG信号进行处理和特征提取.并以sEMG信号为控制系统的主要信息源,研究了基于表面肌电信号的踝关节运动装置控制原理和实现方法.通过模拟试验,验证了sEMG信号的统计特性及控制机构的可行性.     

基于AnyBody仿真及有限元建模下的八段锦运动生物力学研究

以AnyBody仿真骨骼肌多体逆向动力学三元素肌肉收缩力模型及有限元法构建八段锦动作的三维胫骨模型,全面、客观地计算不同动作最大肌力峰值时刻的积分肌电、力矩、肌肉收缩等生物力学特性. 将10例健康青年八段锦志愿者的身高、体质量、髋宽、髋深、膝宽、踝宽等形态学数据作为约束条件,用AnyBody7.1.2软件导出八段锦8个动作下肢最大肌力指标,依据胫骨最大应力约束条件,用Minics 10.01、Geomagic studio 2013、ANSYS 19.2软件建构三维数据,添加AnyBody中的3个方向数据,分析并计算不同动作最大力的应力传导大小、分布规律. 研究结果表明:八段锦是左右对称性运动,双侧同块肌肉积分肌电值、肌肉力值无显著性差异,有利于锻炼双下肢稳定性及协调性,运动中人体需要通过移动来保持平衡,膝关节在垂直轴方向力最大,伸展力矩值最大;做八段锦运动过程中,髋关节主导发力肌肉为臀中肌,膝关节主导发力肌肉为比目鱼肌、股外侧肌、腓肠肌,踝关节主导发力肌肉为拇长屈肌;表面肌电验证是评价人体肌肉激活程度的主要方式,八段锦运动中胫骨前肌、腓肠肌、股直肌、股二头肌的肌肉活性仿真结果与积分肌电值具有较高的一致性.以AnyBody软件分析下肢动作特征和有限元软件建构的胫骨模型,适用于八段锦动作的动态研究,可为计算八段锦运动时动力学变化提供新思路与实践价值参考.      

自行车骑行过程中频率及生理节律对下肢肌电的影响研究

通过在不同生理节律下改变踏蹬频率的骑行实验,获得了如下结论:①臀大肌、股二头肌在早晨的肌电爆发点比下午早,腓肠肌在早晨的肌电爆发点比下午晚,而胫骨前肌、股直肌的肌电爆发点与频率有关;股二头肌下午的肌电结束点比早晨早;股直肌及股二头肌的放电区间下午比早晨短.②频率增加引起臀大肌、股直肌、股二头肌、股外肌肌电爆发点、结束点近似同步前移,但频率增加却引起胫骨前肌爆发点前移而结束点延迟.③臀大肌、股外肌、胫骨前肌、腓肠肌放电区域随频率的增加而发生显著波动,当频率处于80～90 r/min之间时,其放电区域较短,超出这个范围,则显著延长.     

篮球跳投动作上下肢肌激发顺序和用力大小的肌电分析

为了研究篮球跳投动作中各肌肉的激发顺序和用力大小,采用表面肌电仪和SONY摄像机同步记录了篮球运动员完成原地跳投动作时上下肢肌的表面肌电信号,观察了定量运动训练时肌肉的疲劳情况．结果表明：跳投动作上下肢肌肌电活动开始与结束的激发顺序各不相同,在整个跳投动作中,腓肠肌后段在各组中作用最大,其次是手伸肌群和肱三头肌;上肢肌群比下肢肌群的作用大．结论验证了“用力顺序”是“自下而上”的观点;运用肌电技术的研究方法能够准确测试篮球运动中各肌肉的激发顺序和作用大小．     

