正常重力環(huán)境下人體下肢力學(xué)特性研究.pdf

1、載人航天技術(shù)代表著一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平，如何保障航天員長(zhǎng)期在軌健康是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在微重力條件下，航天員以每月1％至2％的速度丟失骨質(zhì)，特別是在下肢如股骨近端，且伴隨著肌肉萎縮等嚴(yán)重影響。其主要原因是在微重力環(huán)境下，人體骨肌系統(tǒng)所承受重力負(fù)荷刺激和肌肉的牽拉刺激大大降低。盡管國(guó)際上采用了體育鍛煉等多種措施進(jìn)行防護(hù)對(duì)抗，但至今還無(wú)法完全防護(hù)這種效應(yīng)。除技術(shù)手段的原因外，另一個(gè)重要原因在于人們對(duì)于維持肌肉和骨骼功能究竟需要什么樣負(fù)荷刺激

2、的基本問(wèn)題不清楚。人類是在地球重力環(huán)境下進(jìn)化的，人體骨骼的結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)完全適應(yīng)地球重力環(huán)境。如果對(duì)骨骼每日所受力負(fù)荷刺激量以及維持骨骼功能所需的最低刺激量等問(wèn)題還不清楚，也就無(wú)法在太空準(zhǔn)確對(duì)抗骨丟失的發(fā)生。因此，明確日常生活中人體主要承重關(guān)節(jié)受力情況，闡明人體骨骼結(jié)構(gòu)功能維持所需的刺激量，對(duì)于現(xiàn)有防護(hù)措施的改進(jìn)和發(fā)展新型失重防護(hù)措施，提高骨丟失防護(hù)效果有著重要意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)ActivPAL3CVT設(shè)備對(duì)正

3、常重力環(huán)境下30名從事研究工作的健康志愿者的日常活動(dòng)進(jìn)行為期一周的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：可將日?；顒?dòng)大致分為：坐與躺、站立，低強(qiáng)度慢走、中等強(qiáng)度快走、高強(qiáng)度跑步、坐立轉(zhuǎn)換等動(dòng)作；從日?；顒?dòng)行為習(xí)慣的角度分析，科研工作者坐與躺等靜態(tài)動(dòng)作占據(jù)工作日整天的70%，站立狀態(tài)占據(jù)21%，相應(yīng)的走路和跑步等動(dòng)作僅占據(jù)9%，而且在休息日中站立與走路等動(dòng)態(tài)動(dòng)作占據(jù)時(shí)間都有所降低；從日?；顒?dòng)水平來(lái)看，無(wú)論是工作日還是休息日，均以低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)為主，而高等強(qiáng)度水

4、平的運(yùn)動(dòng)最少；⑵基于Opensim人體建模技術(shù)建立10名志愿者的特定人體模型，另通過(guò)VICON光學(xué)運(yùn)動(dòng)采集系統(tǒng)捕捉分類后所定義動(dòng)作的模擬數(shù)據(jù)，在Opensim中完成10名志愿者的髖、膝、踝關(guān)節(jié)受力分析，從而可以計(jì)算得到在人體在站立狀態(tài)下髖、膝、踝關(guān)節(jié)平均受力為3.13N/Kg，3.99N/Kg，4.47N/Kg；在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)，低強(qiáng)度下走路時(shí)髖、膝、踝關(guān)節(jié)平均受力分別為4.61 N/Kg，4.47 N/Kg，4.90 N/Kg；中等強(qiáng)