微重力环境中人体腰椎力学补偿的肌骨模型仿真分析

作     者：张倩 王诗潭 牛文鑫 高晶 

作者机构：东华大学纺织学院上海201620 同济大学附属养志康复医院上海201619 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金,CUSF-DH-T-2023011 国家自然科学基金青年项目,12302423 中国博士后基金面上项目,2022M722425 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2024年第39卷第S1期

页      码：640-640页

摘      要：目的微重力环境会引发人体产生腰痛,利用肌骨模型定量分析仿重力装备对腰椎间盘和椎旁肌肉的力学响应规律,为微重力环境腰痛治疗提供科学依据。方法利用Solidworks绘制肩、胸、腰、臀和大腿带,以Weld Joint耦合至Full-Body Lumbar Spine model肌骨模型,模拟仿重力装备的周向固定元件。在周向固定元件之间设置spring actuators,各节段驱动器的力值总和对应重力分布,模拟仿重力装备的轴向加压元件。将前侧和后侧的加压比值设计为3∶1、1∶1和1∶3,利用Opensim计算1 G-无装备、0 G-无装备和0 G-着不同装备时的腰椎关节作用力和椎旁肌肉力。结果与1 G-无装备相比,0G-无装备的腰椎关节作用力是其0.17~0.18倍,腰髂肋肌和胸最长肌肌肉力分别是其0.16和0.23倍,但0 G-无装备的腹直肌肌肉力是其3.41倍。3种加压比均可对0G-无装备产生有效重力补偿,随着后侧加压比增加,腰椎关节作用力的平均补偿率从75.7%下降到33.1%。当前后侧加压比为3∶1时,0 G模型的腰髂肋肌、胸最长肌和腹直肌肌肉力最接近1G模型,其补偿率分别为112.9%、111.9%和99.9%。当后侧加压比值增加至75%时,其补偿率分别下降到-0.1%、0.2%和-111.9%。结论在微重力环境中,腰椎伸肌的肌肉力显著下降,为人体前侧施加75%的重力载荷更利于向腰椎提供重力环境补偿。

主 题 词：腹直肌 椎旁肌肉 微重力环境 补偿率 伸肌 腰痛 腰椎间盘 肌肉力 

学科分类：1002[医学-临床医学类] 100210[100210] 10[医学] 

核心收录：

馆 藏 号：203143374...