腹直肌表面肌电图的研究

本文通过对四种腹肌练习时腹直肌表面肌电图和积分肌电图的研究,揭示了腹直肌主动收缩时肌电和肌张力的变化特征,以及不同腹肌练习对增进腹直肌力量的影响。     

股四头肌表面肌电及髌股关节受力在不同角度静蹲时的比较

比较在不同角度的静蹲练习中股四头肌表面肌电的变化和髌股关节面受力情况,寻找膝关节功能恢复与强化的科学静蹲练习角度。选取30名健康男性大学生,分别进行屈膝30°、45°、60°的静蹲练习,通过表面肌电仪和三维动作捕捉分析系统采集每位受试者静蹲时的肌电参数及运动学参数的变化特征;并借助力学原理计算分析得出髌股关节的受力。结果:45°静蹲时,股四头肌表面肌电的i EMG值最大;各角度静蹲时,股外侧肌的放电量最大,股直肌最小;静蹲过程中股四头肌的MPF、MF值都呈降低的趋势,但在静蹲45°时MPF、MF值下降最快;髌股关节受力随着静蹲角度的增加而增大。说明在45°静蹲时,股四头肌最容易达到疲劳,锻炼效果较佳,是静蹲练习的适宜角度;其中股外侧肌是最主要的工作肌。建议髌骨劳损患者在做静蹲练习时根据自身的疼痛感觉在30°~60°的范围内进行训练,而应避免大于60°的静蹲角,以免受力过大造成二次损伤。     

汽车椅面倾角对驾驶员乘坐舒适性的影响分析

考虑到车用座椅椅面倾角变化对驾驶员乘坐舒适性的影响,开展了不同身材驾驶员在不同椅面倾角下的人体骨肌力学特性的仿真分析与实验测试.首先基于人体骨肌力学软件分别建立了第5,50,95百分位中国男性驾驶员在驾驶姿态下的骨肌力学模型;然后通过椅面倾角参数动态调整并结合相关性分析方法,描述了驾驶员下肢腿部不同肌肉的受力情况和激活程度;最后开展了真实驾驶员下肢肌肉肌电测试.结果表明,当座椅椅面倾角增大时,驾驶员的臀大肌、髂腰肌、半腱肌、股直肌、缝匠肌、腓肠肌、胫骨前肌肌肉激活程度较大,10°~16°为椅面倾角的理想变化区间.     

不同负荷情况下足底压力及肌电特征分析

为了解不同身体负荷下足底压力分布特征及肌电特征,运用表面肌电测量仪、配套三维测力台和Vicon Nexus运动捕捉系统等对受试者进行了测试。研究结果表明:负载质量存在一个使足底压力逐渐趋于不变的阈值。通过人体保护补偿机制,高于阈值的负荷质量产生的压力,被肢体动作迅速分散,增加前后方向的冲力,降低垂直方向的地面反作用力。但同一肌肉的有效放电值(RMS)在不同运动形式下,随负荷质量增大可能出现不同的变化趋势。如胫骨前肌RMS在行走过程中,随负荷质量增加有少量增大趋势,跑步则是随负荷质量增大而显著降低。     

肌肉疲劳过程中电诱发表面肌电信号的小波分析

分析由电刺激腓肠肌得到的表面肌电信号(Surface electromyography, SEMG),研究肌肉疲劳过程中表面肌电信号的特征,采用小波分析的方法,选择与M-波形状相似的小波函数,对其两个半波进行小波变换,分别分析两个半波在时域波形的拉伸程度,确定以小波变换尺度为主要依据的肌肉疲劳指数,实现疲劳状态的定量描述.该方法克服了傅里叶变换在时域中没有分辨率,信号在某一时刻变化将影响整个频谱特性的缺点,确定了特异性和可靠性良好的表征肌肉疲劳的SEMG指标,为进一步应用这些指标评价肌肉功能状态提供理论依据.     

中风后小鱼际肌的诱发和自主表面肌电图研究（英文）

利用诱发和自主表面肌电研究在中风后偏瘫病人的小鱼际肌的生理变化.通过对11个受测者患侧和正常侧的对比,发现患侧肌肉的复合动作电位和运动单位个数索引略为降低.正常侧的小鱼际肌最大自主收缩肌电与复合动作电位的比值显著大于患侧,表明患侧肌肉的激活能力明显不足.相比传统的针电极检测,通过无创的表面肌电实现了对中风后运动单位变化的研究,以促进对中风后肌无力的理解与康复.     

