基于便携测量系统的人体坐到站功效的生物力学研究#.PDF

中国科技论文在线 基于便携测量系统的人体坐到站功效的生 物力学研究# 1,4 2 1,4 2 3 1,4** 孙世杰 ，汤强 ，全海英 ，鹿琦 ，孙铭，张宽 5 （1. 首都医科大学生物医学工程学院，北京，100069； 2. 江苏省体育科学研究所，南京，210033； 3. 美国加州Minisun 责任有限公司； 4. 首都医科大学临床生物力学医用基础研究北京市重点实验室，北京，100069 ） 摘要：目的：坐到站测试可以有效地评估人体膝关节的功能，生物力学建模分析是研究坐到 10 站的重要方法。本研究使用便携式测量装置和生物力学模型，计算坐到站过程中机械功、 机械效率和运动能量消耗三项参数，尝试为膝关节功能评估提供新的参考方法。 方法：使用角速度传感器测量坐到站过程中各肢节角度参数，使用三刚体模型和拉格朗日方 程进行机械功计算，并根据坐到站的机械效率计算运动能量消耗。坐到站的机械效率使用 人体能量代谢舱测定。共有 32 名受试者参与实验 （其中20 名受试者用于建立模型，另外 15 12 名用于验证。） 结果：坐到站的平均机械功是2.31 ±0.50 J/kg • m ，平均能量消耗是10.6±2.3 J/kg • m ，平 均机械效率是 22.0 ±3.3%。便携式方法预测的能量消耗与能量代谢测试舱的测量值无显著 性差异 （p0.05 ）,精确度为102.2±20.7% 。 结论：生物力学模型结合便携式设备可以测量坐到站过程中两项重要参数，为膝关节功能评 20 估提供一种便携式的新方法。 关键词：生物力学；膝关节功功能；机械功；坐到站；运动能量消耗；能量代谢舱； 中图分类号：TM930.9 Biomechanical Analysis in Sit-to-stand Based on A Portable 25 Measurement System 1,4 2 1,4 2 3 SUN Shijie , TANG Qiang , QUAN Haiying , LU Qi , SUN Ming , ZHANG Kuan1,4 (1. School of Biomedical Engineering, Capital Medical University, Beijing, 100069, China; 2. Jiangsu Research Institute of Sport Science, Nanjing, China,210033; 30 3. Minisun, LLC, Fresno, California, CA, US; 4. Beijing Key Laboratory of Fundamental Research on Biomechanics in Clinical Application,