检索结果-内蒙古大学图书馆

中国骨伤 2025年第3期38卷 319-324页

作者：李锐刘洋张兆杰张鑫微张琰朕胡滟琦杨灿毛舒石邱佳明中国中医科学院望京医院北京100102 北京中医药大学东方医院北京100078

OpenSim是一款开源、免费的运动模拟与步态分析软件,可用于动态模拟和分析人体的复杂运动,目前在人体的生物力学研究中被广泛运用。由于OpenSim可以分析人体运动时的肌肉力量、关节力矩、肌肉协同激活等多维运动数据,可用于研究骨伤科... 详细信息

OpenSim是一款开源、免费的运动模拟与步态分析软件,可用于动态模拟和分析人体的复杂运动,目前在人体的生物力学研究中被广泛运用。由于OpenSim可以分析人体运动时的肌肉力量、关节力矩、肌肉协同激活等多维运动数据,可用于研究骨伤科筋骨失衡疾病和各种治疗手段的生物力学机制,在中医骨伤领域具有广泛的应用前景。通过对OpenSim的基本特点、要素、分析流程、应用前景进行分析认为,OpenSim肌骨模型在中医骨伤科领域有较大的应用空间,有助于阐述筋骨疾病的发病机制和手法的治疗机制,推动骨伤科疾病诊治的精准化。OpenSim肌骨模型的运用可以解决以往研究重视骨错缝,对筋出槽关注不足的问题,为骨伤科疾病的研究提供新方法。目前OpenSim的推广运用中还存在设备需求大、操作门槛高等问题,建议后续研究者可以采取多学科合作、开展临床研究、数据共享等研究策略以推动学科发展。

关键词： OpenSim 肌骨模型多学科交叉筋骨疾病综述

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全膝关节置换前后患者下肢肌骨模型步态模拟与分析

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医用生物力学 2020年第3期35卷 347-355页

作者：刘佳耕闫松华曾纪洲张宽首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学附属北京潞河医院骨关节外科北京101149

目的比较分析全膝关节置换患者术前、术后步态周期站立相下肢肌肉激活规律和膝关节受力。方法基于Open Sim平台建立1名健康受试者和3名单侧全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)患者术前、术后下肢肌骨模型。使用三维动作捕捉系... 详细信息

目的比较分析全膝关节置换患者术前、术后步态周期站立相下肢肌肉激活规律和膝关节受力。方法基于Open Sim平台建立1名健康受试者和3名单侧全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)患者术前、术后下肢肌骨模型。使用三维动作捕捉系统和测力台采集受试者步行期间下肢运动学数据和地面反作用力作为输入参数,模拟计算下肢肌肉激活和膝关节受力。结果肌骨模型计算结果与基于三维动作捕捉系统的逆动力学计算结果基本一致。不同于健康受试者,患者股直肌在承重反应期、支撑相中期激活,3名患者术后股四头肌的激活时间与激活程度较术前明显不同。患者TKA术前关节受力峰值为3. 15、2. 95、3. 43倍身体质量(body weight,BW),支撑相中期维持2倍BW以上载荷。TKA术后关节受力峰值分别2. 09、2. 48和3. 73倍BW。结论所建肌骨模型计算结果具有一定的可靠性,该模型今后可为TKA治疗提供生物力学的辅助手段。

关键词：全膝关节置换步态周期肌骨模型肌肉激活关节力

来源：评论

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基于肌电信号和肌骨模型的肌力预测方法及其应用研究

基于肌电信号和肌骨模型的肌力预测方法及其应用研究

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作者：张晋铭燕山大学

学位级别：硕士

肌力在生物力学领域的研究中应用广泛,肌力的大小能够为中风康复评估、机器人控制和仿生关节设计提供参考数据。同时,现阶段人体运动功能评价的方法主要为半定量评价,即医师使用简单的器械根据现有的评价量表,仅从关节活动程度及肌肉状... 详细信息

