不同負(fù)荷對(duì)人體全脊柱模型及人體脊柱穩(wěn)定性的影響.pdf

1、目的：通過對(duì)人體全脊柱建模并在不同負(fù)荷下對(duì)全脊柱模型進(jìn)行有限元分析，為人體實(shí)驗(yàn)推薦合理的負(fù)荷與負(fù)荷位置，之后進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)研究較全面的闡釋不同負(fù)荷對(duì)脊柱穩(wěn)定性的影響，本研究希望能為背包者推薦比較合理的背包位置和背包負(fù)荷。
　　方法：針對(duì)相關(guān)韌帶和骨骼系統(tǒng)，應(yīng)用有限元分析法進(jìn)行研究；針對(duì)肌肉系統(tǒng)采用表面肌電技術(shù)；在不同負(fù)荷下對(duì)軀干前傾角和足底壓力中心位移的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　結(jié)果：首先，利用有限元分析法建立了全脊柱模型，選擇

2、了0％BW-45%BW十種負(fù)荷（以5%BW遞增），進(jìn)行模型的穩(wěn)定性研究，當(dāng)載荷小于15%BW時(shí)，T7組、T12組、L3組的最大位移幾乎都在穩(wěn)定位移3mm以下，只有T7組在負(fù)荷達(dá)15%BW時(shí)最大位移為3.069mm。其次，在七種負(fù)荷（即0%BW、15%BW/T7、15%BW/T12、15%BW/L3、30%BW/T7、30%BW/T12和30%BW/L3）下，進(jìn)行脊柱穩(wěn)定性測試。最長肌、髂肋肌與腹直肌的變化趨勢(shì)大致相同，腹外斜肌的變化沒有

3、統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，均表現(xiàn)為iEMG和RMS增加，而MF和MPF減小。30%BW負(fù)荷下，髂肋肌和最長肌的iEMG和RMS增大明顯，MF和MPF下降明顯；腹直肌的iEMG和RMS增大，MF和MPF下降；腹外斜肌的肌電信號(hào)變化較15%BW負(fù)荷下變化不明顯。在15%BW/L3的負(fù)荷下，iEMG和RMS增加的相對(duì)平緩，而MF和MPF減小的相對(duì)平緩；軀干前傾角隨著負(fù)荷的增加而增加，變化有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；不同負(fù)荷下，COP位移變化不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　

4、結(jié)論：⑴經(jīng)過對(duì)全脊柱模型的驗(yàn)證，證明本研究成功的建立了人體全脊柱模型；⑵對(duì)人體全脊柱進(jìn)行有限元分析，發(fā)現(xiàn)背包負(fù)荷為30%BW時(shí)，只有在L3位置時(shí)，脊柱是穩(wěn)定的；當(dāng)背包負(fù)荷為15%BW時(shí)，背包位于L3，T12，T7三個(gè)位置時(shí)，脊柱都是穩(wěn)定的；⑶不同負(fù)荷下，隨著負(fù)荷的遞增，軀干前傾角在減小，與肌肉共同維持身體姿勢(shì)的平衡與脊柱的穩(wěn)定性；不同負(fù)荷下，足底壓力中心位移的變化不顯著，提示我們?cè)陟o態(tài)負(fù)荷下，身體姿勢(shì)的平衡與脊柱的穩(wěn)定性主要是由肌肉和軀