基于OpenSim的腰部肌骨系统在体前屈状态下生物力学分析

作者:詹晓彤; 陈强; 李志勇

摘要:目的 基于OpenSim软件建立完善的腰部肌骨系统模型,深入了解体前屈状态下腰部肌群的受力情况。方法 在软件现有腰部肌骨模型基础上,通过修改椎间约束,将腰椎还原为六自由度模型。同时,根据Thelen模型对肌肉参数进行修改,建立30岁成年人和70岁老年人肌肉模型,并添加椎间刚度矩阵和等效集中力表征的腹压模型。针对体前屈状态,探究手臂摆动、运动快慢、腹压改变、肌肉老化等因素对腰部九大肌群受力的影响。结果 建立了包含九大腰部肌群的多刚体肌骨系统模型。基于前屈0°~70°的计算发现,手臂的摆动会明显减少腰大肌和腹外斜肌的受力,在完成前屈70°并恢复直立时,运动时间从5 s减小至2.5 s会明显增加腰大肌、腹外斜肌、腹直肌和竖脊肌的受力;其中,在5 s运动情况下,增加腹压能减少腰大肌的受力,而相应的腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌受力则有所增加。在2.5 s运动情况下对比不同状态下30、70岁两种肌肉模型的计算结果,没有发现明显区别。结论 所建模型有效地分析了腰部肌群的受力情况,随着基本理论的更加完善,其在运动力学和康复医疗的应用前景十分广阔。

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关键词:
  • 肌骨模型
  • 腹压
  • 逆向动力学
  • 前屈
  • 肌肉力

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期刊名称:医用生物力学

期刊级别:北大期刊

期刊人气:2005

杂志介绍:
主管单位:中华人民共和国教育部
主办单位:上海交通大学
出版地方:上海
快捷分类:医学
国际刊号:1004-7220
国内刊号:31-1624/R
邮发代号:
创刊时间:1986
发行周期:双月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:1.25
综合影响因子:1