肌力在生物力学领域的研究中应用广泛,肌力的大小能够为中风康复评估、机器人控制和仿生关节设计提供参考数据。同时,现阶段人体运动功能评价的方法主要为半定量评价,即医师使用简单的器械根据现有的评价量表,仅从关节活动程度及肌肉状态来整体评价运动功能。肌力作为人体运动的能源,基于肌力的大小能够准确的量化评估肢体的运动功能情况。但是,肌力大小无法通过直接测量手段获取,因此,对肌力预测方法的研究在人体动力学分析、康复训练和运动功能评价等方面都有着十分重要的意义。由于肌电信号能够反映出肌肉的激活程度,其特征幅值也与肌力的大小密切相关,而关节角度能够反映出肌肉收缩状态,同时,基于人体生理结构参数构建的肌肉骨骼模型能够较为准确的预测出运动过程中单块肌肉的肌力。因此本文提出基于肌电信号、关节角度及肌力构建模糊神经网络肌力预测模型,并将该肌力预测方法应用于人体运动功能的量化评价。具体工作如下:首先,通过对Hill肌肉模型及其肌力计算方法的研究,提出将肌电信号、关节角度及肌骨模型模拟的肌力相结合构建肌力预测模型。并通过与传统肌力预测方法的比较,分析该方法对于提升肌力预测效果的可行性。其次,为获取用于建立肌力预测模型的肌力样本数据,将人体上肢肘关节作为主要研究对象,基于OpenSim人体运动仿真平台建立上肢肌骨模型。通过肢体运动学数据驱动模型模拟关节运动,进而获取运动过程中的肌力大小情况。再次,提出一种基于可变滑动窗的广义动态模糊神经网络(Generalized Dynamic Fuzzy Neural Network,GD-FNN)学习算法,并基于该网络构建肌力预测模型。通过肌电信号时域特征与肌力的相关性分析,选取合适特征作为模型的训练样本,将人体肌骨模型的运动仿真肌力作为预测模型的期望输出。通过受试者上肢肘关节屈伸实验,从预测误差的角度验证该肌力预测方法及学习算法的有效性。最后,针对现有运动功能评价方法的不足,设计并实现基于肌力预测模型的上肢运动功能评价系统。同步采集肘关节屈伸动作下的肌肉表面肌电和关节角度信息,基于运动功能评价策略,实现对受试者关节运动功能的客观、定量、有效的评价。

关键词：肌力预测肌电信号肌骨模型广义动态模糊神经网络运动功能评价

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肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展

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国际生物医学工程杂志 2014年第1期37卷 53-56页

作者：刘爱峰魏强马剑雄王平张君涛金哲峰张超王晓东天津中医药大学第一附属医院骨伤科 300193 天津大学材料科学与工程学院 300070 天津医科大学总医院骨科 300052 中国中医科学院北京100007

肌骨模型是基于生理学、工程分析和计算机三维图像技术的用于分析人体运动系统中肌肉与骨骼之间相对位置关系的几何模型,是分析人体生物力学特性的基础,由于其在研究人体肌肉骨骼系统生物力学上的优越性而越来越多地被应用.就肌骨模型... 详细信息

肌骨模型是基于生理学、工程分析和计算机三维图像技术的用于分析人体运动系统中肌肉与骨骼之间相对位置关系的几何模型,是分析人体生物力学特性的基础,由于其在研究人体肌肉骨骼系统生物力学上的优越性而越来越多地被应用.就肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展作一综述.

关键词：肌骨模型膝关节生物力学

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OpenSim肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展

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河北医药 2023年第21期45卷 3310-3315页

作者：郭天赐刘爱峰陈继鑫余伟杰符碧峰王平天津中医药大学第一附属医院国家中医针灸临床医学研究中心天津市300381

OpenSim是由美国斯坦福大学开发的一款开源的生物力学分析软件,主要用于人体肌肉骨骼系统的建模、可视化及仿真模拟分析。近年来,已逐渐应用于膝关节生物力学分析领域,但未见相关综述报道。本文系统阐述OpenSim建模及仿真模拟过程,从基... 详细信息