运用表面肌电分析重剑复合步法的研究

运用表面肌电与摄像同步测试技术,本文分析重剑复合步法腿部肌肉的用力特征,旨为运动训练和教学提供理论依据。结果:向前两步出弓步过程中,前腿所有肌肉和后腿股内外肌积分肌电出弓步时显著性大于前两步;弓箭还原后退两步过程中,前腿股内外肌、股二头肌积分肌电弓步还原显著性大于后退两步。结论:后腿腓肠肌是前两步启动和前移的主要用力肌肉;弓步的加速,主要是后腿股四头肌力量变大和前腿发力变大的协调配合;复合向后步法过程中前腿股内外肌是推动身体后移的主要用力肌肉。     

递增负荷运动时的肌氧变化及其与气体代谢的关系

通过观察12名青少年赛艇运动员递增负荷运动时的肌氧变化以及运动过程中肌氧含量的变化与气体代谢参数的关系。结果发现:1、增负荷运动时,肌氧含量呈台阶状下降即负荷较低时,肌氧在刚加负荷时迅速下降之后保持平衡或升高,负荷较高时肌氧持续下降。接近力竭时,一部分运动员出现平台,运动停止有超量恢复现象。肌氧的变化与血容量高度相关。2、肌氧含量与摄氧量(r=0.971to0.993)、心率(r=0.943-0.993)均高度相关。肌氧下降时出现拐点比通气阈稍早。说明了局部运动肌氧供需的失衡推测与无氧阈的出现有一定关系,、外周肌氧动力学反映了系统氧摄取。     

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.      

夏热冬冷地区太阳辐射对建筑围护结构能耗影响分析

为解决夏热冬冷地区建筑热工设计时,建筑物夏季要"挡"太阳辐射、冬季要"用"太阳辐射这一看似矛盾的问题,采用理论推导与模拟计算及实验验证的方法,以夏热冬冷气候区内典型建筑为研究对象,分析围护结构(墙体与屋顶)在不同设计参数时,其内外表面温度变化及建筑冷热负荷需求特性.研究结果表明:随着围护结构外表面材料太阳辐射吸收系数由0.9减小到0.3,围护结构外表面温度明显降低,其中外表面最高温度最大降幅20.2℃(屋顶),平均温度最大降幅6.9℃(屋顶),而内表面温度降幅不大;降低太阳辐射吸收系数,可以明显降低建筑夏季冷负荷需求,对冬季热负荷影响甚微;增大围护结构(墙体与屋顶)热阻能够降低建筑冬季热负荷需求,并且热阻与节能量近似呈线性关系,但其对降低夏季冷负荷的效果不如降低冬季热负荷明显,并且有"反节能"风险.该研究可为夏热冬冷气候区建筑围护结构的优化设计,解决夏季隔热及全年综合降低空调能耗问题提供参考.     

不同强度快速伸膝运动对股四头肌肌电图平均功率频率和输出功率的影响

为研究不同强度快速伸膝运动对股四头肌群表面肌电信号（surface electromyography,s EMG）的平均功率频率（mean power frequency,MPF）下降率和伸膝平均输出功率下降率的影响及相关性,探讨了动态肌肉运动的中枢控制理论,以17名男性大学生为研究对象,让他们下肢负荷分别为105.8,140.9,176.4 kg时,以最快速度完成30次蹬踏运动.采集股四头肌s EMG信号和每次动作时间、距离,考察了3种负荷对股四头肌（外侧）、股四头肌（内侧）和股直肌MPF及输出功率的影响.结果显示：不同强度快速伸膝运动下股四头肌s EMG信号MPF随次数而下降,与以往静态研究相一致;MPF下降斜率没有差异;平均输出功率下降斜率有差异,在短时爆发力运动中,3个负荷输出功率分别呈现上升、不变和下降的趋势.     

钛金属表面微弧氧化的电击穿行为

通过研究微弧氧化时电极表面的电压和击穿电压与时间、溶液浓度及施加电流密度的关系,考察了钛金属在不同电解质溶液中微弧氧化时电极的表面电击穿行为.结果表明:微弧氧化过程中电极电压随时间呈不规则的锯齿型变化;在两种电解质溶液中,溶液浓度越大,电压越低;陶瓷膜表面的击穿电压随着电解质溶液浓度的增加呈指数规律衰减;电解质溶液浓度一定时,击穿电压与微弧氧化时所施加的电流密度没有明显关系.     

