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4种算法评估落地动作中ACL负荷的对比研究

黄尚军  伍勰  阮棉芳  张强  陈晨  
【摘要】:目的:采用4种不同的算法模型估算落地动作过程中ACL动态载荷并进行对比分析,探讨造成差异的生物力学机制。方法:选择1名女性田径项目运动员为对象,同步采集40 cm高台垂直落地动作中的下肢运动学、动力学和表面肌电数据。4种算法模型及相应技术路线分别为:1)基于逆向动力学算法模型计算胫前剪切力(ATSF_1);2)基于Paul Devita数学模型计算胫前剪切力(ATSF_2);3)采用Open Sim CMC过程优化膝关节周围肌肉群肌力,代入Paul Devita数学模型重新计算胫前剪切力(ATSF_3);4)基于Julia Kar提供的Open Sim ACL模型计算ACL拉力(F_(ACL))。结果:Open Sim CMC结果与EMG信号在曲线形态有较高的一致性;4种计算方法下所对应的落地过程中,ATSF_1、ATSF_2、ATSF_3、F_(ACL)峰值分别为1.1BW、2.0BW、4.5BW、1.7BW;峰值时刻分别为落地周期的62%、80%、55%、36%。结论:基于传统逆向动力学算法的ATSF_1可能低估了运动过程中的ACL载荷,可量化肌群肌力的不同算法模型下ACL载荷结果的不同,主要归因于估算肌力方法的本身差异。

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