OpenSim是由美国斯坦福大学开发的一款开源的生物力学分析软件,主要用于人体肌肉骨骼系统的建模、可视化及仿真模拟分析。近年来,已逐渐应用于膝关节生物力学分析领域,但未见相关综述报道。本文系统阐述OpenSim建模及仿真模拟过程,从基础和临床角度分析OpenSim肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用优势及局限,并从建模准确性、验证建模准确性的标准及未来潜在的仿真研究方向进行探讨,以期为后续OpenSim肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用提供借鉴和参考。

关键词： OpenSim 肌骨模型生物力学步态分析运动学分析

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腰椎的OpenSim肌骨模型优化与验证

腰椎的OpenSim肌骨模型优化与验证

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第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议

作者：李亚琦王宽牛文鑫同济大学医学院上海市养志康复医院(上海市阳光康复中心)

目的腰椎中椎间盘、韧带、关节突关节能够一定程度限制椎体节段间的活动,既往的肌骨模型的腰椎节段通常不考虑以上结构对椎间关节形成的转动刚度,对计算结果产生影响。利用OpenSim软件功能,通过添加不同的单元以模拟不同组织对椎间关节... 详细信息

目的腰椎中椎间盘、韧带、关节突关节能够一定程度限制椎体节段间的活动,既往的肌骨模型的腰椎节段通常不考虑以上结构对椎间关节形成的转动刚度,对计算结果产生影响。利用OpenSim软件功能,通过添加不同的单元以模拟不同组织对椎间关节形成的转动刚度,进行验证并比较初始模型与优化的腰椎模型对模拟工况的差异。方法依据文献数据添加韧带并设定力-位移曲线,拟合转动刚度曲线,将扭矩-角度曲线加入模型以模拟椎间盘和

关键词： OpenSim 肌骨模型初始模型椎间关节

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手足位爬行运动不同姿势对腰椎载荷的肌骨模型分析

手足位爬行运动不同姿势对腰椎载荷的肌骨模型分析

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第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议

作者：王宽常桐博牛文鑫同济大学上海市养志康复医院(上海市阳光康复中心) 上海体育学院

目的手足位爬行运动是一项可能有益于腰椎退变康复和预防的锻炼方式。但是,目前该运动对于腰椎的力学安全性不明,缺乏相关研究分析不同姿势下手足位爬行在腰椎产生的实际载荷。基于腰椎肌骨模型,分析手足位爬行运动在3种腰部位置下产生... 详细信息

目的手足位爬行运动是一项可能有益于腰椎退变康复和预防的锻炼方式。但是,目前该运动对于腰椎的力学安全性不明,缺乏相关研究分析不同姿势下手足位爬行在腰椎产生的实际载荷。基于腰椎肌骨模型,分析手足位爬行运动在3种腰部位置下产生腰椎载荷的差异。方法研究利用OpenSim肌骨模型分析软件,针对腰椎增加韧带、椎间盘对节段间运动产生的平移/转动刚度,对比文献进行腰椎活动范围及轴向压力的验证。招募1名20岁男性健康受试者,利用动作捕捉系统采集了其在高腰位、自由位和低腰位(高、中、低躯干重心)下进行手足位爬行的运动学、动力

关键词：肌骨模型爬行运动

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基于肌骨动力学与有限元耦合模型的脊柱生物力学研究应用进展

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应用力学学报 2024年第1期41卷 233-240页

作者：杜娟夏晓宇孟琳苗军明东天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072 天津大学天津医院脊柱二科天津300210

由于现代生活方式的改变与人口老龄化,近年来脊柱疾病发病率急剧升高。生物力学研究是评估脊柱相关疾病的重要内容,通过建模仿真的方法探究脊柱生物力学一直是重要的手段之一。目前,结合肌骨模型与有限元的方法成为脊柱生物力学的研究热... 详细信息