负重与振动刺激下的半蹲起踵练习对下肢爆发力的即时影响及其作用机制研究

为分析不同刺激下的半蹲起踵练习对下肢爆发力的影响及其作用机制,选取8名有训练经历的受试者依次在4种负荷刺激下(无负重,无振动;50Hz频率振动;45%1RM负重;45%1RM负重+50Hz)进行半蹲起踵练习,每种负荷训练3min,记录负荷刺激过程中下肢肌群的表面肌电活动及负荷刺激结束后受试者即刻的原地纵跳高度.结果显示:与无负重无振动相比,50Hz频率振动、45%1RM负重、45%1RM负重+50Hz负荷刺激下半蹲起踵练习受试者的纵跳高度均有所增加,差异有统计学意义(p0.05或p0.01),尤其是负重加振动刺激下纵跳高度增加最为明显;下肢肌群的肌电表现EMGrms值除了半腱肌和胫骨前肌,50Hz频率振动、45%1RM负重、45%1RM负重+50Hz负荷刺激下半蹲起踵练习受试者的下肢肌肉表现EMGrms值均增加明显,差异有统计学意义(p0.05或p0.01);负重、振动与负重加振动刺激下半蹲起踵练习后之间的纵跳高度差异不具有统计学意义,外加负重与外加振动刺激下半蹲起踵练习下肢肌群的肌电表现EMGrms值差异不具有统计学意义(除半腱肌外),负重+振动刺激比外加振动或外加负重显著提高了股直肌、腓肠肌内侧的肌电表现EMGrms值.可见负重加振动刺激对提高主动肌的力量和肌肉激活程度效果显著,但对对抗肌的激活并无优势,建议在下肢爆发力的训练中重视对对抗肌的训练.     

裸足跑时人体下肢运动学和肌电特征的变化

通过红外光高速运动捕捉测试系统和表面肌电测试系统,分析12名后足着地方式的穿鞋跑步爱好者在最初进行裸足跑时下肢运动学和肌电的变化,探究裸足跑对人体运动特征的影响及其可能机制,以及穿鞋跑转变为裸足跑适应过程的相关问题,为跑步爱好者和运动员选择适合自身的跑步锻炼方式提供理论依据。结果表明:(1)从穿鞋跑转变为裸足跑后的30 min时间内,人体下肢步态发生了明显变化,髋关节处于较伸的状态,踝关节处于较跖屈的状态,而足着地方式仍为后足着地的跑步方式;(2)裸足跑时,胫骨前肌、腓肠肌外侧头和股二头肌的肌电平均振幅均明显减小,人体已经开始形成神经——肌肉的适应性变化;(3)从穿鞋跑转变为裸足跑是一个循序渐进的过程,30 min的裸足跑练习对于原本习惯穿鞋跑的跑者适应并转变为裸足跑是不够的,跑者需要更长的时间来适应裸足跑。建议今后针对裸足跑时人体步态特征变化的研究应进行更长时间的跟踪测试。     

软岩的旋转触探诸参数间的内在关系

为经济快速合理地确定不同地层的旋转触探运行参数,及进一步研究通过触探诸参数确定岩石力学参数的方法,必须明确旋转触探软岩样时探头上的负荷、扭矩与探头的转速、钻进速度之间的内在关系.在理论研究分析的基础上,用角片式探头在笔者研制的"旋进式触探机"上系统地进行砌块的旋转触探试验,且结合已报道的对石灰岩和砂岩用PDC钻头在室内进行的钻进试验数据分析验证了触探岩土体时探头上的负荷、扭矩和其钻进参数间内在关系的正确性.得到了以下结论:当探头的转速不变,则扭矩和负荷与钻进速度呈线性关系;当探头的钻进速度不变时,负荷和扭矩与转速呈-1次曲线关系;当探头的钻进速度和转速不变时,扭矩与负荷间呈线性变化关系:当探头上的扭矩与负荷不变时,转速与钻进速度呈正比关系.