空降兵半蹲式著陸膝關(guān)節(jié)損傷及防護的生物力學(xué)研究——隨機、對照及單盲評定膝關(guān)節(jié)運動學(xué)和地面反作用力的相關(guān)研究.pdf

1、論文一空降兵半蹲式著陸膝關(guān)節(jié)損傷及防護的生物力學(xué)研究----隨機、對照及單盲評定膝關(guān)節(jié)運動學(xué)和地面反作用力的相關(guān)研究
　　目的：運用Vicon三維動態(tài)捕捉系統(tǒng)捕捉空降兵半蹲式著陸(HSPL)動作，AMTI三維測力臺測定地面垂直反作用力(vGRF)，觀察膝關(guān)節(jié)在半蹲式著陸時各運動學(xué)指標(biāo)、地面垂直反作用力變化，探討跳臺高度（0.4m,0.8m兩種高度）及現(xiàn)有典型護具（繃帶護膝、半鋼性護膝）對膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)（運動學(xué)、地面垂直反作用力）影

2、響，分析比較其變化特點，明確半蹲著陸膝關(guān)節(jié)損傷機制及不同護具的防護性能，并為本課題下一步研究有限元仿真模型加載實驗數(shù)據(jù)，研制空降兵膝關(guān)節(jié)防護設(shè)備提供理論依據(jù)。
　　方法：選取20名現(xiàn)役空軍某部空降兵戰(zhàn)士，傘齡1年以上，男性，年齡18-30歲，身高170-180cm，體重60-80kg。所有人員身體、心理素質(zhì)均良好，平時規(guī)律參加常規(guī)訓(xùn)練；1年內(nèi)無踝、膝關(guān)節(jié)外傷史及其他重大外傷史。建立實驗場地，連接好實驗儀器，調(diào)試Vicon三維運動捕

3、捉系統(tǒng)及AMTI三維測力臺完好后，受試者著統(tǒng)一發(fā)放的運動泳褲，穿我軍07制式傘靴，按照全身模型，在相應(yīng)的關(guān)節(jié)位置點粘貼反光標(biāo)記點。受試者分別在標(biāo)準(zhǔn)半蹲（空白）、著繃帶護膝、半鋼性護膝（三組）狀態(tài)下從40cm和80cm高的跳臺以半蹲式跳傘并腿姿勢著陸，右足跳落到測力臺上，左足落在地板上。每種狀態(tài)下獲取3次有效數(shù)據(jù)，Vicon三維運動捕捉系統(tǒng)記錄運動、三維測力臺測定vGRF數(shù)據(jù)并儲存。按照各反光點運動軌跡，將遮擋部分點運用Vicon Nex

4、us2.1軟件補全后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Visual3D三維步態(tài)分析軟件中進行分析和計算，提取右膝關(guān)節(jié)最大屈曲角（ peak KFA）和角位移（KFD），最大外展角（peak KAA)和角位移（KAD），最大外旋角（peak KEA）和角位移（KED），記錄三維測力臺右足垂直反作用力峰值(peak vGRF)。在SPSS17.0統(tǒng)計軟件中采用兩因素方差分析評價跳落高度和護膝裝置對所測生物力學(xué)參數(shù)的影響, P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

5、>　　結(jié)果：（1）地面垂直反作用力峰值（ peak-vGRF）：peak-vGRF均隨高度增加而增加(P<0.01)；空白組、繃帶護膝組、半鋼護膝組peak-vGRF相比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.22）。（2）膝關(guān)節(jié)屈曲：右膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度（peak KFA）、角位移（KFD）均隨高度增加而增大(P<0.01)；與空白組相比較，繃帶護膝組和半鋼護膝組 peak KFA均減少(P<0.05)，但繃帶護膝組和半鋼護膝組無統(tǒng)計學(xué)差異（ p

