滑跌動作過程中的下肢肌肉力學研究

1、分類號：1731801～j—r，整級：’17：t曩學校代碼：10057研究生學號：13814006滑跌動作過程中的下肢肌肉力學研究ResearchonLowerExtremityMuscleMechanicsduringPummelingProcess專業(yè)名稱：機械設計及理論指導教師姓名：蘇海龍副教授研究生姓名：許兆健申請學位級別：工學碩士論文提交日期：2016年3月論文課題來源：高等學校博士學科點專項科研基金學位授予單位：天津科技大學

2、摘要在正常行走過程中往往受到外界環(huán)境干擾而使步態(tài)不穩(wěn)。目前滑跌是日常生活中最常見的一種步態(tài)失穩(wěn)形式。在這種滑跌現象中，人體會利用外部與內部條件來維持身體的平衡。本文主要討論內部因素在人體滑跌過程中起到的作用。肌肉運動是人體內部的重要運動，肌電信號能夠較好地反映人在發(fā)生自主反應時的肌肉活動狀態(tài)和功能狀態(tài)。建立人體運動物理與數學模型對步態(tài)平衡及滑跌現象進行分析。試驗通過同步使用表面肌電系統(tǒng)和Vicon運動捕捉系統(tǒng)，采集10位健康男性在行走過

3、程中遇外界擾動條件下，下肢滑移后的各肌群肌電信號和步態(tài)參數。分析對比受試者在受外界環(huán)境擾動后出現意外滑動時下肢三大關節(jié)相對應的主要肌群肌電信號及步態(tài)參數反應特性。研究以下幾個方面得出結論：1、采集發(fā)生滑跌時，踝關節(jié)、膝關節(jié)、髖關節(jié)的關節(jié)角度、關節(jié)力矩與地面支反力等步態(tài)參數。通過單因素方差分析對比在滑跌與成功恢復平衡時步態(tài)參數的差異。2、采集下肢十六塊主要肌肉(左右股直肌、左右股外側肌、左右股內側肌、左右半腱肌、左右股二頭肌、左右脛骨前肌

4、、左右內側腓腸肌、左右外側腓腸肌)的肌電信號包括肌肉激活延遲、肌電信號峰值、距峰值時間、協同收縮率等。通過單因素方差分析對比在滑跌與成功恢復平衡時肌電信號的差異。3、結合肌電信號與步態(tài)參數進行分析，得出肌肉是如何讓運動來改變人體運動使其維持平衡。并將所得結果與運動模型分析結果相比較。研究結果顯示滑動腿踝關節(jié)的背屈，膝關節(jié)的屈伸，髖關節(jié)的伸展運動對滑移后的人體平衡作用貢獻顯著。在恢復平衡和終止跌倒之間肌肉激活延遲時間并沒有顯著性差異。非滑