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腰椎退变性疾病研究的新动态
包括人工间盘置换技术在内的脊柱运动节段保留技术是目前脊柱外科研究的热点之一.很多研究者对应用运动节段保留技术治疗腰椎退变性疾病的临床疗效进行了深入的评估和比较.Zigler等[Spine J,2007,6(5):S5-S6]比较了人工椎间盘置换术与腰椎融合术在治疗腰椎退变性疾病上的临床疗效差异,随访2~3年,结果显示人工间盘置换术在术后早期(3个月内)可很好地缓解疼痛,患者的主观满意度较高;但在手术时间、出血量、并发症的发生情况上要差于腰椎融合术.Cheng等[Spine,2007,32(23):2551-2557]比较了腰椎融合术中处理椎间隙后分别进行弹性固定和坚强固定后脊柱功能单位(functional spine unit,FSU)的运动学特点.
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基于光学运动捕捉系统的肩关节运动学分析研究进展
肩部的各种创伤和疾病在不同程度上影响着肩关节的运动性能,动态测量活体肩关节运动学对于更好地理解肩关节病理学及运动损伤至关重要。由于肩部复杂的解剖以及较大的活动范围,使其存在挑战。既往基于静态和动态的肩关节运动学测量技术,无法真实呈现运动过程中肩部各组织结构的分工协作关系,使得肩部的运动学研究远远滞后于临床需求。近年来,光学跟踪运动捕捉设计和技术的不断发展,成为活体肩部运动学研究的有力工具,本文特此对该领域国内外文献作一综述。
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骨科生物力学的发展及前沿领域
一、骨科生物力学的基本概念生物力学是生物学和力学的结合,是力学与医学、生物学相互渗透、融合而形成的一门新兴交叉学科,其深入揭示生命科学的奥秘,进一步推动医学科学疑难问题的探索和解决,是当前研究活跃、发展迅速的一门学科.其主要研究刚体生物力学和变形体生物力学,以骨骼肌肉系统的研究为主,涵盖了静力学、动力学、运动学、材料学、生物摩擦学等其他相关的研究领域~([1-2]).
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紧身装备对下肢关节力学、软组织振动和肌肉活动的影响
目的:探讨冲击负荷较大的落地反跳过程中,紧身装备作为外加干预因素对运动表现、下肢关节力学特征(运动学、动力学)、软组织振动和主要肌群活动的影响,找寻它们之间的系统关联.方法:选取12名体育教育专业男性运动员,每位受试者随机穿着紧身裤和对照裤完成三种高度(30 cm、45 cm和60cm)下的落地反跳,并同步采集下肢运动学、动力学、股四头肌/股后肌群振动信号及下肢各肌群肌电信号.结果:穿着紧身裤减小了在落地反跳过程中髋关节的屈曲角度和角速度特征(P<0.05),但未对力量输出(关节力矩、功率、刚度)和反跳高度产生显著影响.然而,紧身裤的介入却能够显著减小股四头肌和股后肌群软组织的振动、增加各自的阻尼系数(P<0.05),同时有条件地减小触地各阶段股直肌和股二头肌的肌电振幅.结论:本研究所采用的紧身装备能够改变髋关节的运动学特征,但并没有提高力量和弹跳表现;能有效衰减软组织振动、减小肌肉活化,有利于减缓长时间的疲劳积累,对降低能耗和提高运动舒适性带来积极效果.
