對人體骨骼肌不同尺度的結構和功能進行深入研究是一項具有挑戰(zhàn)意義的任務,并且上世紀已經(jīng)認識到骨骼肌力的生成具有復雜的過程,例如通過神經(jīng)刺激產(chǎn)生電信號的過程、動作電位傳導過程以及肌小節(jié)產(chǎn)生主動力的過程等,然而研究人員對這些過程的相互耦合還遠沒有完全理解。骨骼肌是由許多肌纖維組成的,并且肌纖維具有產(chǎn)生主動力的特性,骨骼肌與周圍的組織連接并相互作用。肌纖維的生理特性及力學特性與整個骨骼肌組織力學特性的結合對于理解骨骼肌相關疾病具有重要意義。通過對骨骼肌多尺度的研究,建立一種準確的人體骨骼肌生物力學模型,該模型不僅可以幫助研究員理解運動相關的生理現(xiàn)象,而且可以提高的生物醫(yī)療技術以及對運動疾病做出有意義的指導。本文通過對從半肌小節(jié)到肌纖維以及肌纖維再到骨骼肌組織等多尺度結構和功能的研究,建立了半肌小節(jié)模型以及動作電位傳導模型。通過將人體骨骼肌CT圖像導入Mimics,對人體骨骼肌組織進行三維重建并對重建模型進行了一系列優(yōu)化,獲得了質(zhì)量較高的骨骼肌三維實體模型,并將其導入Abaqus軟件中進行有限元仿真分析。通過分析骨骼肌組織超彈性和不可壓縮生物力學等特性,建立了人體骨骼肌組織生物力學超彈性模型,包... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Hill肌肉三元素模型

哈爾濱理工大學工學碩士學位論文因此，這個領域[18,19,20]主要研究肌肉模型，并將肌肉作為骨骼肌系統(tǒng)中的力學執(zhí)行器。然而上述這些模型通常忽略了肌肉組織本身的連續(xù)力學行為，例如骨骼肌組織的體積，與周圍組織連接的橫向行為等，而有限元分析方法提供了連續(xù)性的基本方法。連續(xù)模型需要進行三維建模，并采取非線性，各向異性，不可壓縮性，肌肉纖維分布情況和羽狀角等特征，這些骨骼肌的連續(xù)本構模型主要在主動應力和被動應力間使用加法分解。

第 2 章 骨骼肌生物力學模型的建立本章首先對骨骼肌組織的多尺度結構和功能進行詳細的研究，明確并骼肌肌纖維收縮機制，并通過對骨骼肌生物力學特性分析，建立了骨性超彈性應變能函數(shù)，進而建立骨骼肌生物力學模型。1 骨骼肌的結構和功能人體肌肉系統(tǒng)是由三類肌肉構成的：心肌，構成心臟；平滑肌(非橫意肌)，是空腔臟器壁的組成部分；骨骼肌(橫紋肌或隨意肌)，通過肌附著。肌肉是人體最大的組織，并且成對出現(xiàn)于人體左右兩側，肌肉人體體重的 40% ~ 45%，并且共有 430 多塊肌肉。最強力的運動由不到肉完成。肌肉通過分散應力吸收震蕩保護骨骼和提供動力。肌肉使骨為軸運動并對抗外力維持身體姿勢。肌肉的這種能力通常反應肌肉群而不是其中某一單塊肌肉。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于分子馬達集體運行機制的骨骼肌收縮動態(tài)力學模型——基于分子馬達運行機制的骨骼肌生物力學原理（Ⅰ）[J]. 郭朝,殷躍紅.  中國科學:技術科學. 2012(06)
[2]分子馬達集體運行機制及肌小節(jié)動態(tài)力學模型[J]. 殷躍紅,郭朝.  中國科學:技術科學. 2011(11)
[3]肌球蛋白分子馬達的多力場耦合機理分析[J]. 郭朝,殷躍紅.  科學通報. 2010(Z2)

博士論文
[1]骨骼肌收縮的多尺度研究[D]. 董臣令.浙江大學 2017
[2]人體骨肌系統(tǒng)的整體生物力學建模與仿真分析研究[D]. 魏高峰.上海交通大學 2010

碩士論文
[1]基于骨骼肌三元素模型的仿生肌肉設計及應用研究[D]. 葛鵬.合肥工業(yè)大學 2017



本文編號：3586490