有研究指出,約有80%的人會在一生中出現(xiàn)腰痛問題,盡管其病因復(fù)雜,肌肉和骨骼生物力學(xué)性質(zhì)的改變始終是重要原因之一。本文基于Opensim平臺建立了較為完善的腰部肌骨模型,它能夠仿真人體不同姿勢和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并計(jì)算不同肌群肌肉力的分布和椎間壓力,對深入了解腰部的生物力學(xué)情況提供了一種低成本高效率的研究方法�；贑hristophy（2012）肌骨模型,本文首先解除腰椎約束,添加替代椎間軟組織功能的剛度矩陣,并在前屈-后仰狀態(tài)下采用了耦合剛度矩陣,而側(cè)彎和軸向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下采用了對角剛度矩陣。同時(shí)在模型中添加了腹橫肌和由等效集中力表征的腹內(nèi)壓力模型,并針對不同姿勢進(jìn)行了力的作用線的優(yōu)化。肌肉的參數(shù)模型則選用了Thelen肌肉-肌腱模型,并對具體參數(shù)值進(jìn)行了修正,從而建立了包含九大腰部肌群的多剛體肌骨模型。針對模型中的肌肉-肌腱模型參數(shù),本文基于單一變量法則針對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行了定量分析,進(jìn)一步研究了其對不同肌群肌肉力的影響。此外本文還探究了不同剛度矩陣類型對模型求解的影響,并結(jié)合實(shí)際仿真計(jì)算選取了相對應(yīng)的剛度矩陣。進(jìn)一步的,結(jié)合不同椎間壓強(qiáng)和肌肉表面肌電信號的測量學(xué)文獻(xiàn),完成了對該肌骨模型的初步驗(yàn)證... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

肌骨系統(tǒng)有限元模型

(a) Joshua 等人肩部肌骨模型[6](b) 駕駛?cè)擞邢拊Ｐ蚚8]圖 1-1 肌骨系統(tǒng)有限元模型態(tài)下的肌肉力、椎間壓力等。在國內(nèi)，王成燾教授的研究組開發(fā)的“中國力學(xué)臺，旨在建立“骨骼-肌肉-韌帶”生物力學(xué)系統(tǒng)[9]，它是一個(gè)參數(shù)化模型，可以不同的參數(shù)使其轉(zhuǎn)換成具體的研究對象，并且該平臺可以直接使用或者二次開到不同的生物力學(xué)研究中：如骨關(guān)節(jié)醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)、創(chuàng)傷與事故力學(xué)分析、領(lǐng)域的應(yīng)用、藝術(shù)或體育動(dòng)作的生物力學(xué)分析等。

第一章 緒論了腰部肌骨基本模型[11]，該模型由七個(gè)剛體（骨盆、五個(gè)腰椎骨、胸部）構(gòu)成，以8 根肌束表示的七大肌群，共 18 個(gè)自由度。整個(gè)模型相對簡化：腰椎部分的質(zhì)量設(shè)置為 0，椎間關(guān)節(jié)采用 3 自由度的球形連接，缺乏腹內(nèi)壓的建模，并且所有肌缺乏具體的數(shù)據(jù)，描述不夠精細(xì)。2012 年，Han 等人在此基礎(chǔ)上建立了全身肌骨模型[12]，包含頭骨、四肢、骨盆，脊柱則分為頸椎、胸椎、腰椎和骶骨。其中頸椎和胸椎作為兩個(gè)剛體，而腰椎部由五個(gè)椎骨剛體構(gòu)成，各個(gè)部分的質(zhì)量以及質(zhì)量慣性矩依據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)進(jìn)行了

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于軟件OpenSim的人體運(yùn)動(dòng)建模理論及其應(yīng)用領(lǐng)域概述[J]. 宋和勝,錢競光,唐瀟.  醫(yī)用生物力學(xué). 2015(04)
[2]下腰痛與腰背肌肌力研究綜述[J]. 梁清.  科技信息. 2010(18)
[3]中國力學(xué)虛擬人[J]. 王成燾.  醫(yī)用生物力學(xué). 2006(03)

博士論文
[1]基于肌肉骨骼生物力學(xué)載荷的駕駛?cè)搜渴孢m性研究[D]. 孟祥杰.清華大學(xué) 2015



本文編號：3507096