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健康成年女性穿倒跟鞋和普通运动鞋行走时的运动学参数及下肢肌电比较
目的:比较受试者穿着倒跟运动鞋和普通运动鞋在跑台上行走时,躯干和下肢的运动学特征,以及躯干和下肢肌肉活动特征.方法:13名健康女大学生志愿受试者,分别穿着倒跟和普通两种运动鞋在测试跑台上以1.33 m/s的速度行走.采用摄像机和Ariel运动解析系统记录和分析矢状面的行走的运动学参数.采用BTS表面肌电系统采集和分析优势侧竖脊肌、腹直肌、股直肌、股二头肌、胫骨前肌和腓肠肌外侧头表面肌电.结果:与普通运动鞋相比,穿着倒跟鞋行走时,步频加快、步幅缩短;躯干和髋关节大伸展角度、膝关节大弯曲角度、踝关节支撑相的背屈角度以及踝关节关节活动范围显著增加(P< 0.05);胫骨前肌、腓肠肌的外侧头和股二头肌积分肌电、肌肉激活时间和平均振幅显著增加(P<0.05).结论:穿着倒跟鞋行走改变了躯干和下肢的运动学特征,并增加下肢胫骨前肌、腓肠肌外侧头和股二头肌的活动.
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慢性膝关节前交叉韧带损伤患者步态的运动学分析
目的:探讨慢性膝关节前交叉韧带(ACL)损伤患者下肢关节运动学变化特点.方法:30名慢性ACL损伤患者为损伤组,30名健康人为对照组,利用三维运动分析系统对实验对象进行步态分析,比较两组的时间距离指标;比较两组在预承重期髋、膝关节大屈曲角度和踝关节大跖屈角度,以及膝关节大外旋角度.结果:同对照组比较,损伤组步频、步速显著减小,步态周期时间显著增加(P<0.05).在预承重期,损伤组大屈髋角度同对照组相比无明显差异,大屈膝角度显著小于对照组(P<0.05),大跖屈角度显著小于对照组(P<0.05),大胫骨外旋角度显著大于对照组(P<0.05).结论:慢性ACL损伤患者行走时步态出现膝关节屈曲、踝关节跖屈角度的改变,同时,膝关节旋转角度也发生改变.
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优秀乒乓球运动员颈椎轴向扭转的运动学分析
运用三维动作捕捉系统,测定国家乒乓球队优秀运动员(男、女各10名)正手快攻和反手推拨球各个阶段中颈椎轴向扭转的运动学参数.结果显示:在正手快攻和反手推拨球的各个阶段,颈椎扭转角度、角速度、大角速度、角加速度等均有显著差异,表明乒乓球运动引起了肩颈之间的不协调运动.
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高度和远度对单腿下落过程影响的生物力学研究
目的:研究高度和远度对单腿下落过程中相关生物力学特征的影响.方法:采用踢球法和单腿前跳法选取30名右侧为优势侧的体育学院男生作为受试者,运用Vicon红外高速运动捕捉系统和Kistler三维测力台对受试者进行不同高度(20 cm、40 cm和60 cm)和远度(30 cm、50 cm和70 cm)的单腿下落测试,采集着地过程中优势侧的地面反作用力峰值及下肢三关节的屈伸角度等运动学数据,用3×3混合多元方差分析检测高度和远度对单腿下落过程的影响,检验水准选择α=0.05.结果:各方向GRF峰值及对应时间、下肢三关节屈伸峰值角度及对应时间、踝内翻峰值角度在不同高度间的差异有统计学意义;而向后方向GRF峰值及各方向GRF峰值对应时间、踝伸及内翻峰值角度、髋屈峰值角度在不同远度间的的差异有统计学意义.结论:(1)单腿下落过程中,随着下落高度的增加,地面反作用力峰值逐渐增大,而地面反作用力峰值的出现时间则越来越早;同时,下肢三关节的屈伸峰值角度、踝内翻峰值角度及相应峰值角度的出现时间都逐渐延长.(2)单腿下落过程中,随着远度(水平距离)的增加,向后方向地面反作用力峰值逐渐增大,而各方向地面反作用力峰值出现时间则越来越早;另一方面,远度能促使踝内翻峰值角度和髋屈曲峰值角度增加,从而使踝屈曲峰值角度减小以及对应时间延长.