6、=0.103）；與空白組相比較，繃帶護膝組和半鋼護膝組KFD均顯著減少（P<0.05），且半鋼護膝組KFD顯著小于繃帶護膝組（P<0.05）。（3）右膝關(guān)節(jié)外展：膝關(guān)節(jié)最大外展角（peak KAA）、角位移（KAD）均隨高度增加而增大(P<0.01)；空白組與繃帶護膝組peak KAA無統(tǒng)計學(xué)意義(p=0.072)，但半鋼護膝組較其他兩組 peak KAA均明顯減少（P<0.05）；與空白組相比較，繃帶護膝組和半鋼護膝組KAD明顯減少(

7、P<0.05)，但繃帶護膝組和半鋼護膝組KAD相比較無統(tǒng)計學(xué)意義（p=0.12）。（4）右膝關(guān)節(jié)外旋：最大外旋角（peak KEA）及外旋角位移（KED）均隨高度增加而增大(P<0.05)；與空白組相比較，繃帶護膝組和半鋼護膝組peak KEA減少(P<0.05)，但繃帶護膝組和半鋼護膝組無統(tǒng)計學(xué)差異（p=0.91）；空白組、繃帶護膝組和半鋼護膝組KED差異無統(tǒng)計學(xué)差異（p=0.097）。
　　結(jié)論：（1）隨跳落高度增加，半蹲式著

8、陸瞬間peak-vGRF、膝關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)最大屈曲、外展、外旋角及角位移均明顯增大，說明隨著跳落高度增加膝關(guān)節(jié)活動度及受力增加，穩(wěn)定性降低,可能是引起膝關(guān)節(jié)骨折、半月板及韌帶損傷的重要因素。（2）繃帶護膝及半鋼護膝均不能有效減少peak-vGRF。（3）半鋼護膝和繃帶護膝能夠明顯降低膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度和角位移，降幅達12-17°，但半鋼護膝限制膝關(guān)節(jié)屈曲角位移較繃帶護膝強，說明兩種護具均能增加膝關(guān)節(jié)失狀面的穩(wěn)定性，半鋼護膝作用可能更強。（4

9、）半鋼護膝能有效降低膝關(guān)節(jié)最大外展角和角位移，降幅達3-6°，而繃帶護膝只能降低外展角位移，提示兩護具均可增加膝關(guān)節(jié)冠狀面的穩(wěn)定性，但半鋼護膝作用更明顯。（5）半鋼護膝和繃帶護膝能降低膝關(guān)節(jié)最大外旋角，但降幅只有1.5°，且兩護具均不能有效降低外旋角位移，故認(rèn)為兩護具可能均不能有效地限制膝關(guān)節(jié)外旋。（6）筆者認(rèn)為在設(shè)計空降兵膝關(guān)節(jié)防護裝備時應(yīng)該綜合考慮兩種護具的優(yōu)勢，整體以彈性為主，內(nèi)外側(cè)輔以半剛性材料，提高防護性和舒適性，防護的具體設(shè)

10、計仍需要進一步研究。（7）由于膝關(guān)節(jié)防護降低了膝關(guān)節(jié)的活動度，限制了膝關(guān)節(jié)對能量的吸收，勢必增加臨近關(guān)節(jié)的活動度，是否會引起臨近關(guān)節(jié)的損傷，需要進一步去研究。
　　論文二+Gz作用下兔腰椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)及基質(zhì)金屬蛋白酶表達的研究
　　目的：研究模擬高載荷(+Gz)環(huán)境下兔腰椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）及基質(zhì)金屬蛋白酶-1,3（MMP-1,3）表達情況，探討+Gz環(huán)境下兔腰椎退變機制。
　　方法：40只成年新西蘭大白兔，隨

11、機分成對照組、4周組、8周組、12周組，每組10只兔。對照組不采取任何干預(yù)措施，+Gz組各兔在+7Gz環(huán)境下反復(fù)暴露。實驗結(jié)束后取L6-S1椎間盤行HE染色，免疫組化方法檢測Ⅰ、Ⅱ型膠原、MMP-1,3表達情況。
　　結(jié)果：+Gz組較對照組Ⅰ型膠原、MMP-1,3的表達均增高，Ⅱ型膠原均降低，隨暴露時間延長，差異越明顯，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)。
　　結(jié)論：+Gz環(huán)境下可引起腰椎間盤退變，隨暴露時間延長退變越明