由于现代生活方式的改变与人口老龄化,近年来脊柱疾病发病率急剧升高。生物力学研究是评估脊柱相关疾病的重要内容,通过建模仿真的方法探究脊柱生物力学一直是重要的手段之一。目前,结合肌骨模型与有限元的方法成为脊柱生物力学的研究热点,因此,本研究对国内外使用肌骨模型与有限元相结合的方法探究脊柱生物力学特征的文章进行调研,系统阐述了该方法在脊柱相关疾病方面的临床应用进展,总结基于这种方法的建模方式,包括加载方法、杨氏模量、泊松比等参数设置,以及使用该方法在脊柱相关疾病上的评估应用。结果表明:基于肌骨动力学与有限元的方法,对探究人体在体运动时脊柱组织层面的应力应变、椎间盘内压力(intervertebral disc pressure, IDP)等情况,提供了一种多尺度评估方法,但该种方法目前存在模型构建时间长、研究动作单一、需要验证模型有效性不足等问题,是未来脊柱生物力学领域研究需要研究的方向。

关键词：脊柱运动分析肌骨模型有限元

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基于逆向动力学的步兵头盔舒适性数值分析

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兵工学报 2015年第2期36卷 321-326页

作者：杨洋徐诚管小荣王亚平南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了研究头盔对士兵头颈部肌肉活动的影响,建立了"盔—头—颈"肌骨模型。采用肌群激活程度作为头颈部舒适性评价标准,通过肌肉活动度最大/最小模型解决肌肉募集冗余问题,基于逆向动力学分析了头盔质量、质心位置和下颚带束紧... 详细信息

为了研究头盔对士兵头颈部肌肉活动的影响,建立了"盔—头—颈"肌骨模型。采用肌群激活程度作为头颈部舒适性评价标准,通过肌肉活动度最大/最小模型解决肌肉募集冗余问题,基于逆向动力学分析了头盔质量、质心位置和下颚带束紧力对头颈部肌群活动特性的影响规律。结果表明:在矢状面内,头盔质量和质心位置共同影响颈部肌群激活;在冠状面内,当头盔质量产生的附加侧弯力矩小于相应的阈值时,颈部肌群激活基本上不随头部质心位置的变化而变化;提高束紧力有利于增强头盔的跟随稳定性但增加了下颚肌群的激活程度。文中建立的"盔—头—颈"模型可以计算不同状态下肌肉激活程度的变化,头盔的设计和使用过程中可以采用该技术进行定量分析。

关键词：兵器科学与技术步兵头盔肌骨模型肌群激活程度肌肉激活逆向动力学

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基于功能性电刺激的腕部震颤抑制系统线性自抗扰控制

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控制与决策 2023年第7期38卷 1869-1877页

作者：刘艳红陶长春张赞吴振龙楚冰郑州大学电气工程学院郑州450001 南安普顿大学电子与计算机科学系南安普顿SO171BJ

功能性电刺激是实现病理性腕部震颤抑制的重要手段.但是,由于腕部肌骨系统生理特性复杂,难以对其准确建模,限制了震颤抑制控制的效果.针对上述问题,首先,建立腕部肌骨系统的Hammerstein模型,给出参数辨识方法;然后,针对肌肉非线性招募... 详细信息

功能性电刺激是实现病理性腕部震颤抑制的重要手段.但是,由于腕部肌骨系统生理特性复杂,难以对其准确建模,限制了震颤抑制控制的效果.针对上述问题,首先,建立腕部肌骨系统的Hammerstein模型,给出参数辨识方法;然后,针对肌肉非线性招募特性通过前馈控制进行模型线性化,进而设计自抗扰控制器实现对肌骨系统建模误差和震颤等外部扰动的估计和补偿,根据带宽法和稳定裕度要求完成控制器参数整定,并对闭环系统的跟踪和抗扰性能进行仿真分析;最后,基于腕部震颤抑制系统平台对所提出自抗扰控制方法与PID控制进行对比实验,验证所提出控制方案的有效性.

关键词：腕部震颤抑制功能性电刺激肌骨模型线性自抗扰控制实验验证

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