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基于三维运动捕捉技术的踩跷法运动学参数特征研究
目的 研究踩跷法运动学整体特征及局部特征,为名老专家特色手法提供数据参考.方法 应用三维运动捕捉技术记录罗才贵教授及初学者各3个完整踩跷动作,高速摄像头记录操作者下肢髋、膝、踝关节的活动,比较角度、角速度、重心速度在完整周期及重要时间点的动态变化,分析罗氏踩跷法整体及局部运动学特征.结果 与初学者相比,罗教授踩跷动作的整体特征显示髋关节、踝关节角度差异有统计学意义(P<0.01).局部特征方面显示,在重心下降低点时刻,周期1中膝关节角速度较小(P<0.05),周期3中髋关节角度偏小(P <0.05)与踝关节角速度较小(P <0.01).在重心上升膝关节打直时刻,周期1中膝关节、踝关节角速度较小及重心速度偏小(P<0.01);周期2中髋关节角速度、膝关节角速度较小(P<0.05),踝关节角度偏小(P<0.05),周期3中髋关节角速度、膝关节角速度较小(P<0.05).在重心下降膝关节屈曲大时刻,罗教授周期1中膝关节角度偏大、角速度较小(P<0.01),重心速度较小(P<0.05);周期2中重心速度偏小(P<0.05),周期3中髋关节角度、膝关节角度偏小(P<0.01).结论 罗氏动作切换过程及施力时关节角度及角速度均较小.说明罗氏踩跷整体稳定、柔和均匀之余,又注重局部"巧劲""寸劲"发力,体现了动静结合、刚柔并济的特点.
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内固定技术在上颈椎不稳中的应用及其进展
上颈椎由寰枢椎构成,解剖结构特殊,之间无椎间盘组织,在运动学方面相互关联,不同于其他椎体有各自独立的运动单位,所以称为寰枢复合体.上颈椎不稳是指寰枢复合体结构破坏,在C1~2间产生病理性异常活动,出现上颈髓、神经根、椎动脉受压等症状和体征.
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外固定支架在合并软组织损伤的后交叉韧带中的应用
在各种原因引起的膝关节损伤中,后交叉韧带(Posteri-or cruciate ligament,PCL)常被累及.PCL损伤后,髌骨和髌腱担负起抵抗胫骨后移的任务,而胫骨后移将导致股四头肌装置力矩变短,使其运动学优势丧失.
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针对运动学的影响因素制定作业运动学习
作业治疗是康复治疗中的一个重要方法。在作业治疗中,患者必须通过学习或者再学习运动技巧来获得运动能力,而治疗师则需要提供活动指导并使得这些习得的功能向实用转化。因此正确理解运动学习与作业治疗之间的关系,在作业治疗中正确运用运动治疗的原理,将有助于提高作业治疗的疗效。
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一指禅推法生物力学模型设计及其运动学特性研究
1推拿手法的基本研究方法
自上个世纪80年代以来,国内学者利用推拿手法测力分析仪、三维测力平台[1]、压力传感器检测系统、三维运动分析系统等多种技术方法,研究推拿手法的生物力学特征,并取得了较好的研究成果。 -
人工膝关节假体设计对全膝关节置换术后髌股关节功能的影响(上)
全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)后髌股关节并发症主要包括:膝前疼痛、髌骨脱位与半脱位、聚乙烯严重磨损导致的滑膜炎、髌骨假体松动等.这些并发症的形成和髌股关节与胫股关节间复杂的运动学特征、髌股关节间的高接触应力、膝关节周围软组织张力不平衡及伸膝装置对线异常密切相关[1,2].
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桡骨头骨折以及植入物重建后的运动学与稳定性(下)
二、桡骨头切除的影响对于MasonⅢ型骨折,特别是不伴韧带损伤时,如何进行外科治疗还没有得到彻底解决.桡骨头切除对肘部运动及稳定的影响已有大量研究.可以明确的足,桡骨头的缺失将导敛肘部的外翻稳定性降低,是仅次于MCL的一个重要约束[2,28.29].我们的内翻-外翻松弛测试显示,桡骨头的缺失导致松弛显著增加[2,17].然而,相对于MCL桡骨头的作用要低得多,对大内翻-外翻松弛起24%的作用(先切除桡骨头).
