正常重力環(huán)境下人體下肢力學(xué)特性研究.pdf

1、載人航天技術(shù)代表著一個國家科技發(fā)展水平，如何保障航天員長期在軌健康是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在微重力條件下，航天員以每月1％至2％的速度丟失骨質(zhì)，特別是在下肢如股骨近端，且伴隨著肌肉萎縮等嚴(yán)重影響。其主要原因是在微重力環(huán)境下，人體骨肌系統(tǒng)所承受重力負(fù)荷刺激和肌肉的牽拉刺激大大降低。盡管國際上采用了體育鍛煉等多種措施進(jìn)行防護(hù)對抗，但至今還無法完全防護(hù)這種效應(yīng)。除技術(shù)手段的原因外，另一個重要原因在于人們對于維持肌肉和骨骼功能究竟需要什么樣負(fù)荷刺激

2、的基本問題不清楚。人類是在地球重力環(huán)境下進(jìn)化的，人體骨骼的結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)完全適應(yīng)地球重力環(huán)境。如果對骨骼每日所受力負(fù)荷刺激量以及維持骨骼功能所需的最低刺激量等問題還不清楚，也就無法在太空準(zhǔn)確對抗骨丟失的發(fā)生。因此，明確日常生活中人體主要承重關(guān)節(jié)受力情況，闡明人體骨骼結(jié)構(gòu)功能維持所需的刺激量，對于現(xiàn)有防護(hù)措施的改進(jìn)和發(fā)展新型失重防護(hù)措施，提高骨丟失防護(hù)效果有著重要意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過ActivPAL3CVT設(shè)備對正

3、常重力環(huán)境下30名從事研究工作的健康志愿者的日?；顒舆M(jìn)行為期一周的監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明：可將日常活動大致分為：坐與躺、站立，低強(qiáng)度慢走、中等強(qiáng)度快走、高強(qiáng)度跑步、坐立轉(zhuǎn)換等動作；從日?；顒有袨榱?xí)慣的角度分析，科研工作者坐與躺等靜態(tài)動作占據(jù)工作日整天的70%，站立狀態(tài)占據(jù)21%，相應(yīng)的走路和跑步等動作僅占據(jù)9%，而且在休息日中站立與走路等動態(tài)動作占據(jù)時間都有所降低；從日?；顒铀絹砜?，無論是工作日還是休息日，均以低強(qiáng)度運(yùn)動為主，而高等強(qiáng)度水

4、平的運(yùn)動最少；⑵基于Opensim人體建模技術(shù)建立10名志愿者的特定人體模型，另通過VICON光學(xué)運(yùn)動采集系統(tǒng)捕捉分類后所定義動作的模擬數(shù)據(jù)，在Opensim中完成10名志愿者的髖、膝、踝關(guān)節(jié)受力分析，從而可以計(jì)算得到在人體在站立狀態(tài)下髖、膝、踝關(guān)節(jié)平均受力為3.13N/Kg，3.99N/Kg，4.47N/Kg；在一個步態(tài)周期內(nèi)，低強(qiáng)度下走路時髖、膝、踝關(guān)節(jié)平均受力分別為4.61 N/Kg，4.47 N/Kg，4.90 N/Kg；中等強(qiáng)