下肢肌肉力量对冲击振动在人体中传递的影响

论文摘要

研究背景：在人体的运动过程中,产生的冲击振动波将沿着人体由下而上进行传递,由于不同个体之间身体素质的差异,下肢肌群力量会有所不同,对振动在人体中的传递也将产生相应的影响。研究目的：通过下肢肌群力量不同的两组受试者,改变试验中的控制条件：负重、冲击波的强度和膝关节角度。探讨在不同的实验条件下冲击振动波在人体中的传递特点以及下肢肌群对冲击的反应。研究方法：以16名受试者为研究对象,根据其下肢肌肉力量大小进行分组,分为运动组和普通组,各8名,受试者按规定姿势站立于振动台上,利用自制的角度计和杠铃,来控制姿态和负重大小,使膝关节角度维持在90°、120°、150°和180°,负重分别为0%BW、10%BW、20%BW和30%BW。利用DY-600-5振动台对受试者施加加速度为2g和4g（持续时间为20ms）的三角冲击振动波。按振动强度、负重大小和站立姿态参数组合,共有32组实验条件。在实验过程中,利用Endevco加速度传感器（采样频率为2000hz）采集振动台台面、外踝、膝关节中心和第四腰椎处的加速度垂直分量。利用Biovision公司的Dasylab肌电采集系统记录试验中胫骨前肌、腓肠肌、股内侧肌、股直肌、股外侧肌、股二头肌和臀大肌的表面肌电,利用角度计来测量在试验中膝关节的角度变化量。结果：（1）在试验中从胫骨到第四腰椎之间的振动衰减量最大。在实验条件0kg4g90°、15kg4g120°、10kg4g90°下,振动在从膝关节中心到第四腰椎处的衰减量具有显著性（p<0.05）.衰减量为55.7±6.08%和45.31±20.2%等。随着输入冲击的改变,振动的衰减会随着冲击的强度增加而增加,但是在5kg的时候,却是冲击越大,踝膝衰减越小。随着膝关节屈曲角度的增加,振动衰减也逐渐增加,但是在腰膝衰减上,衰减最大的是在是在膝关节角度为150°时,但是在膝踝衰减上,衰减最大的却是在膝关节90°。除了120°和150°时,在膝踝上衰减不具有显著性。其它的角度之间的腰膝衰减、膝踝衰减和台踝衰减三个部位上具有显著性的差异。（2）在膝关节角度方面,随着重量的增加,膝关节角度变化有减小的趋势,并且在普通组,这种趋势比较明显。但是在两组内,均没有显著性的差异。随着膝关节角度的增大,在实验冲击过程中,膝关节角度变化逐渐增大,原因可能是,随着膝关节屈曲角度的增大,为了减小对躯干和头部的伤害,膝关节需要额外的屈曲来对振动进行衰减,除了150°和180°外,其他各组均具有显著性。冲击程度的不同对膝关节角度的变化具有非常显著性的差异。无论是普通组还是运动组,2g和4g均具有显著性差异,但是在两组之间,没有显著性差异,随着冲击的增加,为了增加对冲击振动的衰减作用,人体会通过增加膝关节的屈曲角度来进行衰减。（3）在振动冲击峰值的时间延迟上,重量因素只有在0%BW和30%BW相比时,在腰膝时间延迟上具有显著性差异。膝关节角度的变化对时间延迟没有显著性影响。但是在膝关节角度150°时,时间延迟明显变短,两组之间具有显著性差异。表明在这种条件下,由于下肢肌肉工作用力,导致下肢刚度增加,传递速度加快。冲击强度因素只有在台踝时间延迟上具有显著性差异,在膝腰和踝膝时间延迟上有随着冲击的增加时间延迟逐渐增加的趋势,但是不具有显著性。（4）在实验条件相同的条件下,两组之间的在股内侧肌、腓肠肌、股直肌积分肌电出现显著性差异。胫骨前肌方面,随着冲击的增加,胫骨前肌的活动增强,随着膝关节角度的增大,胫骨前肌的活动逐渐减弱。普通组受重量的影响比较大,具有显著性。而运动组在冲击和角度上具有显著性；腓肠肌方面,随着重量的增加,腓肠肌肌电活动逐渐增强,随着膝关节角度的增加,腓肠肌活动增强。（5）股内侧肌、股外侧肌方面,随着膝关节角度的增加,股内侧、股外侧肌的活动明显减小,冲击越大,肌肉活动越明显,在相同的条件下,.普通组的肌电活动比运动组的肌电活动明显。而负重量级越大,肌电活动越强。股内侧肌在普通组和运动组,在角度因素上,具有明显的差异；股直肌方面,表现出随着重量、冲击和膝关节屈曲角度的增加,肌肉活动情况增加的趋势。但是,均不具有显著性差异；臀大肌、股二头肌方面,臀大肌和股二头肌均随着重量的增加活动加剧,主要是在维持关节的作用。结论（1）下肢肌群力量对振动的衰减量、时间延迟方面的影响,在同负荷下,下肢肌群力量较大的振动衰减较小,时间延迟较短。在冲击振动中,下肢肌群力量较大的膝关节变化量较小（2）在试验中发现,下肢肌群力量较大的能较好的控制试验中的膝关节角度,随着负重、冲击的增加,在冲击过程中膝关节角度逐渐增加,增加振动的衰减量,减小加速度对上身的传递。（3）冲击振动波在人体的自下而上的传递过程中,其加速度峰值随着距离的增加而逐渐衰减。它衰减量最大的部位是从外踝到第四腰椎的部位。因此,人体对冲击力衰减缓冲的主要关节是膝关节和髋关节,踝关节具有一定的缓冲衰减作用,但是不是非常明显。在外踝到第四腰椎的振动传衰减主要与膝关节的屈曲角度有关。膝关节的屈曲角度越大,振动的衰减量越大,振动的传递速度越快。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 前言
• 2. 文献综述
• 2.1 振动概述
• 2.1.1 振动的简介
• 2.1.2 振动特征参数
• 2.1.3 振动模型
• 2.2 振动对人体的影响
• 2.2.1 振动的生理基础
• 2.2.2 振动训练的效果
• 2.2.3 振动对人体的负面影响
• 3. 研究方法
• 3.1 研究对象
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验时间和地点
• 3.2.2 试验仪器设备和试验用品
• 3.2.3 实验方案
• 3.3 实验步骤
• 3.4 数据分析
• 3.4.1 下肢关节肌力距数据分析
• 3.4.2 加速度数据分析
• 3.4.3 表面肌电分析
• 3.4.4 统计学分析
• 4. 结果与讨论
• 4.1 实验控制条件
• 4.1.1 下肢肌群力量大小的分析
• 4.1.2 受试者的基本信息
• 4.1.3 负重条件控制和分析
• 4.2 加速度信号分析
• 4.2.1 加速度信号的时域分析
• 4.2.2 加速度信号的频域分析
• 4.3 下肢肌肉标准化积分肌电分析
• 5. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附件 试验照片