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跨步或不跨步下的前弓步和侧弓步动作中的髌股关节压力与应力(一)
背景:在髌股关节康复训练中经常进行负重的弓步动作,但这种动作下的髌股关节压力和应力状况尚不明确.方法 :18名受试者在负重下做跨步和不跨步的前弓步和侧弓步动作,负重承量为口J进行12次重复动作的大负荷.将肌电学、测力平台以及运动学数据输入生物力学模型中,计算不同膝关节屈曲角度下的髌股关节压力和应力.结果 :髌股关节的压力和应力随膝关节屈曲角度增加而增高,随膝关节屈曲角度减小而降低.膝关节屈曲80°~90°时,侧弓步下的髌股关节压力和应力大于前弓步;膝关节屈曲10°~50°时,跨步下的髌股关节压力和应力大于不跨步.弓步和跨步之间无明显的相互作用.膝关节屈曲0°~50°时髌股关节压力和应力小于膝关节屈曲60°~90°时的压力和应力,因此在髌股关节康复训练早期应限制膝关节屈曲在50°以内.解释:为了尽量减小髌股关节的压力和应力,应当在不跨步下进行前弓步和侧弓步练习,尤其是膝关节屈曲0°~50°时.了解不同弓步间髌股关节压力和应力的差异,可能有助于临床医生制定更加安全有效的康复训练方法.
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桡骨头骨折以及植入物重建后的运动学与稳定性(上)
桡骨头骨折是肘部常见的骨折 [1].单纯桡骨头骨折为无移位骨折,若伴内侧和外侧副韧带和(或)骨间韧带损伤时,则骨折会发生移位.在更严重的损伤中,桡骨头骨折可能伴随着肘和前臂的脱位.桡骨头骨折中经常可以见到冠状突和肱骨小头骨折,这进一步削弱了肘关节的稳定性.
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交通事故涉及多次碰撞或碾压案件中的推理判断
交通事故中经常遇到疑系或确系机动车多次碰撞或碾压的问题,调查取证不易,对事故责任的认定造成了困难,导致很多事故无法分清责任,但在实际工作中,很多情况如果结合车辆分析及运动学和法医学分析,是可以对事故的发生、过程进行推理判断的,以下就从几个方面进行讨论.
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膝关节的结构特点及运动学特性
膝关节运动学描述的是膝关节运动的几何规律,深入了解膝关节的运动学特征,对于正确设计各类膝关节矫形手术和精确安装膝关节假体,以及提高膝关节疾病治疗手段,具有十分重要的意义.
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三维动态牵伸回旋法干预下冻结肩盂肱关节运动轨迹特征的研究
目的:研究三维动态牵伸回旋法干预下冻结肩盂肱关节运动轨迹特征.方法:选择医院骨伤科门诊冻结肩患者5例,采用三维动态牵伸回旋法操作规范进行手法操作,在操作同时运用Optotrak(R) Certus TM运动捕捉系统进行患者肩关节运动数据采集,并观察患者盂肱关节角速度、角加速度,干预下患侧肱骨的旋转角度,以及干预前后患侧上臂位置变化产生的欧拉角分量.结果:外展牵伸法干预下冻结肩盂肱关节的平均角速度、大角速度、大角加速度小于跨躯体内收外旋法、跨躯体外展内旋法;患侧肱骨旋转角度均未超过当限制肱骨旋转的韧带处于紧张状态时肱骨旋转可以达到的角度;干预前后患侧上臂位置变化产生的欧拉角分量具有统计学意义(P<0.05).结论:三维动态牵伸回旋法对冻结肩疗效肯定.