本文關(guān)鍵詞：基于人體生物力學(xué)的下肢肌力衰退老年人步態(tài)及肌肉特性研究

  更多相關(guān)文章： 生物力學(xué) 肌力衰退 多剛體模型 肌肉骨骼模型 ADMAS仿真

【摘要】：如今，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入老齡化社會(huì)，人口老齡化和家庭空巢化給老年人的健康、生活以及醫(yī)療等帶來(lái)了不可忽視的影響。隨著年齡的增長(zhǎng)，人體各項(xiàng)機(jī)能逐漸衰退，其中以下肢肌力衰退最為明顯。下肢肌力是維持人體正常姿態(tài)、完成各種日�；顒�(dòng)的必需條件。下肢肌力衰退不僅會(huì)對(duì)人體行走的穩(wěn)定性造成極大的影響，甚至還會(huì)引起老年人跌倒、骨折、關(guān)節(jié)脫臼等致殘或死亡的嚴(yán)重后果。因此，對(duì)肌力衰退的老年人的步態(tài)和肌肉特性的研究是十分必要的。 本文以下肢肌力衰退的老年人為研究對(duì)象，以解剖學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，利用Solidworks建立了符合人體解剖結(jié)構(gòu)的骨骼模型，通過(guò)ADAMS來(lái)仿真研究老年人的步態(tài)和肌肉力學(xué)特征。這對(duì)研究老年人跌倒機(jī)理，合理規(guī)劃老年人步態(tài)以及進(jìn)行老年人行走輔助裝置的研究具有很好的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 主要完成了以下幾方面工作： 1)建立了包含跖趾關(guān)節(jié)在內(nèi)的人體行走過(guò)程中的多剛體動(dòng)力學(xué)模型，得到多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)對(duì)人體行走過(guò)程中圖像的采集和人體慣性環(huán)節(jié)參數(shù)的獲取，利用Matlab計(jì)算出人體行走過(guò)程中各關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力矩。 2)建立了一種符合人體生理特征的骨骼模型。利用ADAMS軟件對(duì)該人體骨骼模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，模擬了老年人在一個(gè)步行周期的步態(tài)，得出人體各關(guān)節(jié)力矩的大小，此結(jié)果與通過(guò)Matlab計(jì)算得出的各關(guān)節(jié)力矩大小走向基本相同，驗(yàn)證了多剛體動(dòng)力學(xué)模型的正確性。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，髖關(guān)節(jié)在行走過(guò)程中產(chǎn)生的關(guān)節(jié)力矩最大，，是老年人防跌倒行走裝備的重點(diǎn)施力部位，通過(guò)對(duì)老年人髖關(guān)節(jié)提供額外的轉(zhuǎn)矩，來(lái)彌補(bǔ)老人自身髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩的不足，將是老年人防跌倒裝置的工作方式。 3)建立了人體下肢的肌肉模型。根據(jù)肌肉的直線理論，在ADAMS環(huán)境下的骨骼模型中設(shè)置了人體下肢9條肌肉的起止點(diǎn)，進(jìn)而依據(jù)功能的不同將這些肌肉劃分為5個(gè)肌群并在ADAMS中進(jìn)行肌肉的力學(xué)特性分析。分析表明，股四頭肌在老年人行走中產(chǎn)生的肌力最大，伴隨著肌力的衰退，肌肉力量?jī)H為正常肌力40%。為了防止股四頭肌肌力衰退的老年人跌倒，除在髖關(guān)節(jié)提供額外的轉(zhuǎn)矩外，還應(yīng)在股四頭肌位置至少增加500N的輔助力。
【關(guān)鍵詞】：生物力學(xué) 肌力衰退 多剛體模型 肌肉骨骼模型 ADMAS仿真
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：C913.6;O313.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.1.1 課題研究的社會(huì)背景9-10
• 1.1.2 課題研究的現(xiàn)實(shí)意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外老年人跌倒的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外人體下肢肌力與平衡能力的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外人體生物力學(xué)模型的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外人體幾何模型的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.5 國(guó)內(nèi)外虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本文的主要工作及內(nèi)容結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 人體行走的機(jī)理及步態(tài)分析21-31
• 2.1 人體下肢運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)21-26
• 2.1.1 人體基本平面和基本軸21-22
• 2.1.2 人體下肢的解剖結(jié)構(gòu)22-24
• 2.1.3 人體下肢各關(guān)節(jié)及自由度24-26
• 2.2 下肢肌力衰退的機(jī)理分析26-28
• 2.2.1 肌肉力量概述26-27
• 2.2.2 影響肌肉力量的因素27
• 2.2.3 肌力衰退與平衡和跌倒的關(guān)系27-28
• 2.3 老年人與年輕人步態(tài)研究28-30
• 2.3.1 人體正常行走步態(tài)28-29
• 2.3.2 老年人與年輕人步態(tài)對(duì)比29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 人體多剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的建立及仿真31-47
• 3.1 人體多剛體系統(tǒng)的建立31-42
• 3.1.1 多剛體模型的建立31-32
• 3.1.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程32-42
• 3.2 人體行走過(guò)程中關(guān)節(jié)力矩計(jì)算42-45
• 3.2.1 人體行走過(guò)程中運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的確定42-43
• 3.2.2 各剛體慣性參數(shù)的確定43-44
• 3.2.3 人體行走過(guò)程中關(guān)節(jié)力矩計(jì)算結(jié)果44-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第四章 人體下肢肌肉力學(xué)模型47-53
• 4.1 肌拉力線的確定47-48
• 4.1.1 肌拉力線的分類(lèi)47
• 4.1.2 肌肉的起止點(diǎn)與代起止點(diǎn)47-48
• 4.2 肌肉力學(xué)模型分析48-52
• 4.2.1 肌肉的張力速度模型48-50
• 4.2.2 肌肉的張力長(zhǎng)度模型50-51
• 4.2.3 肌肉的張力長(zhǎng)度速度模型51
• 4.2.4 本文采用的肌肉力學(xué)模型51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 老年人肌肉骨骼模型在虛擬樣機(jī)的建立及仿真53-69
• 5.1 老年人骨骼模型的建立及運(yùn)動(dòng)控制53-59
• 5.1.1 人體骨骼模型的建立53
• 5.1.2 人體骨骼模型的運(yùn)動(dòng)控制53-55
• 5.1.3 老年人下肢肌肉相對(duì)位置的確定55-58
• 5.1.4 老年人下肢肌肉模型58-59
• 5.2 老年人肌肉骨骼模型的仿真分析59-67
• 5.2.1 老年人行走過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析59-61
• 5.2.2 老年人行走過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)仿真分析61-67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 附錄 A75-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：692665